超低硫油在船舶上的应用研究

罗志平 李阳

（广州中船龙穴造船有限公司技术中心，广州 511462）

摘要：本文主要介绍超低硫油的性质、使用超低硫油对船舶的影响和应对措施。

关键词：船舶；超低硫油；应对措施

Application of Ultra-low Sulphur Fuel in ship

LUO ZhiPing,LI Yang

( CSSC Guangzhou Longxue Shipbuilding Co., Ltd. Guangzhou 511462 )

Abstract: This paper introduces the characters of ultra-low sulfur fuel, the influence and solution for the application of ultra-low sulfur fuel in ship.

Key words: Ship;Ultra-low sulfur fuel;Solution

1引言

随着工业的全球化，海运业蓬勃发展，船舶废气排放对环境的破坏越来越严重，为了降低远洋船舶排放对环境的影响，相关国际组织制订了规范：

1）欧盟EN 2005/33/EC(EU Directive )要求从2010年1月1日起，所有停泊欧盟港口超过2小时的船舶不得使用硫含量超过0.1%的燃油。

2）从2012年1月1日起，美国加利福尼亚州对距加州岸线24 n mile内水域不得使用硫含量超过0.1%的燃油。

3）MARPOL公约附Ⅵ修正案 (2005年)明确要求自2015年1月1日起硫排放控制区域(地中海、北大西洋和太平洋边缘地区)船舶所用燃油硫含量不得超过0.1%。

为了达到硫排放的要求，船用超低硫油（硫含量<0.1%）将被大量应用于船舶上，然而，由于超低硫油油的粘度很低，一般在常温下低于2 cSt，而船舶柴油机和锅炉在设计时，均按照一般HFO或MDO油的粘度（﹥11 cSt）设计。

对船用燃油中的含硫量将会有更严格的控制，主、辅机、锅炉全面使用低于0.1％ m/m含硫量的燃油只是时间的早晚。由于这种超低含硫的燃油在理化性能方面与传统的重油有明显差异，低硫油在船上的储存、保管、使用以及对设备都可能带来影响。

2低硫油的油品特性

为解决使用超低硫带来的问题，首先必须了解低硫油的油品特性：与高硫重燃料油（HFO-Heavy Fuel Oil）相比 ，超低硫燃油具有不同的理化特性，它具有高热值、低粘度、低比重、低闪点、低润滑性、低硫含量。

DNV船级社对超低硫油的市场情况和理化特性做了统计，如图1、图2、图3所示。

图1硫含量不超过0.1% m/m的燃油市场统计

图2硫含量不超过0.05% m/m的燃油市场统计

图3硫含量不超过0.1% m/m的燃油的理化特性统计

3使用超低硫燃油造成的影响

3.1粘度的影响

传统柴油机（主机、辅机）设计使用燃油喷射粘度为10～15 cSt低硫油过低的粘度会导致喷油器、高压油泵等这些运动部件由于润滑性能变差而加快磨损，甚至咬死等事故。因此，柴油机制造厂家为了能够满足运动部件的润滑，建议采取降低进机温度的办法以便提高燃油进机粘度，为了满足柴油机的安全使用，进机的粘度不宜低于2 cSt 40 ℃。

3.2低硫油对主机在使用的过程带来的影响

由于粘度的减小在传统柴油机高压油泵柱塞偶件间的漏泄增大，这种漏泄会随着偶件的磨损间隙加大而增大。为了保证达到与原来相同的功率，柴油机调速器输出轴的转角将增大，调速器最大输出设定限制可能会受到限制，达到最大报警设定值，在使用低硫油时可能需要对调速器的最大输出进行相关调整。MAN B&W主机厂家建议，如果使用HFO时由于柱塞偶件的磨损导致泄露，调速器的输出增大10％，转换使用超低硫油后会导致漏泄过大，导致柴油机启动困难或不能正常工作。建议更换以上柱塞偶件，以便转换低硫油后能够正常工作。

3.3低硫油对锅炉在使用的过程带来的影响

转换使用超低硫燃油时对设计为可使用HFO(Heavy Fuel Oil，重燃料油)或MDO(Marine Diesel Oil，船用柴油)的锅炉的影响表现在：

① 使用超低硫油易产生锅炉点火故障、燃烧失败，特别是油船卸货期间的熄火对船舶卸货操作产生不安全影响和不便，要求船员掌握对此类故障排除的安全操作；

② 超低硫油挥发后导致点火失败，燃气积聚于炉膛/燃烧室，产生爆炸的危险，危及船舶及船上人员安全，对油船产生更大油污染事故；

③ 引起供油系统故障。

3.4 低硫油对汽缸油选择的要求

由于燃油中硫的含量大为减低，如果仍然使用传统的高碱性汽缸油或副机曲拐箱滑油BN70，将会导致缸套活塞环槽污染、缸套内表面过度磨损、甚至拉缸等事故，因此，设备制造厂家要求如果主、辅机连续使用低硫油（0.1%m/m）超过300小时，应该改用低碱性的气缸油或辅机曲拐箱滑油BN30-40。

3.5换油操作

主机的进机燃油粘度不能低于2 cSt，不能高于20 cSt，MDO/MGO低硫燃油的进机粘度约为3 cSt以上，HFO燃烧的进机粘度为13～17 cSt，所以在MDO/MGO与HFO的转换时，需满足进机燃油温度变化率不能超过2℃/min，在转换过程中，机器负荷控制在25%～40%，以减小进机燃油温度的变化，因此，为满足相关要求，需设置专门的控制阀对燃油进行切换。

4使用超低硫燃油的应对措施

由于低硫燃油的独特理化特性对相关系统造成了影响，为满足使用超低硫燃油的要求而需要采取相应的应对措施。

4.1使用较高粘度的超低硫油

从DNV的统计上看，市场上存在满足使用要求可以直接使用的低硫油，采购并使用这种燃油，船舶可以不用增加额外的设备。但要做如下措施：

① 对锅炉、柴油机的燃油转换装置、供油系统、燃烧装置、监控和显示系统进行相应的改造。

② 根据低硫燃油的粘度、润滑特性选取合适的锅炉、柴油机燃油泵；

③ 设置、分隔锅炉、发电柴油机的超低硫油的舱柜，并保证超低硫油和原HFO、MDO 舱柜（包括燃油储存柜、沉淀柜，日用柜等）的设置、分隔、舱容、舱柜保护等符合要求；

④ 对采用独立的气缸润滑系统的柴油机，设置、分隔与使用超低硫油相适应的气缸润滑油柜；

⑤ 设置、改装相应的燃油、气缸润滑油舱柜的附属管系和系统，包括燃油存储、驳运、净化、加热/冷却、供给、循环等系统和气缸油供给系统。

4.2增加普通水冷板式冷却器

当选用的含硫量低于0.1%m/m燃油的粘度大于2 cSt ／40 ℃时，理论上可以不用加装额外的冷却设备冷却低硫油。但由于燃油在供油的过程中会有部分回油，这样会使燃油的温度升高，可能会超过40 ℃，为使系统能安全运行，可以在低硫油进供油单元前及进机前分别加装普通的水冷板式冷却器，使低硫油能在低于40 ℃运作，保证系统安全。系统布置简图如图4所示。

4.3增加冷冻机组冷却器

燃油标准ISO 8217—2010中的DMX和DMA都满足含硫量低于0.10%的要求，DMX的粘度值最小为1.4 mm2/s 40℃，DMA的粘度值最小为2.0 mm2/s 40℃，为达到主机、辅机、锅炉燃进机燃油粘度不能低于2cSt，可以使用冷冻机组冷却使燃油达到使用要求。系统布置简图如图5所示。

5结语

根据超低硫的理化特性，可以综合船东、船厂的要求，选用不同的解决方案，达到在船舶上使用超低硫油的要求。

参考文献

[ 1 ]CCS通函[R]. 中国船级社,(2009)通函第032号总第361号.

[ 2 ]MARPOL73/78,防污公约附则Ⅵ, 2005