CWA 15375 试验方法先进性分析

郑加洲，汪秋桐，赖 栋，丁晓明

（1. 南京中船绿洲机器有限公司，南京 211164；2.中国船级社南京分社，南京 210011）

0 引言

船用残余燃料油也称为船用燃料或船用残留燃料，主要用于船用主发动机（船用主要动力）和辅助发动机（为船用辅机设备提供电力）。船用残余燃料油是炼油厂的副产物，由于市场对提炼燃油的需求不断增加，为了从原油中提取更多的馏分油原料，更先进的精炼技术将会慢慢普及，船用残留燃料也将包含若干等级更多的催化剂。分离机的主要工作就是去除残余燃料油中的催化剂，然而，目前市场对于分离机分离油中催化颗粒的能力没有一个统一的性能指标，而CWA 15375：2005（船舶残渣燃料油分离机，应用特殊试验油的性能测试）中的试验方法正是为了更好地对比分离机之间分离性能儿设计出来的，CWA 15375试验方法更优于GB/T 5745—2010《船用碟式分离机》的试验方法，更能体现分离机的分离性能。

1 试验原理

试验装置主要包括碟式分离机、储油罐和收集罐，储油罐中放置有未经过分离处理的测试油，在储油罐中将测试粒子和测试油充分混合，混合后的测试油进入分离机处理，分离机去除测试油中大部分的测试粒子，经分离机处理后的测试油进入到收集罐，在分离机的进口和出口设置取样装置进行取样。式中：η为分离机效率，%；Cout为分离后指定测试油中含有指定测试粒子的数量；Cin为分离前指定测试油中含有指定测试粒子的数量[1]。

图1 试验原理简图

2 测试油的选择

船用燃料油分类复杂，一般可分为80CST、180CST、380CST 3大类，且一般都是根据50 ℃时的运动黏度来进行分类的[2]。根据ISO 8217—2015船用燃油规范, 在黏度范围内燃料油还有进一步规定，包括密度、黏度、闪点、倾点、残炭、灰分、水分、硫含量、钒、铝＋硅以及潜在沉淀物的百分比。由此，测试油的选择只要符合标准就是合适的。CWA 15375实验方法选用的测试油是6#PAO基础润滑油，性能见表1。

表1 6#PA0 基础润滑油数据表

这种测试油，通过控制温度的变化，能满足模拟燃料油的特性；其色度很小，这主要是为了便于计数器的检测。

3 测试粒子独特性

模拟污染物的替代粒子可以分为2种类型：1）一定范围内各种粒经分布的粒子[3-4]；2）单一粒径粒子（误差在可接受范围内）。

GB/T 5745—2010《船用碟式分离机》分离性能试验采用的碳粉属于第一种粒子，国内外评价滤芯过滤性能均采用ISO 12103—2016中规定的粒子，这也属于第一种粒子。这种类型的粒子可以简单模拟污染物的特性，但是这种粒子粒存在不可控性，因而不能准确反映分离机对污染物处理的实际情况。

一种典型的重油中催化剂粒经分布见图2。

图2 催化剂粒径分布示意图

由图2可知，该重油中催化剂粒经分布中大部分为5 μm～10 μm的粒子。对于分离机而言，10 μm以上的粒子是比较好分离的；5 μm～10 μm的粒子是比较难分离的。如果仍然按照GB/T 5745—2010采用第一种类型的粒子，在5 μm～10 μm范围的粒子，越是靠近5 μm的粒子越难分离，靠近10 μm的粒子更易分离，这种不可控性很难准确考核分离机对重油的分离能力，同时也没有可复验性。因此，第一类粒子已经不能作为考核分离机对重油处理能力的替代品。

CWA 15375试验方法采用的替代粒子是单分散的5 μm的球形粒子，粒子由45%聚苯乙烯和55%二乙烯苯交联而成。这种粒子解决了第一类粒子不能解决的关键问题，主要如下：

1）该粒子粒径可控，都是5 μm±2.5%的球形粒子。

2）该粒子密度可控，为1 050 kg/m3±1%。

3）粒子直径选用的是催化剂最小颗粒作为基础颗粒直径，对于分离机来说都是很难分离的粒子，更能代表分离机对重油污染物的处理能力。

该试验方法检测快速，易取得结果，且试验周期短；设备先进，且粒子可控，结果具有高准确性和高复验性；对分离机通用性高，使用此模拟试验方法无论使用怎样的油料和分离机，得到的数据与实际状况均相似。

在燃油加入到发动机之前，船用燃油净化系统用分离机来清除催化剂和其他杂质。发动机制造商普遍期望含有80 ppm（1 ppm＝0.001‰）催化剂粉末的燃油在加入发动机之前，通过船用净化系统减少至低于15 ppm。在燃料舱中，催化剂粉末若低于80 ppm，则发动机制造商预期在燃油进入发动机的催化剂粉末量也就相应减少。

因此，设计船用燃油净化系统，是将催化剂量为80 ppm的燃油在加入发动机之前使催化剂含量低至15 ppm，以确保发动机安全运行，并发挥最佳性能。由此可知，净化系统效率最低为81.25%[5]。CWA 15375规定：分离效率85%时的处理量作为分离机的实际处理量，这满足行业对分离效率81.25%的期望。

4 结论

CWA 15375试验方法是Alfa Laval了比较不同离心机的性能，成功研制出的一种模拟试验方法。该方法可以模拟正常运行，提供高精确度和高复验性的结果。根据实际分离试验，这一试验方法直接比较了不同离心机的分离性能，已被国际几个代表性的公司认可，并得到船级社、船用柴油机制造商、石油公司、分离机制造商和船舶业主与操作人员的支持，并被挪威船级社（Det Norske Veritas）形式认可，这将是未来重油模拟试验方法发展的趋势。