低硫燃油更換操作探討

摘要：世界上設置的船舶排放控制區越來越多。這種期望從燃料的使用上實現治理船舶污染排放的做法非常有效。而船舶在進出排放控制區時，燃油的更換操作不當也會引發各種問題。本文以理論分析和實踐經驗總結為基礎梳理出較好的燃油更換操作流程。

關鍵詞：環境保護 排放低硫燃油操作流程

0引言

伴隨人們環保意識的日益提高，陸地污染治理已非常深入，進一步減排的潛力有限。而治理船舶污染方面還有很大的減排空間。因而，全球范圍內將設置的船舶排放控制區必定越來越多，在排放控制區對船舶燃油硫含量的要求也愈加苛刻。當船舶換用低硫燃油時，可能導致船舶設備發生故障，甚者使船舶失去動力。此類狀況在船上常常出現。本文將就低硫燃油的更換操作進行探討。

1相關政策和法規

2015年末，中國交通部出臺的《珠三角、長三角、環渤海（京津冀）水域船舶排放控制區實施方案》設立了中國船舶大氣污染物排放控制區。控制區范圍為三個地區水域領海基線外12 海里內的領海，其內將嚴控船舶硫氧化物等污染物的排放。它要求自2016年1月1日起，可對船舶靠岸停泊期間實施使用硫含量不高于0.5%（質量分數）燃油的標準。之后要求燃油中的硫含量逐年降低且擴大實施區域。并決定2019年12月31日前完成評估決定船舶進入排放控制區是否使用硫含量不高于0.1%的燃油和擴大排放控制區地理范圍等。還規定自2016年4月1日起，在長三角核心港口（上海港、寧波-舟山港、蘇州港和南通港）強制靠泊船舶使用低硫燃油。

其實早在2015年2月17日，深圳就實施了《深圳市港口、船舶岸電設施和船用低硫油補貼實施細則》以鼓勵靠港船舶使用低硫燃油。對船舶靠泊期間使用0.1%<含硫量≤0.5%的燃料，補貼差價的75%；使用含硫量不超過0.1%的低硫燃料，全額補貼差價。國家也將通過類似優惠政策在控制區內使方案全面深入的實施。

在國際上，相關法規的制定和實施日期更早。歐盟法令要求自2010年1月1日起，在歐盟港口停泊（包括系泊和錨泊）超過2小時的船舶不得使用硫含量超過0.1%的燃油。加利福尼亞空氣資源委員會（CARB）要求加州沿海地區24英里海域內航行的船舶自 2014年1月1日起，使用DMA和DMB（ISO8217）燃油的硫含量不大于0.1%。MARPOL公約附則VI第14條規定自2015年1月1日起在波羅的海海域、北海海域、北美海域、美國加勒比海海域（2014年1月1日起）航行的船舶實施硫含量不超過0.10%的低硫燃油等。

此外根據 MARPOL公約附則VI還規定對于在非SOX排放控制區外，自2012年 1月 1日起，使用燃油的硫含量不超過3.50%；2020年1月 1日起，使用燃油的硫含量不超過0.10%（IMO將評估決定是否推延到 2025年執行此項條款）。從目前的所有法規開看，對船舶影響最嚴重的就是進入船舶排放控制區時換用含硫量不大于0.1%的燃油。

2 使用低硫燃油對設備的影響

根據目前的實際情況，船舶使用的燃油有重油（HFO，Heavy Fuel Oil/Residual Fuels），供主機和發電柴油機器使用；船用柴油（MDO，Marine Diesel Oil），燃油硫含量超過0.10 %，供發電柴油機和鍋爐啟動時使用；低硫燃油（LSMGO，Low SulphurMarine Gas Oil），指硫含量不超過0.10%在排放控制區使用的燃油。因目前市場上尚無0.1%的HFO，所以為滿足燃油含硫量不大于0.1%的要求，在排放控制區都要換用成LSMGO。

LSHFO與HFO相比具有密度低、粘度低、潤滑性差和閃點低等特點。而船舶的燃油系統、機器設備一般都是基于重油和船用柴油設計的，LSMGO特有的理化特性會對這些設備產生不良的影響。主要的影響方面有：

（1）燃油溫度。LSHFO與HFO在使用時，其溫度相差近100℃，在換油過程中溫度的急劇的變化可能造成柴油機噴油泵柱塞和噴油器活塞發生刮傷、磨損甚至被卡住或咬死。

（2）黏度。LSMGO與HFO兩者之間黏度也有很大差異。依據ISO8217附則F，MGO的黏度可能低至1.4 CST/40℃。而二沖程發動機一般要求燃油在進口側最低允許黏度是2 CST。過低的黏度就不能使燃油在燃油泵運動部件間建立足夠的潤滑油膜。

（3）潤滑。低黏度燃油潤滑性也低。蒸餾燃油（distillate fuel）的潤滑性較重油低，使用LSMGO必然會出現無法避免的潤滑問題，即增加運動件的磨損和造成燃油泵的泄露，其影響與黏度低造成影響一樣。

（4）燃油兼容性。LSMGO與HFO更換過程中，不可避免的會有一定比例的混合，當蒸餾燃油與重油混合時，會導致重油內的瀝青質沉淀形成油泥造成燃油濾網堵塞。

（5）缸套潤滑問題。LSMGO因含硫量降低使其酸性也隨之下降，如果仍使用原有堿含量的氣缸油會造成缸套磨損或刮傷。如果使用的汽缸油牌號不對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。

（6）燃油的閃燃點。LSHFO與HFO相比具有高揮發性，其發生火災的危險行也更大。換油時的安全隱患增加。

3 應對措施和注意事項

根據LSMGO特有的理化性質，可用以下措施來改善船用設備使用低硫燃料時的性能：

（1）當海水和中央冷卻系統中淡水的溫度不能滿足將LSMGO冷卻到合適黏度時，必須啟動制冷設備保證LSMGO進機的黏度。注意控制油溫的變化速率，以避免高壓油泵咬住。確保燃油黏度不會下降至低于柴油機和鍋爐制造商規定的標準。

（2）由于LSMGO粘度的減小使原本柴油機高壓油泵柱塞偶件間的漏泄增大，且漏泄量會伴隨偶件磨損間隙加大而增大。為了保證柴油機的功率不下降，柴油機的自動調速器輸出軸轉角必然會增大，因此必須對調速器進行相應調整。此外，如果換用LSMGO后漏泄過大，導致柴油機啟動困難或不能正常工作就要更換柱塞偶件以保證柴油機的正常工作。

（3）柴油機高負荷運轉時工作的穩定性會變差，故而燃油系統降溫梯度必然變得困難。為避免溫度急劇變化和瀝青質沉淀形成油泥的影響，最好降負荷使用柴油機。

（4）為改善柴油機缸套的潤滑問題，當主機和發電柴油機長時間連續使用LSMGO時必須改用低堿性的氣缸油和發電柴油機曲軸箱油。

（5）使用LSMGO的潤滑性會減低很多，為了保證運動部件如柱塞偶件等部件足夠的潤滑，可選擇添加低硫油添加劑，以便改善低硫油的潤滑性能。但必須注意添加量的比例。

從改善措施角度，柴油機與鍋爐使用LSMGO時的注意事項如下：

（1）主機使用LSMGO注意事項。提前檢查燃油管路相關閥門，避免因閥門泄漏造成油品相混。注意檢查主機燃油系統配件的磨損量，相應地評估保養周期的間隔。如有低堿性的氣缸油要及時更換，如用沒有低堿性氣缸油應調低供油率，但要保證最小的給油率（具體參照氣缸油說明書操作）。船舶靠港停泊后為防止不必要的LSMGO漏泄，必須停掉主機燃油循環泵并關閉主機燃油進出口閥。出港前提前開啟主機燃油循環泵進行循環驅氣。做好使用LSMGO時的高壓油泵漏油回收。由于LSMGO密度低，主機換油后全速運轉時功率會相應降低，主機全速運轉時主機功率一般降7～10%。

（2）發電柴油機使用LSMGO注意事項。注意換油時的燃油溫度。注意換油后電機的運行穩定性，最好先兩臺電機并聯運行一段時間再做負荷全部轉移。使用LSMGO時耗油量將較使用HFO高10～15%。必須評估相應油耗。

（3）鍋爐使用LSMGO注意事項。在剛換用LSMGO后盡量降低LSMGO的溫度，關閉燃油加熱器及燃油管路的加熱伴管。檢查主電磁閥是否有漏泄，如有漏泄及時更換備件防止燃燒室爆燃。更換LSMGO后的噴油壓力會有變化，應及時調整以保證燃燒質量。同時還需要注意燃油濾器的壓差變化，防止兩種燃油的不相容引起的濾器堵塞。并且耗油量也會較使用HFO高10%以上。

4 燃油更換的操作標準

為取得進入船舶排放控制區的IAPP（船舶防止空氣污染）證書，目前船舶都是按照船級社的入級規范進行設計或相應改造的。雖然具體船舶有所差異，但是主要燃油系統的布置基本是相同的。根據船上的實際情況，可將換用LSMGO的操作分為4類：

（1）輸油管路的換油操作。在設計上LSMGO的駁運管系應與其它燃油管系分開，但是不可避免的有部分管路是共用的。為減少燃油泵的設置，一般都安裝適合LSMGO輸送的燃油泵。因此在船舶進入排放控制區之前，必須對管路系統徹底沖洗。輸油管路的沖洗油量為管路容積的1.5倍。當MGO油柜存量不足一半時，首先通過閥門的開關選擇停止HSFO向管路中的輸送，同時使用MDO輸送泵將管路0.75倍容積的LSMGO油量把管路進口一段的HSFO沖到HFO日用柜中，然后關閉輸送泵將泵的出口閥轉換到柴油管路，再次啟動MDO輸送泵，再使用管路0.75倍容積的LSMGO將出口管路的高硫柴油沖洗到MDO沉淀柜之后關閉MDO輸送泵并將其出口閥轉換到MGO油柜，關閉其它柴油柜的進口閥。LSMGO輸送系統換油完成。可以隨時啟動MDO輸送泵將MGO油柜補滿以供主機、電機和鍋爐使用。

（2）主機換油操作。進入船舶排放控制區的操作：進入前1小時（即12海里）開啟MGO油柜的出口閥，開啟LSMGO進口冷卻器的燃油進出口閥和冷卻水進出口閥以及主機供油單元前的柴油閥，并轉換供油單元進口三通閥， 然后關閉高硫燃油進口閥，開啟主機均質機旁通閥，并停用均質器，將回油三通閥轉換到“回供油單元”，主機換用LSMGO開始，把回油三通閥轉換到HFO日用柜。這樣可加快和更徹底的換油，并防止燃油系統突然溫度變化對設備造成損壞，使用2倍主機燃油系統容積的LSMGO進行無混合更換，可以達到徹底換油。再把回油三通閥轉換到“回供油單元”，關閉燃油加熱蒸汽閥， 關閉伴熱蒸汽，主機LSMGO回油冷卻器投入使用，換油完成進入船舶排放控制區。離開船舶排放控制區的操作：主機立即開始換用HFO。開啟高硫燃油進口閥，轉換供油單元進口三通閥至高硫燃油，燃油粘度開始上升后旁通主機LSMGO回油冷卻器并關閉該冷卻器的燃油進出口閥門和冷卻水進出口閥門，燃油粘度達到11時開啟主機供油單元燃油加熱器的蒸汽閥，開啟管路伴熱蒸汽閥，離開船舶排放控制區換油完成。關閉均質器旁通閥，均質器投入使用。

（3）發電柴油機換油操作。進入船舶排放控制區的操作：進入前1小時開啟MGO 油柜出口閥，開啟LSMGO進口冷卻器的燃油進出口閥和冷卻水進出口閥（與主機操作一致，同一油柜），開啟發電柴油機供油單元前的柴油閥， 并轉換供油單元進口三通閥， 然后關閉高硫燃油進口閥，回油三通閥轉換到“回供油單元”。發電柴油機換用LSMGO開始，回油三通閥轉換到HFO日用柜。使用2倍發電柴油機系統容量的低硫柴油進行無混合更換，以達到徹底換油。再將回油三通閥轉換到“回供油單元”，關閉燃油加熱蒸汽閥，發電柴油機LSMGO回油冷卻器投入使用，換油完成進入船舶排放控制區。離開船舶排放控制區的操作：發電柴油機立即開始換油HFO，開啟高硫燃油進口閥，轉換供油單元進口三通閥至高硫燃油，燃油粘度開始上升，開啟旁通發電柴油機LSMGO回油冷卻器，并關閉該冷卻器的燃油進出口閥門和冷卻水進出口閥門，燃油粘度達到11，開啟電機供油單元燃油加熱器的蒸汽閥，開啟管路伴熱蒸汽閥，離開船舶排放控制區換油完成。

（4）鍋爐換油操作。進入船舶排放控制區的操作：因為航行中鍋爐不會點火消耗燃油，為減少進入船舶排放控制區時的工作量， 因此進入船舶排放控制區前1天將鍋爐換成LSMGO， 關閉日用柴油柜出口到鍋爐點火油泵的閥門，關閉鍋爐油泵高硫燃油進口閥，開啟MGO油柜出口閥，開啟鍋爐油泵低硫柴油進口閥，鍋爐手動點火，鍋爐換用LSMGO開始，當消耗掉鍋爐燃油流系統容量的LSMGO即完成系統中HFO的稀釋，便可停用油氣分離裝置時， 油氣分離室內的燃油不會因為冷卻而降低流動性（油氣分離室的回油是回到HFO日用柜）。停用油氣分離裝置，停止鍋爐燃燒器，關閉油氣分離室的進出口閥，調節鍋爐燃油泵的安全閥，使其開啟壓力等于燃燒器的所需壓力，以便過高的壓力通過油泵自身循環。通過鍋爐控制面板停止加熱器，燃油選擇轉到柴油。停止燃油管路的伴熱蒸汽。再次啟動燃油鍋爐，進行換油，此時燃油不再通過油氣分離室進行循環， 所以換油將更加徹底，鍋爐燃油流量表顯示消耗鍋爐系統燃油，除去油氣分離裝置，使用鍋爐系統容量2倍的低硫柴油沖洗系統可以做到完全徹底換油，換油完成進入船舶排放控制區。離開船舶排放控制區的操作：鍋爐開始換油HSFO，關閉MGO油柜出口閥，關閉鍋爐油泵低硫柴油進口閥，開啟日用柴油柜出口到鍋爐點火油泵的閥門，開啟鍋爐油泵高硫燃油進口閥，開啟油氣分離室進出口閥，調節鍋爐燃油泵的安全閥，使其回復到原設定值，鍋爐點火， 開始消耗系統內的柴油，鍋爐燃油流量表顯示消耗燃油，開啟燃油管路的蒸汽伴熱，開啟燃油加熱器，控制面板燃油選擇開關轉到HFO，鍋爐換油完成。

關閉MGO油柜相關閥門要考慮到主機、發電柴油機和鍋爐三者的換油進程。須關注換油設備本身的操作時也要考慮另外設備的運行情況。在管路和設備進行LSMGO更換時要詳細記錄更換日期和地點，記錄開始換油時間外，還要記錄完成換油的時間以及換油時主機的工作負荷狀況。以便更好的對換油過程進行監控并完善的執行換油程序。

5 結束語

在未來LSMGO的使用區域的將越來越大，但是很多船員還沒有航行到過船舶排放控制區的實踐，因此換油過程必須引起輪機員的高度重視，積累更多的經驗，不斷地提高輪機管理水平。通過實踐積累的工作經驗如下：

（1）輪機長應應嚴格要求輪機員熟悉換油操作的理論和提高實務操作水平。

（2）換油過程應盡量使用自動轉換系統而減少人為失誤引發的故障。

（3）換用LSMGO開始，機艙應安排輪機員巡查機艙燃油系統，以避免漏油引起火災的風險。

（4）在進船舶排放控制區前檢查和保養好經進油與回油冷卻器。

（5）主機高壓油泵，發電柴油的機高壓油泵與噴油嘴等易損壞，必須有適量的備件。

（6）預先評估船舶進入排放控制區LSMGO消耗量，及時對油柜作調整與清潔，換油程序也應該做相應調整。

（7）船舶使用LSMGO燃油時，也要注意船舶的操作性能；在完成LSMGO更換的過程中應考慮到限制水域或繁忙航道等因素；確保在操作前啟動空氣充足。

（8）注意燃油系統的各種警報并及時處理。