如何应对欧盟低硫燃油要求

CCS广州分社 谢红军

MARPOL73/78公约附则VI 2008修正案于今年7月1日起强制生效，其中第14条规定，自2010年7月1日起,船舶在SOX排放控制区域内（SECA）时,船上使用燃油的硫含量应不超过1.0% m/m，2015年1月1日及以后为0.10%m/m。而欧盟则将MARPOL公约附则VI2008修正案中对不超过0.1% m/m低硫燃油的使用实施时间整整提前了5年。从2010年1月1日起，欧盟港口开始单边实施船舶强制使用低硫燃油的法令2005/33/EC。法令规定：2010年1月1日起，在欧盟港口停泊（包括锚泊、系浮筒、码头靠泊）超过2 小时的船舶不得使用硫含量超过0.1% m/m 的燃油 (该要求不适用于停掉所有机器而使用岸电的船舶)；船舶靠泊后应尽早转换为低硫燃油(硫含量不超过0.1% m/m)，船舶开航前尽量晚切换成高硫燃油；燃油转换操作应记录在船舶日志上。

轻质低硫油的特性

船用燃料油国内标准号GB/T17411-1998，其对等的国际标准号是1996年发布的ISO8217:1996,国内标准等效国际标准，两者理化指标和化验方法相同，在2005年国际已使用2005年版的第三版标准即：ISO 8217（2005）。该标准包括轻质油4种，常规的称呼为MGO和MDO，分别是DMX、DMA、DMB、DMC；重质油10种，常规称呼为FO，分别是RMA30、RMB30，RMD80、RME180、RMF180、RMG380、RMH380、RMK380、RMH700、RMK700。目前船舶航行在SECA之外时基本都应用FO燃料油，主要是RME180（180cst）或RMG380（380cst）等,其硫含量标准目前不满足欧盟低硫燃油的使用。当船舶执行欧盟法令2005/33/EC进行低硫油转换时，则需要使用轻质油（MGO或MDO），其主要参数标准如图一所示。

轻质低硫燃油主要特性有发热值高、密度低、粘度低、润滑性差、闪点低、硫含量低等特点。其给设备安全带来的影响体现在：

1、低粘度：ISO8217轻质油MDO（DMA）的最小粘度为1.5cst@ 40℃，最大粘度为6.0cst@ 40℃,据统计，含硫量低于0.1% m/m的燃油粘度大部分在2-4 cst@ 40℃。传统柴油机（主机、辅机）推荐使用燃油喷射粘度为10-15 cst，过低的粘度会导致喷油器、高压油泵等运动部件由于润滑性能变差而加快磨损，甚至咬死等事故。

2、硅铝含量高、润滑性差：硫可以提高燃油的润滑性能，而低硫燃油因硫含量大大降低其润滑性能变差；低硫燃油其硅铝含量也高，硅铝颗粒会像磨料一样，进入燃油系统加速高压油泵柱塞套筒偶件磨损，出油阀卡阻，喷油器针阀磨损。另外，现代柴油机使用了Nimonic合金材料作为排气阀材料，针对高负荷燃用重油的柴油机，Nomonic材料具有很好的耐高温腐蚀性能；当转换低硫燃油时，其明显降低的润滑性能，可能会导致排气阀座的磨损，所以WARTSILA等柴油机设备厂家建议在使用低硫燃油时将Nomonic材料排气阀更换成硬质合金材料排气阀。

3、高碱性汽缸油：主机、副机设备厂家要求，设备如果长时间使用低硫燃油时需换为低碱性的主机汽缸油或副机曲拐箱滑油BN30-40。因为在燃油硫含量降低情况下，如果仍使用传统的高碱性主机汽缸油或副机曲拐箱滑油BN70，会导致缸套活塞环槽污染、缸套内表面过渡磨损、甚至拉缸等事故。另外，低硫燃油酸度要小，其与高碱性汽缸油酸碱中和平衡不好，会导致材料腐蚀加快。

4、低硫燃油闪点：相对重油180cst和380cst闪点来说，低硫轻质油闪点要低。CCS钢质海船入级规范第3篇第1章第2节1.2.9条和SOLAS公约（2004综合文本）第II-2章第4条2.1，2.2.3.2等条款对闪点低于60℃燃油的使用和存放布置都有特别要求。从图一可以看出，为了满足规范和公约要求，ISO8217（2005）轻质油DMX因闪点低于60℃不建议使用；DMA、DMB、DMC则都可以满足规范要求，目前船上推荐使用的低硫燃油是DMA和DMB，其不低于60℃闪点标准避免了对船上相关系统、设备和结构的评估、审图和相应改造。

图一 国际船用燃料油标准

应对措施

针对轻质低硫燃油的特性及其给设备安全带来的影响，我们应该采取的应对措施主要有：

首先，关于低硫燃油的闪点，其标准满足规范公约要求，营运检验过程中注意查看了船上低硫燃油的闪点，发现其实际测量值也超过标准要求，比如某轮在美国洛杉矶的加油记录单显示加油MGO（硫含量0.02% m/m）的闪点可达到71.1℃（160ㄈ）。低硫燃油的闪点指标是船上加油必须控制的一个指标。针对其闪点相对低的特性，目前世界的炼油工艺水平已能达到规范公约要求的安全使用要求。

其次，关于主机汽缸油和曲拐箱滑油碱性问题，有一个时间点的选择建议，如果在低硫排放控制区需连续工作时间超过300小时（约2周），则船上应有准备需要换成低碱性的汽缸油和曲拐箱滑油，YARMAR机标准是BN9-15，WARTSILA机给出的推荐标准是BN30以下，甚至BN10-20。这些都可以通过船公司对船上制定的操作规程来实现，可不涉及改造检验。

第三、低硫燃油的低粘度对燃油输送系统、燃油日用系统等系统中泵浦的影响需要进行考虑。目前船上燃油系统中燃油泵一般都是使用齿轮泵或螺杆泵。而齿轮泵一般不太适宜用于输送粘度较低的低硫燃油（齿轮易磨损、压力不稳定），螺杆泵与其相比则相对有优势。所以利用齿轮泵作为主副机、锅炉燃油日用供油泵的船舶至少应向设备厂家确认可否用于低硫燃油，必要时需要将齿轮泵更换成螺杆泵。根据实船调研，锅炉供油单元螺杆泵在转换到低硫燃油后其压力变化较小，只需稍稍调节燃烧器回油调压阀就可使供油压力恢复到换低硫油前水平。

最后，问题的焦点集中在低硫燃油的密度低、粘度低及润滑性差而致高压油泵柱塞套筒偶件、喷油嘴等相关柴油机零部件磨损加快这一缺陷上。磨损加上低硫油密度低、粘度低使柱塞套筒间燃油泄漏，而泄漏还会随着磨损间隙加大而增大，特别是老旧柴油机这种磨损更严重，为了保证达到与原来相同功率，柴油机调速器输出轴的转角将增大，调速器最大输出限定一般有限制，这样会达到最大报警设定值，直至泄漏使柴油机启动困难或不能工作。

提高低硫燃油的粘度，从而改善运动部件润滑状况、磨损和燃油的泄漏，是一项主要的应对手段。从MAN、YARMAR、WARTSILA等柴油机厂家提供的相关低硫燃油操作技术咨询答复综合分析来看，其所用低硫燃油的粘度最低可以达到1.8cst或2cst,目前船公司在加油申请时一般要求添加的低硫燃油其粘度值不低于2.5 CST@ 40℃。

如果船东特别是新造船船东综合衡量经济利益，在船舶营运过程中需要添加粘度达到最低标准1.5cst的低硫燃油时，则需要考虑将低硫燃油进机粘度增加到更理想值的方案，那就是给低硫燃油降温。有两个思路：一个是通过海水直接冷却进机低硫燃油来增加其粘度。查询海水温度资料发现：世界海洋的水温变化一般在-2℃～30℃之间，其中年平均水温超过20℃的区域占整个海洋面积的一半以上：三大洋表面年平均水温约为17.4℃，其中以太平洋最高，达19.1℃，印度洋次之，达17.0℃，大西洋最低，为16.9℃。显然海水是低硫燃油一个比较好的冷却介质。但这种设计有一个问题需要注意，那就是怎样防止因海水冷却器泄漏而致低硫燃油污染海洋。并联设置两个海水冷却器，其中一个作为备用，而且在海水冷却器海水出口设置油份探测装置（类似设置油水分离器15PPM油份计），通过该油份探测装置来检测冷却海水受低硫油污染状况，如发现工作中的海水冷却器有泄漏就可以立即转换到另一台。这种方案目前还没有论证，但思路可供借鉴。

还有一个思路是通过在燃油日用系统上进机前加一个冷却器，该冷却器是淡水内循环冷却，避免因冷却器泄漏低硫燃油而污染海洋。如仅仅靠海水冷却淡水，淡水再冷却低硫油，其冷却值仍难以满足低硫油理想粘度值，所以考虑通过制冷剂（比如R404a等）来冷却淡水。按照设备厂家的要求，对低硫油转换过程中需要注意油温变化不能超过2℃/分钟，如采用三通阀直接转换，过快转换到低硫燃油易使MGO过热汽化，过快的从MGO转换HFO,由于过冷的MGO使HFO温度降低过快堵塞滤器导致主副机停车，所以考虑在燃油日用系统中安装自动转换装置。图二是MAN柴油机厂家提供的一个燃油日用系统图，其通过供油单元增加两个MDO/MGO冷却器，并通过感温探头调节冷却器上控制阀从而控制燃油温度。方案值得借鉴。

综合说来，考虑到低硫燃油的特性，船舶目前在加装低硫燃油时，注意控制添加油的粘度等特性参数，从而尽量减少因换用低硫燃油给设备带来的负面影响，包括燃油输送系统中输送泵的磨损、泄漏，日用系统供油单元循环泵、供给泵的磨损、泄漏等。从实际应用操作来看，船公司可以通过加强对低硫燃油操作进行规范化管理，避免对船舶系统进行大规模改造，降低损失。

现场检验内容

对船舶可安全使用低硫燃油而不需要进行改造时，如船东申请船级社检验，现场检验操作至少应该包含以下内容：

1、船东向专业设备厂家咨询的相关低硫燃油对柴油机/锅炉或锅炉燃烧器可以安全使用的证据（来往邮件、技术答复等）；

2、低硫油转换操作程序及安全管理注意事项（燃油输送系统图、主副机及锅炉燃油日用系统图也应一同提供）；

3、有证据表明船员已对低硫燃油转换操作及安全管理注意事项进行了合格的培训（很重要）；

4、现场核查0.1% m/m以下低硫燃油加油记录单或油品分析报告，并进行至少2小时的船上柴油机、锅炉实际效用试验；效用试验时，主发电柴油机应进行负荷变化试验，燃油辅锅炉也应进行负荷变化试验；

5、建议特别关注燃油辅锅炉可安全使用低硫燃油的管理注意事项（目前仅局限于“转杯式锅炉燃烧器”使用低硫燃油）,比如“使用低硫燃油时严禁加温，必须关闭相关的如加热器、伴行管等加温元件/阀件（包括燃烧器本身电加热单元）；注意环境通风；尽量降低低硫燃油的进机温度；注意燃烧控制系统安全，锅炉在启动前和停止后，要手动增加扫风时间，尽量驱除炉膛内的油气。发生锅炉点火失败，进行再一次点火时，更必须手动延长预扫风时间”等。