摘要：世界上设置的船舶排放控制区越来越多。这种期望从燃料的使用上实现治理船舶污染排放的做法非常有效。而船舶在进出排放控制区时，燃油的更换操作不当也会引发各种问题。本文以理论分析和实践经验总结为基础梳理出较好的燃油更换操作流程。
关键词：环境保护 排放低硫燃油操作流程
0引言
伴随人们环保意识的日益提高，陆地污染治理已非常深入，进一步减排的潜力有限。而治理船舶污染方面还有很大的减排空间。因而，全球范围内将设置的船舶排放控制区必定越来越多，在排放控制区对船舶燃油硫含量的要求也愈加苛刻。当船舶换用低硫燃油时，可能导致船舶设备发生故障，甚者使船舶失去动力。此类状况在船上常常出现。本文将就低硫燃油的更换操作进行探讨。
1相关政策和法规
2015年末，中国交通部出台的《珠三角、长三角、环渤海（京津冀）水域船舶排放控制区实施方案》设立了中国船舶大气污染物排放控制区。控制区范围为三个地区水域领海基线外12 海里内的领海，其内将严控船舶硫氧化物等污染物的排放。它要求自2016年1月1日起，可对船舶靠岸停泊期间实施使用硫含量不高于0.5%（质量分数）燃油的标准。之后要求燃油中的硫含量逐年降低且扩大实施区域。并决定2019年12月31日前完成评估决定船舶进入排放控制区是否使用硫含量不高于0.1%的燃油和扩大排放控制区地理范围等。还规定自2016年4月1日起，在长三角核心港口（上海港、宁波-舟山港、苏州港和南通港）强制靠泊船舶使用低硫燃油。
其实早在2015年2月17日，深圳就实施了《深圳市港口、船舶岸电设施和船用低硫油补贴实施细则》以鼓励靠港船舶使用低硫燃油。对船舶靠泊期间使用0.1%<含硫量≤0.5%的燃料，补贴差价的75%；使用含硫量不超过0.1%的低硫燃料，全额补贴差价。国家也将通过类似优惠政策在控制区内使方案全面深入的实施。
在国际上，相关法规的制定和实施日期更早。欧盟法令要求自2010年1月1日起，在欧盟港口停泊（包括系泊和锚泊）超过2小时的船舶不得使用硫含量超过0.1%的燃油。加利福尼亚空气资源委员会（CARB）要求加州沿海地区24英里海域内航行的船舶自 2014年1月1日起，使用DMA和DMB（ISO8217）燃油的硫含量不大于0.1%。MARPOL公约附则VI第14条规定自2015年1月1日起在波罗的海海域、北海海域、北美海域、美国加勒比海海域（2014年1月1日起）航行的船舶实施硫含量不超过0.10%的低硫燃油等。
此外根据 MARPOL公约附则VI还规定对于在非SOX排放控制区外，自2012年 1月 1日起，使用燃油的硫含量不超过3.50%；2020年1月 1日起，使用燃油的硫含量不超过0.10%（IMO将评估决定是否推延到 2025年执行此项条款）。从目前的所有法规开看，对船舶影响最严重的就是进入船舶排放控制区时换用含硫量不大于0.1%的燃油。
2 使用低硫燃油对设备的影响
根据目前的实际情况，船舶使用的燃油有重油（HFO，Heavy Fuel Oil/Residual Fuels），供主机和发电柴油机器使用；船用柴油（MDO，Marine Diesel Oil），燃油硫含量超过0.10 %，供发电柴油机和锅炉启动时使用；低硫燃油（LSMGO，Low SulphurMarine Gas Oil），指硫含量不超过0.10%在排放控制区使用的燃油。因目前市场上尚无0.1%的HFO，所以为满足燃油含硫量不大于0.1%的要求，在排放控制区都要换用成LSMGO。
LSHFO与HFO相比具有密度低、粘度低、润滑性差和闪点低等特点。而船舶的燃油系统、机器设备一般都是基于重油和船用柴油设计的，LSMGO特有的理化特性会对这些设备产生不良的影响。主要的影响方面有：
（1）燃油温度。LSHFO与HFO在使用时，其温度相差近100℃，在换油过程中温度的急剧的变化可能造成柴油机喷油泵柱塞和喷油器活塞发生刮伤、磨损甚至被卡住或咬死。
（2）黏度。LSMGO与HFO两者之间黏度也有很大差异。依据ISO8217附则F，MGO的黏度可能低至1.4 CST/40℃。而二冲程发动机一般要求燃油在进口侧最低允许黏度是2 CST。过低的黏度就不能使燃油在燃油泵运动部件间建立足够的润滑油膜。
（3）润滑。低黏度燃油润滑性也低。蒸馏燃油（distillate fuel）的润滑性较重油低，使用LSMGO必然会出现无法避免的润滑问题，即增加运动件的磨损和造成燃油泵的泄露，其影响与黏度低造成影响一样。
（4）燃油兼容性。LSMGO与HFO更换过程中，不可避免的会有一定比例的混合，当蒸馏燃油与重油混合时，会导致重油内的沥青质沉淀形成油泥造成燃油滤网堵塞。
（5）缸套润滑问题。LSMGO因含硫量降低使其酸性也随之下降，如果仍使用原有碱含量的气缸油会造成缸套磨损或刮伤。如果使用的汽缸油牌号不对会导致缸套活塞环槽污染、缸套内表面过度磨损、甚至拉缸等事故。
（6）燃油的闪燃点。LSHFO与HFO相比具有高挥发性，其发生火灾的危险行也更大。换油时的安全隐患增加。
3 应对措施和注意事项
根据LSMGO特有的理化性质，可用以下措施来改善船用设备使用低硫燃料时的性能：
（1）当海水和中央冷却系统中淡水的温度不能满足将LSMGO冷却到合适黏度时，必须启动制冷设备保证LSMGO进机的黏度。注意控制油温的变化速率，以避免高压油泵咬住。确保燃油黏度不会下降至低于柴油机和锅炉制造商规定的标准。
（2）由于LSMGO粘度的减小使原本柴油机高压油泵柱塞偶件间的漏泄增大，且漏泄量会伴随偶件磨损间隙加大而增大。为了保证柴油机的功率不下降，柴油机的自动调速器输出轴转角必然会增大，因此必须对调速器进行相应调整。此外，如果换用LSMGO后漏泄过大，导致柴油机启动困难或不能正常工作就要更换柱塞偶件以保证柴油机的正常工作。
（3）柴油机高负荷运转时工作的稳定性会变差，故而燃油系统降温梯度必然变得困难。为避免温度急剧变化和沥青质沉淀形成油泥的影响，最好降负荷使用柴油机。
（4）为改善柴油机缸套的润滑问题，当主机和发电柴油机长时间连续使用LSMGO时必须改用低碱性的气缸油和发电柴油机曲轴箱油。
（5）使用LSMGO的润滑性会减低很多，为了保证运动部件如柱塞偶件等部件足够的润滑，可选择添加低硫油添加剂，以便改善低硫油的润滑性能。但必须注意添加量的比例。
从改善措施角度，柴油机与锅炉使用LSMGO时的注意事项如下：
（1）主机使用LSMGO注意事项。提前检查燃油管路相关阀门，避免因阀门泄漏造成油品相混。注意检查主机燃油系统配件的磨损量，相应地评估保养周期的间隔。如有低碱性的气缸油要及时更换，如用没有低碱性气缸油应调低供油率，但要保证最小的给油率（具体参照气缸油说明书操作）。船舶靠港停泊后为防止不必要的LSMGO漏泄，必须停掉主机燃油循环泵并关闭主机燃油进出口阀。出港前提前开启主机燃油循环泵进行循环驱气。做好使用LSMGO时的高压油泵漏油回收。由于LSMGO密度低，主机换油后全速运转时功率会相应降低，主机全速运转时主机功率一般降7～10%。
（2）发电柴油机使用LSMGO注意事项。注意换油时的燃油温度。注意换油后电机的运行稳定性，最好先两台电机并联运行一段时间再做负荷全部转移。使用LSMGO时耗油量将较使用HFO高10～15%。必须评估相应油耗。
（3）锅炉使用LSMGO注意事项。在刚换用LSMGO后尽量降低LSMGO的温度，关闭燃油加热器及燃油管路的加热伴管。检查主电磁阀是否有漏泄，如有漏泄及时更换备件防止燃烧室爆燃。更换LSMGO后的喷油压力会有变化，应及时调整以保证燃烧质量。同时还需要注意燃油滤器的压差变化，防止两种燃油的不相容引起的滤器堵塞。并且耗油量也会较使用HFO高10%以上。
4 燃油更换的操作标准
为取得进入船舶排放控制区的IAPP（船舶防止空气污染）证书，目前船舶都是按照船级社的入级规范进行设计或相应改造的。虽然具体船舶有所差异，但是主要燃油系统的布置基本是相同的。根据船上的实际情况，可将换用LSMGO的操作分为4类：
（1）输油管路的换油操作。在设计上LSMGO的驳运管系应与其它燃油管系分开，但是不可避免的有部分管路是共用的。为减少燃油泵的设置，一般都安装适合LSMGO输送的燃油泵。因此在船舶进入排放控制区之前，必须对管路系统彻底冲洗。输油管路的冲洗油量为管路容积的1.5倍。当MGO油柜存量不足一半时，首先通过阀门的开关选择停止HSFO向管路中的输送，同时使用MDO输送泵将管路0.75倍容积的LSMGO油量把管路进口一段的HSFO冲到HFO日用柜中，然后关闭输送泵将泵的出口阀转换到柴油管路，再次启动MDO输送泵，再使用管路0.75倍容积的LSMGO将出口管路的高硫柴油冲洗到MDO沉淀柜之后关闭MDO输送泵并将其出口阀转换到MGO油柜，关闭其它柴油柜的进口阀。LSMGO输送系统换油完成。可以随时启动MDO输送泵将MGO油柜补满以供主机、电机和锅炉使用。
（2）主机换油操作。进入船舶排放控制区的操作：进入前1小时（即12海里）开启MGO油柜的出口阀，开启LSMGO进口冷却器的燃油进出口阀和冷却水进出口阀以及主机供油单元前的柴油阀，并转换供油单元进口三通阀， 然后关闭高硫燃油进口阀，开启主机均质机旁通阀，并停用均质器，将回油三通阀转换到“回供油单元”，主机换用LSMGO开始，把回油三通阀转换到HFO日用柜。这样可加快和更彻底的换油，并防止燃油系统突然温度变化对设备造成损坏，使用2倍主机燃油系统容积的LSMGO进行无混合更换，可以达到彻底换油。再把回油三通阀转换到“回供油单元”，关闭燃油加热蒸汽阀， 关闭伴热蒸汽，主机LSMGO回油冷却器投入使用，换油完成进入船舶排放控制区。离开船舶排放控制区的操作：主机立即开始换用HFO。开启高硫燃油进口阀，转换供油单元进口三通阀至高硫燃油，燃油粘度开始上升后旁通主机LSMGO回油冷却器并关闭该冷却器的燃油进出口阀门和冷却水进出口阀门，燃油粘度达到11时开启主机供油单元燃油加热器的蒸汽阀，开启管路伴热蒸汽阀，离开船舶排放控制区换油完成。关闭均质器旁通阀，均质器投入使用。
（3）发电柴油机换油操作。进入船舶排放控制区的操作：进入前1小时开启MGO 油柜出口阀，开启LSMGO进口冷却器的燃油进出口阀和冷却水进出口阀（与主机操作一致，同一油柜），开启发电柴油机供油单元前的柴油阀， 并转换供油单元进口三通阀， 然后关闭高硫燃油进口阀，回油三通阀转换到“回供油单元”。发电柴油机换用LSMGO开始，回油三通阀转换到HFO日用柜。使用2倍发电柴油机系统容量的低硫柴油进行无混合更换，以达到彻底换油。再将回油三通阀转换到“回供油单元”，关闭燃油加热蒸汽阀，发电柴油机LSMGO回油冷却器投入使用，换油完成进入船舶排放控制区。离开船舶排放控制区的操作：发电柴油机立即开始换油HFO，开启高硫燃油进口阀，转换供油单元进口三通阀至高硫燃油，燃油粘度开始上升，开启旁通发电柴油机LSMGO回油冷却器，并关闭该冷却器的燃油进出口阀门和冷却水进出口阀门，燃油粘度达到11，开启电机供油单元燃油加热器的蒸汽阀，开启管路伴热蒸汽阀，离开船舶排放控制区换油完成。
（4）锅炉换油操作。进入船舶排放控制区的操作：因为航行中锅炉不会点火消耗燃油，为减少进入船舶排放控制区时的工作量， 因此进入船舶排放控制区前1天将锅炉换成LSMGO， 关闭日用柴油柜出口到锅炉点火油泵的阀门，关闭锅炉油泵高硫燃油进口阀，开启MGO油柜出口阀，开启锅炉油泵低硫柴油进口阀，锅炉手动点火，锅炉换用LSMGO开始，当消耗掉锅炉燃油流系统容量的LSMGO即完成系统中HFO的稀释，便可停用油气分离装置时， 油气分离室内的燃油不会因为冷却而降低流动性（油气分离室的回油是回到HFO日用柜）。停用油气分离装置，停止锅炉燃烧器，关闭油气分离室的进出口阀，调节锅炉燃油泵的安全阀，使其开启压力等于燃烧器的所需压力，以便过高的压力通过油泵自身循环。通过锅炉控制面板停止加热器，燃油选择转到柴油。停止燃油管路的伴热蒸汽。再次启动燃油锅炉，进行换油，此时燃油不再通过油气分离室进行循环， 所以换油将更加彻底，锅炉燃油流量表显示消耗锅炉系统燃油，除去油气分离装置，使用锅炉系统容量2倍的低硫柴油冲洗系统可以做到完全彻底换油，换油完成进入船舶排放控制区。离开船舶排放控制区的操作：锅炉开始换油HSFO，关闭MGO油柜出口阀，关闭锅炉油泵低硫柴油进口阀，开启日用柴油柜出口到锅炉点火油泵的阀门，开启锅炉油泵高硫燃油进口阀，开启油气分离室进出口阀，调节锅炉燃油泵的安全阀，使其回复到原设定值，锅炉点火， 开始消耗系统内的柴油，锅炉燃油流量表显示消耗燃油，开启燃油管路的蒸汽伴热，开启燃油加热器，控制面板燃油选择开关转到HFO，锅炉换油完成。
关闭MGO油柜相关阀门要考虑到主机、发电柴油机和锅炉三者的换油进程。须关注换油设备本身的操作时也要考虑另外设备的运行情况。在管路和设备进行LSMGO更换时要详细记录更换日期和地点，记录开始换油时间外，还要记录完成换油的时间以及换油时主机的工作负荷状况。以便更好的对换油过程进行监控并完善的执行换油程序。
5 结束语
在未来LSMGO的使用区域的将越来越大，但是很多船员还没有航行到过船舶排放控制区的实践，因此换油过程必须引起轮机员的高度重视，积累更多的经验，不断地提高轮机管理水平。通过实践积累的工作经验如下：
（1）轮机长应应严格要求轮机员熟悉换油操作的理论和提高实务操作水平。
（2）换油过程应尽量使用自动转换系统而减少人为失误引发的故障。
（3）换用LSMGO开始，机舱应安排轮机员巡查机舱燃油系统，以避免漏油引起火灾的风险。
（4）在进船舶排放控制区前检查和保养好经进油与回油冷却器。
（5）主机高压油泵，发电柴油的机高压油泵与喷油嘴等易损坏，必须有适量的备件。
（6）预先评估船舶进入排放控制区LSMGO消耗量，及时对油柜作调整与清洁，换油程序也应该做相应调整。
（7）船舶使用LSMGO燃油时，也要注意船舶的操作性能；在完成LSMGO更换的过程中应考虑到限制水域或繁忙航道等因素；确保在操作前启动空气充足。
（8）注意燃油系统的各种警报并及时处理。