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轴承知识
船舶低硫油使用的问题与对策
季长福
(南京金建业船舶管理有限公司)
在实践中,低硫油存在粘度变化范围大、润滑性降低、稳定性差等问题;在IMO 2020限硫令强制执行的当下,值得从业者谨慎应对国际海事组织(IMO) 2020限硫令已在执行。虽然有清洁能源和使用脱硫装置等替代措施,但考虑成本和管理因素,船舶低硫油仍是多数船东的应对选择。
低硫来源
船舶低硫油主要来源于以下三种方式。
由低硫原油生产的低硫油:经过蒸馏等工艺产生的渣油调合出来,硫含量可以满足IMO的0.5%标准,但其产量非常小,远不能满足全球航运市场需要。
经过脱硫工艺生产的低硫油:如传统的加氢、吸附、催化裂化添加剂脱硫等技术所生产的合规船舶低硫油,粘度范围在180~500cSt。
调合低硫油:使用低硫组分轻质燃油与高硫重质燃油进行混兑、调合,满足低于0.5%或排放控制区0.1%的标准,并且保证燃油闪点、稳定性、兼容性、点火特性等满足ISO 8217标准,粘度范围在20~160cSt,平均粘度145cSt,这是目前低硫油的主要来源(中国低硫油主流调合方案见表)。
由上可见:调合低硫油主要来自炼油厂的渣油,加上中间燃料油,在调合罐中加入各种不含硫的燃料来降低含硫量。这些在调合罐中所添加的原料,会出现如植物油和动物脂肪、有机卤化物、非石油制品及废润滑油化工废料、有机酸和其他氧化物等禁止组分,由此导致船舶低硫油在使用中问题很多!
面临问题
粘度变化范围大
不同产地的船舶低硫油粘度变化范围很大,由此导致燃油粘温特性变化剧烈。以巴西、新加坡和中国香港三地的船舶低硫油化验报告为例,巴西低硫油运动粘度在10cSt时对应的温度是94℃,也就意味着日常使用温度在85~90℃。而新加坡和中国香港油样化验报告表明,在18cSt对应的油温分别在105~113℃,为了确保进机的运动粘度保持在10~12cSt,船舶柴油机的进机温度就比巴西的低硫油需要适当提高。
此外,在燃油化验报告中也提及储存和分离温度等指标,需要船舶轮机管理人员严格按照要求执行。
目前绝大多数说明书标定该柴油机标定的进机运动粘度不能低于4cSt。若低于4cSt,将造成该柴油机的高压油泵漏泄,并容易导致喷油嘴、高压油泵磨损或咬死,引发进机油压降低、甚至断油风险,影响柴油机性能,严重的会出现船舶柴油机停车。
润滑性降低
由于低硫油在生产过程中普遍采用苛刻的加氢脱硫工艺,燃油中改善润滑性的主要物质如含氧、含氮化合物以及双环、多环芳烃的含量也随之降低,降低了燃油的自然润滑性能。这就需要使用润滑性改进剂以恢复和提高燃油在脱硫过程中所损失掉的固有润滑性,从而减少燃油泵送及喷射设备在使用低润滑性燃油时所造成的磨损。
稳定性差
稳定性指的是单一燃油使沥青质在整体溶液中保持稳定的能力,业界俗称燃油分层现象。总体而言,沥青质在芳香烃中容易稳定,但在石蜡馏分中不易稳定。表现在低硫油,除了石蜡馏分的增加导致的不相溶性增加以外,由于缺乏专业的燃油混兑设备导致的稳定性差的可能性也在增加。据相关资料称:有部分燃油供应商不具备专业混兑设备,只是将船舶低硫油与高硫油简单倒在一起,有的甚至在驳油船上混合,混完后直接供船。加上混兑燃油粘度和密度不同,这种混合不充分的船舶低硫油在船舶油舱内就会分层。燃油稳定性差会引起船舶柴油机燃烧不连续,特别对于没有自动粘度控制器的船舶简直就是噩梦。并且,分层后的轻质燃油在高温加热后还有可能气化,从而导致柴油机排气阀烧蚀故障频发。
兼容性不足
兼容性指的是两种或多种单独稳定的燃油以一定比例混合后,形成稳定混合液的能力。由于两种燃油原料不同,催化剂不同,所以在混合后很可能产生剧烈化学反应,加速沥青质从燃油中脱落沉淀成为油泥,也就是业界所称的油泥析出。尽管在原先使用的高硫燃油中时有发生,但在低硫油中表现更加明显。
燃烧性差
轻循环油(LCO)是炼油副产物,硫含量低,产量大,是部分炼油厂混兑低硫油的主要配方之一。由于其十六烷值只有 10~20,所以燃烧性很差,这就需要经过再次催化才能改善燃烧性,产生经济价值。但值得注意的是:再次催化将导致成本急剧上升。因此,未经再次催化的LCO的大量混入极易导致燃烧质量下降,通常会有点火延迟发生,积碳增多,排气阀烧蚀等情况。同时由于混兑发生,燃油本身的燃烧性也会受到影响。所以即使没有 LCO 混入,船舶低硫油的燃烧性也容易受到影响。
残留催化颗粒影响
残留催化颗粒中的铝和硅在低硫油中表现尤其明显,颗粒大小分别在5~30μm和8~15μm ,这部分带来的危害最大,也是造成磨粒磨损的主要原因,极易造成缸套、活塞环及环槽异常磨损。
微生物污染
按ISO8217-2017,低硫油中的脂肪酸甲酯含量可以高达7%,而脂肪酸甲酯是生物柴油主要成分,这就使得低硫油更容易受到微生物污染。微生物在适合的水分和空气环境下,以碳氢化合物为食物,污染正在使用中的燃油。知名燃油检测公司警告称:这部分污染将导致柴油机柱塞偶件咬死,油泵损坏等故障。
应对措施
完善船舶与IMO 2020 限硫令相关体系表格 。注意检查油舱清洗程序要满足要求:三遍燃油处理剂的化学清洗、一遍少量轻油清洗、人工清洗等三个步骤,并确保记录与计划相一致。同时,考虑到油账符合记录要求、人工清舱产生的油渣数量要与焚烧炉一致等。
完善船舶换油程序。在以前的换油程序中,往往未涉及高低硫油转换程序。同时,在船舶高低硫油转换过程中,切记温度变化速率不要超过每分钟2℃。
控制新加装低硫油使用风险。考虑到低硫油兼容性较差,务必避免混装不同批次及品质的燃油。对于来源差异大的燃油,还要避免在沉淀柜和日用柜中的混油。在切换不同批次低硫油时,要尽量将沉淀柜及日用柜里的旧油消耗殆尽,最大可能减少混油风险;对于船上有两种低硫油的情况,要先加先用,减少微生物污染的可能,不能在船上保留太长时间。
加强对燃油系统滤器检查和燃油系统放残。从每期的燃油化验报告不难发现:高硫油里的铝和硅含量很少,但在低硫油里的铝和硅含量明显增加,即低硫油里的催化剂颗粒较多。这就需要加强对燃油系统滤器的检查,发现有破损的一定要及时更换。加强对沉淀柜及日用柜放残的频率并制度化此项要求。
仔细研读燃油化验报告。由于低硫油的粘温特性具有不可控性,所以在使用时一定要等到燃油化验报告后再行使用。这是因为在燃油化验报告中,对于分离、储存和使用温度都可以明显查到。结合低硫油的密度比高硫油低的特点,对于分油机比重环的选择也要结合燃油化验报告予以考虑以避免跑油。此外,由于低硫油的稳定性差,而且随着温度升高,油泥产生速度就加快。因此,对于油舱的加热温度也需要结合燃油化验报告予以控制,而不是越高越好。一般而言,保持在倾点以上10度左右即可,特别是对于装载粮食的船舶,油舱温度过高,还会造成粮食损坏变质。
换油过程中实施严格燃油粘温控制。一是注意燃油粘度变化,控制在4~20cSt;二是温度变化梯度不要超过每分钟2℃;三是在换油时,主机负荷控制在25%~40%的持续负荷,以防止柱塞偶件卡死;四是特别注意从低粘度油到高粘度油转换时的温度控制。
留意二冲程柴油机气缸油和四冲程柴油机系统滑油的选择。由于使用燃油硫含量降低,对于船舶低硫油使用环境下的二冲程主机气缸油及副机系统滑油的碱性就需要降低,并要注意经常性通过扫气口检查活塞头部、环槽、缸套内壁等表面是否有白色沉积物,注意适当降低气缸油注油率,并利用滑油化验的机会,对气缸油残油取样送检。
注意外界经验、通函及指南的收集和学习。同时,考虑到船舶航线,密切关注不同港口对燃油转换的要求。如RITO港要求抵港正倒车测试前48小时必须换妥(必和必拓要求为前72小时),且明确要求禁止在HED LAND港内机动操纵时更换船舶低硫油。
(来源:航运交易公报)
发布时间:2020-10-09


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