船舶低硫油使用的問題與對策
2020-04-09季長福
(南京金建業(yè)船舶管理有限公司)
在實(shí)踐中,低硫油存在粘度變化范圍大、潤滑性降低、穩(wěn)定性差等問題;在IMO 2020限硫令強(qiáng)制執(zhí)行的當(dāng)下,值得從業(yè)者謹(jǐn)慎應(yīng)對海事組織(IMO) 2020限硫令已在執(zhí)行。雖然有清潔能源和使用脫硫裝置等替代措施,但考慮成本和管理因素,船舶低硫油仍是多數(shù)船東的應(yīng)對選擇。(南京金建業(yè)船舶管理有限公司)
低硫來源
船舶低硫油主要來源于以下三種方式。
由低硫原油生產(chǎn)的低硫油:經(jīng)過蒸餾等工藝產(chǎn)生的渣油調(diào)合出來,硫含量可以滿足IMO的0.5%標(biāo)準(zhǔn),但其產(chǎn)量非常小,遠(yuǎn)不能滿足全球航運(yùn)市場需要。
經(jīng)過脫硫工藝生產(chǎn)的低硫油:如傳統(tǒng)的加氫、吸附、催化裂化添加劑脫硫等技術(shù)所生產(chǎn)的合規(guī)船舶低硫油,粘度范圍在180~500cSt。
調(diào)合低硫油:使用低硫組分輕質(zhì)燃油與高硫重質(zhì)燃油進(jìn)行混兌、調(diào)合,滿足低于0.5%或排放控制區(qū)0.1%的標(biāo)準(zhǔn),并且保證燃油閃點(diǎn)、穩(wěn)定性、兼容性、點(diǎn)火特性等滿足ISO 8217標(biāo)準(zhǔn),粘度范圍在20~160cSt,平均粘度145cSt,這是目前低硫油的主要來源(中國低硫油主流調(diào)合方案見表)。
由上可見:調(diào)合低硫油主要來自煉油廠的渣油,加上中間燃料油,在調(diào)合罐中加入各種不含硫的燃料來降低含硫量。這些在調(diào)合罐中所添加的原料,會出現(xiàn)如植物油和動物脂肪、有機(jī)鹵化物、非石油制品及廢潤滑油化工廢料、有機(jī)酸和其他氧化物等禁止組分,由此導(dǎo)致船舶低硫油在使用中問題很多!
面臨問題
粘度變化范圍大
不同產(chǎn)地的船舶低硫油粘度變化范圍很大,由此導(dǎo)致燃油粘溫特性變化劇烈。以巴西、新加坡和中國香港三地的船舶低硫油化驗(yàn)報(bào)告為例,巴西低硫油運(yùn)動粘度在10cSt時對應(yīng)的溫度是94℃,也就意味著日常使用溫度在85~90℃。而新加坡和中國香港油樣化驗(yàn)報(bào)告表明,在18cSt對應(yīng)的油溫分別在105~113℃,為了確保進(jìn)機(jī)的運(yùn)動粘度保持在10~12cSt,船舶柴油機(jī)的進(jìn)機(jī)溫度就比巴西的低硫油需要適當(dāng)提高。
此外,在燃油化驗(yàn)報(bào)告中也提及儲存和分離溫度等指標(biāo),需要船舶輪機(jī)管理人員嚴(yán)格按照要求執(zhí)行。
目前絕大多數(shù)說明書標(biāo)定該柴油機(jī)標(biāo)定的進(jìn)機(jī)運(yùn)動粘度不能低于4cSt。若低于4cSt,將造成該柴油機(jī)的高壓油泵漏泄,并容易導(dǎo)致噴油嘴、高壓油泵磨損或咬死,引發(fā)進(jìn)機(jī)油壓降低、甚至斷油風(fēng)險,影響柴油機(jī)性能,嚴(yán)重的會出現(xiàn)船舶柴油機(jī)停車。
潤滑性降低
由于低硫油在生產(chǎn)過程中普遍采用苛刻的加氫脫硫工藝,燃油中改善潤滑性的主要物質(zhì)如含氧、含氮化合物以及雙環(huán)、多環(huán)芳烴的含量也隨之降低,降低了燃油的自然潤滑性能。這就需要使用潤滑性改進(jìn)劑以恢復(fù)和提高燃油在脫硫過程中所損失掉的固有潤滑性,從而減少燃油泵送及噴射設(shè)備在使用低潤滑性燃油時所造成的磨損。
穩(wěn)定性差
穩(wěn)定性指的是單一燃油使瀝青質(zhì)在整體溶液中保持穩(wěn)定的能力,業(yè)界俗稱燃油分層現(xiàn)象。總體而言,瀝青質(zhì)在芳香烴中容易穩(wěn)定,但在石蠟餾分中不易穩(wěn)定。表現(xiàn)在低硫油,除了石蠟餾分的增加導(dǎo)致的不相溶性增加以外,由于缺乏專業(yè)的燃油混兌設(shè)備導(dǎo)致的穩(wěn)定性差的可能性也在增加。據(jù)相關(guān)資料稱:有部分燃油供應(yīng)商不具備專業(yè)混兌設(shè)備,只是將船舶低硫油與高硫油簡單倒在一起,有的甚至在駁油船上混合,混完后直接供船。加上混兌燃油粘度和密度不同,這種混合不充分的船舶低硫油在船舶油艙內(nèi)就會分層。燃油穩(wěn)定性差會引起船舶柴油機(jī)燃燒不連續(xù),特別對于沒有自動粘度控制器的船舶簡直就是噩夢。并且,分層后的輕質(zhì)燃油在高溫加熱后還有可能氣化,從而導(dǎo)致柴油機(jī)排氣閥燒蝕故障頻發(fā)。
兼容性不足
兼容性指的是兩種或多種單獨(dú)穩(wěn)定的燃油以一定比例混合后,形成穩(wěn)定混合液的能力。由于兩種燃油原料不同,催化劑不同,所以在混合后很可能產(chǎn)生劇烈化學(xué)反應(yīng),加速瀝青質(zhì)從燃油中脫落沉淀成為油泥,也就是業(yè)界所稱的油泥析出。盡管在原先使用的高硫燃油中時有發(fā)生,但在低硫油中表現(xiàn)更加明顯。
燃燒性差
輕循環(huán)油(LCO)是煉油副產(chǎn)物,硫含量低,產(chǎn)量大,是部分煉油廠混兌低硫油的主要配方之一。由于其十六烷值只有 10~20,所以燃燒性很差,這就需要經(jīng)過再次催化才能改善燃燒性,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值。但值得注意的是:再次催化將導(dǎo)致成本急劇上升。因此,未經(jīng)再次催化的LCO的大量混入極易導(dǎo)致燃燒質(zhì)量下降,通常會有點(diǎn)火延遲發(fā)生,積碳增多,排氣閥燒蝕等情況。同時由于混兌發(fā)生,燃油本身的燃燒性也會受到影響。所以即使沒有 LCO 混入,船舶低硫油的燃燒性也容易受到影響。
殘留催化顆粒影響
殘留催化顆粒中的鋁和硅在低硫油中表現(xiàn)尤其明顯,顆粒大小分別在5~30μm和8~15μm ,這部分帶來的危害Z大,也是造成磨粒磨損的主要原因,極易造成缸套、活塞環(huán)及環(huán)槽異常磨損。
微生物污染
按ISO8217-2017,低硫油中的脂肪酸甲酯含量可以高達(dá)7%,而脂肪酸甲酯是生物柴油主要成分,這就使得低硫油更容易受到微生物污染。微生物在適合的水分和空氣環(huán)境下,以碳?xì)浠衔餅槭澄铮廴菊谑褂弥械娜加汀V加蜋z測公司警告稱:這部分污染將導(dǎo)致柴油機(jī)柱塞偶件咬死,油泵損壞等故障。
應(yīng)對措施
完善船舶與IMO 2020 限硫令相關(guān)體系表格 。注意檢查油艙清洗程序要滿足要求:三遍燃油處理劑的化學(xué)清洗、一遍少量輕油清洗、人工清洗等三個步驟,并確保記錄與計(jì)劃相一致。同時,考慮到油賬符合記錄要求、人工清艙產(chǎn)生的油渣數(shù)量要與焚燒爐一致等。
完善船舶換油程序。在以前的換油程序中,往往未涉及高低硫油轉(zhuǎn)換程序。同時,在船舶高低硫油轉(zhuǎn)換過程中,切記溫度變化速率不要超過每分鐘2℃。
控制新加裝低硫油使用風(fēng)險。考慮到低硫油兼容性較差,務(wù)必避免混裝不同批次及品質(zhì)的燃油。對于來源差異大的燃油,還要避免在沉淀柜和日用柜中的混油。在切換不同批次低硫油時,要盡量將沉淀柜及日用柜里的舊油消耗殆盡,Z大可能減少混油風(fēng)險;對于船上有兩種低硫油的情況,要先加先用,減少微生物污染的可能,不能在船上保留太長時間。
加強(qiáng)對燃油系統(tǒng)濾器檢查和燃油系統(tǒng)放殘。從每期的燃油化驗(yàn)報(bào)告不難發(fā)現(xiàn):高硫油里的鋁和硅含量很少,但在低硫油里的鋁和硅含量明顯增加,即低硫油里的催化劑顆粒較多。這就需要加強(qiáng)對燃油系統(tǒng)濾器的檢查,發(fā)現(xiàn)有破損的一定要及時更換。加強(qiáng)對沉淀柜及日用柜放殘的頻率并制度化此項(xiàng)要求。
仔細(xì)研讀燃油化驗(yàn)報(bào)告。由于低硫油的粘溫特性具有不可控性,所以在使用時一定要等到燃油化驗(yàn)報(bào)告后再行使用。這是因?yàn)樵谌加突?yàn)報(bào)告中,對于分離、儲存和使用溫度都可以明顯查到。結(jié)合低硫油的密度比高硫油低的特點(diǎn),對于分油機(jī)比重環(huán)的選擇也要結(jié)合燃油化驗(yàn)報(bào)告予以考慮以避免跑油。此外,由于低硫油的穩(wěn)定性差,而且隨著溫度升高,油泥產(chǎn)生速度就加快。因此,對于油艙的加熱溫度也需要結(jié)合燃油化驗(yàn)報(bào)告予以控制,而不是越高越好。一般而言,保持在傾點(diǎn)以上10度左右即可,特別是對于裝載糧食的船舶,油艙溫度過高,還會造成糧食損壞變質(zhì)。
換油過程中實(shí)施嚴(yán)格燃油粘溫控制。一是注意燃油粘度變化,控制在4~20cSt;二是溫度變化梯度不要超過每分鐘2℃;三是在換油時,主機(jī)負(fù)荷控制在25%~40%的持續(xù)負(fù)荷,以防止柱塞偶件卡死;四是特別注意從低粘度油到高粘度油轉(zhuǎn)換時的溫度控制。
留意二沖程柴油機(jī)氣缸油和四沖程柴油機(jī)系統(tǒng)滑油的選擇。由于使用燃油硫含量降低,對于船舶低硫油使用環(huán)境下的二沖程主機(jī)氣缸油及副機(jī)系統(tǒng)滑油的堿性就需要降低,并要注意經(jīng)常性通過掃氣口檢查活塞頭部、環(huán)槽、缸套內(nèi)壁等表面是否有白色沉積物,注意適當(dāng)降低氣缸油注油率,并利用滑油化驗(yàn)的機(jī)會,對氣缸油殘油取樣送檢。
注意外界經(jīng)驗(yàn)、通函及指南的收集和學(xué)習(xí)。同時,考慮到船舶航線,密切關(guān)注不同港口對燃油轉(zhuǎn)換的要求。如RITO港要求抵港正倒車測試前48小時必須換妥(必和必拓要求為前72小時),且明確要求禁止在HED LAND港內(nèi)機(jī)動操縱時更換船舶低硫油。
(來源:航運(yùn)交易公報(bào))

