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CTI-Maritec:为什么准确测试生物船用燃料的能量含量至关重要

基于生物船用燃料使用的成分,能准确测量 NSE/净燃烧热以正确衡量生物船用燃料的能量含量,是实现高效船上燃料管理的关键。

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海事环境服务与燃料测试解决方案公司 CTI-Maritec 于周三(1 月 8 日)分享了为什么能量含量是生物船用燃料最重要的测试参数或特性之一。

基于生物船用燃料使用的成分,能准确测量 NSE/净燃烧热以正确衡量生物船用燃料的能量含量,是实现高效船上燃料管理的关键:

简介

生物船用燃料已被广泛用作替代燃料,以满足航运业当前的排放要求。其中,ISO 8217:2024 规范已允许生物船用燃料含有高达 100% 的脂肪酸甲酯 (FAME)。而FAME 的主要生产过程,包括使用碱性催化剂将植物油、动物脂肪或废弃食用油与甲醇进行酯交换。如今,ISO 8217:2024 新版本标准已包含了额外的测试参数,以测量生物船用燃料的 FAME 含量、能量含量和氧化稳定性。

准确的净比能 (Net Specific Energy,简称NSE) 有助于实现高效的燃料消耗管理

在本期简报文章中,我们将回顾为什么能量含量是生物船用燃料最重要的测试参数或特性之一。其中,准确测量生物船用燃料的能量含量 NSE 对于高效的船上燃料管理至关重要,而具体事项则包括:

  • 燃料消耗
  • 航程规划
  • 运营成本
  • 机械或设备性能
  • 排放和环境影响

为什么准确测试能量含量是生物船用燃料的重要测试参数

与传统船用燃料相比,含有 FAME 的船用燃料通常具有较低的能量含量。

燃料的热值,是燃料在标准条件下与氧气完全燃烧时以热量形式释放的总能量。其化学反应通常为碳氢化合物与氧气反应生成二氧化碳、水和热量,如下所示:

碳氢化合物 + 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 释放的热量

传统上,船用燃料(主要由来自石油来源的碳氢化合物组成)的 NSE乃以 ISO 8217 附件(ISO 8217:2024 附件 J)中规定的公式计算,其准确度可接受。但,针对含有 FAME 的船用燃料,却不能使用 ISO 8217:2024 附件 J 中规定的公式计算 NSE,而应使用 ASTM D240 方法测量。其中,FAME 分子包含羰基和酯键(如下图 1 所示),并不完全由碳和氢原子组成。

图 1:羧酸酯
碳氢化合物的势能密度,由可被氧碳键 (CO2) 和氧氢键 (H2O) 取代的碳氢键数量决定,换句话说,其释放的能量取决于碳氢化合物中碳的氧化状态。而对于含有 FAME 的船用燃料,FAME 分子本身在羰基和酯键中就含有氧原子。其中,FAME中的酯基包含一个与三个氧原子结合的碳,因此,酯的氧化程度比碳氢化合物更高,并且,酯释放的能量与碳氢化合物相比会更少,因为碳氢化合物相对需要更多的氧化反应。

因此,以上段落解释了为何与主要由碳氢化合物组成的传统船用燃料相比,含有 FAME 的船用燃料通常具有较低的能量含量,并且,NSE 的计算公式不适用于含有 FAME 的船用燃料。

根据 ASTM D240 测试方法,欲确定燃烧热,将需通过受控条件在氧弹量热仪中燃烧称重样品。同时,燃烧热是根据燃烧前、燃烧中和燃烧后的温度观测值计算得出的,并适当考虑了热化学和传热校正。其中,MGO、VLSFO、HSFO 和生物船用燃料的总比能 (GSE) 或总燃烧热以及 NSE 或净燃烧热的平均值如下(表 1):

注意:每种燃料类型的平均 GSE 和 NSE 均从至少 50 个样本中得出。

根据表 1,生物船用燃料 B30 的能量含量与 MGO 相比更低 8%。当 FAME 含量较高时,生物船用燃料的能量含量会进一步降低。

因此,含FAME 船用燃料的能量含量应通过 ASTM D240 方法测定,不能使用当前常用于传统船用燃料的 NSE 公式计算。

注意:CTI-Maritec 的完整文章可在此处找到

照片来源:Unsplash 的 Louis Reed
发布日期:2025 年 1 月 9 日

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Christiania Shipping 与 FincoEnergies 完成生物燃料加注作业

该丹麦公司表示已协同 FincoEnergies 完成了其首单 GoodFuels B100 生物燃料加注作业。

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丹麦的 Christiania Shipping 周二(9 月 16 日)表示其已协同 FincoEnergies 完成了首次的 GoodFuels B100 生物燃料加注作业。

与此同时,Christiania Shipping 表示,其化学品油轮“NQ LAELIA”也载有 FincoEnergies 的货物。

该公司在社交媒体上表示:“此次合作展示了能源与航运业如何通过开展合作加速向更绿色、更可持续的供应链转型。”

2024 年,该公司宣布从 Sogestran Shipping 全资收购 Navquim。交易完成后,Christiania Shipping 目前拥有一支由 42 艘船舶组成的在役船队,涵盖 29 艘化学品船和 13 艘液化石油气(LPG)船,同时,他们也在订造几艘新船。

图片来源:Christiania Shipping
发布日期:2025 年 9 月 19 日

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GCMD 试验证实了 B24 生物燃料混合物在船舶上的长期运行可行性

在 PCTC 上进行为期六个月的试验证实了 B24 的长期运行可行性,并表明持续使用它不会对发动机性能或燃料输送系统的运行产生不利影响。

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全球海事脱碳中心 (Global Centre for Maritime Decarbonisation,简称GCMD) 周四 (9 月 18 日) 表示,在一艘纯汽车和卡车运输船(PCTC)上进行的六个月试验,证实了持续使用 B24 混合燃料不会对发动机性能或燃料输送系统的运行产生不利影响。

GCMD 在发布其LOTUS (全称:Long-term impact of continuous use of biofuels on vessel operations,即“持续使用生物燃料对船舶运营的长期影响”) 项目报告时提出了上述言论。

该试验于 2024 年 5 月 9 日与日本邮船株式会社 (NYK Line) 合作启动,在一艘纯汽车和卡车运输船 (PCTC) 上评估了持续使用 B24 混合燃料对发动机性能和燃油输送系统运行的影响。同时,该 B24 混合燃料由 24% 脂肪酸甲酯 (FAME,也称为生物柴油) 和VLSFO 组成。

GCMD 使用结构化监控框架,跟踪这些系统关键采样点的燃油和润滑油质量,并在整个试验过程中检查发动机和燃料系统组件。

主要发现

LOTUS 项目涉及对 94 份燃油和 91 份润滑油样品进行广泛的实验室测试,并在船舶预定的试航后入坞期间进行了详细的发动机检查与测量。

主发动机和发电机分别使用 B24 燃料运行了 2,888 小时和 1,813 小时,并发现其性能与使用 VLSFO 时相当。

关键观察结果证实,燃油喷射阀中没有过多的油泥,燃油喷射泵柱塞中也没有划痕,并且,衬套或活塞的磨损也未超出原始设备制造商 (OEM) 的规范。此外,扫气排放和机油分析也未显示过度磨损元素。

不过, 该B24 混合燃料在储存六个月后酸值增加了 2.5 倍,但其作为燃料的质量仍符合 ISO 8217 规范。并且,燃油样品中并未观察到微生物生长。

基于这些发现,原始设备制造商 (OEM) 确认,只要遵循适当的维护和操作规范,发动机和硬件可兼容 B24 燃料的长期采用,且不会对运营成本产生重大影响。

另一方面,LOTUS 项目的一个关键成果包括成功开发一个结构化的监控框架,同时,该框架围绕生物柴油使用的操作考量而设计,旨在系统地跟踪设备性能并识别生物柴油操作中出现的异常情况。

与此同时,项目也根据现有的发动机日志创建了一个数据日志模板,并基于项目的特定需求被定制。现在,该模板已经成功试运行,可供公众使用,并可以进一步定制以适应不同的船舶设置。

GCMD 首席执行官 Lynn Loo 教授表示:“LOTUS 项目为扩大生物燃料的采用提供了实证依据。我们的研究结果表明,生物燃料可以安全可靠地使用,而为航运脱碳提供了一个具体的途径。”

日本邮船(NYK Line)高级常务执行官 Nobuhiro Kashima 表示:“使用生物燃料是推进航运业可持续发展的关键选择之一。因此,我们希望该项目的成果能够为那些考虑采用生物燃料的人提供新的可能性,并帮助加速其在各个领域的广泛应用。同时,我们已瞄准通过跨社会共享脱碳与物流价值,共同塑造下一代航运业。”

注:报告可在此处查询。

图片来源: Global Centre for Maritime Decarbonisation
发布日期:2025年9月18日

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英国劳氏船级社的新生物燃料咨询服务将向船东、船燃供应商和生产商提供支持

英国劳氏船级社(LR)的这项新服务旨在通过提供整个生物燃料供应链的端到端支持(从生产和认证到交付和船上使用)消除行业不确定性。

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英国劳氏船级社 (LR) 于周二 (9 月 16 日) 在伦敦国际航运周推出了新的生物燃料咨询服务(Biofuel Advisory),旨在帮助船东、燃料供应商和生产商安全、大规模地采用生物燃料。

当下,生物燃料正在成为减少航运温室气体排放的最成熟、最可靠替代燃料之一。而LR 的新服务,旨在通过提供整个生物燃料供应链的端到端支持(从生产和认证到交付和船上使用)消除行业不确定性。

该计划建立于长达两年的基础工作,旨在将 LR 的能源转型咨询与其燃油分析和咨询服务机构 (FOBAS) 的技术专长相结合。并且,FOBAS 在生物燃料方面的经验已超过 20 年,在此期间,它曾与船东、供应商和生产商开展合作,以推动安全、大规模地采用替代燃料。

其中,这些专业知识已应用于多个行业首创,包括:支持欧洲联合汽车运输公司 (UECC) 率先使用腰果壳油 (CNSL) 作为可持续船用燃料,以及,指导 Whitaker Tankers 的燃料船“Whitchampion”获得首个 FAME B100 认证。通过这种综合方法,客户能够清楚地了解法规合规性、燃料性能和运营风险,以进而帮助他们做出更快、更明智的决策。

与此同时,LR 已经与领先的生物燃料生产商合作,以评估法规对市场需求的影响,并支持主要燃料供应商为买家制定透明文件,以及,指导船东完成在其船队开始使用生物燃料所需的测试与操作步骤。

劳氏船级社咨询总监 James Frew 表示:“生物燃料是一种即时且实用的解决方案,但与此同时,船东也需要对其性能、安全性和合规性有信心。因此,我们全新的生物燃料咨询服务(Biofuel Advisory)汇集了技术专业知识和监管洞察力,将为业者在生物燃料供应与采用过程的每个阶段提供信心和清晰度。”

在伦敦国际航运周期间由劳氏船级社主办的独家活动上,这项新服务已正式推出。同时,在时长 90 分钟的《LR思考燃料:生物燃料简报——战略、供应和安全》(LR Fuel For Thought: The Biofuel Briefing – Strategy, Supply & Safety)报告会议中,LR 的专业咨询团队和行业领先专家讨论了未来前景、成本效益和法规遵从性,以及在决定使用生物燃料后需要考虑的事项。

其中,上述《思考燃料:生物燃料》报告的内容汇集了有关航运业中使用生物燃料的最相关信息,并为正考虑为船队选择替代燃料的船东以及寻求深入了解零碳转型的海事专业人士提供便捷参考。

同时,该报告也结合了 LR 和其他航运知识领导者的专业知识,涵盖生物燃料的特性和操作考虑因素、采用生物燃料的监管驱动因素、技术经济考虑因素、燃料质量和可用性,以及航运中的生物燃料试验等主题。

注意:有关 LR 生物燃料咨询服务的更多信息,请访问:替代船用燃料 |劳氏

图片来源:劳氏船级社
发布日期:2025年9月17日

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