如何應對歐盟低硫燃油要求

CCS廣州分社 謝紅軍

MARPOL73/78公約附則VI 2008修正案于今年7月1日起強制生效，其中第14條規定，自2010年7月1日起,船舶在SOX排放控制區域內（SECA）時,船上使用燃油的硫含量應不超過1.0% m/m，2015年1月1日及以后為0.10%m/m。而歐盟則將MARPOL公約附則VI2008修正案中對不超過0.1% m/m低硫燃油的使用實施時間整整提前了5年。從2010年1月1日起，歐盟港口開始單邊實施船舶強制使用低硫燃油的法令2005/33/EC。法令規定：2010年1月1日起，在歐盟港口停泊（包括錨泊、系浮筒、碼頭靠泊）超過2 小時的船舶不得使用硫含量超過0.1% m/m 的燃油 (該要求不適用于停掉所有機器而使用岸電的船舶)；船舶靠泊后應盡早轉換為低硫燃油(硫含量不超過0.1% m/m)，船舶開航前盡量晚切換成高硫燃油；燃油轉換操作應記錄在船舶日志上。

輕質低硫油的特性

船用燃料油國內標準號GB/T17411-1998，其對等的國際標準號是1996年發布的ISO8217:1996,國內標準等效國際標準，兩者理化指標和化驗方法相同，在2005年國際已使用2005年版的第三版標準即：ISO 8217（2005）。該標準包括輕質油4種，常規的稱呼為MGO和MDO，分別是DMX、DMA、DMB、DMC；重質油10種，常規稱呼為FO，分別是RMA30、RMB30，RMD80、RME180、RMF180、RMG380、RMH380、RMK380、RMH700、RMK700。目前船舶航行在SECA之外時基本都應用FO燃料油，主要是RME180（180cst）或RMG380（380cst）等,其硫含量標準目前不滿足歐盟低硫燃油的使用。當船舶執行歐盟法令2005/33/EC進行低硫油轉換時，則需要使用輕質油（MGO或MDO），其主要參數標準如圖一所示。

輕質低硫燃油主要特性有發熱值高、密度低、粘度低、潤滑性差、閃點低、硫含量低等特點。其給設備安全帶來的影響體現在：

1、低粘度：ISO8217輕質油MDO（DMA）的最小粘度為1.5cst@ 40℃，最大粘度為6.0cst@ 40℃,據統計，含硫量低于0.1% m/m的燃油粘度大部分在2-4 cst@ 40℃。傳統柴油機（主機、輔機）推薦使用燃油噴射粘度為10-15 cst，過低的粘度會導致噴油器、高壓油泵等運動部件由于潤滑性能變差而加快磨損，甚至咬死等事故。

2、硅鋁含量高、潤滑性差：硫可以提高燃油的潤滑性能，而低硫燃油因硫含量大大降低其潤滑性能變差；低硫燃油其硅鋁含量也高，硅鋁顆粒會像磨料一樣，進入燃油系統加速高壓油泵柱塞套筒偶件磨損，出油閥卡阻，噴油器針閥磨損。另外，現代柴油機使用了Nimonic合金材料作為排氣閥材料，針對高負荷燃用重油的柴油機，Nomonic材料具有很好的耐高溫腐蝕性能；當轉換低硫燃油時，其明顯降低的潤滑性能，可能會導致排氣閥座的磨損，所以WARTSILA等柴油機設備廠家建議在使用低硫燃油時將Nomonic材料排氣閥更換成硬質合金材料排氣閥。

3、高堿性汽缸油：主機、副機設備廠家要求，設備如果長時間使用低硫燃油時需換為低堿性的主機汽缸油或副機曲拐箱滑油BN30-40。因為在燃油硫含量降低情況下，如果仍使用傳統的高堿性主機汽缸油或副機曲拐箱滑油BN70，會導致缸套活塞環槽污染、缸套內表面過渡磨損、甚至拉缸等事故。另外，低硫燃油酸度要小，其與高堿性汽缸油酸堿中和平衡不好，會導致材料腐蝕加快。

4、低硫燃油閃點：相對重油180cst和380cst閃點來說，低硫輕質油閃點要低。CCS鋼質海船入級規范第3篇第1章第2節1.2.9條和SOLAS公約（2004綜合文本）第II-2章第4條2.1，2.2.3.2等條款對閃點低于60℃燃油的使用和存放布置都有特別要求。從圖一可以看出，為了滿足規范和公約要求，ISO8217（2005）輕質油DMX因閃點低于60℃不建議使用；DMA、DMB、DMC則都可以滿足規范要求，目前船上推薦使用的低硫燃油是DMA和DMB，其不低于60℃閃點標準避免了對船上相關系統、設備和結構的評估、審圖和相應改造。

圖一 國際船用燃料油標準

應對措施

針對輕質低硫燃油的特性及其給設備安全帶來的影響，我們應該采取的應對措施主要有：

首先，關于低硫燃油的閃點，其標準滿足規范公約要求，營運檢驗過程中注意查看了船上低硫燃油的閃點，發現其實際測量值也超過標準要求，比如某輪在美國洛杉磯的加油記錄單顯示加油MGO（硫含量0.02% m/m）的閃點可達到71.1℃（160ㄈ）。低硫燃油的閃點指標是船上加油必須控制的一個指標。針對其閃點相對低的特性，目前世界的煉油工藝水平已能達到規范公約要求的安全使用要求。

其次，關于主機汽缸油和曲拐箱滑油堿性問題，有一個時間點的選擇建議，如果在低硫排放控制區需連續工作時間超過300小時（約2周），則船上應有準備需要換成低堿性的汽缸油和曲拐箱滑油，YARMAR機標準是BN9-15，WARTSILA機給出的推薦標準是BN30以下，甚至BN10-20。這些都可以通過船公司對船上制定的操作規程來實現，可不涉及改造檢驗。

第三、低硫燃油的低粘度對燃油輸送系統、燃油日用系統等系統中泵浦的影響需要進行考慮。目前船上燃油系統中燃油泵一般都是使用齒輪泵或螺桿泵。而齒輪泵一般不太適宜用于輸送粘度較低的低硫燃油（齒輪易磨損、壓力不穩定），螺桿泵與其相比則相對有優勢。所以利用齒輪泵作為主副機、鍋爐燃油日用供油泵的船舶至少應向設備廠家確認可否用于低硫燃油，必要時需要將齒輪泵更換成螺桿泵。根據實船調研，鍋爐供油單元螺桿泵在轉換到低硫燃油后其壓力變化較小，只需稍稍調節燃燒器回油調壓閥就可使供油壓力恢復到換低硫油前水平。

最后，問題的焦點集中在低硫燃油的密度低、粘度低及潤滑性差而致高壓油泵柱塞套筒偶件、噴油嘴等相關柴油機零部件磨損加快這一缺陷上。磨損加上低硫油密度低、粘度低使柱塞套筒間燃油泄漏，而泄漏還會隨著磨損間隙加大而增大，特別是老舊柴油機這種磨損更嚴重，為了保證達到與原來相同功率，柴油機調速器輸出軸的轉角將增大，調速器最大輸出限定一般有限制，這樣會達到最大報警設定值，直至泄漏使柴油機啟動困難或不能工作。

提高低硫燃油的粘度，從而改善運動部件潤滑狀況、磨損和燃油的泄漏，是一項主要的應對手段。從MAN、YARMAR、WARTSILA等柴油機廠家提供的相關低硫燃油操作技術咨詢答復綜合分析來看，其所用低硫燃油的粘度最低可以達到1.8cst或2cst,目前船公司在加油申請時一般要求添加的低硫燃油其粘度值不低于2.5 CST@ 40℃。

如果船東特別是新造船船東綜合衡量經濟利益，在船舶營運過程中需要添加粘度達到最低標準1.5cst的低硫燃油時，則需要考慮將低硫燃油進機粘度增加到更理想值的方案，那就是給低硫燃油降溫。有兩個思路：一個是通過海水直接冷卻進機低硫燃油來增加其粘度。查詢海水溫度資料發現：世界海洋的水溫變化一般在-2℃～30℃之間，其中年平均水溫超過20℃的區域占整個海洋面積的一半以上：三大洋表面年平均水溫約為17.4℃，其中以太平洋最高，達19.1℃，印度洋次之，達17.0℃，大西洋最低，為16.9℃。顯然海水是低硫燃油一個比較好的冷卻介質。但這種設計有一個問題需要注意，那就是怎樣防止因海水冷卻器泄漏而致低硫燃油污染海洋。并聯設置兩個海水冷卻器，其中一個作為備用，而且在海水冷卻器海水出口設置油份探測裝置（類似設置油水分離器15PPM油份計），通過該油份探測裝置來檢測冷卻海水受低硫油污染狀況，如發現工作中的海水冷卻器有泄漏就可以立即轉換到另一臺。這種方案目前還沒有論證，但思路可供借鑒。

還有一個思路是通過在燃油日用系統上進機前加一個冷卻器，該冷卻器是淡水內循環冷卻，避免因冷卻器泄漏低硫燃油而污染海洋。如僅僅靠海水冷卻淡水，淡水再冷卻低硫油，其冷卻值仍難以滿足低硫油理想粘度值，所以考慮通過制冷劑（比如R404a等）來冷卻淡水。按照設備廠家的要求，對低硫油轉換過程中需要注意油溫變化不能超過2℃/分鐘，如采用三通閥直接轉換，過快轉換到低硫燃油易使MGO過熱汽化，過快的從MGO轉換HFO,由于過冷的MGO使HFO溫度降低過快堵塞濾器導致主副機停車，所以考慮在燃油日用系統中安裝自動轉換裝置。圖二是MAN柴油機廠家提供的一個燃油日用系統圖，其通過供油單元增加兩個MDO/MGO冷卻器，并通過感溫探頭調節冷卻器上控制閥從而控制燃油溫度。方案值得借鑒。

綜合說來，考慮到低硫燃油的特性，船舶目前在加裝低硫燃油時，注意控制添加油的粘度等特性參數，從而盡量減少因換用低硫燃油給設備帶來的負面影響，包括燃油輸送系統中輸送泵的磨損、泄漏，日用系統供油單元循環泵、供給泵的磨損、泄漏等。從實際應用操作來看，船公司可以通過加強對低硫燃油操作進行規范化管理，避免對船舶系統進行大規模改造，降低損失。

現場檢驗內容

對船舶可安全使用低硫燃油而不需要進行改造時，如船東申請船級社檢驗，現場檢驗操作至少應該包含以下內容：

1、船東向專業設備廠家咨詢的相關低硫燃油對柴油機/鍋爐或鍋爐燃燒器可以安全使用的證據（來往郵件、技術答復等）；

2、低硫油轉換操作程序及安全管理注意事項（燃油輸送系統圖、主副機及鍋爐燃油日用系統圖也應一同提供）；

3、有證據表明船員已對低硫燃油轉換操作及安全管理注意事項進行了合格的培訓（很重要）；

4、現場核查0.1% m/m以下低硫燃油加油記錄單或油品分析報告，并進行至少2小時的船上柴油機、鍋爐實際效用試驗；效用試驗時，主發電柴油機應進行負荷變化試驗，燃油輔鍋爐也應進行負荷變化試驗；

5、建議特別關注燃油輔鍋爐可安全使用低硫燃油的管理注意事項（目前僅局限于“轉杯式鍋爐燃燒器”使用低硫燃油）,比如“使用低硫燃油時嚴禁加溫，必須關閉相關的如加熱器、伴行管等加溫元件/閥件（包括燃燒器本身電加熱單元）；注意環境通風；盡量降低低硫燃油的進機溫度；注意燃燒控制系統安全，鍋爐在啟動前和停止后，要手動增加掃風時間，盡量驅除爐膛內的油氣。發生鍋爐點火失敗，進行再一次點火時，更必須手動延長預掃風時間”等。