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        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策

        時間:2020/6/24 12:27:03 點擊:

          內容提示:在 2020 年 IMO限硫令生效之后,硫含量低于0.50% 的“調和燃油”成為船舶的主要燃油。盡管“調和燃油”在硫含量方面滿足要求,但是其在閃點、穩定性和兼容性等其他理化特性可能存在安全隱患。...
        淺談低硫燃油使用產生的一系列問題
        引言
        在 2020 年 IMO限硫令生效之后,硫含量低于0.50% 的“調和燃油”成為船舶的主要燃油。盡管“調和燃油”在硫含量方面滿足要求,但是其在閃點、穩定性和兼容性等其他理化特性可能存在安全隱患。
        這類新型低硫燃料的理化特性, 帶來了低溫流動性、穩定性、污染物質、殘留催化顆粒(Cat-fines) 和硫含量超標等多方面的問題。WAT(Wax Appearance Temperature) 或濁點 (cloud point) 是燃料冷卻時蠟晶出現時的溫度,WDT(Wax Disappearance Temperature)是蠟晶消失溫度。低溫析出的蠟晶, 會引起過濾器和管道阻塞, 直接導致發動機燃料不足,最終會導致燃料停止流動。把溫度維持在WDT以上,絕對避免下降到DAT以下,就可以避免蠟晶析出。因此 WDT/WAT的檢測對于管理與減輕燃油這方面的風險至關重要。
        檢測機構對來自全球不同港口的近230個低硫燃料樣品進行了WDT/WAT檢測,結果摘要如下圖所示:
        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策

        從 2019 年 10 月至 2019 年 12 月的數據來看,WDT(WaxDisappearance Temperature蠟晶消失溫度) 平均比 WAT(Wax Appearance Temperature蠟晶出現溫度) 高出 12°C。但有些情況, WAT 和 WDT 的差距超過了30°C。高差距表明這類燃料中可能含有更高比例的石蠟基油成分。
        我們知道,分油機的溫度必須維持在 WAT 以上, 否則工作過程中蠟晶析出會影響分離效果。 燃料的 WAT 和 WDT 越高,對溫度要求也會提高。目前比較棘手的情況是低粘度加上高 WAT。根據反饋, 低粘度燃料一般在 30°C 以下儲存,高溫會導致成分分化。分油機利用比重差異工作,較高的溫度、較低的粘度能提高分離效果,但顯然“調和燃油”對高溫敏感,不能隨意提高油溫。對于新型低硫燃料, 分油機制造商一般會建議采用以下的操作溫度(PP:Pour Point,傾點,是指燃料油變成固態的溫度)。
        如表:新型低硫燃料的儲存和操作溫度 
        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策

        然而,目前已出現 WAT 超過以上操作溫度的案例。如果碰到低粘度、 高殘留催化顆粒再加上高 WAT,情況會更糟,船上的設備可能完全無法處理這類燃料。低溫操作時,分油機效率也會同時降低,雜質分離效果可能因此達不到要求。當操作溫度低于 WAT 時,析出的蠟晶會能進一步影響分油機的運行,增加排污與污泥量。在確保其它方面不受影響的情況下, 將溫度從 40°C 升高到 70°C 以上可以有效緩解問題。另一方面,有些低硫調和燃料因為穩定性差,在加熱后瀝青很容易分離沉淀,會釋放大量污泥,處理這類穩定性差燃料,必須參考表上所建議的溫度, 避免高溫操作。盡管沉淀物總量TSP (Total Sediment Potential) 在接收檢測時可能達標, 燃料在隨后的復測中也可能因為瀝青的分離沉淀, 測出比之前更高的沉淀物。船員陷于兩難之中。

        案例分析
        案例1.
        2019 年底一艘貨輪在某港口加注了 500 噸的低硫燃料油,樣品通過了 ISO8217 常規檢測。貨輪在開始使用該燃料以后,分油機與過濾器發現異常。由于分油機污泥量大量增加,必須減低流量 操作, 發動機也因此必須減低功率運行。部分圖片如下: 

        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策
        圖一  燃料輸送泵過濾器       

        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策
        圖二  分油機內發現粘稠的污泥

        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策
        圖三  分油機中的硬質污泥       

        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策

        圖四 從分油機中清除的污泥


            檢測機構對該燃料樣品進行了調查性檢測,結果顯示,高 WAT(69°C), 高 WDT(> 75°C),高傾點(21°C) 與高殘留催化顆粒(51ppm)。檢測機構建議將分油溫度保持在 98°C,進一步降低分油機的流量并縮短排污間隔, 保持低速運行。此外將沉淀柜與日用柜的溫度調至 WAT(69°C)以上, 這有助于緩解過濾器堵塞。高WAT加上高殘留催化顆粒, 將大幅提升分離的難度, 也可能導致設備完全無法處理燃料。沉淀柜作用主要是為雜質提供沉淀的時間與渠道, 但前提是燃料必須能夠自由流動。只有將溫度維持在 WAT 以上,才能確保燃料的流動性與沉淀的效率,適當的溫度調控對保障分油機的效率也同樣重要。
         
        案例2.
           2020年初,X航運公司Y輪主機缸套異常磨損,導致漂航更換缸套。吊缸后發現活塞頭部油紅色沉積物,活塞環斷裂缸套上部區域有很深的凸臺,掃氣口附近有大片黑斑。部分圖片如下:
          
        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策
        圖一  活塞頂部橙紅色沉積物                  

        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策
        圖二  燃燒室顯橙紅狀

        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策
        圖三  缸套頂部區域                       

        低硫燃油使用中的兩個問題和四個對策
        圖四  掃氣口區域

        如上所述,近期多家航運公司船舶使用低硫燃油后出現缸套異常磨損現象,缸頭有淺紅色的沉淀物,該沉淀物出現后,磨損很快加劇,缸套的珩磨紋很短時間內就消失了,緊接著就發生活塞環黏著、斷裂,缸套異常磨損等情況。經過對紅色沉積物的固體化驗發現大部分產物是含鐵化合物,其主要成分為Iron,此燃燒室發紅現象俗稱“紅磚現象”。缸套的異常磨損,推測為“磨粒磨損”,燃油分離效果差,噴射進氣缸的燃油含有過量堅硬的催化顆粒。
        相關措施
        由于低硫燃油使用的不確定性,目前各大航運公司和權威機構也是摸著石頭過河,現在我們能做的最好的措施是關注加注燃油的品牌, 盡量尋找可靠和固定的燃油供應商;最大程度減少燃油的混油,控制好燃油黏度、加強燃油分離、減少分離量、日用柜和沉淀柜循環分離;低堿值和高堿值氣缸油隔段時間交替使用可以對氣缸在很大程度上得以清潔;適當調整噴油定時提前,縮短氣缸油殘油化驗周期等措施來應對。
        結束語
           目前船上使用這種低硫燃油時,相關的控制措施和操作注意事項會涉及燃油系統和相關機械設備的各個方面,不同的燃油也會帶來不同的問題。面對如此多的技術細節,唯有思想上高度重視,通過提前預判風險、周密制定計劃、強化機艙部門人員培訓和制度管理才能防患于未然。

        作者:袁杰 來源:海機務之家

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