“問題”燃油導致船舶設備故障原因剖析與對策建議*

劉 柱

一、問題發現

據“中遠海e刊”“信德海事”等航運網站信息，從今年5月起，知名燃油檢測公司Veritas Petroleum Services（VPS）和LIoyd’s Register（LR）等機構陸續報道了一些“問題”燃油造成船舶柴油機故障頻發的案情。圖1為VPS對“問題”燃油造成船舶故障頻發案情的報道，圖2為LR對在新加坡加注低閃點渣油的通報。案情從美國休斯敦港到馬來西亞巴生港、荷蘭荷屬安的列斯、新加坡、中國香港等，蔓延到中國舟山、日照等部分內地港口。在以上地區加裝燃油（尤其是ISO-F-RMG380）的船舶不同程度地出現了柴油機、油泵、分油機、濾器故障或失常等問題。這輪“問題”燃油使至少100艘船舶“中招”。一些專業機構紛紛以“恐怖，加劣質油后他們的船舶、主機、泵將變成這樣……”“多港口也發現問題燃油，致機損，警惕航行安全！”“新加坡燃油現質量問題，引主機故障，恐蔓延到香港”“注意！這些港口的船舶燃油盡量不要加！”“注意：燃油受污染！超30船遭殃！柱塞偶件咬死，油泵損壞！！”等為題，提醒廣大船公司和船舶注意，及時采取措施。

二、梳理與總結

1.“問題”燃油出現的港口

根據航運媒體、專業燃油檢測機構、INTERTANKO組織（國際獨立經營油輪船東協會）、船級社、船員網友、航運公司等發布的信息，至少已經有以下港口發現“問題”油案情：美國德克薩斯州休斯敦港，巴拿馬，荷蘭荷屬安的列斯，馬來西亞、新加坡、越南等東南亞國家港口，中國香港，韓國大山和浦項港，中國的舟山港和日照港等。其中，在亞洲區域首次發現“問題”燃油的時間是今年的4月13日，在馬來西亞巴生港提取到了受污染的油樣。

圖3所示為一家檢驗機構Maritec發現“問題”燃油的港口和時間分布，分別為中國香港、舟山、日照以及韓國大山、浦項等港（不排除有更多的船在更多的港口發現類似問題）。

2.“問題”燃油導致的故障

匯總報道和檢查情況可以看出，在上述港口加注“問題”燃油后，船舶出現以下故障現象：燃油淤積難以泵送，燃油泵卡死，油泵柱塞腐蝕，分油機出現故障，濾器堵塞，等。圖4為使用了“問題”燃油的船舶柴油機定時導套故障。

圖1 VPS對“問題”燃油造成船舶故障頻發案情的報道

圖2 LR對在新加坡加注低閃點燃油的通報

圖3 M ar i tec發現“問題”燃油的港口和時間分布圖

圖4 定時導套故障

3.“問題”燃油都滿足ISO8217:2005相關標準

雖然“問題”燃油導致柴油機故障頻發，但是多家權威檢測機構都反映，對照ISO8217：2005標準，他們都是完全符合的，絕大部分也是符合ISO8217：2017標準的。

三、根源剖析

船用重質燃油的使用是船用柴油機發展中的一項重要技術成就，使用船用重質燃油可以大幅度降低船舶的營運成本。隨著近年來石油價格的不斷飆升，燃油費用在船舶營運成本中占有很大的比例，為了適應航運企業之間的激烈競爭，爭取更大的利潤和占據更高的市場份額，船用柴油機使用重質燃油成為一項普遍采用的技術。但船用重質燃油的使用也帶來許多問題：由于重質燃油密度大、黏度高、成分復雜、發火性能差，導致柴油發動機機械負荷和熱負荷增加，燃燒性能惡化，使得柴油機的排氣溫度升高，煙度增加，汽缸結炭嚴重。但這輪發生的問題，顯然又不同于以往使用符合標準的重質燃油出現的現象。為什么上述這些“問題”燃油都滿足ISO8217：2005相關標準，卻最近屢屢導致柴油機故障呢？我們通過回顧燃油標準和采用額外檢測手段發現的其他物質來嘗試剖析問題根源。

1.船用燃油國際標準的采用

船用燃油標準ISO8217是目前應用最為廣泛的國際通用標準，也是國際石油貿易的主要依據標準，它規定了4種船用餾分燃料油和11種船用殘渣燃料油。I S O 8 2 1 7近年來經歷了四個版本（ISO8217：2005、ISO8217：2010、ISO8217：2012和ISO8217：2017）的修訂。除ISO8217：2005外，其余三個版本都對50 ℃時的運動黏度（mm2/s）為10、30、80、180、380、500、700等七個值的下列指標進行了限值：密度1 5℃、芳香烴指數（CCAI）、硫分、閃點、硫化氫、酸值、總不溶物、微量殘碳、傾點冬季、傾點夏季、水分、灰分、釩、鈉、鋁+硅、廢油、鈣和鋅/鈣和磷，且三個版本的限定值都相同。ISO8217：2005的指標中不包括CCAI、閃點、硫化氫、酸值、鈉值。

我們以發現的“問題”燃油RMG380運動黏度燃油為例，以表1的形式比較ISO8217：2005和ISO8217：2010/2012/2017的標準值變化情況。

表1 I SO8217：2005與I SO8217：2010/2012/2017指標對照表

可見，ISO8217：2010版及以后各版本相較于ISO8217：2005版增加了5個指標，下面簡要介紹其中3個：

（1）硫化氫。含有硫化氫的燃料油可能在以下情況時逸出硫化氫氣體，從而對操作人員產生安全危害：在測量口測量液位時，打開艙/罐蓋時，進入裝載過含硫化氫燃料的空艙/罐時，排氣孔、管線滲漏或破裂時，更換過濾網時。因此，為了保護船員、碼頭操作人員以及檢驗人員，自ISO8217：2010開始把硫化氫作為安全的重要指標，限制為液相中不超過2.0毫克/千克。

（2）CCAI。CCAI是用來評價殘渣燃油發火性能的一個計算值，芳香烴是一種不飽和的環狀結構，其碳原子間由單鍵和雙鍵交替連接，芳香烴分子結構堅固，熱穩定性比脂肪烴和環烷烴都高，燃燒最為困難。CCAI對滯燃期、燃燒效率、廢氣排放物、燃燒部件溫度有直接影響，大多數船用燃油的CCAI值在800～900之間。實踐經驗顯示，CCAI在800～850柴油機工作正常，850（也有說870的）以上工作有困難，容易造成燃燒機械的損壞以及耗油量的增加，甚至造成不安全事件。依據燃油CCAI值，適時適度調整可變噴射時間裝置（VIT），可改善燃燒，節省耗油量，避免排氣溫度上升和燃燒室積炭。

（3）鈉。原油中通常含有一定的鹽分，如果脫鹽不完全，可能殘留在渣油里。如果被海水污染，1%的海水會使鈉含量增加大約100毫克/千克。燃油中的金屬元素（包括鈉）在油料燃燒后成為金屬氧化物顆粒即通常所說的“灰分”，灰分就會吸附在燃燒設備的各部件上，產生磨損，從而損壞這些部件。如果灰分中鈉或釩的含量較高，且鈉/釩為1：3時，形成的灰分（Na2SO4/V2O5）熔點就越低，容易產生高溫腐蝕，對設備造成損害。因此要控制燃油中的鈉含量。

因此，不同標準下的合格燃油的質量是不同的。低標準燃油顯然更有可能造成柴油機等故障。按照規定，當修訂后的新標準生效后，舊標準就不得繼續采用。但現實情況是，部分燃油煉制企業和供油商為了減低燃油煉制成本，在新老燃油標準之間鉆空子，使用簡單含糊的“符合ISO8217規定”描述，與船東玩“貓與耗子”的文字游戲，他們沒有采用最新的ISO8217：2017，甚至一些油品檢測機構在利益的驅動下，仍沿用老標準下的檢測“套餐”，采取消極的態度對待新檢測標準。這很有可能是這次“問題”燃油出現的原因之一。

2.采用額外檢測手段發現的其他成分

雖然標準的ISO8217測試方法無法發現燃油的問題，但是通過其他測試手段（如美國環境保護署的CAS No.599644的檢測方法，以及紅外光譜檢測法、相容性和總沉淀物等檢測法）發現：在這些符合ISO8217：2017相關標準的“問題”燃油中，存在摻化工副產品的現象，含有其他本不應該在煉油過程中出現的化學物質（苯乙烯和酚類化合物以及其他與塑料相關的化合物），其含量很高，而這些化學物質此前一般不要求檢測。

VPS對其內部測試結果進行了跟蹤，以確定那些加注燃油中受到高濃度酚類化合物“對枯基苯酚4-Cumylphenol”影響的船舶的情況。跟蹤結果顯示：超過30艘在休斯敦加過受污染燃油的船舶都遇到了嚴重問題，比如柱塞偶件咬死、油泵損壞等。而根據普氏能源資訊消息，僅在一周內就有超過80艘船舶遭遇不同程度的問題。這再次驗證了高濃度酚類化合物“對枯基苯酚4-Cumylphenol”很可能是本次“問題”燃油的原因之一。

當然，檢測有害廢棄物是比較困難的，也難以制定統一的標準，因為燃料油均是復雜的混合物，各個批次的油成分千差萬別，燃料的來源也是非常廣泛，各種污染的來源難以估摸，針對不同的化學廢棄物，可能需要不同的化學分析手段。大部分情況下，缺乏化學廢棄物對燃油應用過程中設備產生影響的足夠數據。

3.我們的懷疑

根據燃料油的煉制規定，燃料油應該是從煉油廠出來的均勻石油混合物，不得有無機酸和用過的潤滑油。燃料油中也不得加入添加劑和化學廢棄物，否則會危害船舶和機械設備、對人產生危害并增加污染物排放。因此，根據以上現象和部分檢測機構的發現，并結合船舶運營管理實踐經驗，我們推測有以下幾個可能的來源導致了這次“問題”燃油的出現，但現有標準規定的檢測方法又難以檢測出來：

（1）頁巖油

GCMS/FTIR的測試結果顯示，這些問題燃油最終的某些化學成分與頁巖油中發現的化學成分相似，可以認為油品受高濃度酚類、苯乙烯等化工副產品污染等，美國頁巖油就存在聚乙烯、聚苯乙烯超標問題。美國休斯敦港口加的燃油多是愛沙尼亞的油頁巖和美國的頁巖油。有兩艘在荷蘭荷屬安的列斯接受過燃油加注的船舶也出現了燃油泵卡死的情況。樣品化驗結果顯示，這兩船所接受的燃油與上述在美國休斯敦接受的問題燃油有著類似的成分。隨著休斯敦的燃油加注市場受到關注，這些燃料可能已經從休斯敦運往荷屬安的列斯市場，甚至有可能繼續擴散到其他區域。

（2）“輪胎油”

“輪胎油”實質上是添加了廢舊輪胎粉末的燃油，屬于劣質油、摻假油，會導致分油機抱死、管路堵死，嚴重的會導致分油機損壞甚至報廢。但是，輪胎很細小的粉末屬石油制品，用傳統的檢測方法卻很難檢測出來。“輪胎油”的傳聞一直存在，在一些小型的煉油企業難以排除，只是各家都不愿意承認。

（3）使用過的廢潤滑油

這主要是指非發動機油含清凈分散劑，會嚴重降低燃油預處理系統對懸浮在燃油中的水和硬質顆粒的去除效果而造成磨損。另外還使燃油灰分增大，會加速增壓器及廢氣鍋爐的污垢沉積。這種做法在一些地方比較普遍，但是根據現有標準難以檢測出來。

（4）有機溶劑

主要包括石油基溶劑、有機氯化物和甲酯類化合物，它們在其他行業中被廣泛使用，出于經濟考慮有的廢棄溶劑被混入船用燃油，會破壞潤滑油膜，造成油泵和發動機汽缸的異常磨損。

（5）聚丙烯微粒

微粒尺寸在30～650微米，形狀多樣，如沙狀、豆狀或線狀，會堵塞濾器，造成停車。

四、對策與建議

“問題”燃油造成的柴油機故障問題一旦發生，往往會增加30萬～50萬元或更多的額外備件和修理費支出。在目前情況下，對于船東、公司機務管理人員和船舶輪機員，有以下幾項對策與建議：

1.嚴格把關加油

（1）做好航次計劃和燃油加注計劃，減少“問題”燃油港加油

機務管理人員和輪機人員應充分掌握油類性能參數的意義和作用，同時也要掌握柴油機對燃油的質量限制和船用燃油的國際標準，了解各地供應商所提供燃油的質量情況，以便在訂購燃油時對燃油質量進行控制。船東以及船長、輪機長一定要做好航次計劃以及燃油計劃，加油前必須先了解所要加裝燃油的規格和特性，測量所有的油艙存油，同品種或同一次添加的燃油盡量“并艙”，以減少混油，新加燃油存入另一空艙。建議如果船在本文前述的這些已經發現“問題”燃油的港口，盡量不要在此港口加注燃油。如果非加不可，請務必保存好樣品并采取適當的預防措施。

（2）做好燃油加注過程管理和商務管理

首先是在燃油采購合同中明確約定油品檢測應使用的新標準，對計劃加注的燃油要特別注明燃油中絕不能含有不正常的成分，以便新標準對雙方有法律約束力，特別注意加油單的條款，確保供應商知道船方知道并非常關注這個問題，因為他們有責任確保供應的燃料不受這些污染物的影響。其次是在加油過程中采用國際或國家規定的油品采樣標準方法進行采樣和保管油樣，建議增加油樣（瓶）數量。

2.重視燃油質量檢測

燃油加裝后在正式使用前如有可能最好安排做油品檢測，與供應商提供的出廠數據進行對比，新加注的燃油在未經過實驗室檢測確認可用之前，最好不要使用。當發生問題時可多方選擇檢測機構，多次復檢以防范檢測誤判，對于“定性”項目檢測應要求檢測機構給出文字結論。需要注意，有的第三方油品檢測機構也存在配合油品供應商的作假情況，船公司應建立油品送檢體系文件要求。

3.對裝船燃油進行妥善儲存和充分加熱

（1）妥善存儲

船用重質燃油存在穩定性問題，貯存或混兌會產生油泥狀沉淀。燃油一般儲存在雙層底油艙內，油品不同要分艙儲存。懷疑或確認是“問題”燃油時，在存儲過程中要避免燃油儲存長期過熱或時冷時熱，過熱可能破壞燃油的穩定性，時冷時熱會導致燃油中的蠟質大量析出。此外應經常對沉淀柜、日用油柜進行排放污水，定期清洗燃油濾器，確保燃油清潔。

（2）充分循環和加熱

目前船舶柴油機所用燃油的極限黏度已達7 000秒（雷氏一號黏度），由于船用燃油黏度大和凝固點高，為使燃油系統在燃油儲存、泵送、分離、噴射霧化等過程中保持合理的黏度，應再對燃油進行循環和加熱，尤其是在發現是“問題”燃油的情況下。海船上大多采用蒸汽加熱，為確保安全，規定使用飽和蒸汽，加熱溫度隨燃油的使用黏度要求而異，一般采用分段加熱法，燃油加熱和高溫燃油處理系統各處的溫度必須控制在要求溫度范圍內。在貯油艙/柜中的燃油駁運溫度應加熱到其油品的濁點以上，但不要太高，以免油氣揮發及產生其他不良后果；沉淀柜中要加熱到50～70 ℃以提高沉淀效果和減黏，為安全起見一般保持在低于閃點10 ℃以下；對中低速柴油機噴油泵前霧化加熱器的加熱溫度應使重油黏度降至12～25平方毫米/秒（運動黏度），一般加熱到100～150℃。此外，燃油系統要不斷地循環加熱，尤其是對使用“問題”燃油機動用車的船舶，在停車時也要進行。

4.加強對分油機的檢修

“問題”燃油黏度更高，密度更大，而且渣滓特別多，進入分油機前往往要加熱到95 ℃以上，使得分油機的工作條件越來越惡劣。而且，為了把密度相近的重油和水分離，要求分油機高轉速有的達到9 000轉/分鐘以上，給分油機的養護帶來挑戰。分離船用重質燃油時應該常加入熱水清洗，水量約為分離量的1%，以便去掉燃油中水溶性灰分。一般來說，分油機除了進行必要的清洗維護外應保持24小時循環分離。遇到“問題”燃油時建議采用并聯法使用分油機。

5.航行中加強對相關設備工況的監測

由于“問題”燃油品質更差，使用溫度更高，出現后燃和后燃物更多等，會進一步增加噴射設備的機械負荷和熱負荷，加劇柱塞偶件和針閥偶件的腐蝕和磨損，影響噴油設備的工作可靠性和使用壽命，同時容易造成分油機、濾器和高壓油泵臟堵，排氣閥、活塞環和環槽以及汽缸磨損嚴重透平增壓器臟堵和磨損等。因此燃用“問題”燃油時必須進一步加強設備的工況檢測與分析和設備維修保養。

（1）船東和船舶管理人員應確保船員了解這一潛在的危險情況，密切監測燃油系統組件，并就這一問題向其燃料供應商和其他技術服務提供商咨詢。在使用過程中如遇到呈現非石油特性的油品，即加熱溫度升高，黏度反而升高的反常現象，應適當降低加熱溫度，以及減少分油機循環量和油艙預熱加溫時間，防止油品內部發生聚合現象，避免油品進一步惡化。

（2）在日常管理工作中對有關工況參數適當進行調整，對燃用“問題”燃油出現的問題，如對個別缸出現不正常征兆，做到及時處理，確保設備處于較佳工況下運行。對設備的運行工況、主要部件的磨損應進行認真摸底，組織有關人員經常分析，采取必要的預防措施，消除一切隱患。針對燃用“問題”燃油對設備的不利影響，將這些設備作為重點維修保養項目，維修保養周期要相應縮短。如果發現新加燃油有問題還可以轉換使用此前更“干凈”的存油，再到附近的港口重新加注燃油，或制訂其他解決方案，不至于使船舶發生損壞也不至于耽誤過多的船期。如果存油新油混合，航行海上后發現機器故障后反復維修，可能會很快消耗完船上的備件，進而可能造成船舶被拖帶回港，甚至發生觸礁甚至特殊情況下發生船舶碰撞等更嚴重的事故。

五、結束語

“問題”燃油后果嚴重，亟待解決，希望能引起航運業各方的重視。對于主管機關來說，應在業內就最新燃油標準作廣泛宣傳和推廣應用，同時密切關注ISO8217及國內燃油標準的實時更新。第三方檢測機構采用的方法和手段也急需提高并覆蓋實施。同時工程技術界也要認識到，我們目前對船用燃油控制指標和發動機運行狀況之間的關系認識還有很多不足之處，需要各方面共同探索，進一步研究和論證，才能更好地協調船用燃油與船用內燃機等相關機械之間的和諧運行。