超低硫油在船舶上的應用研究

羅志平 李陽

（廣州中船龍穴造船有限公司技術中心，廣州 511462）

摘要：本文主要介紹超低硫油的性質、使用超低硫油對船舶的影響和應對措施。

關鍵詞：船舶；超低硫油；應對措施

Application of Ultra-low Sulphur Fuel in ship

LUO ZhiPing,LI Yang

( CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co., Ltd. Guangzhou 511462 )

Abstract: This paper introduces the characters of ultra-low sulfur fuel, the influence and solution for the application of ultra-low sulfur fuel in ship.

Key words: Ship;Ultra-low sulfur fuel;Solution

1引言

隨著工業的全球化，海運業蓬勃發展，船舶廢氣排放對環境的破壞越來越嚴重，為了降低遠洋船舶排放對環境的影響，相關國際組織制訂了規范：

1）歐盟EN 2005/33/EC(EU Directive )要求從2010年1月1日起，所有停泊歐盟港口超過2小時的船舶不得使用硫含量超過0.1%的燃油。

2）從2012年1月1日起，美國加利福尼亞州對距加州岸線24 n mile內水域不得使用硫含量超過0.1%的燃油。

3）MARPOL公約附Ⅵ修正案 (2005年)明確要求自2015年1月1日起硫排放控制區域(地中海、北大西洋和太平洋邊緣地區)船舶所用燃油硫含量不得超過0.1%。

為了達到硫排放的要求，船用超低硫油（硫含量<0.1%）將被大量應用于船舶上，然而，由于超低硫油油的粘度很低，一般在常溫下低于2 cSt，而船舶柴油機和鍋爐在設計時，均按照一般HFO或MDO油的粘度（﹥11 cSt）設計。

對船用燃油中的含硫量將會有更嚴格的控制，主、輔機、鍋爐全面使用低于0.1％ m/m含硫量的燃油只是時間的早晚。由于這種超低含硫的燃油在理化性能方面與傳統的重油有明顯差異，低硫油在船上的儲存、保管、使用以及對設備都可能帶來影響。

2低硫油的油品特性

為解決使用超低硫帶來的問題，首先必須了解低硫油的油品特性：與高硫重燃料油（HFO-Heavy Fuel Oil）相比 ，超低硫燃油具有不同的理化特性，它具有高熱值、低粘度、低比重、低閃點、低潤滑性、低硫含量。

DNV船級社對超低硫油的市場情況和理化特性做了統計，如圖1、圖2、圖3所示。

圖1硫含量不超過0.1% m/m的燃油市場統計

圖2硫含量不超過0.05% m/m的燃油市場統計

圖3硫含量不超過0.1% m/m的燃油的理化特性統計

3使用超低硫燃油造成的影響

3.1粘度的影響

傳統柴油機（主機、輔機）設計使用燃油噴射粘度為10～15 cSt低硫油過低的粘度會導致噴油器、高壓油泵等這些運動部件由于潤滑性能變差而加快磨損，甚至咬死等事故。因此，柴油機制造廠家為了能夠滿足運動部件的潤滑，建議采取降低進機溫度的辦法以便提高燃油進機粘度，為了滿足柴油機的安全使用，進機的粘度不宜低于2 cSt 40 ℃。

3.2低硫油對主機在使用的過程帶來的影響

由于粘度的減小在傳統柴油機高壓油泵柱塞偶件間的漏泄增大，這種漏泄會隨著偶件的磨損間隙加大而增大。為了保證達到與原來相同的功率，柴油機調速器輸出軸的轉角將增大，調速器最大輸出設定限制可能會受到限制，達到最大報警設定值，在使用低硫油時可能需要對調速器的最大輸出進行相關調整。MAN B&W主機廠家建議，如果使用HFO時由于柱塞偶件的磨損導致泄露，調速器的輸出增大10％，轉換使用超低硫油后會導致漏泄過大，導致柴油機啟動困難或不能正常工作。建議更換以上柱塞偶件，以便轉換低硫油后能夠正常工作。

3.3低硫油對鍋爐在使用的過程帶來的影響

轉換使用超低硫燃油時對設計為可使用HFO(Heavy Fuel Oil，重燃料油)或MDO(Marine Diesel Oil，船用柴油)的鍋爐的影響表現在：

① 使用超低硫油易產生鍋爐點火故障、燃燒失敗，特別是油船卸貨期間的熄火對船舶卸貨操作產生不安全影響和不便，要求船員掌握對此類故障排除的安全操作；

② 超低硫油揮發后導致點火失敗，燃氣積聚于爐膛/燃燒室，產生爆炸的危險，危及船舶及船上人員安全，對油船產生更大油污染事故；

③ 引起供油系統故障。

3.4 低硫油對汽缸油選擇的要求

由于燃油中硫的含量大為減低，如果仍然使用傳統的高堿性汽缸油或副機曲拐箱滑油BN70，將會導致缸套活塞環槽污染、缸套內表面過度磨損、甚至拉缸等事故，因此，設備制造廠家要求如果主、輔機連續使用低硫油（0.1%m/m）超過300小時，應該改用低堿性的氣缸油或輔機曲拐箱滑油BN30-40。

3.5換油操作

主機的進機燃油粘度不能低于2 cSt，不能高于20 cSt，MDO/MGO低硫燃油的進機粘度約為3 cSt以上，HFO燃燒的進機粘度為13～17 cSt，所以在MDO/MGO與HFO的轉換時，需滿足進機燃油溫度變化率不能超過2℃/min，在轉換過程中，機器負荷控制在25%～40%，以減小進機燃油溫度的變化，因此，為滿足相關要求，需設置專門的控制閥對燃油進行切換。

4使用超低硫燃油的應對措施

由于低硫燃油的獨特理化特性對相關系統造成了影響，為滿足使用超低硫燃油的要求而需要采取相應的應對措施。

4.1使用較高粘度的超低硫油

從DNV的統計上看，市場上存在滿足使用要求可以直接使用的低硫油，采購并使用這種燃油，船舶可以不用增加額外的設備。但要做如下措施：

① 對鍋爐、柴油機的燃油轉換裝置、供油系統、燃燒裝置、監控和顯示系統進行相應的改造。

② 根據低硫燃油的粘度、潤滑特性選取合適的鍋爐、柴油機燃油泵；

③ 設置、分隔鍋爐、發電柴油機的超低硫油的艙柜，并保證超低硫油和原HFO、MDO 艙柜（包括燃油儲存柜、沉淀柜，日用柜等）的設置、分隔、艙容、艙柜保護等符合要求；

④ 對采用獨立的氣缸潤滑系統的柴油機，設置、分隔與使用超低硫油相適應的氣缸潤滑油柜；

⑤ 設置、改裝相應的燃油、氣缸潤滑油艙柜的附屬管系和系統，包括燃油存儲、駁運、凈化、加熱/冷卻、供給、循環等系統和氣缸油供給系統。

4.2增加普通水冷板式冷卻器

當選用的含硫量低于0.1%m/m燃油的粘度大于2 cSt ／40 ℃時，理論上可以不用加裝額外的冷卻設備冷卻低硫油。但由于燃油在供油的過程中會有部分回油，這樣會使燃油的溫度升高，可能會超過40 ℃，為使系統能安全運行，可以在低硫油進供油單元前及進機前分別加裝普通的水冷板式冷卻器，使低硫油能在低于40 ℃運作，保證系統安全。系統布置簡圖如圖4所示。

4.3增加冷凍機組冷卻器

燃油標準ISO 8217—2010中的DMX和DMA都滿足含硫量低于0.10%的要求，DMX的粘度值最小為1.4 mm2/s 40℃，DMA的粘度值最小為2.0 mm2/s 40℃，為達到主機、輔機、鍋爐燃進機燃油粘度不能低于2cSt，可以使用冷凍機組冷卻使燃油達到使用要求。系統布置簡圖如圖5所示。

5結語

根據超低硫的理化特性，可以綜合船東、船廠的要求，選用不同的解決方案，達到在船舶上使用超低硫油的要求。

參考文獻

[ 1 ]CCS通函[R]. 中國船級社,(2009)通函第032號總第361號.

[ 2 ]MARPOL73/78,防污公約附則Ⅵ, 2005