船用燃料测试公司 VPS 的集团技术和科学经理 Stanley George 最近分享了关于如何制造和管理绿色航运燃料的重要见解，并涵盖探讨VLSFO、生物燃料，以及新法规所带来的影响：

关于有效的管理策略和不断发展的燃料采用

早在 2020 年，IMO 2020 法规就将全球的船舶燃料油含硫量上限从 3.5% 降低到 0.50%，并对海洋工业构成了重大的挑战。

除了合规性之外，船舶运营商也面临着极低硫燃料油 (VLSFO) 混合物带来的困难。其中关键问题，包括冷流性能差、保质期短、油泥形成、稳定性问题，以及最关键的大型二冲程发动机衬套磨损。

衬套磨损是造成主发动机损坏的重要因素，并最初被认为与燃料质量、发动机维护或燃料兼容性无关。然而，在经过进一步的调查后，VLSFO 混合物和气缸油之间的相互作用已被发现是其根本原因。

当下，气缸油在保持发动机健全方面发挥着至关重要的作用，其具体表现包括：

• 润滑：形成油膜以最大限度地减少气缸套和活塞环之间的摩擦和磨损。
• 去除沉积物：清洁剂特性可清除关键发动机部件上的燃烧沉积物。
• 酸中和：气缸油中的添加剂可中和燃料燃烧产生的酸性副产品。

随着 VLSFO 推出，石油巨头和原始设备制造商 (OEM) 已建议从高碱值 (BN) 气缸油 (70/100 BN) 转向低碱值油 (40 BN)。其中，这一变化减少了对于中和、去污至关重要的钙基添加剂，并导致了沉积物形成增加，以及在某些情况下导致衬套磨损。

解决衬套磨损问题

到 2020 年中期，OEM 推出了旨在增强清洁和沉积物控制的 II 类 (CAT II) 气缸油。而除了改进气缸润滑实践外，密切监测衬套磨损也有助于缓解磨损问题。其中，一些运营商已成功通过船上混合技术进一步定制气缸油的特性，例如：中和性和去污性。这种灵活性能显著减少发动机问题，并证明了量身定制的气缸润滑策略很重要。

与此同时，VLSFO的表现包括较差的冷流性能，可导致蜡沉淀并在较冷的气候下造成稳定性降低。因此，这些挑战也强调了适当的燃料储存、处理和管理实践在保持燃料完整性和发动机可靠性方面的重要性。

在监管和环境压力的推动下，船用燃料格局的持续变化正在推进行业更好地理解、管理传统化石燃料和生物燃料等新兴替代品。当下，国际标准 ISO8217:2024 已被视为在制定船用燃料质量规范方面向前迈出的重要一步。

生物燃料替代品

随着行业寻求脱碳，并着眼于引入低碳至零碳燃料，甲醇和各种脂肪酸甲酯 (FAME) 混合物等生物燃料目前已占燃料混合物的约 1%。总括而言，较为传统的化石燃料仍在继续满足船舶的日常燃料需求。

而在燃料混合物之中，腰果壳油 (CNSL) 和 FAME 以及其他几种替代品正被探索作为直接的替代燃料选项。当下，CNSL是一种可再生资源，具有作为现成直接替代燃料的潜力，其主要酚类化合物包括：

• 腰果酸 (60–75%)：造成腰果酸高酸度的主要因素。其中，热脱羧能将其转化为腰果酚，降低酸度并增强稳定性。
• 腰果酚 (5–15%)：一种稳定的酚类化合物，源自腰果酸，具有改进的燃烧和润滑性能。
• 腰果二酚 (15–20%)：具有类似表面活性剂行为的二羟基苯衍生物。

虽然 ，CNSL 提高了润滑性和能量含量，然而，其所伴随的局限性也包括高酸度、燃烧性能差和腐蚀的倾向。

2022 年，CNSL 混合燃料带来了运营挑战，尤其是在阿姆斯特丹-鹿特丹-安特卫普 (ARA) 地区。
其中，所报告的问题包括：

• 燃油泵部件磨损加速。
• 燃油系统出现裂纹和划痕。
• 发动机性能不佳和功率损失。

这些问题主要归因于腰果壳油的高酸性所导致的燃油系统腐蚀和聚合倾向，以及进一步形成的油泥。而在燃烧特性方面，腰果壳油的表现包括点火晚和燃烧时间延长，并因此造成了后燃、排气温度高、排气系统积碳和功率降低。即使在低浓度下，腰果壳油也需被小心管理，以避免对发动机部件产生重大影响。

其中，热脱羧（能将腰果酸转化为腰果酚，降低酸度并提高稳定性）和蒸馏（将腰果酚与其他成分分离以产生更适于燃料混合的产品）可用于增强腰果壳油的特性。

虽然，这些处理方法已知可以提高腰果壳油的可用性，但，在当下还是需要进行进一步的研究，才能充分了解其对发动机性能和可靠性的长期影响。

另一方面，FAME 是海事应用中最广泛被使用的生物燃料。虽然对于航运业来说相对较新，但，它在公路运输行业中的广泛使用已提供了宝贵的见解。

与此同时，在 2023 年至 2024 年期间，废弃食用油甲酯 (UCOME) 的使用量也已显着增加。

目前，许多运营商已在测试 B100 混合物以准备满足一系列监管要求，包括 GHG 战略 [温室气体]、EEDI [能源效率设计指数]、CII [碳强度指标] 和 EEXI [现有船舶能源效率指数]。2024 年，我们Veritas Petroleum Services（VPS）注意到 B30 混合物的使用量已有所增加，并且，这一增长被认为符合 MARPOL 附则 VI 第 18.3.2 条的规定，该规定要求验证超过 30%生物质混合物的 NOx 影响。

此外，预计，即将实施的 FuelEU Maritime 法规将进一步推动生物燃料混合物的采用。

FAME 混合物的操作注意事项

对于 FAME 混合物，有一些重要的操作注意事项将需被考虑。首先，它有吸水的倾向，并可能促成微生物生长。因此，正确的储存和先进、先出的方法对于解决这个问题至关重要。

其次，较高浓度（如：B100）的FAME可能存在材料兼容性问题。而第三，就是FAME 的溶解性可以溶解燃料系统中的沉积物，并可能会造成过滤器堵塞。还有，最后一点，就是FAME的稳定性有限，并因此应被及时消耗。

无论如何，尽管面对着上述种种考虑因素，FAME 混合物（如果管理得当）仍可以有效地与传统燃料一起使用，且不会出现重大的操作问题。

今天，船用燃料从 VLSFO 演变为 CNSL 和 FAME 等替代方案，都凸显了对综合燃料和润滑管理策略的需求。

因此，解决衬套磨损、冷流性能和兼容性等挑战对于保持发动机可靠性和运行效率至关重要。随着监管要求不断提高，海事行业将必须继续推进创新和适应变化，以确保能迈向可持续、高效未来。

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图片来源：VPS
发布日期：2025 年 1 月 31 日