船用燃料油质量对使用性能的影响

船用燃料油质量对使用性能的影响

陈洋

上海中船燃石油有限公司

摘要：内燃机自诞生以来，给人们生活带来无限便捷。现代内燃机已成为燃烧技术，智能控制，先进设计以及先进制造等高新技术的集成体，热效率不断提升，有害物质排放得到有效控制，同时也成为石化燃料能源高效转化应用的载体。内燃机作为船舶运输的心脏，燃料油就像船舶的血液。燃料油质量的好坏，直接影响内燃机的输出功率。质量好的燃料油，在使用过程中，能充分燃烧，降低能量损耗，能量转化率高，对机器损坏低，能在很大程度上降低船东的使用成本。这就要求对燃料油的质量指标有一个严格的控制标准。

引言：船用燃料油是指原油在炼制过程中，首先蒸馏出来的是汽油，煤油，柴油等轻组分，剩余部分为黑褐色粘稠状液体，这种液体通常称作重油或者渣油，也可叫做燃料油。其主要特点是燃烧性能好，发热量大，价格相对便宜，但含非烃类化合物，胶质，沥青质和其他杂质比较多。通过处理后，其通常用于当船舶燃料油使用。由于原油产地不同，这就使燃料油的品质质量也各不相同。船用燃料油主要分为馏分型燃料油和残渣型燃料油两大类。我公司主要经营产品为残渣型燃料油。残渣型燃料油根据50℃时的运动粘度的差异，主要分为120CST,180CST,380CST,500CST等。其主要用于国际运输船舶，以及沿海，沿江运输的较大型船舶上。

燃料油质量的好坏直接影响到其使用性能和船东的利益。判断一种燃料油质量的好坏，通常可以从以下方面进行判断：

（一）运动粘度。不同转速的内燃机使用的燃油运动粘度也不一样。燃料油的运动粘度大小，可作为判断燃油质量好坏的一个常规指标。运动粘度的大小直接影响其使用性能。粘度太小的油品，其摩擦阻力较大，在使用过程中对机械的磨损程度也比较大，雾化时容易成束状，不能充分燃烧，不利于内燃机的机械运动，运动粘度过大，会致使油品在使用时雾化不良，燃油喷油系统压力过高，从而导致内燃机的热负荷过高，造成不必要的浪费。因此，我们公司在油品调和过程中，严格控制油品的运动粘度。一般来讲，120CST运动粘度控制在105-115mm²/s范围内，180CST运动粘度控制在165-175mm²/s范围内，380CST运动粘度控制在355-370mm²/范围内，这样调和的成品油运动粘度比较理想，船舶老轨在使用时，容易控制温度，使燃油在汽缸中充分雾化，从而达到充分燃烧的目的，提高燃油使用效率。

（二）密度。可以根据密度判断燃料油质量是否合格，同时密度又是计算油品重量的重要依据。船用燃料油密度大小与燃料油的馏分组成有一定的关系，同时也与油品的产地有一定的关系。密度过大的油品，其包含重芳香烃分子团比较大，分子结构复杂，燃油质量一般比较差，对燃油的性能影响比较大。油品在气缸内不能充分燃烧，容易积炭，使用效率比较低，内燃机容易出故障，增加船东的使用成本。

（三）水分。水分大小直接影响燃油的使用性能的高低。水分过大，会容易造成设备腐蚀，并且可以将溶解在水里的盐分带入内燃机气缸而造成结炭，增加气缸的磨损，严重时，可导致内燃机熄火。同时水分过大，油品燃烧时，水分蒸发吸热，从而降低油品的使用效率。对于水分过大的轻质燃料油，可以通过加温油品，使水分沉降下来，从储罐的排污口直接切出水分，对于重质燃料油，可以通过加温，在安全的情况下使油品达到60-80度，通过高温静置使油品中的水分蒸发，从而达到脱水。

（四）倾点。倾点是判断油品流动性的一项指标。一般而言，轻点的高低对燃油的使用性能影响不是太大。

（五）硫含量。船用燃油硫含量的高低，对船舶设备腐蚀程度的影响比较大。根据燃料油含硫量的高低，通常将燃料油分为三种：①高硫燃料油，含硫量大于0.5%且小于（等于）3.5%，②低硫燃料油，含硫量大于0.1%且小于（等于）0.5%，③，超低硫燃料油，含硫量小于（等于）0.1%。燃料油中的硫在燃烧后产生二氧化硫和三氧化硫气体，遇水生成硫酸及亚硫酸，容易造成设备腐蚀，遇到金属元素，容易产生碱金属硫酸盐，也容易造成设备腐蚀，并且三氧化硫气体具有一定的吸附性，能吸附空气中的微小粉尘颗粒吸附在设备表面，从而形成沉积层，降低金属的导热效果。使沉积处的温度迅速增高，导致对金属的腐蚀，就是通常所说的高温腐蚀。大量硫化物排放到大气中，对大气污染比较严重，国际海事组织规定，2020年1月1日起，全球海航区降硫，船用燃料油硫含量必须降到0.5%以下才可以使用。目前我公司调和的成品船用燃油硫含量都控制在0.4左右，既符合国际标准，也符合广大船东的利益，同时也达到环保的目的。

（六）闪点。燃料油的闪点指燃料油可以点燃的最低温度。闪点是判断燃料油安全性能的一个最重要指标。闪点越低，说明此油品的危险性越大。按照国家标准，燃料油的闪点不得低于60摄氏度，对于闪点低于60摄氏度的燃料油均为不合格产品，禁止船舶使用。

（七）灰分。指在规定条件下，将燃料油放入马弗炉灼烧后剩下的不燃烧物质，用质量分数表示，一般是金属元素和盐类。灰分的高低也是判断燃油性能的一项重要指标。灰分对内燃机油嘴，油泵部件，阀门以及其他控制部件都有一定的磨损。灰分过大是造成内燃机气缸壁与活塞环磨损严重的重要原因。

（八）沉淀物。沉淀物指的是油品在开采，运输以及存储过程中混入的杂质。沉淀物含量的大小，对船舶的航行有直接的影响。燃料油中的沉淀物可造成船舶机械设备的磨损，含量过大时，容易造成输油管，油嘴，以及滤芯的堵塞，严重时，可导致滤芯结焦，使船舶熄火。沉淀物过大也有可能是有些不法企业在油品调和过程中，掺入煤焦油，乙烯焦油等垃圾油品，这些油品容易与燃料油中的成分发生化学反应，形成胶装结构沉降在燃料油当中，使用时极易造成结焦现象，堵塞输油管路和内燃机滤芯，严重时可直接导致内燃机熄火。

（九）钒。燃料油中钒对内燃机有严重的危害。它容易与熔化状态的硫酸钠结合形成低熔点的碱金属钒酸盐，其会对热通道的金属产生严重的电化学腐蚀；同时钒会形成较高熔点的化合物，容易在通道表面结垢，阻塞通道从而影响导热。

（十）铝加硅。为了提高轻质油的提取率，炼油厂通常运用催化裂化，加氢裂化等炼制工艺。采用这些炼制工艺，需使用含有铝和硅等元素的催化剂，这些催化剂经循环使用再回收后约有5%左右的微粒残留在渣油中。在燃油使用过程中，这些微小颗粒容易对设备造成一定的磨损。最主要的是对内燃机的气缸套，活塞环，排气阀磨损异常严重。这就要求在原料采购时，严格按照标准，检测原料中的铝加硅含量，对不合格产品进行严格控制。

（十一）锌，磷，钙。这三个指标主要是判定燃料油中是否加入废润滑油。若3项指标都超过ISO8217----2005标准中对应的指标值，可认定该燃油中含有废润滑油。废润滑油加入到燃料油中，会严重降低燃油预处理系统对燃油中大颗粒杂质的去除效果，并且使燃油灰分增大，加速设备磨损和结垢。

（十二）CCAI值。该数据如同柴油中的十六烷值一样，是直接考察燃料油在内燃机中发火性能的指标。此指标在国际标准中一直被建议。一般欧美国家船舶老轨习惯用这个指标衡量油品质量好坏。

（十三）斑点试验。斑点试验是由中燃总部自制的对燃油相容性检测的方法。相容性好坏对燃油的使用性能有很大影响。斑点判断等级小于3级，可视为两种或多种调和原料相容性良好，燃油在使用时各项指标控制比较平缓。但是由于生产企业的调和方式以及调和时间长短不同，可对调和混匀效果做如下判断：①，调和成品罐的上部样与下部样之间密度差异超过0.15%，认定调和效果差，判断不合格，不可出厂，造成的原因可能是原料不相容或者是调合力度不够，如若是实验室小调达标，则可以延长搅拌时间或者改进调和技术，②，调和成品罐上下样品密度差小于0.15%，则可认定调和效果合格，准予出厂。

综上所述，燃料油质量的好坏，对其使用性能的影响非常大，要综合以上的所有方面指标才能做出判断，任何一项或者几项单独拿出来判断一种燃油质量的好坏，都是不成立的。自从我国引进1996年国际ISO8217标准，并形成GB/T17411《船用燃料油》以来，由于国内主流炼油企业对原油采取“吃干榨尽”的做法，尽量多产汽煤柴及化工原料的政策，致使内贸船用燃料油原料采购资源很少。因此不能完全保证船用燃料油在GB/T17411要求的配制原则，即采用由原油炼制产生的烃类混合物配制而成。实践证明，这种油品一般质量都比较差，使用时造成很多浪费，同时对船舶设备磨损，腐蚀也比较厉害。在国内，很多船用燃料油即使满足现在国家标准中各项指标要求，但由于其没有受到调和资源确保是原油炼制出来的烃类混合物这一根本原则的约束，许多企业在油品调和过程中加入煤焦油，乙烯焦油，超含量沥青质，溶剂油等严重影响燃烧的不良组分，都会给船舶设备带来严重的危害。基于这些问题，中燃总部要求各分公司严格控制油品质量，力导在系统内统一调配，统一优化，保证船东客户利益。按中燃系统内统一的标准控制采购市场和销售市场，真正做到靠产品内在质量打造中燃品牌产品，升华中燃内在技术含量，提高客户对中燃品牌的信任。

参考文献:

GB/T17411-2015

ISO8217

《船舶柴油机》第二版，李斌主编 大连海事大学出版社出版

《内燃机百问》梅德清 张登攀主编 江苏大学出版社出版