船用殘?jiān)剂嫌椭笜?biāo)的設(shè)置及其影響

張彬

摘要：以現(xiàn)行國(guó)內(nèi)燃料油標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17411-2012為基礎(chǔ)，針對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)限值，闡述一下重質(zhì)船用燃料油指標(biāo)的設(shè)置及其影響。

關(guān)鍵詞： 船用燃料油 指標(biāo)設(shè)置

隨著社會(huì)的進(jìn)步，運(yùn)輸業(yè)勢(shì)必越來(lái)越發(fā)達(dá)，據(jù)統(tǒng)計(jì)船運(yùn)一直占據(jù)著國(guó)際貿(mào)易運(yùn)輸總量中2/3以上的市場(chǎng)份額，為了降低能耗成本，船用燃油重質(zhì)化已經(jīng)成為各船東企業(yè)追逐的方向。另一方面，各大煉廠為了經(jīng)濟(jì)效益，往往調(diào)整工藝最大比例的產(chǎn)出汽、柴油，使得船用殘?jiān)剂嫌痛蠖加芍虚g商采購(gòu)輕、重組分自行調(diào)和而成，品質(zhì)難以保證。這種情況下，了解船用殘?jiān)剂嫌偷闹笜?biāo)設(shè)置及其影響就尤為重要了。

1 目前國(guó)內(nèi)外船用燃料油標(biāo)準(zhǔn)

1.1 國(guó)際燃料油標(biāo)準(zhǔn)

1987年，國(guó)際上發(fā)布了專門(mén)針對(duì)船用燃料油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)ISO8217，針對(duì)燃料油的測(cè)試項(xiàng)目和指標(biāo)限值作出明確規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后迅速得到了各國(guó)認(rèn)同，并于1996年，2005年，2012年三次改版，這是目前應(yīng)用最廣泛最具權(quán)威的燃料油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，也是國(guó)際貿(mào)易的主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 國(guó)內(nèi)燃料油標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)于1998年由石油化工科學(xué)研究院起草了船用燃料油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17411，該標(biāo)準(zhǔn)等效于ISO 8217：1996，標(biāo)志著我國(guó)正式認(rèn)可國(guó)際燃料油標(biāo)準(zhǔn)，并于2012年進(jìn)行改版，緊隨最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。2015年，中國(guó)再次對(duì)燃料油標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更新，并將于2016年7月發(fā)布實(shí)施。

1.3 國(guó)內(nèi)殘?jiān)剂嫌偷姆诸?/p>

中國(guó)2012年對(duì)燃料標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的改版，最重要的一條就是對(duì)燃料油分類進(jìn)行了重新定義，從之前的以100攝氏度運(yùn)動(dòng)黏度的最高限值劃分更新至以50攝氏度運(yùn)動(dòng)黏度的最高限值進(jìn)行劃分，現(xiàn)在航運(yùn)界所說(shuō)的180號(hào)燃料油和380號(hào)燃料油就是ISO8217：2005中的RME180及RMG380。而人們所說(shuō)的120號(hào)燃料油一般理解成ISO8217：1996中的RMD15。

2 船用殘?jiān)剂嫌蜏y(cè)試項(xiàng)目及影響

現(xiàn)以國(guó)內(nèi)燃料油標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17411-2012為基礎(chǔ)，針對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)限值，解析重質(zhì)船用燃料油指標(biāo)的設(shè)置及其影響。

2.1 運(yùn)動(dòng)黏度（50℃）

運(yùn)動(dòng)黏度是對(duì)流動(dòng)性阻抗能力的度量，最直觀的理解是黏度大的燃油流動(dòng)性差，泵送阻力大，霧化性能差，難以形成噴油油束進(jìn)而充分燃燒；反之黏度小的燃油流動(dòng)性好，泵送順暢，易于霧化，但并非黏度越小油品質(zhì)量就越好，黏度過(guò)小還會(huì)使油泵潤(rùn)滑不充分從而加劇磨損，同時(shí)也可能會(huì)造成燃燒區(qū)域離噴油嘴太近，局部燃燒。

供油前，務(wù)必清楚的了解船用柴油機(jī)許可使用的燃油等級(jí)，高等級(jí)或低等級(jí)燃料油都可能會(huì)發(fā)生動(dòng)力異常并對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)生傷害。

2.2 密度（15℃或20℃）

密度不能脫離溫度單獨(dú)純?cè)冢鞣絿?guó)家習(xí)慣以15℃下的密度作為石油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)密度，中國(guó)習(xí)慣以20℃下的密度作為石油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)密度。180號(hào)燃料油或380號(hào)燃料油，15℃下密度最高限值為991.0mg/m3，20℃下密度最高限值為987.6mg/m3。標(biāo)準(zhǔn)密度乘以計(jì)量所得相同溫度下的體積可以為油品提供精確的貿(mào)易交割計(jì)重依據(jù)。

此外，密度還能間接反映油品的化學(xué)及餾分構(gòu)成，密度大的油品重質(zhì)組分多，單位熱值低，密度小的油品輕質(zhì)組分多，單位熱值高。

密度還影響著分油機(jī)的性能，相同條件下，密度大的油品油水分離能力差，密度小的油品油水分離能力好。

2.3 碳芳香度指數(shù)（CCAI）

碳芳香度指數(shù)通過(guò)密度和黏度計(jì)算得出，能表征油品的著火滯燃期，但并不表征該油品的持續(xù)燃燒信息。標(biāo)準(zhǔn)中包括CCAI，是為了避免密度黏度關(guān)系異常的燃料油可能導(dǎo)致殘?jiān)剂嫌蜏计谘娱L(zhǎng)。180號(hào)燃料油或380號(hào)燃料油該項(xiàng)目指標(biāo)限值不大于870。

實(shí)踐證明，密度大而黏度低的油品，著火性能差；密度小而黏度高的油品著火性能好。在選購(gòu)燃料油的時(shí)候可根據(jù)下列原則：都符合燃料油規(guī)范的不同油品，密度差別不大的選黏度高的；黏度差別不大的選密度低的。

2.4 硫含量

對(duì)于180號(hào)或380號(hào)燃料油，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的硫含量的指標(biāo)限值均為3.5%，盡管給出了規(guī)定，但買(mǎi)賣(mài)雙方應(yīng)該按照當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)法規(guī)和MARPOL公約的限制來(lái)確定硫含量。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)一般低于1%的燃料油稱為低硫燃料油。此外因環(huán)保壓力的增大，交通運(yùn)輸部《珠三角、長(zhǎng)三角、環(huán)渤海（京津冀）水域船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案》也已經(jīng)發(fā)布，以上海為例，自2016年4月1日起，長(zhǎng)三角區(qū)域?qū)⒙氏葘?shí)施減排，船舶在長(zhǎng)三角水域排放控制區(qū)港口靠岸停泊期間，使用硫含量不高于0.5%的燃油。

不僅僅對(duì)環(huán)境造成污染，硫也會(huì)影響設(shè)備壽命和油品本身的質(zhì)量，燃燒過(guò)后產(chǎn)生的SO3遇水生成H2SO4，對(duì)易感元件產(chǎn)生強(qiáng)烈腐蝕，硫含量也能降低油品比能（熱值）數(shù)值。

2.5 閃點(diǎn)（閉口）

閃點(diǎn)是評(píng)判所加燃料油安全性的指標(biāo)，根據(jù)最新標(biāo)準(zhǔn)，閃點(diǎn)允許的最小值為60℃。閃點(diǎn)并不會(huì)影響燃料油的使用性能，但是低閃點(diǎn)的燃料油會(huì)使發(fā)生火災(zāi)的可能性增大。

2.6 硫化氫（液相）

硫化氫是高毒性氣體，直接暴露于高濃度的硫化氫氣體下會(huì)導(dǎo)致人員嗅覺(jué)喪失、頭暈眼花，在非常高濃度下甚至?xí)⒓此劳?。所以硫化氫是一個(gè)對(duì)人員健康性的指標(biāo)。

硫化氫可能是煉制過(guò)程中形成的，也可能是存儲(chǔ)、運(yùn)輸或使用過(guò)程中逐漸形成的，以液相或氣相的形式存在并互相轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的程度受溫度、攪拌速度、艙（罐）容量、燃油存儲(chǔ)量、通風(fēng)情況等各種因素影響。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了燃料油中液相硫化氫的限值為2.00mg/kg，可以降低人員暴露在硫化氫氣體中的風(fēng)險(xiǎn)，但并不構(gòu)成安全級(jí)別或消除在密閉空間里形成非常高濃度硫化氫氣體的風(fēng)險(xiǎn)，關(guān)鍵是船東或航運(yùn)公司應(yīng)保持適當(dāng)?shù)陌踩僮骱驮O(shè)計(jì)程序，以保護(hù)可能暴露于硫化氫氣體中船員和計(jì)量人員的安全。endprint

同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定該項(xiàng)目由供需雙方協(xié)商是否檢測(cè)，實(shí)施日期為2013年7月1日，原因是該檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試精密度正在制定；儀器僅國(guó)外個(gè)別產(chǎn)商生產(chǎn)，實(shí)施尚需一定時(shí)間；設(shè)計(jì)、采購(gòu)和組成設(shè)備更改等需要時(shí)間。

2.7 酸值

高酸值燃料油往往會(huì)加速內(nèi)燃機(jī)的損壞，這種損壞首先發(fā)生在燃料噴射設(shè)備中，但酸值的高低和燃料油腐蝕性強(qiáng)弱之間，目前還沒(méi)有公認(rèn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。酸值測(cè)試能預(yù)示燃油油中含酸性物質(zhì)的多少，殘?jiān)剂嫌偷闹笜?biāo)上限是2.5mgKOH/g。選擇低酸值燃料油可以降低設(shè)備被腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

2.8 總沉淀物（老化法）

油品中的沉淀物會(huì)在存儲(chǔ)、過(guò)濾、噴油過(guò)程中積累，加速設(shè)備的磨損，阻塞輸油管路特別是噴嘴。老化法總沉淀物結(jié)果不僅僅反映了燃料油中實(shí)際存在的總沉淀物，還反映了燃料油在存儲(chǔ)和使用過(guò)程中生成沉淀物的趨勢(shì)，可用來(lái)預(yù)測(cè)該油品的穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)老化法沉淀物的指標(biāo)限值為0.10%。

2.9 殘?zhí)?/p>

殘?zhí)糠从车氖侨剂嫌驮谌紵胰紵Y(jié)焦結(jié)炭的趨勢(shì)，高殘?zhí)咳剂嫌蜁?huì)加速氣缸和活塞的磨損，甚至引起活塞運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于180號(hào)燃料油指標(biāo)上限是15.00%；380號(hào)燃料油指標(biāo)上限是18.00%。

2.10 傾點(diǎn)

傾點(diǎn)是指油品在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，被冷卻的試樣能夠流動(dòng)的最低溫度，是油品低溫流動(dòng)性的指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限為30℃。傾點(diǎn)高，低溫流動(dòng)性差，使用中會(huì)影響泵送和過(guò)濾。買(mǎi)方應(yīng)確保傾點(diǎn)適合船上設(shè)備要求，尤其是船舶運(yùn)行在寒冷氣候條件下。

2.11 水分

燃料油在生產(chǎn)，運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中，因?yàn)榉N種原因，會(huì)混入一定量的水分，并以溶解態(tài)，懸浮態(tài)或游離態(tài)三種形式存在于油品中。標(biāo)準(zhǔn)中使用的蒸餾法測(cè)試，結(jié)果為各種形態(tài)水的總量，指標(biāo)上限為0.5%（體積分?jǐn)?shù)），同時(shí)規(guī)定水分超過(guò)0.5%的應(yīng)與需方協(xié)商并經(jīng)客戶認(rèn)可，但最高不大于1.0%。

高含水量燃料油可能會(huì)引發(fā)多種不利于存儲(chǔ)，燃燒和設(shè)備的結(jié)果：與燃燒產(chǎn)生的SO3結(jié)合生成H2SO4腐蝕設(shè)備，溶解后帶入的無(wú)機(jī)鹽沉積在燃燒室內(nèi)加速設(shè)備磨損；降低燃料油熱值；因低溫凝固影響油品流動(dòng)性；導(dǎo)致燃燒熄火等。同時(shí)確認(rèn)水的來(lái)源也對(duì)處理燃油水分偏高有一定的指導(dǎo)作用，海水富含氯離子，萃取出的水分遇銀離子產(chǎn)生乳白色不溶沉淀，如果混入的是淡水就不會(huì)有此現(xiàn)象。

2.12 灰分

灰分是燃燒和高溫灰化后剩余的無(wú)機(jī)物，通常成粉末態(tài)?；曳值闹饕獊?lái)源是煉制過(guò)程中的金屬催化劑，原油中殘留的無(wú)機(jī)鹽，儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的鐵銹，還可能是非法添加廢舊潤(rùn)滑油中的金屬添加劑或磨損元素。從來(lái)源上看，灰分高的燃料油測(cè)試所得金屬元素也高，灰分低的燃料油金屬元素也低。灰分以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，180號(hào)燃料油指標(biāo)上限為0.070%，380號(hào)燃料油指標(biāo)上限為0.100%?；曳謺?huì)附著在設(shè)備受熱面，使熱傳導(dǎo)變差，灰分中含有的大量金屬元素也會(huì)加速設(shè)備的磨損。

2.13 金屬元素，釩

180號(hào)燃料油指標(biāo)上限為150mg/kg，380號(hào)燃料油指標(biāo)上限為350mg/kg。釩含量高可能會(huì)對(duì)主機(jī)熱通道產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，也可能燃燒過(guò)后附著在設(shè)備表面產(chǎn)生結(jié)垢。

2.14 金屬元素，鈉

180號(hào)燃料油指標(biāo)上限為50mg/kg，380號(hào)燃料油指標(biāo)上限為100mg/kg。富含釩和鈉的燃料油灰分溶解溫度降低，通常認(rèn)為鈉釩比例為1：3時(shí)的灰分溶解溫度最低，溶解后的灰分附著在燃燒系統(tǒng)表面，對(duì)設(shè)備有一定的熱腐蝕作用。同時(shí)鈉含量的升高也被視為燃料油中是否混為海水的判斷標(biāo)準(zhǔn)之一。

2.15 金屬元素，鋁+硅

180號(hào)燃料油指標(biāo)上限為50mg/kg，380號(hào)燃料油指標(biāo)上限為60mg/kg，來(lái)源于原油加工過(guò)程中的金屬催化劑，鋁和硅質(zhì)硬，是設(shè)備磨損的主要因素。

2.16 使用過(guò)的潤(rùn)滑油（ULO）

潤(rùn)滑油多為鈣鋅配方、鈣磷配方或鈣鋅磷配方，燃料油中據(jù)此判斷是否含有潤(rùn)滑油（考慮到經(jīng)濟(jì)效益，只會(huì)含有使用過(guò)的潤(rùn)滑油），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鈣大于30mg/kg且鋅大于15mg/kg或鈣大于30mg/kg且磷大于15mg/kg認(rèn)為該燃料油中含有使用過(guò)的潤(rùn)滑油。燃料油中摻雜使用過(guò)的潤(rùn)滑油會(huì)帶來(lái)各種危害：潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中緩慢變質(zhì)，含有的酸性物質(zhì)會(huì)腐蝕設(shè)備；帶入的磨損顆粒會(huì)增加灰分，再次磨損燃油系統(tǒng)；含有的各種有害物質(zhì)甚至是致癌物燃燒后排入大氣污染環(huán)境并直接損害船員健康。

3 關(guān)于測(cè)試精密度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)明

為減少買(mǎi)方對(duì)燃油品質(zhì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生爭(zhēng)議，國(guó)標(biāo)中引入了ISO 4259對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出說(shuō)明。對(duì)于燃料油質(zhì)量的分歧，通常發(fā)生在船舶上發(fā)生問(wèn)題時(shí)或者使用前的對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的可接受性產(chǎn)生爭(zhēng)議。當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合或超出規(guī)格作出判斷時(shí)，需引用ISO 4259有關(guān)程序。

3.1 引用ISO 4259

按國(guó)標(biāo)規(guī)定方法測(cè)得的性能真值的最大和最小限值，而ISO 4259定義的真值是由無(wú)數(shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)室獲得的無(wú)數(shù)個(gè)單一結(jié)果的平均值。同一實(shí)驗(yàn)室由同一人對(duì)同一樣品在相同條件下試驗(yàn)很難獲得完全一樣的結(jié)果，引入的偶然誤差可以由每個(gè)方法的重復(fù)性R來(lái)檢驗(yàn)。兩個(gè)不同實(shí)驗(yàn)室用同一方法對(duì)同一樣品進(jìn)行試驗(yàn)的偶然誤差稱為再現(xiàn)象R。不存在100%測(cè)出真值的方法，每一個(gè)試驗(yàn)方法都有一個(gè)被稱為試驗(yàn)精密度的可能性范圍，所以對(duì)買(mǎi)方來(lái)說(shuō)，需考慮引用ISO 4259對(duì)單個(gè)試驗(yàn)結(jié)果是否符合規(guī)格作出判斷。

3.2 對(duì)于具有單個(gè)測(cè)試結(jié)果的買(mǎi)方

買(mǎi)方除了具有單一試驗(yàn)結(jié)果外，對(duì)性能的真值沒(méi)有其他信息，在95%置信范圍內(nèi)，如果試驗(yàn)結(jié)果如下所述，則認(rèn)為產(chǎn)品不符合規(guī)格范圍。在規(guī)格為最大限值的情況下，試驗(yàn)結(jié)果大于規(guī)格限值+0.59*R或在規(guī)格為最小限值的情況下，試驗(yàn)結(jié)果小于規(guī)格限值-0.59*R。

例如：買(mǎi)方訂購(gòu)了380號(hào)燃料油，50℃運(yùn)動(dòng)黏度規(guī)格最大值是380mm2/s，試驗(yàn)結(jié)果在最大值下再現(xiàn)性R為28.12，因此，如果在50℃時(shí)，單個(gè)試驗(yàn)結(jié)果大于380+0.59*28.12=396.6mm2/s，那么買(mǎi)方可以認(rèn)為在95%置信范圍內(nèi)樣品不符合規(guī)格。同理列出180號(hào)和380號(hào)燃料油其他指標(biāo)95%置信范圍下極限值，見(jiàn)表1-1：

4 結(jié)語(yǔ)

鑒于船用殘?jiān)剂嫌偷钠焚|(zhì)對(duì)船舶設(shè)備，環(huán)境污染和人員健康有著至關(guān)重要的作用，船方一定要控制好各個(gè)環(huán)節(jié)，才能有效降低出現(xiàn)問(wèn)題的可能性或是發(fā)生問(wèn)題后能很好地追溯起因。首先要明確執(zhí)行供油協(xié)議規(guī)定的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，每次加油前向供油商索取本次加油油品質(zhì)量報(bào)告，以確認(rèn)符合加油協(xié)議的品質(zhì)要求。然后在加油過(guò)程中由相關(guān)各方共同見(jiàn)證完成全程樣的取樣工作并立即鉛封樣品，取其中一份送第三方實(shí)驗(yàn)室分析，對(duì)品質(zhì)不合格油品要立即停止使用。對(duì)于品質(zhì)合格的燃料油，盡量避免同一供應(yīng)商不同批次的油、不同供應(yīng)商加的油混合使用并盡量縮短燃油在船舶上的存儲(chǔ)時(shí)間。

科學(xué)管理，充分了解船用殘?jiān)剂嫌偷闹笜?biāo)設(shè)置及其影響，不僅能降低運(yùn)營(yíng)中的維護(hù)成本，而且能使船舶更高效的利用，對(duì)船公司發(fā)揮著重要的作用。

參考資料：GB/T17411-2012船用燃料油endprint