浅谈船用重质燃料油质量指标及其影响_张锁华
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第27卷 第3期江苏船舶Vo.l27 No.3 2010年06月JIANGSUSHIPJune.2010
浅谈船用重质燃料油质量指标及其影响
张锁华
(中石化长江燃料有限公司南京分公司,江苏南京210011)
摘 要:针对目前国内市场重质燃料油质量下降和不稳定的现状,分析重质燃料油的各项质量指标对柴油机的影响,提出加装燃料油的注意事项。关键词:船用燃油;重质燃料油;质量指标中图分类号:TE626.2文献标识码:B
0 引言
随着国际原油价格的不断攀升和航运业的激烈
竞争,为降低能耗成本,船舶燃油重质化已成为大趋
势。原大型低速船用柴油机使用重质燃料油向用高粘度重质油发展,新造船中速柴油机也大多使用重
质燃料油。原有的的一些船舶中速柴油机过去燃用
柴油或轻质燃料油,现也有些公司通过改造和安装
船舶燃油调合系统,使用/中间油0,即掺烧重质燃
料油。另一方面,各炼油厂为满足市场汽油、柴油需
求,最大限度地提高经济效益,普遍改进工艺流程,
对原油深加工。有些地方炼厂则以进口的直馏渣油
作为再加工的原料。再则,目前市场上销售的重质
燃料油大多是中间商采购轻、重组份油自行调合而
成。这样就造成了目前国内市场的重质燃料油质量
每况愈下,并且质量很不稳定。因此,进一步了解重
质燃料油的质量指标及对船舶的影响,为把住船用
重质燃料油入口关具有现实意义。
1 现行船用燃料油标准
1.1 国际ISO船用燃料油标准
1987年,国际标准化组织(ISO)制定了国际船
用燃料油标准)))ISO8217标准(初版)。后经修
订,于1996年颁布ISO8217-1996标准(第二版)。
ISO8217-1996标准对粘度、密度、倾点、残度、灰
分、含硫量、含钒量等多项参数,确立了质量要求。
该标准颁布后,得到世界各国的普遍认同,有效地控
制了船用燃料油质量的恶化。该标准中将馏分燃料
油分为4类,残渣燃料油分为15类。标准中船用馏
收稿日期:2010-01-22作者简介:张锁华(1957-),男,工程师,主要从事设备管理工作。分燃料油简称DM,船用残渣燃料油简称RM。市场
上所称的重质燃料油就是指残渣型燃料油。国际船
用燃料油标准后又经过修订于2005年11月颁布了ISO8217-2005标准(第三版)。/2005标准0与/1996标准0相比作了以下变化:¹残渣性的规格从
15种减为10种;º粘度指标的温度由100e调整到
50e;»残渣油水分的上限降低到0.5%(V/V);¼
RMA30、RMB30和RMD80三个规格的密度上限略
有降低;½增加了废润滑油控制指标;¾最大硫含量规定为4.5%(m/m)等。
1.2 我国船用燃料油国家标准
现行的GB/T17411-1998船用燃料油国家标
准,是我国参照ISO8217-1996标准制定的第二版
国家船用燃料油标准。该标准与ISO8217-1996
标准等效。同样将船用燃料油分为馏分型(DM系列)和残渣型燃料油(RM系列)两类。
1.3 其他国家标准
具有代表性的有美国ASTM燃料油标准;日本
的JISK2205标准;英国BS2869标准;新加坡普氏对
燃料油的质量要求;俄罗斯M-40、M-100燃料油
质量指标等。此外,在国内还有行业标准,如:SH/T0356-
1996燃料油标准等。尽管标准众多,但在航运界,
普遍认同执行的是ISO8217-1996和ISO8217-
2005标准。现在人们所称的180号、380号燃料油
就是ISO8217-2005标准中的RME180和RMG380,
对应于GB/T17411-1998标准中的RME25和RMG35,即是过去常说的1500s(雷氏粘度)和3
000s(雷氏粘度)重油。而120号燃料油(过去称1
000s)则是运动粘度(50e)不大于120mm2/s的残
渣型燃料油,目前供需双方一般相约120号燃料油
按ISO8217-2005或(1996)标准中的RMD80指标 第3期张锁华:浅谈船用重质燃料油质量指标及其影响43
执行(粘度除外)。
2 重质燃料油质量指标对柴油机的影响
2.1 运动粘度
供货一般以此粘度为规格划分。粘度直接影响
输送性能和柴油机的喷油雾化效果。粘度过高,增
大泵送沿程阻力,影响喷油油束的形状,造成雾化不良,不能与空气均匀混合,以致燃烧不良。粘度过
低,油束角度太大,同样不能喷射到设计的位置与空
气良好混合,也会造成燃烧不完全,功率下降。船舶
上一般根据燃油系统各单元的要求进行加温,使之达到合适的粘度。
2.2 密度
密度是计算装载量和进行贸易量交接换算的指标。由于密度大小与燃料油的化学成分和馏分组成
有关,一般而言,密度过高的燃料油,其质量热值相
对较低。
2.3 闪点闪点是鉴定油品发生火灾危险性的指标。闪点
愈低,火灾危险性愈大。按标准,闪点不低于60e,
否则就不能装船使用。2.4 倾点
倾点是油品低温流动性的一种指标。低温流动
性通常取决于两个因素:一是粘度随温度下降而增
高;二是油品中原来呈溶解状态的石蜡分子因温度下降而以固体结晶析出。对于重质燃料油而言,倾
点更多地是指蜡质析出而/丧失0流动性的温度。
倾点高,低温流动性差,使用中会影响泵送和过滤。2.5 残炭
残炭值影响燃烧室的结焦结炭。但对气缸和活
塞的磨损不仅取决于残炭的多少,还主要取决于炭
质的硬度。含硫量高的积炭坚硬,磨损较大。2.6 灰分
灰分是指在规定条件下,灼烧后剩下的不燃烧
物质,以质量分数表示。灰分一般是金属元素及其
盐类。灰分对于油泵、油嘴、泵部件、阀门及控制元件等有磨损,过度超标的灰分是造成气缸壁与活塞
环磨损的重要原因。
2.7 水分水会腐蚀设备零件,并将溶解在水中的盐带入
汽缸而造成结炭,增加汽缸磨损。重质燃料油中若
有过量的水分容易导致熄火。水的存在还会加速油
品的氧化和胶化。同时,由于水蒸发时吸收热量,降低了油品的发热量。
2.8 沉淀物含量过大时会增加机械设备的磨损,堵塞输油
管线、过滤器、喷油嘴等。
2.9 硫含量目前国内市场上通常将含硫低于1%(m/m)的
称为低硫燃料油;含硫1%-2%(m/m)的称为中硫
燃料油;高于2%(m/m)的称为高硫燃料油。硫的
影响在于它燃烧后生成SO2和SO3。遇到水分生成酸性气,如H2SO4。当温度低于露点温度时,就会凝
聚在金属表面产生腐蚀,即低湿腐蚀。SO2和SO3与钠、钾等金属元素结合,形成碱金属硫酸盐,而且
SO3在燃气中能吸附微粒灰分,胶附在金属表面,并继续胶住一些浮游的灰粘,形成沉积层,降低金属局
部导热效率,使沉积处的表面温度相应地迅速增高。
因而聚集了沉积物,导致对金属的腐蚀,即所谓高温腐蚀。
2.10 钒
燃料油中钒对柴油机的危害表现在:一是钒一
般以低熔点(675e)的V2O5形态存在。它易与熔化状态的Na2SO4结合形成低熔点的碱金属钒酸盐,
都会对热通道的金属产生严重的电化学腐蚀。二是
钒如形成较高熔点的化合物易在通道表面结垢,阻塞通道和影响导热。
2.11 铝和硅
原油加工过程中,经过催化裂化流程后,加进去
的催化剂微粒为硅和铝的化合物。经循环使用,再回收后,约有5%左右的微粘残留在渣油中。残留
在油品中的这些催化剂微粒细小,既硬又脆,进入燃
油系统后会对高压油泵柱塞和套筒造成异常磨损甚至会咬死,还会使喷油器异常磨损,造成喷油雾化不
良。同时也会造成缸套、活塞环、排气阀等异常磨
损。
2.12 锌、磷、钙锌、磷、钙这三个含量指标是ISO8217-2005
标准中新增加的,是鉴定燃料油中是否加入废润滑
油(ULO)的指标。一般认为,如果燃料油中钙、磷、
锌的含量中一项或多项低于ISO8217-2005标准中的对应指标值,可以认为燃料油中不含废润滑油。
若三项指标均超过标准,就可以认为该燃料油中含
有废润滑油。废润滑油加入到燃料油中,润滑油中的添加剂
仍会发挥作用,会严重降低船上燃油预处理系统对
悬浮在燃料中的水和硬质颗粒的去除效果。硬质颗
粒得以进入柴油机增加磨损,废机油的存在还使燃油的灰分增大,加速增压器等污垢的沉积。
2.13 储存稳定性 44 江苏船舶第27卷
尽管ISO8217-2005中未列入该项质量指标,
但该指标在船舶使用中很重要。燃料油出现不稳定
(即平时人们常说的分层现象)的危害表现为离心
机和过滤器有过多的泥渣,导致分油机的超负荷和堵塞过滤器。其次可能污染喷油器,导致燃烧不良,
排气冒黑烟。稳定性不好的燃料油储存在油舱中久
了,会在舱底沉积大量的油泥,在油舱存量不多时甚
至会出现泵送困难,无法使用的问题。造成稳定性差的主要原因是燃料油调合中的渣油和馏分油配比
不当,为降低粘度,使用了过多的稀释成分,或轻重
组分的相容性差。因此可定性测定燃料油的稳定性,取少量油样存放在透明玻璃瓶内观察几天,看是
否有分离、变化和有沉淀的情况发生。
3 结语 鉴于上述重质燃料油质量指标对船舶柴油机的
影响,一是要把好加装燃料油的入口关。如供油协
议要明确执行的标准,加油时要向供油船索取本批
次燃油的实测报告并取样留存备查。二是要高度重视燃油的预处理工作。有条件的船舶,不同来源的
重质燃料油最好分开储存,避免因相溶性不好而造
成油料分层。三是除油舱和喷油系统需加温外,泵
送管道、过滤器都要装加温设备和伴热管线。因为目前大多数重质燃料油的倾点都在20e以上。四
是国际航行船舶执行5MAPOL73/78公约697协议
书和附则VI,加装燃料油时,要考虑其含硫量是否符合要求。
参考文献:[1] 夏世祥.重质燃料油基础知识与应用[M].北京:中国石化出版社,2009.
(上接第41页)3.6 建立全国统一的船舶中心数据共享系统
为了现场检查人员能及时判别船舶证书的真
假,以及了解该船相关技术参数,最好能建立一个全国统一的船舶中心数据共享系统,能有效控制/大
船小证0现象的肆意泛滥。
3.7 加大宣传和舆论引导
通过各种媒体、渠道开展经常性的宣传,让全社会都认识到/大船小证0的危害性,让社会都来关注
和抵制/大船小证0现象,要充分发挥人民群众社会
监督作用,对举报或协助海事部门查处/大船小证0的单位和个人,应当给予必要的精神奖励和物质奖
赏。要合情合理地宣传,正确引导舆论方向,消除社
会各界各种片面认识及观望态度,并充分认识到治
理/大船小证0不仅有利水运经济的健康发展,也利于船舶自身安全和利益。
4 船舶吨位丈量与计算的常见问题
船舶吨位的确定通常是由船舶检验部门依据有
关公约、规范或规则,通过对船舶的图纸资料进行现场丈量计算后核发的。船舶吨位丈量与计算的不合理会直接造成船证不符,而海事部门的船舶吨位检
查是鉴别/大船小证0等船证不符的重要手段,因此
确定船舶主尺度、船舶围蔽处所容积、船舶开敞载客(货)处所容积以及相关系数是保证船舶吨位得到
正确测算的关键。
鉴于本人多年船舶检验和海事监管的工作经
验,针对船舶吨位丈量与计算的常见问题列举如下:船舶图纸与实船不符;船舶发生主尺度和重要设备
的改变,未申请检验变更船检证书;船舶主尺度(船
长、船宽和型深等尺寸)没有严格按照船舶法定检验技术规则的要求量取,甚至人为减少尺寸;不量取
和计算货舱口的围板容积部分;上层建筑和甲板室
的计量取值比实际的小得多;采用较小的船型系数;
不计入总吨位的免除处的确定不符合条件,不该免除的免除了;对于船长30m以上的船舶违规采用简
易计算公式(系数法)计量量吨甲板以下围蔽处所
的型容积;对于集散两用船,应核定2个吨位的仅保留小吨位的等。
