船用重油

船用重油是指低脂燃油泛指品質低劣、使用困難、價格低廉的船用燃油（俗稱重油），船舶柴油機使用的重油多為“中間燃料油”或“殘渣油”，其黏著性，質量最差可稱為重質燃料油。

基本介紹

• 中文名：船用重油
• 外文名： bunker fuel
• 特點：密度大、黏度高、成分複雜
• 化學組成：脂肪烴、環烷烴和芳香烴
• 預處理：預熱、淨化、乳化等
• 使用常見現象：煙囪冒火

船用重油的化學組成

石油是多種有機化合物組成的極為複雜的混合物，已經發現的化合物多達500多種。組成石油的基本元素是碳和氫，按重量計算：含碳83%～87%，含氫11%～14%.碳氫化合物簡稱烴，故石油是烴類的混合物。石油中尚存在少量的氧、硫、氮等元素，總重量只占0.5%～5%。此外，石油中還含有微量的其他元素，如氯，碘、磷、鉀、鈉、鎂、鈣、銅等元素，他們是以化合物形態存在於石油中。以上所含成分皆因產地和提煉方法而異。

組成柴油機燃油的烴按其分子結構不同，可分為脂肪烴、環烷烴和芳香烴三類：

（1）脂肪烴

脂肪烴包括烷烴、烯烴和炔烴，其分子結構為鏈狀結構。其中烷烴是一種飽和的鏈狀結構，烷烴和炔烴均是不飽和的鏈狀結構。鏈狀結構在高溫下容易斷裂，因此含烷烴較多的燃油容易燃燒，自燃溫度較低，而且碳原子越多，其自燃性越好；另外由於它是一種飽和烴，所以其性能穩定，不易變質。含烷烴多的燃油是柴油機的良好燃油。

烯烴和炔烴多存在於熱裂法生產的柴油中，由於他們是不飽和烴，所以性能不穩定，存儲中容易氧化變質。另外，由於其發火性能較烷烴差，對柴油機燃燒不利。

（2）環烷烴

它是一種碳原子間以單鍵結合的環狀飽和烴。其環狀結構在高溫下不易破裂，所以它的自燃溫度高於脂肪烴。 （3）芳香烴

芳香烴是一種不飽和的環狀結構。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。芳香烴的溫度較烷烴、環烷烴大，熱值較烷烴、環烷烴低。芳香烴的粘度、表面張力和汽化潛熱都比其他烴類大，因而油品的粘度、密度、蒸發量等特性都受到所含有芳香烴比例的大小的影響。芳香烴中最基本的是苯，兩個苯合併在一起稱又稱@甲基萘，其發火性能差，通常作為柴油發火性能試驗的標準試驗燃料之一。帶有苯環的環狀分子結構受熱後最不容易斷裂。因此芳香烴的自然溫度最高。柴油中含較多的芳香烴，則燃燒不完全，易生成結碳。因此，應限制柴油中芳香烴的含量。

船用重油的特點

重油有以下突出特點：

（1）密度大。重油密度可達到0.94～1.06g/m³，由此造成燃油淨化和霧化困難，同時油滴燃燒時易產生熱裂，導致機件結增多；

（2）黏度高。重油的黏度在50～2000㎜²/s之間，由此造成燃油儲存、輸送、淨化和霧化困難；

（3）成分複雜。重油含有較多的水分、灰分和硫、釩、鈉、矽、殘炭等雜質。油中的雜質加劇了柴油機燃燒室部件和噴油設備元件的腐蝕和磨損；

（4）發火性差。

燃油的物理化學性能指標及其影響

燃油的質量是以其理化性能指標來衡量的，這些質量指標有多種，分別從不同方面反應燃油的質量，這些指標根據其對柴油機工作的影響大致可分為三類：影響燃油燃燒性能的指標，如十六烷值、柴油指數、熱值和黏度等；影響燃燒成分的指標，如硫分、灰分、瀝青分、殘炭值、釩和鈉含量等；影響燃油管理工作的指標，如閃點、密度、凝點、傾點、濁點、水分和機械雜質、黏度等。

（1）十六烷值

十六烷值是評定燃油自然性能的指標。其定義為在標準的四衝程柴油機上，將所試柴油的自燃性（通常以滯燃期長短計量）同正十六烷（十六烷值定為100）與@甲基萘（十六烷的值定為0）的混合液相比較，當兩者相同時，混合液中的正十六烷的容積百分比，即為所試驗燃料的十六烷值。

柴油機對燃油的十六烷值有一定的要求，十六烷值過低時燃燒粗暴，甚至在起動或低速運轉時難以發火；但如果燃油的十六烷值過高不僅燃油費用高，而且因發火過快使燃油產生的高溫分解而生成游離碳，致使柴油機排氣冒黑煙，經濟性能下降。通常，高速柴油機使用燃油的十六烷值在45～60之間，中速柴油機在40～50之間。對於燃用重油的低速柴油機其十六烷值不低於25。

（2）苯胺點

苯胺點指同體積的燃油與苯胺混合加熱成單一液相溶液，然後使之冷卻，當混合液開始渾濁時的溫度。

燃油中各族烴類在苯胺中的不同的溶解度，燃油中芳香烴最易容易苯胺，燃油和苯胺越容易溶解，則其苯胺點越低。燃油的苯胺點低則自燃性差，根據燃油的苯胺點可大致判斷其十六烷值的高低。

(3)柴油指數

柴油指數也是衡量燃油自燃性的指針。它不必使用貴重試驗設備而可以在實驗室中用簡單的方法測定，並按下式計算燃油的柴油指數（I_D）： I_D=(1.8t+32）(141.5∕d-131.5)×1∕100

d-燃油比重（溫度為60℉時同體積燃油與水重量之比）

t-苯胺點（℃）

（4）計算碳方向指數（I_CCAI）

它是用來測定燃料油發火性能的指標，計算出的ICCAI值小於850時可以得到滿意的發火性能，若ICCAI值大於857時，燃燒難以發火。

（5）熱值

1㎏燃油完全燃燒時放出的熱量稱為燃油的熱值，單位用KJ/Kg表示。其中不計入燃燒產物中水蒸氣的汽化潛熱者稱低熱值，用符號Hu表示。重油的基準低熱值H_u=42000KJ/Kg；

（6）黏度

黏度是液體內分子摩擦的量度，即燃油流動時分子間阻力的大小，是評定燃油流動性的指標，是燃油最重要的特性之一。燃油的黏度值有絕度黏度和條件黏度兩種表示法。絕對黏度表示內摩擦係數的絕對值，相對黏度是在一定條件下測得的相對值，並因測定儀器而異。屬於絕對黏度的有動力黏度和運動黏度；屬於相對黏度的有恩式黏度、賽式黏度和雷氏黏度。

燃油的黏度對於燃油的輸送、過濾、霧化、燃燒有很大影響。黏度過高不僅輸送困難，而且不利於燃油的霧化和燃燒。黏度過低則會造成噴油泵柱塞偶件、噴油器針閥偶件潤滑不良而加快磨損。因此，必須將燃油在噴射系統中的黏度限制在一定的範圍內。

壓力和溫度對燃油的黏度有很大的影響。燃油的黏度隨壓力的增大而增加，隨溫度的升高而降低，燃油的黏度隨溫度的變化的特性稱為黏溫性能。

（7）密度

燃油在溫度t（℃）時單位體積的質量稱密度,常用的單位是㎏/m³或g/cm³，在20℃時的密度稱為標準密度，燃油的密度隨溫度而變。

燃油的密度與它的化學成分和餾分組成有關。烷烴的密度最小，環烷烴的密度稍大，芳香烴較大，含硫、氧、氮的膠質和瀝青質密度最大。

密度對燃油的使用用很大的意義。其一，在裝載燃油時應根據燃油的密度和油艙的艙容計算轉載量（應按裝有溫度對密度進行修正）；其二，應根據燃油密度的變化正確選擇分油機的比重環；其三，當換用不同密度的燃油時，油量調節機構不變而噴油泵的循環供油量不同，柴油機的轉速將相應變化。

（8）硫分

燃油中所含硫的重量百分數叫硫分，燃油中含硫對燃油設備和空氣的危害較大，燃油中的硫分主要與原油產地有關，同時也受加工煉製工藝方法的影響。雖然可以通過燃油脫硫顯著降低燃油中的硫分，但燃油的價格將大幅度上漲。

（9）灰分

灰分是在規定的條件下燃油完全燃燒剩餘物的重量百分比。燃燒後殘存的灰分中含有的各類金屬氧化物，可造成燃燒室部件的高溫腐蝕和磨料磨損，加劇氣缸的磨損。

（10）釩、鈉含量

燃油中所含的釩、鈉等金屬的質量濃度用10-6（ppm）表示，釩以金屬有機化合物形式存在於原油中，這些金屬有機化合物是油溶性的，淨化系統無法除去。在煉製過程中也不蒸發，因而大部分濃集到殘渣油中，燃燒後生成金屬氧化物。鈉是原油中的有害金屬元素。燃油中的釩和鈉是非常有害的成分。

（11）機械雜質和水分

燃油中所含不溶於汽油或苯的固體顆粒或沉澱物的重量百分數稱為機械雜質。重質燃油允許含有含有少量的機械雜質。機械雜質會加劇噴油設備偶件的磨損和噴油器噴孔堵塞、濾器堵塞。

燃油中的水分以容積百分數表示。燃油中的水分能降低燃油的低熱值，破壞正常發火，甚至導致柴油機停車。如含有海水將會造成腐蝕，加劇缸套磨損。因此應限制燃油中的水分。在船舶上可以使用燃油淨化措施降低燃油的機械雜質和水分。

(12)瀝青分

瀝青分表示瀝青占燃油重量的百分數。瀝青多環的大分子量芳香烴，懸浮在油中程膠狀。瀝青不易燃燒，導致滯燃期長，產生後煙，冒黑煙；使用中易形成沉澱膠膜和結碳，增加磨損並使噴油器偶件咬死。

(13)殘炭值

燃油在隔離空氣條件下加熱乾餾，最後剩下的一種鱗片狀碳渣物稱殘炭，殘炭占試驗油重量的百分數稱殘炭值。殘炭值中包括了機械雜質和灰分。當燃用殘炭值較大的燃油時，將在燃燒室產生較多的結炭使熱阻增加，引起過熱、磨損，縮短柴油機的維修周期。

(14)閃點

燃油在規定條件下加熱到它的蒸汽與空氣的混合氣能同火焰接觸而發生閃燃時的最低溫度稱閃點，閃點是衡量燃油揮發成分產生爆炸或火災危險性的指針。

(15)凝點、傾點和濁點

燃油在試驗的條件冷卻至液面不移動時的最高溫度稱凝點 燃油尚能夠流動的最低溫度稱傾點 燃油開始變渾濁時的溫度稱濁點 通常燃油的濁點高於凝點5～10℃；傾點高於凝點3～5℃。燃油的溫度低於濁點時將使濾器堵塞，供油中斷。燃油溫度低於凝點時，將無法泵送。從使用觀點，濁點時比凝點更重要的指標。燃油的使用溫度至少應高於濁點3～5℃。

船用重油的預處理

預處理指低質燃油進入噴油泵之前所進行的預熱、淨化、添加有關添加劑等技術措施。預處理的目的是改善低質燃油的儲存、駁運和使用性能，以滿足柴油機工作的需要。

⑴預熱

採用分級預熱方案保證地址燃油在輸送、淨化和霧化等環節中的不同使用要求。預熱溫度應以滿足其不同黏度要求為準，因而對不同黏度的低質燃油，其預熱溫度不同。表中示出燃油系統各部位的預熱溫度。

燃油系統各部位的預熱溫度

名稱	預熱溫度
	180平方毫米每秒	400平方毫米每秒
重油儲存櫃	30	38
重油沉澱櫃	60	60
重油日用油櫃	70~80	80
分油機加熱器	85	90
霧化加熱器	90~120	110~140

⑵淨化

燃油的淨化包括沉澱、濾清和分離。燃油應在沉澱櫃中沉澱12h，定期把安裝在沉澱櫃底部的放殘閥打開排污，已達到初步淨化的目的。濾清是保證燃油淨化的重要環節，由分布在燃油系統中的粗、細濾器完成。在噴油器入口處還可設定高壓縫隙式濾器，對燃油進行最後濾清。離心分油是淨化燃油最主要、最有效的手段。燃油中的大部分雜質通過分油機排除，一般採用並聯方式淨化燃油，也可採用兩台分油機串聯的方式淨化柴油（在第一級為分水機，第二級為分雜機）。在分油機管理中，應正確選擇比重環、分油預熱溫度、排渣時間以及最佳分油量（30%～50%標定分油量）來確保分油質量。

⑶添加劑在低質燃油中加入各種添加劑以改善低質燃油的有關性能，如下表所示：

添加劑種類	添加劑成分	作用
助燃劑	銅、鐵、鋁的金屬鹽；鋇的有機化合物；磷系化合物	助燃並中和硫化物，減輕煙度，剝離碳渣
分散劑	高分子化合物；各種界面活性劑	分散油中的炭渣和瀝青
抗蝕劑	氫氧化鎂懸濁液；鹼土金屬鹽懸濁液	防止硫酸的低溫腐蝕，防止鈉、釩的高溫腐蝕
十六烷值增長劑	亞硝酸戊脂；過氧化丙酮	提高燃油的十六烷脂
降凝劑	烷基柰，高分子化合物	降低凝點

⑷乳化

在燃油中摻水並使之成為油包水的乳化液，可改善低脂燃油的燃油性能，減少缸內結炭。燃油乳化可採用均質器，它可以使油中的水和雜質顆粒細化和均質化，以改善燃燒。但此項均質技術因各種雜誌顆粒在燃燒中的聚合而加速磨損，未能廣泛使用。

使用時常見現象及現象分析

重油在使用時的常見的現象：煙囪冒火

1、煙囪冒火的原因

（1）油霧燃燒所形成的火花

這種火花在白天不易發現，在黑天可看到細小而短的淺粉紅色火花從煙囪中冒出。多發生在柴油機超負荷、部分氣缸燃油霧化較差或氣缸空氣供應不足等情況下，使氣缸內噴入的燃料不能完全燃燒，氣缸內過量的油霧或微細油珠被高溫排氣直接帶出煙囪時遇氧而燃燒。

（2）殘油燃燒所形成的火花

此類火花形狀較上述稍長，顏色也稍深，由煙囪沖入天空並隨風飄流後自行熄滅。一般發生在柴油機部分噴油器滴油或在低負荷運行中燃燒不良的情況下，尤其當排煙系統的溫度、壓力長期偏低時，尚未燃燒的油分常常積存在排煙道內，即使被帶出煙囪，也難以被低溫燃氣所點燃。

（3）菸灰沉積物燃燒所形成的火花

從煙囪排出的火花，大多是板狀。這類火花亮點較大，呈黑紅色，持續時間較長，有灰分及不同形狀團體顆粒伴隨火花同時從煙囪衝出，常常落在甲板上還繼續燃燒，容易引起火災。這類煙囪冒火最為常見，危險性也最大，其原因有：

I、燃油質量差。

II、燃油的噴油設備不完善或故障，不完全燃燒使排氣中的含油物質增加。

III、氣缸潤滑油的注油量太大。

IV、氣缸進氣系統工作不完善。四衝程柴油機換氣條件優於二衝程柴油機，所以發生煙囪冒火的情況也少些。

V、廢氣鍋爐髒堵。

2、應急處理

（1）若出現第一類火花，應立即降低柴油機負荷或慢慢停車。

（2）若出現第二、三類火花，在環境允許的條件下應讓其繼續“噴冒”，使排氣系統內的油性沉積物儘量吹掉、燒盡。

（3）除火勢過猛對別缸或局部排煙管過熱需降速外，必須儘量使柴油機保持較高負荷運行。

（4）不要輕易使用滅火設備，特別是CO₂滅火設備，以防止高溫金屬因溫度急劇降低而產生炸裂。

3、煙囪冒火的預防措施

（1）使柴油機氣缸內的燃燒保持良好狀態；

（2）加強對各缸燃燒過程的監測，及時發現不正常情況；

（3）加強廢氣鍋爐的管理，保持良好的燃燒效果；

（4）選用合適的除炭劑等化學品，定期向排煙管或廢氣鍋爐內投放，以便於預防結垢和清通系統，使管壁上的積炭等軟化、脫落，甚至降低燃點後燃燒；

（5）為保證油輪的安全，煙囪內裝有噴水滅火裝置，防止煙囪冒火。

使用注意事項

(1)根據黏度不同分為多種,比如180CST,380CST,750CST,黏度越大,說明比重越重,越難燃燒,一般也比較便宜。

(2)重油的燃燒,進機前的黏度,在各個柴油機中有明確說明.所有的重油都經過分油機分離處理(分離水分,渣質),加熱器加熱後經循環泵到噴射泵.這段管路還會有蒸汽拌熱管路(一般加熱到130度左右),但是燃燒過程會產生黑煙,碳分,硫化物等,造成空氣污染

（3）重油的保存過程中一般需要加熱,以免凝固。

（4）使用重油啟動的柴油機必須有良好的霧化、高壓縮比,現在新造的船舶上使用的柴油機 基本上都可以滿足重油啟動,另外,船舶公司為了節省費用,也鼓勵多使用重油。

（5）由於防污染條約(MARPOL) ,近海航行船舶不可以使用重油(空氣污染),所以港口拖輪全部使用輕油。