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低硫燃油使用中的两个问题和四个对策

时间:2020/6/24 12:27:03 点击:

  内容提示:在 2020 年 IMO限硫令生效之后,硫含量低于0.50% 的“调和燃油”成为船舶的主要燃油。尽管“调和燃油”在硫含量方面满足要求,但是其在闪点、稳定性和兼容性等其他理化特性可能存在安全隐患。...
浅谈低硫燃油使用产生的一系列问题
引言
在 2020 年 IMO限硫令生效之后,硫含量低于0.50% 的“调和燃油”成为船舶的主要燃油。尽管“调和燃油”在硫含量方面满足要求,但是其在闪点、稳定性和兼容性等其他理化特性可能存在安全隐患。
这类新型低硫燃料的理化特性, 带来了低温流动性、稳定性、污染物质、残留催化颗粒(Cat-fines) 和硫含量超标等多方面的问题。WAT(Wax Appearance Temperature) 或浊点 (cloud point) 是燃料冷却时蜡晶出现时的温度,WDT(Wax Disappearance Temperature)是蜡晶消失温度。低温析出的蜡晶, 会引起过滤器和管道阻塞, 直接导致发动机燃料不足,最终会导致燃料停止流动。把温度维持在WDT以上,绝对避免下降到DAT以下,就可以避免蜡晶析出。因此 WDT/WAT的检测对于管理与减轻燃油这方面的风险至关重要。
检测机构对来自全球不同港口的近230个低硫燃料样品进行了WDT/WAT检测,结果摘要如下图所示:
低硫燃油使用中的两个问题和四个对策

从 2019 年 10 月至 2019 年 12 月的数据来看,WDT(WaxDisappearance Temperature蜡晶消失温度) 平均比 WAT(Wax Appearance Temperature蜡晶出现温度) 高出 12°C。但有些情况, WAT 和 WDT 的差距超过了30°C。高差距表明这类燃料中可能含有更高比例的石蜡基油成分。
我们知道,分油机的温度必须维持在 WAT 以上, 否则工作过程中蜡晶析出会影响分离效果。 燃料的 WAT 和 WDT 越高,对温度要求也会提高。目前比较棘手的情况是低粘度加上高 WAT。根据反馈, 低粘度燃料一般在 30°C 以下储存,高温会导致成分分化。分油机利用比重差异工作,较高的温度、较低的粘度能提高分离效果,但显然“调和燃油”对高温敏感,不能随意提高油温。对于新型低硫燃料, 分油机制造商一般会建议采用以下的操作温度(PP:Pour Point,倾点,是指燃料油变成固态的温度)。
如表:新型低硫燃料的储存和操作温度 
低硫燃油使用中的两个问题和四个对策

然而,目前已出现 WAT 超过以上操作温度的案例。如果碰到低粘度、 高残留催化颗粒再加上高 WAT,情况会更糟,船上的设备可能完全无法处理这类燃料。低温操作时,分油机效率也会同时降低,杂质分离效果可能因此达不到要求。当操作温度低于 WAT 时,析出的蜡晶会能进一步影响分油机的运行,增加排污与污泥量。在确保其它方面不受影响的情况下, 将温度从 40°C 升高到 70°C 以上可以有效缓解问题。另一方面,有些低硫调和燃料因为稳定性差,在加热后沥青很容易分离沉淀,会释放大量污泥,处理这类稳定性差燃料,必须参考表上所建议的温度, 避免高温操作。尽管沉淀物总量TSP (Total Sediment Potential) 在接收检测时可能达标, 燃料在随后的复测中也可能因为沥青的分离沉淀, 测出比之前更高的沉淀物。船员陷于两难之中。

案例分析
案例1.
2019 年底一艘货轮在某港口加注了 500 吨的低硫燃料油,样品通过了 ISO8217 常规检测。货轮在开始使用该燃料以后,分油机与过滤器发现异常。由于分油机污泥量大量增加,必须减低流量 操作, 发动机也因此必须减低功率运行。部分图片如下: 

低硫燃油使用中的两个问题和四个对策
图一  燃料输送泵过滤器       

低硫燃油使用中的两个问题和四个对策
图二  分油机内发现粘稠的污泥

低硫燃油使用中的两个问题和四个对策
图三  分油机中的硬质污泥       

低硫燃油使用中的两个问题和四个对策

图四 从分油机中清除的污泥


    检测机构对该燃料样品进行了调查性检测,结果显示,高 WAT(69°C), 高 WDT(> 75°C),高倾点(21°C) 与高残留催化颗粒(51ppm)。检测机构建议将分油温度保持在 98°C,进一步降低分油机的流量并缩短排污间隔, 保持低速运行。此外将沉淀柜与日用柜的温度调至 WAT(69°C)以上, 这有助于缓解过滤器堵塞。高WAT加上高残留催化颗粒, 将大幅提升分离的难度, 也可能导致设备完全无法处理燃料。沉淀柜作用主要是为杂质提供沉淀的时间与渠道, 但前提是燃料必须能够自由流动。只有将温度维持在 WAT 以上,才能确保燃料的流动性与沉淀的效率,适当的温度调控对保障分油机的效率也同样重要。
 
案例2.
   2020年初,X航运公司Y轮主机缸套异常磨损,导致漂航更换缸套。吊缸后发现活塞头部油红色沉积物,活塞环断裂缸套上部区域有很深的凸台,扫气口附近有大片黑斑。部分图片如下:
  
低硫燃油使用中的两个问题和四个对策
图一  活塞顶部橙红色沉积物                  

低硫燃油使用中的两个问题和四个对策
图二  燃烧室显橙红状

低硫燃油使用中的两个问题和四个对策
图三  缸套顶部区域                       

低硫燃油使用中的两个问题和四个对策
图四  扫气口区域

如上所述,近期多家航运公司船舶使用低硫燃油后出现缸套异常磨损现象,缸头有浅红色的沉淀物,该沉淀物出现后,磨损很快加剧,缸套的珩磨纹很短时间内就消失了,紧接着就发生活塞环黏着、断裂,缸套异常磨损等情况。经过对红色沉积物的固体化验发现大部分产物是含铁化合物,其主要成分为Iron,此燃烧室发红现象俗称“红砖现象”。缸套的异常磨损,推测为“磨粒磨损”,燃油分离效果差,喷射进气缸的燃油含有过量坚硬的催化颗粒。
相关措施
由于低硫燃油使用的不确定性,目前各大航运公司和权威机构也是摸着石头过河,现在我们能做的最好的措施是关注加注燃油的品牌, 尽量寻找可靠和固定的燃油供应商;最大程度减少燃油的混油,控制好燃油黏度、加强燃油分离、减少分离量、日用柜和沉淀柜循环分离;低碱值和高碱值气缸油隔段时间交替使用可以对气缸在很大程度上得以清洁;适当调整喷油定时提前,缩短气缸油残油化验周期等措施来应对。
结束语
   目前船上使用这种低硫燃油时,相关的控制措施和操作注意事项会涉及燃油系统和相关机械设备的各个方面,不同的燃油也会带来不同的问题。面对如此多的技术细节,唯有思想上高度重视,通过提前预判风险、周密制定计划、强化机舱部门人员培训和制度管理才能防患于未然。

作者:袁杰 来源:海机务之家

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