船舶使用低硫燃油危害及其解决办法

[摘 要]船舶的燃油系统、机械设备一般都是基于重油/船用柴油设计的，那么船舶设备在使用低硫燃油时会存在哪些可能的问题，对相关问题该如何解决，通过学习CCS颁布的《船舶使用低硫燃油指南》和相关的技术文件资料，浅谈一点个人看法。
　　中图分类号：U664.111 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0105-01
　　一、背景
　　随着人们的环保意识的逐渐提高，现在全世界对环境污染的关注度是越来越高，硫氧化物是大气的主要污染物之一，它主要来自含硫燃料的燃烧，远洋船舶每天消耗的含硫燃料量是不可想象的，可想而知由船舶排放的硫氧化物更是相当惊人的。
　　二、船舶使用低硫燃油的影响
　　一般燃油的主要技术指标有粘度、硫分、闪点、灰分、水分和机械杂质。低硫燃油与重硫燃料油相比具有高热值、低粘度、低比重、低闪点、低润滑性和低硫含量等特性。船舶的燃油系统、机械设备一般都是基于重油/船用柴油设计的，低硫燃油在船舶上的使用对燃油系统和船用燃油设备来讲将会面临巨大的挑战，将会对船舶设备和系统造成重大的影响。
　　（一）、对柴油机的主要影响
　　1、低硫燃油的润滑性能较差，硫可以提高燃油的润滑性能，低硫燃油的硫含量很低，因而大大降低了其润滑性能，低硫燃油的硅铝含量相对较高，硅铝颗粒进入燃油系统，加速高压油泵柱塞套筒偶件磨损，出现油阀卡阻、喷油器针阀磨损。若长时间使用低硫燃油则应加强检查和缩短柴油机保养的间隔时间。
　　2、低硫燃油的粘度较低，过低的粘度会因润滑不良而导致燃油喷油设备精密偶件间磨损加剧甚至咬死，高压油泵柱塞偶件间的泄漏随磨损间隙加大而增加，且低粘度的燃油可泵性较差，会使得原系统配置的泵的流量减少，进而使柴油机发不出全功率，发电机跳电等现象。
　　3、低硫燃油与气缸油匹配的问题，燃油在燃烧时产生的SO3和H2O，在柴油机缸壁温度低于其露点时，会产生硫酸附着在缸壁表面产生强烈的腐蚀作用，即低温腐蚀，但适当的酸腐蚀能在气缸套表面形成石墨薄层而有利于气缸油的分布，对气缸的工作条件是有利的，因此，对于气缸的酸腐蚀应合理的控制而不是避免。气缸油呈一定碱性以中和沉积在气缸内壁的燃烧酸性物质。TBN值是中和燃油中酸的能力的重要指标，TBN值越高，其中和酸的能力就越强。通常船舶使用硫含量相对较高的燃油时，船上只配备一种总碱值较高的气缸油，船舶在进入特别控制区前须强制使用低硫燃油，柴油机在使用低硫油时凝结的酸减少，如再使用总碱值高的气缸油，会使缸套内表面形成镜面，气缸油的附着力大大的降低，不能形成连续的油膜，这样会加快缸套的磨损，同时会导致活塞头及活塞环间严重的结炭，更有甚者会导致活塞环的断裂，因此在使用低硫燃油的时候需要选择总碱值低的气缸油，但是总碱值低的气缸油的洗涤分散性能会下降，会对柴油机产生不利影响。
　　（二）、对燃油锅炉的主要影响
　　1、使用低硫燃油易产生锅炉点火故障，燃烧失败，特别是油船卸货期间锅炉的熄火对船舶卸货操作将产生不安全影响和不便；
　　2、低硫燃油挥发后导致点火失败，燃气积聚于炉膛，会产生爆炸的危险，危及船舶及船上工作人员的安全；
　　三、解决方案
　　船舶为了满足硫氧化物的排放要求，需使用低硫燃油，然而在使用低硫燃油时会产生各种各样的问题，因此如何妥善解决低硫燃油在船舶上的使用是面临的一项重要工程，CCS根据低硫燃油使用影响研究的结果编制了《船舶使用低硫燃油指南》，旨在为船舶设计/改造、检验、试验等提供指导。
　　（一）、安全评估：船舶设备能否使用低硫燃油，使用低硫燃油是否要对原船的相关系统设备进行改造，这是在船舶计划使用低硫燃油之前船东应该提供的评估报告。安全评估一般应向相关设备制造厂或专业设计公司（原船的建造设计公司、设备的产品设计公司）咨询，确认这些设备是否可安全的使用低硫燃油，是否需要对船舶设备、管路系统和相关布置进行改造。并要求对相关设备使用低硫燃油后可能出现的问题进行分析和评估，给出相关的对策和建议，最后做出评估报告。安全评估报告应至少包括以下方面：
　　对于柴油机包括主机、辅机以及其他需要使用低硫燃油的设备（如焚烧炉）及其附属设备至少应包括：
　　（1）、低硫燃油的储存和隔离的安全性；
　　（2）、低硫燃油输送包括管路系统和燃油泵的可靠性和适应性，燃油控制系统的安全性；
　　（3）、低硫燃油与其他燃油转换的可行性；
　　（4）、低硫燃油低闪点、低粘度和低润滑性对设备的影响（包括采取依据设备厂家的要求往低硫燃油中增加添加剂、燃油系统增加冷却设备等措施之后）；
　　（5）、使用低硫燃油后，气缸油的适用性；
　　（6）、使用低硫燃油后柴油机延时发火和燃烧效果的影响。
　　对于燃油锅炉来讲至少要包括：
　　（1）、低硫燃油的储存和隔离的安全性；
　　（2）、低硫燃油输送包括管路系统和燃油泵的可靠性和适应性，燃油控制系统的安全性；
　　（3）、低硫燃油与其他燃油转换的可行性；
　　（4）、低硫燃油对设备的影响；
　　（5）、使用低硫燃油后，炉内火焰探测与监控装置的适用性；
　　（6）、锅炉燃烧器的适用性；
　　（7）、锅炉燃烧控制系统的适用性和锅炉蒸发量的变化。
　　安全评估报告最后应给出明确的结论，上述船用设备是否能安全的使用低硫燃油，使用低硫燃油是否需要进行相关的改造的明确描述，并要在结论中明确相关设备所适用的低硫燃油等级，及明确适合适用的低硫燃油的影响安全的只要性能指标的参数如粘度、闪点、润滑性等。
　　（二）、改造方案：如果安全评估报告得出结论，柴油机和锅炉需要进行改造才能使用低硫燃油，应根据评估报告的建议给出改造方案，改造方案应有改造工程的计划完成时间的声明，设备和管路布置的改造应满足我社现行规范和相关公约的要求，同时改造方案连同相关的图纸资料需送船检审图部门进行批准或备查，送审的相关图纸资料包括但不限于：
　　1、新增或变更的燃油舱柜和管系布置；
　　2、变更后的主辅机和锅炉燃油管系图（包括燃油供油、驳运、净化、加热等，以及管系上的泵、阀等相关附件的详细参数规格）；    
　　3、机舱布置图；
　　4、新增或变更的锅炉燃烧控制系统和相关部件；
　　5、设备制造厂声明及相关资料，如设备厂家（包括主机、辅机、锅炉及其燃油系统等）提供的改造资料（无论设备是否要改造，厂家都应有书面说明）；
　　6、低硫燃油舱柜容量计算书；
　　7、船上试验程序；
　　8、改造项目清单及介绍；
　　9、低硫燃油粘度/温度控制细节，包括冷却系统、工作原理、控制系统和操作说明；
　　10、安全评估报告和改造方案等。
　　送审的图纸和文件应满足船检规范和公约的相关要求，应特别注意的是，持有EIAPP证书或符合证明的柴油机，如果为满足使用低硫燃油对柴油机进行了相关的改造，影响柴油机NOx排放的构件有改动，应按照NOx技术规则要求重新审图和检验。
　　（三）、燃油转换程序：船东或船舶管理公司应编制低硫燃油与其他燃油的转换程序、低硫燃油的操作手册，如设备已有船用柴油与重油的换油程序，和为符合MARPOL附则VI而编制的燃油含硫量不大于1.0%与含硫量不大于4.5%的换油程序，应继续执行并保存在船上。新增的低硫燃油转换程序建议船东纳入船上SMS文件。燃油转换有关的操作细节、监测参数、转换时间、转换条件控制盒应急措施应在转换程序中进行详细的说明。柴油机在进行燃油转换时，若需要更换不同型号的润滑油运行，则还应制定相应的滑油转换程序。
　　四、小结
　　因为低硫燃油的使用的较少，使用经验不多，在船舶设计或改造的过程中，需要综合考虑低硫燃油各种特性变化，系统的识别船舶使用低硫燃油可能存在的风险，从设计、布置、监测报警、操作程序等方面考虑采取措施，将风险及危险程度控制在可接受的范围内。
论文来源：《中国科技博览》 2015年15期
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