生物柴油硫氧化物排放量几乎为零，氮氧化物排放量与传统化石燃料无显著增加，二氧化碳排放量与传统化石燃料MGO相比减少65%以上，并且船舶使用船用生物燃料油不需要进行船舶改造，因此被认为是现阶段“即用”可持续燃料。

生物柴油的生产技术已历经两代发展。第一代生物柴油存在一定缺陷，如长期储存稳定性差、沸程窄、凝固点高、在温度低的地域无法使用等，与石化柴油的体积混合比不能超过30%。第二代生物柴油主要是为改进第一代生物柴油，将油脂的羧基官能团脱除含氧基团，转变成相对应的烷烃，并通过异构化降低凝点，改善其流动性，逐渐形成了以催化加氢为主要技术的第二代生物柴油。船用生物燃料添加的主要为第一代生物柴油，即脂肪酸甲酯(FAME)。

为了保障船东用油安全，依据中国船燃低硫燃油供应经验，结合其他海事机构发布的船用生物燃料使用注意事项，开展调研工作。调研发现，船用生物燃料油有5个可能对船舶造成使用问题的关键指标，包括运动粘度、低温流动特性、稳定性(FAME分解为脂肪酸或氧化形成氧化物、储存材质对稳定性的影响、温度对稳定性的影响)/相容性、水分/微生物、热值。下面我们就5个关键指标的基本特征、与之相关的潜在安全隐患、合适的控制措施以及船舶润滑油的提示情况进行简单介绍。

船用生物燃油5个关键指标

低硫燃油执行ISO 8217船用燃油标准，BD100生物柴油标准国际上暂未统一，欧洲参照EN14214,美国参照ASTM D6751,中国参照GB 25199附录C,暂无国际通用的“船用生物燃料”标准。由于FAME和低硫燃油的生产原料、工艺产地、调和料的不同，以下5个指标应引起注意。

1、运动粘度

由于低硫调和原料及其混合比例有所不同，即使船舶上接收到的低硫燃油是相同等级，其运动粘度的变化范围也极大。现在，低硫燃油50℃粘度一般在50～300mm2/s范围内。生物柴油40℃粘度在3.500～5.000mm2/s范围内。调和后的船用生物燃料50℃粘度一般与现有低硫燃油粘度范围一致。由于粘度决定着在船处理和使用的温度控制，需要关注50mm2/s以下油品，特别关注粘温曲线的变化，确保最低进机粘度在2mm2/s以上，20mm2/s以下，并根据发动机要求控制在最佳进机粘度(MAN B&W二冲程发动机进气道推荐的生物燃料粘度范围为3～18mm2/s。MAN使用通函，推荐低硫燃料油粘度范围为10～15mm2/s)。

2、低温流动特性

低硫调和原料(低硫渣油、低硫加氢重油)中长直链烷烃组分含量增多。在低温下，低硫燃油中蜡质组分结晶的概率增大。目前低硫燃油的倾点在0～30℃之间，12～21℃之间的倾点居多。生物柴油中脂肪酸甲酯的碳链长度越长且饱和度越高时，生物柴油的冷滤点就越高，当生物柴油中含有相对较多的饱和长链脂肪酸甲酯时，在低温状态下，越易结晶析出，其低温流动性相对较差。燃油的低温流动特性可通过浊点(CP)、冷滤点(CFPP)和倾点(PP)来评估。船用燃料油中的蜡析出，需要高度关注，可能在高于倾点10～20℃温度下出现，导致过滤器和管道的堵塞。

3、稳定性/相容性

稳定性描述单一燃油的特征，相容性则表示将一种燃油与另一种燃油混合的适用性。低硫燃料油中沥青质来自于重质残渣型调和组分，是一种高分子量烃类化合物，溶于芳烃，不溶于水和烷烃，燃油中沥青质含量增多，燃油中溶解的沥青质就会絮凝、沉降为油泥。生物柴油有较高的氧化敏感性。生物可降解性，遇水和高温，其氧化、老化加速快。船用生物燃料油发生“聚合”作用，会产生淤泥、沉淀物，堵塞管路，沉积在活塞顶部。船用生物燃料油中FAME发生“分解”作用，会生成脂肪酸、氧化物等，酸性增加会腐蚀气缸和活塞，氧化物会磨损活塞环、气缸套等。

4、水分/微生物

生物柴油本身含水量不高，仅为残渣燃料油的1/10(不超过500mg/kg)，但是燃油箱中的冷凝水，在高温储存(90℃以上)的环境下，可能导致脂肪酸甲酯分解，生成脂肪酸等酸性物质；另外水分的存在在适宜温度下，也是微生物滋生的温床，导致微生物污染。微生物污染会产生沉积物，粘度从油性凝胶到固体不等。微生物需要食物来源、水和温暖的温度才能生长。燃油箱为微生物的生长提供了条件，燃油中的碳氢化合物是食物；水主要来自燃油中本身的水及燃油箱中的冷凝水。微生物繁殖会导致油箱底部出现粘液沉积物，致使过滤器堵塞，以及油箱底部或油水界面出现点蚀和喷油器结垢。

5、热值

热值是评价燃油成分，即评价燃料油发热做功的主要指标，同时也是用户最重视的经济指标。现行的ISO 8217标准中没有规定热值要求，GB/T 17411给出了GB/T 384的检测方法。另外ISO 8217及GB 17411中给出了热值的计算公式，此公式的应用条件是“石油获取的烃类均匀混合物；一般用途时准确度可以接受”。而目前船用生物燃料也用ASTM D240检测，在实际应用中，应特别注意检测值与计算值的差别。

5个关键指标对应的控制措施

1、运动粘度

(1)安全隐患

船用生物燃料油的粘度风险主要是低粘燃油润滑性降低引起的风险。燃油粘度过低，特别是粘度接近馏分油的低硫燃油，会导致油膜建立困难，燃油泵和柱塞卡死或者异常磨损，内部泄漏，导致柴油机供油故障。另外，过低的粘度会导致喷油压力不足，点火、启动及低速运转困难；油门杆余量不足，限制加速。

(2)控制措施

①做好燃油温度的管理。认真查阅燃油供应商提供的低硫燃油化验单据，避免更换不同粘度船用生物燃料时，意外加热低粘燃油。

②提前询问粘温曲线。由于新型低硫生物燃油的组分发生了不少的变化，所以传统的粘温特性就不一定适用目前有些新型低硫燃油。大部分的燃油供应商，特别是分销商无法提供相关的资料，虽然不是强制标准，却是最佳实践推荐。如果没有，可根据以往石化燃料的粘温曲线进行调整。中国船燃根据前期两种国内船用生物燃料油B24数据，绘制的粘温曲线如图1所示。

③改装设备。许多发动机制造商已将发动机进气口的燃油最低粘度设定为2 cSt。如果要使用的燃油粘度很低(例如，在50℃时小于20 cSt)，可在发动机进气口前安装燃油冷却器，以确保制造商建议的粘度。

④充分分离净化。粘度小的燃油相对比较容易分离杂质，但是在分油机后、进主机前，原本应悬浮在燃油中的催化颗粒物发生沉降，容易卡住机械偶件。所以在进主机前进行充分分离就非常重要。在有阻塞和卡阻风险情况下，日用柜的燃油要进行循环净化分离，直到风险可接受。

⑤使用润滑性改进剂。如果市场上低硫燃油粘温异常，根据化学品添加剂服务商的建议，可将润滑性改进剂预先添加到油舱中。

2、低温流动特性/蜡结晶

(1)安全隐患

当燃油在低于或等于其倾点的温度下储存时，燃油中将形成蜡，在燃油柜底部、换热器表面或加热盘管表面沉积，降低加热效率，堵塞管路、质量流量计、燃油滤器等。而且，一旦蜡沉积在设备表面，由于固体蜡导热性不良，需要更多的热能来将蜡转变成液体。

特别需要注意的情况是具有低粘度(例如在50℃以下小于20cSt)和高倾点的低硫燃油。当使用这种燃油时，应特别注意油温控制。此种燃油，温度过低，析蜡；温度过高，低粘无润滑性。在这种情况下，船员可能被迫将燃油温度控制在极窄范围内。

(2)控制措施

①根据运输货物对温度的要求及预期航行期间遇到的气候条件，选择低温流动特性合适的燃油。

②燃油温度应保持在倾点以上15℃，但应确保合适的运动粘度，确保燃油系统(主要是发动机进口)任何位置的粘度不会低于最低推荐值2cSt以下。分油机制造商建议储存和分离的温度(如表1所示)，可供参考。

③若出现分离温度低于蜡析出温度(WAT)的情况，在确保其它方面不受影响的情况下, 将温度从40℃升高到70℃以上，可以有效缓解分油机污泥量增多的问题。

④如果不想对燃油进行加热，可以使用冷流改进剂。

3、稳定性/相容性

(1)安全隐患

不稳定的燃油单独储存由于时间和温度的影响，会形成污泥、发生沉降，存在分层等现象。而不相容的燃油是因为组分相混导致燃油不稳定，形成污泥，堵塞过滤器，最终导致发动机故障。

铜、铅、锡和锌等材料可能会氧化FAME，从而产生沉积物和材料本身的变质。

燃料油油舱一般都为加温状态，30～50℃不等，温度越高、时间越长，燃油越易被氧化。

(2)控制措施

①避免燃油存在油舱长期不使用的情况，根据一些实际经验，船上储存时间尽量不超过3个月。

②应避免与青铜、黄铜、铜、铅、锡和锌等材料长期接触。

③要注意对油舱柜的阀门和其他附件的养护，包括输送和供油管系的内部检查；对密封垫床、橡胶或塑料以及金属附件等检查或更换。

④燃油舱、柜和燃油系统隔离，驳载和使用过程中应在最大程度上避免燃油混合。

⑤关注加注燃油的品牌，尽量寻找可靠和固定的燃油供应商。部分燃油供应商也提供面向船用燃油的兼容性测试仪，可联系公司的燃油供应商购买相关设备。

⑥船舶配备一个混合程序。确保新加燃油尽可能地注入空燃油舱中。如果不得不让新装燃油和船上已装燃油混合，那么，船上在这些燃油混合之前要确定两次添加的燃油之间的相容性。

一是通过总沉积物加速度(TSA)、存在量(TSE)和潜在量(TSP)评估沉淀物的性质。检测方法为ISO10307-1(TSE)和ISO10307-2(TSP/TSA)。

如果测试结果显示TSE=TSP=TSA，而且TSP结果比较高时说明燃油比较脏而不是不稳定，可能会经历油泥以及过滤问题。这种情况下存储不会恶化燃油的情况和其他燃油调和后可能会使得TSP下降。

如果测试结果显示TSE<TSP<TSA，则说明燃油不稳定会出现油泥和过滤问题，存储会恶化燃油状况，尤其是在高温情况下，不建议和其他燃油的混合。

二是在船进行D4740兼容性测试，一般情况下两种燃油按10：90、50：50、90：10或者是按将要混合的实际比例混合测试，如果条件不允许测试这些情况，最起码测试50：50的情况。ASTM D4740测试方法：将两种燃油混合均匀并加热，然后滴在滤纸上，在烤箱中加热到100摄氏度，一个小时后拿出烤箱，然后观察滤纸上油环的分布情况。

4、水分/微生物

(1)安全隐患

船用生物燃料中的水分会导致脂肪酸甲酯水解，增加酸性，腐蚀设备，另外滋养微生物。微生物污染会影响燃油量的测量，通常是偏大；燃油微生物大量繁殖，产生沉积物会堵塞燃油泵和发动机燃油滤，导致燃油泵故障和降低发动机燃油供油；燃油微生物有时也会分泌出酸性物质，从而导致腐蚀。

(2)控制措施

①接收生物燃料或生物混合燃料，需提前清洁油舱柜。

②缩短油舱柜泄放残油残水时间间隔，以减少微生物生长。

③经常排空油箱并在燃料中使用杀生物剂可减少或减轻微生物的生长。

5、热值

(1)安全隐患

生物柴油中因含有10%左右的氧含量，导致较低的热值。ISO 8217、GB 17411中介绍的计算方法，较实际测试值偏高4%～6%。生物柴油(FAME)低热值(即净热值)在35～38MJ/kg，低硫燃料油低热值在39.8～41.9之间MJ/kg，以上均为检测值。双碳目标下，相同CO2减排量的条件下，实际低热值越高做的功越多，越降低成本。因此热值作为碳排放的计算因子需要尤为关注。

(2)控制措施

①尽量索要燃油的热值指标，便于合理做好燃油排放的管理。

②热值要选择ASTM D240《用弹式量热计测定液烃燃料燃烧热的试验方法》或GB/T 384《石油产品热值测定法》检测(ASTM D240测试值一般略高于GB/T 384测试值)。

对润滑油使用的提示

前期，在国际内燃机学会(CIMAC)会议讨论中，各种新能源出现不同的润滑方案，生物燃料掺混后的润滑油应对方案如下：

对于二冲程机：如果在正常的VLSFO和ULSFO操作中，气缸状况是可以接受的，可继续使用原先气缸油牌号和注油率，同时加大加油数据监测、内部检查或气缸残油分析。气缸油产品BN值的选择主要依据燃油中的硫含量和发动机型号(MAN SL-737)，在气缸油使用前、航行中和结束后进行扫气口检查，做好气缸状况的监测。在气缸油分析中，若发现残油化验显示含铁量升高，要加大气缸油注油率，另外增加残油化验次数，直至正常后再逐步调减注油率。如果在正常的VLSFO和ULSFO操作中气缸状况不能接受，要进一步调整注油率或气缸油碱值，缩短扫气箱残油监测分析。

对于四冲程机：选择SAE 40，BN 10～15(20)TPEO(筒式活塞式发动l机油，Trunk Piston Engine Oil)。