船用残渣燃料油指标的设置及其影响

张彬

摘要：以现行国内燃料油标准GB/T 17411-2012为基础，针对各项指标限值，阐述一下重质船用燃料油指标的设置及其影响。

关键词： 船用燃料油 指标设置

随着社会的进步，运输业势必越来越发达，据统计船运一直占据着国际贸易运输总量中2/3以上的市场份额，为了降低能耗成本，船用燃油重质化已经成为各船东企业追逐的方向。另一方面，各大炼厂为了经济效益，往往调整工艺最大比例的产出汽、柴油，使得船用残渣燃料油大都由中间商采购轻、重组分自行调和而成，品质难以保证。这种情况下，了解船用残渣燃料油的指标设置及其影响就尤为重要了。

1 目前国内外船用燃料油标准

1.1 国际燃料油标准

1987年，国际上发布了专门针对船用燃料油质量标准ISO8217，针对燃料油的测试项目和指标限值作出明确规定。标准发布后迅速得到了各国认同，并于1996年，2005年，2012年三次改版，这是目前应用最广泛最具权威的燃料油质量标准，也是国际贸易的主要依据标准。

1.2 国内燃料油标准

中国于1998年由石油化工科学研究院起草了船用燃料油国家标准GB/T 17411，该标准等效于ISO 8217：1996，标志着我国正式认可国际燃料油标准，并于2012年进行改版，紧随最新国际标准，在国内发挥着重要的指导作用。2015年，中国再次对燃料油标准进行更新，并将于2016年7月发布实施。

1.3 国内残渣燃料油的分类

中国2012年对燃料标准进行的改版，最重要的一条就是对燃料油分类进行了重新定义，从之前的以100摄氏度运动黏度的最高限值划分更新至以50摄氏度运动黏度的最高限值进行划分，现在航运界所说的180号燃料油和380号燃料油就是ISO8217：2005中的RME180及RMG380。而人们所说的120号燃料油一般理解成ISO8217：1996中的RMD15。

2 船用残渣燃料油测试项目及影响

现以国内燃料油标准GB/T 17411-2012为基础，针对各项指标限值，解析重质船用燃料油指标的设置及其影响。

2.1 运动黏度（50℃）

运动黏度是对流动性阻抗能力的度量，最直观的理解是黏度大的燃油流动性差，泵送阻力大，雾化性能差，难以形成喷油油束进而充分燃烧；反之黏度小的燃油流动性好，泵送顺畅，易于雾化，但并非黏度越小油品质量就越好，黏度过小还会使油泵润滑不充分从而加剧磨损，同时也可能会造成燃烧区域离喷油嘴太近，局部燃烧。

供油前，务必清楚的了解船用柴油机许可使用的燃油等级，高等级或低等级燃料油都可能会发生动力异常并对柴油机产生伤害。

2.2 密度（15℃或20℃）

密度不能脱离温度单独纯在，西方国家习惯以15℃下的密度作为石油产品的标准密度，中国习惯以20℃下的密度作为石油产品的标准密度。180号燃料油或380号燃料油，15℃下密度最高限值为991.0mg/m3，20℃下密度最高限值为987.6mg/m3。标准密度乘以计量所得相同温度下的体积可以为油品提供精确的贸易交割计重依据。

此外，密度还能间接反映油品的化学及馏分构成，密度大的油品重质组分多，单位热值低，密度小的油品轻质组分多，单位热值高。

密度还影响着分油机的性能，相同条件下，密度大的油品油水分离能力差，密度小的油品油水分离能力好。

2.3 碳芳香度指数（CCAI）

碳芳香度指数通过密度和黏度计算得出，能表征油品的着火滞燃期，但并不表征该油品的持续燃烧信息。标准中包括CCAI，是为了避免密度黏度关系异常的燃料油可能导致残渣燃料油滞燃期延长。180号燃料油或380号燃料油该项目指标限值不大于870。

实践证明，密度大而黏度低的油品，着火性能差；密度小而黏度高的油品着火性能好。在选购燃料油的时候可根据下列原则：都符合燃料油规范的不同油品，密度差别不大的选黏度高的；黏度差别不大的选密度低的。

2.4 硫含量

对于180号或380号燃料油，标准规定的硫含量的指标限值均为3.5%，尽管给出了规定，但买卖双方应该按照当地有关法规和MARPOL公约的限制来确定硫含量。目前国内市场一般低于1%的燃料油称为低硫燃料油。此外因环保压力的增大，交通运输部《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》也已经发布，以上海为例，自2016年4月1日起，长三角区域将率先实施减排，船舶在长三角水域排放控制区港口靠岸停泊期间，使用硫含量不高于0.5%的燃油。

不仅仅对环境造成污染，硫也会影响设备寿命和油品本身的质量，燃烧过后产生的SO3遇水生成H2SO4，对易感元件产生强烈腐蚀，硫含量也能降低油品比能（热值）数值。

2.5 闪点（闭口）

闪点是评判所加燃料油安全性的指标，根据最新标准，闪点允许的最小值为60℃。闪点并不会影响燃料油的使用性能，但是低闪点的燃料油会使发生火灾的可能性增大。

2.6 硫化氢（液相）

硫化氢是高毒性气体，直接暴露于高浓度的硫化氢气体下会导致人员嗅觉丧失、头晕眼花，在非常高浓度下甚至会立即死亡。所以硫化氢是一个对人员健康性的指标。

硫化氢可能是炼制过程中形成的，也可能是存储、运输或使用过程中逐渐形成的，以液相或气相的形式存在并互相转换，转换的程度受温度、搅拌速度、舱（罐）容量、燃油存储量、通风情况等各种因素影响。

标准中规定了燃料油中液相硫化氢的限值为2.00mg/kg，可以降低人员暴露在硫化氢气体中的风险，但并不构成安全级别或消除在密闭空间里形成非常高浓度硫化氢气体的风险，关键是船东或航运公司应保持适当的安全操作和设计程序，以保护可能暴露于硫化氢气体中船员和计量人员的安全。endprint

同时标准中规定该项目由供需双方协商是否检测，实施日期为2013年7月1日，原因是该检测标准的测试精密度正在制定；仪器仅国外个别产商生产，实施尚需一定时间；设计、采购和组成设备更改等需要时间。

2.7 酸值

高酸值燃料油往往会加速内燃机的损坏，这种损坏首先发生在燃料喷射设备中，但酸值的高低和燃料油腐蚀性强弱之间，目前还没有公认的对应关系。酸值测试能预示燃油油中含酸性物质的多少，残渣燃料油的指标上限是2.5mgKOH/g。选择低酸值燃料油可以降低设备被腐蚀的风险，延长设备的使用寿命。

2.8 总沉淀物（老化法）

油品中的沉淀物会在存储、过滤、喷油过程中积累，加速设备的磨损，阻塞输油管路特别是喷嘴。老化法总沉淀物结果不仅仅反映了燃料油中实际存在的总沉淀物，还反映了燃料油在存储和使用过程中生成沉淀物的趋势，可用来预测该油品的稳定性。标准中对老化法沉淀物的指标限值为0.10%。

2.9 残炭

残炭反映的是燃料油在燃烧室燃烧结焦结炭的趋势，高残炭燃料油会加速气缸和活塞的磨损，甚至引起活塞运转不顺畅。标准对于180号燃料油指标上限是15.00%；380号燃料油指标上限是18.00%。

2.10 倾点

倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度，是油品低温流动性的指标，标准规定的上限为30℃。倾点高，低温流动性差，使用中会影响泵送和过滤。买方应确保倾点适合船上设备要求，尤其是船舶运行在寒冷气候条件下。

2.11 水分

燃料油在生产，运输和存储过程中，因为种种原因，会混入一定量的水分，并以溶解态，悬浮态或游离态三种形式存在于油品中。标准中使用的蒸馏法测试，结果为各种形态水的总量，指标上限为0.5%（体积分数），同时规定水分超过0.5%的应与需方协商并经客户认可，但最高不大于1.0%。

高含水量燃料油可能会引发多种不利于存储，燃烧和设备的结果：与燃烧产生的SO3结合生成H2SO4腐蚀设备，溶解后带入的无机盐沉积在燃烧室内加速设备磨损；降低燃料油热值；因低温凝固影响油品流动性；导致燃烧熄火等。同时确认水的来源也对处理燃油水分偏高有一定的指导作用，海水富含氯离子，萃取出的水分遇银离子产生乳白色不溶沉淀，如果混入的是淡水就不会有此现象。

2.12 灰分

灰分是燃烧和高温灰化后剩余的无机物，通常成粉末态。灰分的主要来源是炼制过程中的金属催化剂，原油中残留的无机盐，储运过程中的铁锈，还可能是非法添加废旧润滑油中的金属添加剂或磨损元素。从来源上看，灰分高的燃料油测试所得金属元素也高，灰分低的燃料油金属元素也低。灰分以质量分数表示，180号燃料油指标上限为0.070%，380号燃料油指标上限为0.100%。灰分会附着在设备受热面，使热传导变差，灰分中含有的大量金属元素也会加速设备的磨损。

2.13 金属元素，钒

180号燃料油指标上限为150mg/kg，380号燃料油指标上限为350mg/kg。钒含量高可能会对主机热通道产生电化学腐蚀，也可能燃烧过后附着在设备表面产生结垢。

2.14 金属元素，钠

180号燃料油指标上限为50mg/kg，380号燃料油指标上限为100mg/kg。富含钒和钠的燃料油灰分溶解温度降低，通常认为钠钒比例为1：3时的灰分溶解温度最低，溶解后的灰分附着在燃烧系统表面，对设备有一定的热腐蚀作用。同时钠含量的升高也被视为燃料油中是否混为海水的判断标准之一。

2.15 金属元素，铝+硅

180号燃料油指标上限为50mg/kg，380号燃料油指标上限为60mg/kg，来源于原油加工过程中的金属催化剂，铝和硅质硬，是设备磨损的主要因素。

2.16 使用过的润滑油（ULO）

润滑油多为钙锌配方、钙磷配方或钙锌磷配方，燃料油中据此判断是否含有润滑油（考虑到经济效益，只会含有使用过的润滑油），标准规定钙大于30mg/kg且锌大于15mg/kg或钙大于30mg/kg且磷大于15mg/kg认为该燃料油中含有使用过的润滑油。燃料油中掺杂使用过的润滑油会带来各种危害：润滑油在使用过程中缓慢变质，含有的酸性物质会腐蚀设备；带入的磨损颗粒会增加灰分，再次磨损燃油系统；含有的各种有害物质甚至是致癌物燃烧后排入大气污染环境并直接损害船员健康。

3 关于测试精密度和实验结果的说明

为减少买方对燃油品质报告实验结果产生争议，国标中引入了ISO 4259对实验结果作出说明。对于燃料油质量的分歧，通常发生在船舶上发生问题时或者使用前的对产品质量的可接受性产生争议。当对实验结果是否符合或超出规格作出判断时，需引用ISO 4259有关程序。

3.1 引用ISO 4259

按国标规定方法测得的性能真值的最大和最小限值，而ISO 4259定义的真值是由无数个实验室获得的无数个单一结果的平均值。同一实验室由同一人对同一样品在相同条件下试验很难获得完全一样的结果，引入的偶然误差可以由每个方法的重复性R来检验。两个不同实验室用同一方法对同一样品进行试验的偶然误差称为再现象R。不存在100%测出真值的方法，每一个试验方法都有一个被称为试验精密度的可能性范围，所以对买方来说，需考虑引用ISO 4259对单个试验结果是否符合规格作出判断。

3.2 对于具有单个测试结果的买方

买方除了具有单一试验结果外，对性能的真值没有其他信息，在95%置信范围内，如果试验结果如下所述，则认为产品不符合规格范围。在规格为最大限值的情况下，试验结果大于规格限值+0.59*R或在规格为最小限值的情况下，试验结果小于规格限值-0.59*R。

例如：买方订购了380号燃料油，50℃运动黏度规格最大值是380mm2/s，试验结果在最大值下再现性R为28.12，因此，如果在50℃时，单个试验结果大于380+0.59*28.12=396.6mm2/s，那么买方可以认为在95%置信范围内样品不符合规格。同理列出180号和380号燃料油其他指标95%置信范围下极限值，见表1-1：

4 结语

鉴于船用残渣燃料油的品质对船舶设备，环境污染和人员健康有着至关重要的作用，船方一定要控制好各个环节，才能有效降低出现问题的可能性或是发生问题后能很好地追溯起因。首先要明确执行供油协议规定的品质标准，每次加油前向供油商索取本次加油油品质量报告，以确认符合加油协议的品质要求。然后在加油过程中由相关各方共同见证完成全程样的取样工作并立即铅封样品，取其中一份送第三方实验室分析，对品质不合格油品要立即停止使用。对于品质合格的燃料油，尽量避免同一供应商不同批次的油、不同供应商加的油混合使用并尽量缩短燃油在船舶上的存储时间。

科学管理，充分了解船用残渣燃料油的指标设置及其影响，不仅能降低运营中的维护成本，而且能使船舶更高效的利用，对船公司发挥着重要的作用。

参考资料：GB/T17411-2012船用燃料油endprint