“问题”燃油导致船舶设备故障原因剖析与对策建议*

刘 柱

一、问题发现

据“中远海e刊”“信德海事”等航运网站信息，从今年5月起，知名燃油检测公司Veritas Petroleum Services（VPS）和LIoyd’s Register（LR）等机构陆续报道了一些“问题”燃油造成船舶柴油机故障频发的案情。图1为VPS对“问题”燃油造成船舶故障频发案情的报道，图2为LR对在新加坡加注低闪点渣油的通报。案情从美国休斯敦港到马来西亚巴生港、荷兰荷属安的列斯、新加坡、中国香港等，蔓延到中国舟山、日照等部分内地港口。在以上地区加装燃油（尤其是ISO-F-RMG380）的船舶不同程度地出现了柴油机、油泵、分油机、滤器故障或失常等问题。这轮“问题”燃油使至少100艘船舶“中招”。一些专业机构纷纷以“恐怖，加劣质油后他们的船舶、主机、泵将变成这样……”“多港口也发现问题燃油，致机损，警惕航行安全！”“新加坡燃油现质量问题，引主机故障，恐蔓延到香港”“注意！这些港口的船舶燃油尽量不要加！”“注意：燃油受污染！超30船遭殃！柱塞偶件咬死，油泵损坏！！”等为题，提醒广大船公司和船舶注意，及时采取措施。

二、梳理与总结

1.“问题”燃油出现的港口

根据航运媒体、专业燃油检测机构、INTERTANKO组织（国际独立经营油轮船东协会）、船级社、船员网友、航运公司等发布的信息，至少已经有以下港口发现“问题”油案情：美国德克萨斯州休斯敦港，巴拿马，荷兰荷属安的列斯，马来西亚、新加坡、越南等东南亚国家港口，中国香港，韩国大山和浦项港，中国的舟山港和日照港等。其中，在亚洲区域首次发现“问题”燃油的时间是今年的4月13日，在马来西亚巴生港提取到了受污染的油样。

图3所示为一家检验机构Maritec发现“问题”燃油的港口和时间分布，分别为中国香港、舟山、日照以及韩国大山、浦项等港（不排除有更多的船在更多的港口发现类似问题）。

2.“问题”燃油导致的故障

汇总报道和检查情况可以看出，在上述港口加注“问题”燃油后，船舶出现以下故障现象：燃油淤积难以泵送，燃油泵卡死，油泵柱塞腐蚀，分油机出现故障，滤器堵塞，等。图4为使用了“问题”燃油的船舶柴油机定时导套故障。

图1 VPS对“问题”燃油造成船舶故障频发案情的报道

图2 LR对在新加坡加注低闪点燃油的通报

图3 M ar i tec发现“问题”燃油的港口和时间分布图

图4 定时导套故障

3.“问题”燃油都满足ISO8217:2005相关标准

虽然“问题”燃油导致柴油机故障频发，但是多家权威检测机构都反映，对照ISO8217：2005标准，他们都是完全符合的，绝大部分也是符合ISO8217：2017标准的。

三、根源剖析

船用重质燃油的使用是船用柴油机发展中的一项重要技术成就，使用船用重质燃油可以大幅度降低船舶的营运成本。随着近年来石油价格的不断飙升，燃油费用在船舶营运成本中占有很大的比例，为了适应航运企业之间的激烈竞争，争取更大的利润和占据更高的市场份额，船用柴油机使用重质燃油成为一项普遍采用的技术。但船用重质燃油的使用也带来许多问题：由于重质燃油密度大、黏度高、成分复杂、发火性能差，导致柴油发动机机械负荷和热负荷增加，燃烧性能恶化，使得柴油机的排气温度升高，烟度增加，汽缸结炭严重。但这轮发生的问题，显然又不同于以往使用符合标准的重质燃油出现的现象。为什么上述这些“问题”燃油都满足ISO8217：2005相关标准，却最近屡屡导致柴油机故障呢？我们通过回顾燃油标准和采用额外检测手段发现的其他物质来尝试剖析问题根源。

1.船用燃油国际标准的采用

船用燃油标准ISO8217是目前应用最为广泛的国际通用标准，也是国际石油贸易的主要依据标准，它规定了4种船用馏分燃料油和11种船用残渣燃料油。I S O 8 2 1 7近年来经历了四个版本（ISO8217：2005、ISO8217：2010、ISO8217：2012和ISO8217：2017）的修订。除ISO8217：2005外，其余三个版本都对50 ℃时的运动黏度（mm2/s）为10、30、80、180、380、500、700等七个值的下列指标进行了限值：密度1 5℃、芳香烃指数（CCAI）、硫分、闪点、硫化氢、酸值、总不溶物、微量残碳、倾点冬季、倾点夏季、水分、灰分、钒、钠、铝+硅、废油、钙和锌/钙和磷，且三个版本的限定值都相同。ISO8217：2005的指标中不包括CCAI、闪点、硫化氢、酸值、钠值。

我们以发现的“问题”燃油RMG380运动黏度燃油为例，以表1的形式比较ISO8217：2005和ISO8217：2010/2012/2017的标准值变化情况。

表1 I SO8217：2005与I SO8217：2010/2012/2017指标对照表

可见，ISO8217：2010版及以后各版本相较于ISO8217：2005版增加了5个指标，下面简要介绍其中3个：

（1）硫化氢。含有硫化氢的燃料油可能在以下情况时逸出硫化氢气体，从而对操作人员产生安全危害：在测量口测量液位时，打开舱/罐盖时，进入装载过含硫化氢燃料的空舱/罐时，排气孔、管线渗漏或破裂时，更换过滤网时。因此，为了保护船员、码头操作人员以及检验人员，自ISO8217：2010开始把硫化氢作为安全的重要指标，限制为液相中不超过2.0毫克/千克。

（2）CCAI。CCAI是用来评价残渣燃油发火性能的一个计算值，芳香烃是一种不饱和的环状结构，其碳原子间由单键和双键交替连接，芳香烃分子结构坚固，热稳定性比脂肪烃和环烷烃都高，燃烧最为困难。CCAI对滞燃期、燃烧效率、废气排放物、燃烧部件温度有直接影响，大多数船用燃油的CCAI值在800～900之间。实践经验显示，CCAI在800～850柴油机工作正常，850（也有说870的）以上工作有困难，容易造成燃烧机械的损坏以及耗油量的增加，甚至造成不安全事件。依据燃油CCAI值，适时适度调整可变喷射时间装置（VIT），可改善燃烧，节省耗油量，避免排气温度上升和燃烧室积炭。

（3）钠。原油中通常含有一定的盐分，如果脱盐不完全，可能残留在渣油里。如果被海水污染，1%的海水会使钠含量增加大约100毫克/千克。燃油中的金属元素（包括钠）在油料燃烧后成为金属氧化物颗粒即通常所说的“灰分”，灰分就会吸附在燃烧设备的各部件上，产生磨损，从而损坏这些部件。如果灰分中钠或钒的含量较高，且钠/钒为1：3时，形成的灰分（Na2SO4/V2O5）熔点就越低，容易产生高温腐蚀，对设备造成损害。因此要控制燃油中的钠含量。

因此，不同标准下的合格燃油的质量是不同的。低标准燃油显然更有可能造成柴油机等故障。按照规定，当修订后的新标准生效后，旧标准就不得继续采用。但现实情况是，部分燃油炼制企业和供油商为了减低燃油炼制成本，在新老燃油标准之间钻空子，使用简单含糊的“符合ISO8217规定”描述，与船东玩“猫与耗子”的文字游戏，他们没有采用最新的ISO8217：2017，甚至一些油品检测机构在利益的驱动下，仍沿用老标准下的检测“套餐”，采取消极的态度对待新检测标准。这很有可能是这次“问题”燃油出现的原因之一。

2.采用额外检测手段发现的其他成分

虽然标准的ISO8217测试方法无法发现燃油的问题，但是通过其他测试手段（如美国环境保护署的CAS No.599644的检测方法，以及红外光谱检测法、相容性和总沉淀物等检测法）发现：在这些符合ISO8217：2017相关标准的“问题”燃油中，存在掺化工副产品的现象，含有其他本不应该在炼油过程中出现的化学物质（苯乙烯和酚类化合物以及其他与塑料相关的化合物），其含量很高，而这些化学物质此前一般不要求检测。

VPS对其内部测试结果进行了跟踪，以确定那些加注燃油中受到高浓度酚类化合物“对枯基苯酚4-Cumylphenol”影响的船舶的情况。跟踪结果显示：超过30艘在休斯敦加过受污染燃油的船舶都遇到了严重问题，比如柱塞偶件咬死、油泵损坏等。而根据普氏能源资讯消息，仅在一周内就有超过80艘船舶遭遇不同程度的问题。这再次验证了高浓度酚类化合物“对枯基苯酚4-Cumylphenol”很可能是本次“问题”燃油的原因之一。

当然，检测有害废弃物是比较困难的，也难以制定统一的标准，因为燃料油均是复杂的混合物，各个批次的油成分千差万别，燃料的来源也是非常广泛，各种污染的来源难以估摸，针对不同的化学废弃物，可能需要不同的化学分析手段。大部分情况下，缺乏化学废弃物对燃油应用过程中设备产生影响的足够数据。

3.我们的怀疑

根据燃料油的炼制规定，燃料油应该是从炼油厂出来的均匀石油混合物，不得有无机酸和用过的润滑油。燃料油中也不得加入添加剂和化学废弃物，否则会危害船舶和机械设备、对人产生危害并增加污染物排放。因此，根据以上现象和部分检测机构的发现，并结合船舶运营管理实践经验，我们推测有以下几个可能的来源导致了这次“问题”燃油的出现，但现有标准规定的检测方法又难以检测出来：

（1）页岩油

GCMS/FTIR的测试结果显示，这些问题燃油最终的某些化学成分与页岩油中发现的化学成分相似，可以认为油品受高浓度酚类、苯乙烯等化工副产品污染等，美国页岩油就存在聚乙烯、聚苯乙烯超标问题。美国休斯敦港口加的燃油多是爱沙尼亚的油页岩和美国的页岩油。有两艘在荷兰荷属安的列斯接受过燃油加注的船舶也出现了燃油泵卡死的情况。样品化验结果显示，这两船所接受的燃油与上述在美国休斯敦接受的问题燃油有着类似的成分。随着休斯敦的燃油加注市场受到关注，这些燃料可能已经从休斯敦运往荷属安的列斯市场，甚至有可能继续扩散到其他区域。

（2）“轮胎油”

“轮胎油”实质上是添加了废旧轮胎粉末的燃油，属于劣质油、掺假油，会导致分油机抱死、管路堵死，严重的会导致分油机损坏甚至报废。但是，轮胎很细小的粉末属石油制品，用传统的检测方法却很难检测出来。“轮胎油”的传闻一直存在，在一些小型的炼油企业难以排除，只是各家都不愿意承认。

（3）使用过的废润滑油

这主要是指非发动机油含清净分散剂，会严重降低燃油预处理系统对悬浮在燃油中的水和硬质颗粒的去除效果而造成磨损。另外还使燃油灰分增大，会加速增压器及废气锅炉的污垢沉积。这种做法在一些地方比较普遍，但是根据现有标准难以检测出来。

（4）有机溶剂

主要包括石油基溶剂、有机氯化物和甲酯类化合物，它们在其他行业中被广泛使用，出于经济考虑有的废弃溶剂被混入船用燃油，会破坏润滑油膜，造成油泵和发动机汽缸的异常磨损。

（5）聚丙烯微粒

微粒尺寸在30～650微米，形状多样，如沙状、豆状或线状，会堵塞滤器，造成停车。

四、对策与建议

“问题”燃油造成的柴油机故障问题一旦发生，往往会增加30万～50万元或更多的额外备件和修理费支出。在目前情况下，对于船东、公司机务管理人员和船舶轮机员，有以下几项对策与建议：

1.严格把关加油

（1）做好航次计划和燃油加注计划，减少“问题”燃油港加油

机务管理人员和轮机人员应充分掌握油类性能参数的意义和作用，同时也要掌握柴油机对燃油的质量限制和船用燃油的国际标准，了解各地供应商所提供燃油的质量情况，以便在订购燃油时对燃油质量进行控制。船东以及船长、轮机长一定要做好航次计划以及燃油计划，加油前必须先了解所要加装燃油的规格和特性，测量所有的油舱存油，同品种或同一次添加的燃油尽量“并舱”，以减少混油，新加燃油存入另一空舱。建议如果船在本文前述的这些已经发现“问题”燃油的港口，尽量不要在此港口加注燃油。如果非加不可，请务必保存好样品并采取适当的预防措施。

（2）做好燃油加注过程管理和商务管理

首先是在燃油采购合同中明确约定油品检测应使用的新标准，对计划加注的燃油要特别注明燃油中绝不能含有不正常的成分，以便新标准对双方有法律约束力，特别注意加油单的条款，确保供应商知道船方知道并非常关注这个问题，因为他们有责任确保供应的燃料不受这些污染物的影响。其次是在加油过程中采用国际或国家规定的油品采样标准方法进行采样和保管油样，建议增加油样（瓶）数量。

2.重视燃油质量检测

燃油加装后在正式使用前如有可能最好安排做油品检测，与供应商提供的出厂数据进行对比，新加注的燃油在未经过实验室检测确认可用之前，最好不要使用。当发生问题时可多方选择检测机构，多次复检以防范检测误判，对于“定性”项目检测应要求检测机构给出文字结论。需要注意，有的第三方油品检测机构也存在配合油品供应商的作假情况，船公司应建立油品送检体系文件要求。

3.对装船燃油进行妥善储存和充分加热

（1）妥善存储

船用重质燃油存在稳定性问题，贮存或混兑会产生油泥状沉淀。燃油一般储存在双层底油舱内，油品不同要分舱储存。怀疑或确认是“问题”燃油时，在存储过程中要避免燃油储存长期过热或时冷时热，过热可能破坏燃油的稳定性，时冷时热会导致燃油中的蜡质大量析出。此外应经常对沉淀柜、日用油柜进行排放污水，定期清洗燃油滤器，确保燃油清洁。

（2）充分循环和加热

目前船舶柴油机所用燃油的极限黏度已达7 000秒（雷氏一号黏度），由于船用燃油黏度大和凝固点高，为使燃油系统在燃油储存、泵送、分离、喷射雾化等过程中保持合理的黏度，应再对燃油进行循环和加热，尤其是在发现是“问题”燃油的情况下。海船上大多采用蒸汽加热，为确保安全，规定使用饱和蒸汽，加热温度随燃油的使用黏度要求而异，一般采用分段加热法，燃油加热和高温燃油处理系统各处的温度必须控制在要求温度范围内。在贮油舱/柜中的燃油驳运温度应加热到其油品的浊点以上，但不要太高，以免油气挥发及产生其他不良后果；沉淀柜中要加热到50～70 ℃以提高沉淀效果和减黏，为安全起见一般保持在低于闪点10 ℃以下；对中低速柴油机喷油泵前雾化加热器的加热温度应使重油黏度降至12～25平方毫米/秒（运动黏度），一般加热到100～150℃。此外，燃油系统要不断地循环加热，尤其是对使用“问题”燃油机动用车的船舶，在停车时也要进行。

4.加强对分油机的检修

“问题”燃油黏度更高，密度更大，而且渣滓特别多，进入分油机前往往要加热到95 ℃以上，使得分油机的工作条件越来越恶劣。而且，为了把密度相近的重油和水分离，要求分油机高转速有的达到9 000转/分钟以上，给分油机的养护带来挑战。分离船用重质燃油时应该常加入热水清洗，水量约为分离量的1%，以便去掉燃油中水溶性灰分。一般来说，分油机除了进行必要的清洗维护外应保持24小时循环分离。遇到“问题”燃油时建议采用并联法使用分油机。

5.航行中加强对相关设备工况的监测

由于“问题”燃油品质更差，使用温度更高，出现后燃和后燃物更多等，会进一步增加喷射设备的机械负荷和热负荷，加剧柱塞偶件和针阀偶件的腐蚀和磨损，影响喷油设备的工作可靠性和使用寿命，同时容易造成分油机、滤器和高压油泵脏堵，排气阀、活塞环和环槽以及汽缸磨损严重透平增压器脏堵和磨损等。因此燃用“问题”燃油时必须进一步加强设备的工况检测与分析和设备维修保养。

（1）船东和船舶管理人员应确保船员了解这一潜在的危险情况，密切监测燃油系统组件，并就这一问题向其燃料供应商和其他技术服务提供商咨询。在使用过程中如遇到呈现非石油特性的油品，即加热温度升高，黏度反而升高的反常现象，应适当降低加热温度，以及减少分油机循环量和油舱预热加温时间，防止油品内部发生聚合现象，避免油品进一步恶化。

（2）在日常管理工作中对有关工况参数适当进行调整，对燃用“问题”燃油出现的问题，如对个别缸出现不正常征兆，做到及时处理，确保设备处于较佳工况下运行。对设备的运行工况、主要部件的磨损应进行认真摸底，组织有关人员经常分析，采取必要的预防措施，消除一切隐患。针对燃用“问题”燃油对设备的不利影响，将这些设备作为重点维修保养项目，维修保养周期要相应缩短。如果发现新加燃油有问题还可以转换使用此前更“干净”的存油，再到附近的港口重新加注燃油，或制订其他解决方案，不至于使船舶发生损坏也不至于耽误过多的船期。如果存油新油混合，航行海上后发现机器故障后反复维修，可能会很快消耗完船上的备件，进而可能造成船舶被拖带回港，甚至发生触礁甚至特殊情况下发生船舶碰撞等更严重的事故。

五、结束语

“问题”燃油后果严重，亟待解决，希望能引起航运业各方的重视。对于主管机关来说，应在业内就最新燃油标准作广泛宣传和推广应用，同时密切关注ISO8217及国内燃油标准的实时更新。第三方检测机构采用的方法和手段也急需提高并覆盖实施。同时工程技术界也要认识到，我们目前对船用燃油控制指标和发动机运行状况之间的关系认识还有很多不足之处，需要各方面共同探索，进一步研究和论证，才能更好地协调船用燃油与船用内燃机等相关机械之间的和谐运行。