船舶柴油机由轻油改烧劣质油报告1

1、船舶柴油机由轻油改烧劣质燃油报告随着燃油价格的不断上涨，航运企业的经营成本剧增，考虑到轻油与劣质燃油的价格差，为降低成本，越来越多的企业着手将烧轻油的柴油机改为烧劣质燃料油。一存在的问题对现有柴油机这样做是否可行首先要注意以下问题：（1） 柴油机是否具备改烧劣质燃料油的技术能力 。（2） 原有船舶设备是否能满足柴油机改烧劣质燃料油所需的加热、澄清的要求。 如不能满足柴油机改烧重质燃料油所需的加热、澄清的要求，添加辅助设备是否有足够的安装空间（3）改烧劣质燃油后，降低的成本与增加的管理费用是否能够带来预期的效益。（4）喷油设备是否具备对温度变化（燃用劣质燃油时加热温度通常为130140以上，最高

2、限为150）的适应性。劣质燃油中含有高硫分、高灰分、高残碳值、沥青值、水分和较多的钒,钠的化合物等多种成分;并且劣质燃油有着密度大、粘度高、发火性差等特点，这一特性对柴油机部件会带来许多问题：（1）易出现柴油机起动困难,排气阀喷油器等设备检修频繁,排气系统的设备脏堵较重。（2）劣质燃油的粘度可高达3500秒以上,甚至更高给其储存、输送、净化和雾化过程中带来一些困难。劣质燃油的密度大,可高达0.9431.06/3,使雾化不良,油滴穿透距离远,造成燃烧不良且容易产生积炭。（3）劣质燃油含有的有害物质灰分和硫分使气缸套和活塞环的颗粒磨损与腐蚀磨损加剧，钒、钠、硫对排气阀的高温腐蚀则会破坏排气阀的密封

3、,使其损坏。劣质燃油的十六烷值很低着火性能差,使劣质燃油在燃烧时滞燃期增长，燃烧后延且不完全,排气温度高,耗油率高!烟度增加,气缸结碳严重。由于劣质燃油的这些特点,燃用劣质0燃油必将增加柴油机喷射设备的机械负荷和热负荷,影响喷油设备的工作可靠性和使用寿命,影响柴油机的运转参数和工况。排气温度会略有上升，个别可能会有后燃和冒黑烟现象,爆发压力可能略有下降,指示马力和转速会略有上升,单位时间耗油量会略有增加;若氧化硫凝结生成的硫酸落入曲轴箱,会引起润滑系统滑油变质,并使各轴承发生腐蚀;燃油中的沥青不能完全燃烧,致使气缸中严重结炭;废气涡轮喷咀板和叶片容易沉积污垢和腐蚀;喷油器喷孔发生变形(呈喇叭口

4、)或堵塞以及针阀漏油和腐蚀等。二改进措施针对上述问题，对于柴油机由轻油改烧劣质燃料油需从以下几方面考虑：一方面,对柴油机本身进行改进,以降低有害成分及高粘度对机器的影响。另一方面对劣质燃油作必要的处理,减少其中的固态杂质及水分,降低粘度（以1315cSt为宜）,以适应柴油机燃烧。柴油机改烧劣质燃油要充分考虑柴油机对燃油的要求和柴油机自身零部件所能承受的能力。一般柴油机燃油系统如何配置须根据各船设备的具体的技术状态来决定的。其加热系统的设置， 加热器功率(换热能力)的大小， 需经过（通过燃油消耗量和）热力计算来确定。不同型号的柴油机根据自身的技术参数， 作相应的技术调整， 使之更利于燃用劣质燃油

5、。台架试验应顾及IACS（国际船级协会无限行区）规定的标准环境状况p2352.1柴油机本身的改进具体改造可通过以下几方面进行：1）喷油设备的调整适当增大喷油提前角,保证在上止点附近发火以及最高爆发压力的数值及相位正常。柴油机的燃烧过程是一个复杂的物理、化学过程， 燃油在柴油机压缩过程的末期，通过喷油设备以很高的压力喷入气缸中，与气缸中的压缩空气混合，自行发火并燃烧。转速低时按角度计算， 油滴受热时间比转速高时要多得多， 也即低速机用于加热、蒸发、燃烧油滴的时间充裕的多。同样如果改变几何供油提前角， 仍按角度计算， 其对油滴加热、蒸发、着火的绝对时间同样增加较多。不同转速的柴油机每增加供油提前角

6、 CA ， 即可增加燃烧时间如下：转速 为 .（CA）转速 为 （CA ）转速 为 （CA）柴油机燃用劣质燃油滞燃期较燃用轻质柴油要长， 当柴油机转速较高时， 适当的加大供油提前角， 有明显弥补劣质燃油滞燃型的作用， 更有利于柴油机充分燃烧。适当地提高喷油器启阀压力以保证雾化质量（配合开式燃烧室）;采用小喷孔?节能型喷油器以提高雾化质量;注意喷油器的雾化质量。柴油机改烧劣质燃油后， 进机的燃油温度往往都在100以上，高压油泵的密封圈要改用耐温200密封圈、柱塞偶件的间隙要拉大一点，旧高压油泵磨损已经很大可不作调整。高压油泵(要有伴热装置，以保证在停机时燃油不会凝结)要有旁通以保证在停机时，燃油

7、能够流通循环。为防止回油孔式高压油泵柱塞偶件在高温热油和摩擦热的作用下产生过热现象（高压油泵柱塞偶件应能满足该要求），可从润滑系统中引进一路压力油对其进行冷却。2）燃烧室部件的改进 活塞采用钢顶（或球墨铁顶）铝裙组合式活塞，缸套不需改变,活塞环采用镀铬环，排气阀配上转帽，阀面铠装。3）换气系统的调整 废气涡轮增压装置需配有清洗装置，必要时增加辅助鼓风机，或换用匹配的涡轮增压器，以保证足够的燃油空气比。4）冷却系统的的调整注意调节并控制各冷却部位的冷却温度。防止因过热引起高温腐蚀以及过冷引起低温腐蚀。在低负荷运转时应适当提高进气温度和淡水冷却温度，尤其注意停机时的保温。改进喷油器头部的结构,加强

8、冷却效果以防喷孔周围结炭。5润滑系统的调整润滑油的选用与净化对烧劣质燃油的柴油机而言是比较慎重的,应选用具有高负荷、低转速或低负荷、高转速同时具有冲击性负荷要求的API-CD或API-CE级的润滑油,其碱值能与燃油中含硫量相配。大型柴油机在气缸下部和曲轴箱之间都装设有横隔板,活塞杆填料箱的结构也有所改进,以防燃烧产物落入曲轴箱，对于中小型柴油机因无横隔板，润滑油的污染程度比较重，更应注意及时对润滑油进行净化处理，定期进行化验，一般运行1000h后应取样化验一次，具体要求如下：水分不得超过0.5%;闪点不低于新油的50(如果闪点低于150,曲轴箱易爆炸,说明滑油中有大量的燃油污染);不溶物含量小

9、于3%;TBN10KOH毫克/克;粘度变化不得超过初始值的20%25%，超标时及时更新。对于有单独气缸润滑系统的柴油机应选用碱性气缸油。6）柴油机结构的优化利用有关可变控制机构进行最佳控制。柴油机在工作过程中有害物质的生成随运转工况的不同而不同,使用此种控制机构可在不同工况下自动调整有关参数(如气阀定时,喷油定时和喷油速率废气再循环率)以实现有害物质生成的最佳控制。7）缸内压缩比的调整柴油机在低负荷、低转速工况下工作时， 各种运行参数都很低， 如压缩压力、爆发压力、排气温度等。由于压缩压力低， 在压缩终点的温度也很低， 不易达到是燃油蒸发、汽化形成可燃气体， 延长了燃油的滞燃期。燃用劣质燃油时

10、， 这一矛盾就更为突出，更容易出现燃烧不良， 耗油率增加的现象。适当的（增加）调整气缸压缩比， 提高压缩压力和气缸内的温度，可以大大改善柴油机燃烧， 这对柴油机改烧劣质燃油时十分有利的。 2.2劣质燃油的处理 船舶燃油系统由储存、驳运、净化和供油等系统组成。下图是一般燃油系统的原理图：燃油大仓驳运泵沉淀柜净油机日用柜柴油机供油单元柴油机蒸汽加热系统柴油机燃油系统示意图劣质燃油的储存，驳运及喷入柴油机的使用必须达到一定的条件， 无论是轻柴油、重柴油还是劣质燃料油， 都要保持同样的粘度和洁净度， 才能满足柴油机燃烧的要求。因此， 柴油机燃用燃料油必须经过预热和净化等处理， 以降低其粘度和去除其中的

11、水分和杂质， 从而保证柴油机的正常运行。一般的流程是： 将燃料油从油舱经粗滤器泵入沉淀油柜， 在其中加热保温在 0之间并至少沉淀 ， 然后再加热到 经过净油机分离掉燃油中的水分和杂质。净化后的燃料油泵入日用柜温度为。燃料油在供给柴油机使用前， 还要通过主机供油单元等设备进行最后加热， 使其粘度降至适宜雾化的数值， 这个粘度标准范围约为运动粘度： ， 相当于雷氏：。通常我们在进行燃油加温热力计算时， 燃油的运动粘度取 （ 相当于雷氏： ） 计算由于燃料油的粘度不同， 所需的加热温度也不同，约在 ， 比较准确的加热温度可以参考燃料油的粘温曲线图来确定。1） 燃油的加热在装有锅炉的船上，燃油在大仓、

12、沉淀柜、日用柜的加热是由锅炉提供的饱和蒸汽来实现的，在供油单元的加热是由蒸汽或电加热来实现的。对于没有锅炉的船舶可采用电加热。正确使用粘度计，合理设定粘度值（一般为1116cst），既要防止因油温过高而使加热器沉淀结垢，影响传热效果，又要防止油温过低而使雾化不良，燃烧不佳。2）燃油的净化燃油的燃油的净化包括沉淀、滤清和分离。燃油在沉淀柜中达初步净化的目的。滤清是燃油净化的重要环节,由分布在燃油系统中的粗、细滤器完成，使用中应注意燃油的过滤质量，加强对滤器的管理。离心分油是净化燃油的主要有效手段,对于劣质燃油可采用两台净油机串联使用，第一级为分水机,第二级为分杂机，并正确选择比重环、分油预热温度

13、、排渣时间以及最佳的分油量,以确保分油质量。3） 燃油添加剂的使用 添加剂的种类有（1）稳定性添加剂，此种添加剂用于不稳定性及兼容性不良的燃油，其具有两种作用：一，细化作用，用于增进沥青质在全部油料结构中的稳定性，溶解已存在的油渣，使燃油成为稳定均匀的液体，令船上燃油中的炭化合物完全燃烧而发挥最大的使用率和热能。二，分散作用，用于防止已絮凝的沥青质发生沉淀，消散分化悬浮于燃油中较重的粒子，使之不沉淀，使燃油能顺利地被抽送、净化、预热和过滤，并使燃油系统被污染及需清洁的次数减少。（2）助燃添加剂，用于触发燃油之顺畅进行，确保其燃烧所产生之动力及废物不变，促进燃油完全燃烧及释放最大的燃烧能量。（3

14、）灰分改善剂，用于增高主要含钒、硫及钾氧物之灰分之焙化温度，减低钒、钠、硫的燃烧沉积于燃烧室及排气阀中。 各种添加剂有其不同的使用比例，其使用方法也不尽相同，如，在加燃料油之前放进燃油仓中；在加燃料油后放进燃油仓中；放进沉淀柜中；用计量泵在分油机前喷入油管中等。三柴油机改烧劣质燃油后运行中的管理1.强化管理意识，对出现的问题要有足够的思想准备。如对劣质燃油加热温度不足,其十六烷值和稳定性下降引起启动性能下降,柴油机因雾化特性恶化,燃烧性能不佳会出现启动困难。使用劣质燃料油后,柴油机的燃烧性能下降,在机动航行时要注意对柴油机的起动性的恶化需有一定的思想准备。更应加强前期的对油料的管理。燃料油的净

15、化、加热等工作应认真,如对加热温度的适当控制，若不注重这方面的工作,将对柴油机安全运转和船舶的防火工作带来严重后果为此,应使船员认识到使用劣质燃料油后,油的理化性能变差,如密度、粘度都升高,含硫量、残碳、沥青分、灰分、机械杂质和水分均大大增加,而油的十六烷值及稳定性都下降等。2.改善管理方法，(1)正确的将供油提前角调整好,结合实际运行的情况分几次进行。每次调节了供油提前角后,应测定在额定负荷下(柴油机工作稳定后)各缸的爆压,使各缸的爆压经过几次调节后能达到均等(相差不大于5%)。对于排气温度的调整应测试各缸喷油泵的供油量(条件许可的情况下),这样能使各缸的排温均等(相差不大于5%)。比较实用

16、的做法是:在船舶营运期间通过在油泵齿条处对各缸的高压油泵的单调,使各缸的排气温度均等。(2)同时,对柴油机的其它运行参数进行适当的调整。劣质燃油的硫分、灰分多,这是使燃油系统设备、柴油机的燃烧室部件等腐蚀和磨损加剧的主要原因。硫分、灰分不能靠燃油的净化来解决,这是不争的事实。目前主要靠加入添加剂(加在燃油或润滑油中)来控制。在柴油机运行管理上,以控制出机冷却水的温度(气缸壁的温度)防低温腐蚀,控制排气温度防止高温腐蚀,这些做法都是比较成功的。所以燃用劣质燃油时使柴油机工作在一个合适的温度范围内的稳定工况下是可考虑的，所以对原使用柴油的柴油机现改换劣质燃料油的,如作为主机，机动航行时以使用柴油为

17、好,这样无论对船舶航行的安全或对主机的寿命都有好处。(3)缩短检修周期，吊缸时注意检查气缸套和活塞环,检查、检测,发现问题及时处理，加强气阀的清洁、研磨,。加强对喷油器的管理，定时泵压、清洁、调试，以保证良好的雾化和准确的定时。对涡轮增压器适时清洗，以提高扫气压力，减少后燃，完善燃烧。注意检查、监测曲轴箱滑油的质量。在其发生超标变质时,应及时采取措施,如加强净化、更换新油等,以保证柴油机润滑良好。净油机的清洗周期要相对缩短,以确保燃油净化效果等。（4）注意对管系的管理，既不引起混油，又不使管系温差太大，使燃油合理的循环。认真分析燃油管系图，正确调节燃油系统的进油稳压阀、回油调节阀、供油泵的回流

18、调节阀以及各泵和集油筒除气器的安全阀，从而保证油质的合理循环等。四柴油机改烧劣质燃料油的几个典型案例1.淄博柴油机厂 LB250、300、210型柴油机经过改进、增加燃油处理装置后,三种机型柴油机均可燃烧IF120(即雷氏1000秒重油)、IF180重油(即雷氏1500秒重油)。改造方法：1）将喷油泵柱塞偶件的配合间隙增大,以防卡死。2）为防燃油泄漏污染凸轮轴箱机油,另外多设置了一套密封油管路,将柱塞偶件下部封住,阻止燃油下泻。同时该精滤的机油还对柱塞偶件起着润滑作用。3）喷油器针阀升程加大、喷射压力提高。为减少积碳的产生,300系列柴油机的喷油器采用冷却介质为0#柴油的冷却方式。4）对LB2

19、50机气缸盖的结构作了改进,排气阀改为水冷式,进入缸盖的水通过钻孔强制冷却阀座。选用了耐磨、耐腐蚀的气阀、阀座材料4Cr10Si2MoA,提高了热处理硬度。5）活塞环增加一道镀铬环。6）由于燃油进机的温度高达115,压力大(0608MPa),会使原来机带泵的油封迅速破坏而漏油,齿轮磨损加剧,大大缩短使用寿命。因此将机带柴油输送泵拆除,改用耐高温供油压力高的电动泵。7）燃油进入柴油机前必须进行去除杂质和降低粘度的处理。处理设备主要有两个模块:重油分离模块、粘度(温度)控制模块。燃油分离模块主要包括加热器、净油机、高置水箱(或水泵)和控制柜。加热器将进入分离机的燃油加热至最佳分离温度,净油机根据油

20、、水和机械杂质的密度差异,将燃油中的绝大部分机械杂质、水分及可溶于水的有害物质分离掉,以达到柴油机的要求。燃油的加热十分重要,不仅各油柜都要有蒸汽加热管,各管路也要采用套管式或接触式蒸汽伴行管,并在所有需要保温的燃油柜及管路外表面敷以绝热材料。加热温度随燃油的牌号和加热的场合而异。加热温度过高不但浪费蒸汽,而且对设备和燃油的净化也不利;加热温度过低就达不到燃油输送和喷射要求。由于燃油中含有较多硫份,在燃烧过程中易形成硫酸或亚硫酸,从而使润滑油很快酸化变质,润滑油中应加入质量比为2%KOH,以中和这部分酸,保证PH值大于7,从而延长润滑油使用寿命。 2.日本大发6DL-2型、PS-26型、DS-

21、26型DAIHATSU柴油机改进措施 1）增加喷油器冷却系统，换成低质燃油喷油泵，更换机带燃油滤器（采用高目滤器，提高过滤精度）,更换机带燃油调压阀（采用高压调压阀，提高压力），燃油总管增加绝热加温设施，更换高压油管（采用双层管），更换排气门（堆焊钨铬合金），增加排气门旋阀器，增加排气门导管密封，增加排气门冷却系统，更换活塞（活塞环槽镀铬），更换汽缸套（采用超高磷铸铁气缸套），增加废气涡轮清洗工具，必要时更换调速器，加装或更换中冷器，机身带有冷却油油泵实现冷却油循环供油，利用原来的轻油管路供油，不需另外增加管路，阀座冷却水系统由机带冷却水泵分出一路供水，也无需改造冷却水的外围供水系统。 1）6

22、DL-20型柴油机专门从滑油系统中引出一路滑油,对高压油泵的柱塞偶件进行润滑和冷却。此油为一次消耗,通过一个带有止回阀的空心螺栓与高压油泵相连。因此在解体或拆卸高压油泵后装复时一定要注意检查该空心螺栓,若用没有止回阀的空心螺栓代替,将会导致滑油的过量消耗。喷油器每1000h解体、清洁以及泵压检查,每次拆卸缸头各油管(燃油回油管、油头冷却油管)后在装复时,其垫片要退火或换新。为改善燃烧性能,保证在上止点附近发火燃烧,并改善雾化质量,消除燃烧粗暴和后燃现象，适当增大喷油提前角和启阀压力。 2）由于在低负荷时增压器的工作效率很低,这就导致扫气压力很低,扫气效果很差。此时如果仍然使用劣质的燃料油,油气

23、混合质量就会很差,将使燃烧极度恶化,后燃更为严重,使增压器受到严重的污染,因此低负荷时应换用轻油。6DL-20型DAIHATSU柴油机的说明书中有相应的规定:“负荷低于120kW时使用轻柴油,负荷高于160kW时由轻油换用燃料油,低于140kW时由燃料油换轻柴油。”同时,说明书还要求在刚起动时必须用柴油运行1h左右,待机器完全进入热机状态并达到要求的负荷后再换用燃料油;停机前1h左右换用柴油,这样才能保证停机后高压油泵和喷油器内不滞留高黏度的燃料油,有助于防止因燃料油黏住油嘴针阀偶件,使油嘴在下次起动时未能及时开启喷油,造成喷油滞后。 3）由于在气缸和曲轴箱之间又没有像二冲程柴油机那样设有横隔

24、板,因此其燃油燃烧产物不可避免地通过活塞漏入曲轴箱而污染系统滑油，四冲程柴油机也没有专门的气缸油系统,通常要靠系统滑油以喷射或飞溅的方式对气缸进行润滑,对大发中速柴油机而言,对缸套多采取喷射润滑。污染的滑油常导致通流道的堵塞,如前所述,用于气缸润滑的注油嘴以及对高压油泵进行润滑的通道等尤为易堵。燃烧产物漏入曲轴箱还降低了滑油的碱性,因此要定期对滑油进行化验。在实际使用过程中,与滑油有关的故障大多可归结到滑油被污染,因此要加强对滑油的净化处理等。 3.Sulzer AT25柴油机的改进 1)对进人柴油机前的燃油进行正确的处理，对燃油进行适当的预热，增加辅助的离心式分离器、加热器、滤器和泵等设备。

25、 2）采用新型的燃油喷嘴，Nimonic材料的带旋阀器的排气阀，采用新型的活塞气环和刮油环，采用较小的增压器涡轮喷嘴，采用增压器清洗装置。 3）采用钻孔冷却缸盖，组合式活塞，对燃油喷射泵进行修改。 4Wartsila vasa 22系列柴油机燃用劣质燃油采取的措施 1）采用低温冷却水高低负荷二级调温系统，当低于30%负荷时，冷却水温控制在65左右，增压空气通过循环水由机油内的热量加热，当负荷高于30%时，增压空气才正常冷却，保证了燃烧品质。喷油泵采用等压出油阀和短高压油管，有效防止低负荷时的穴蚀和高负荷时的二次喷射。为保证起停正常，喷油泵、高压油管、燃油进出管、和一段机油管封装在一个热箱内。 2）活塞采用整体式球铁活塞，环槽经过硬化处理。汽缸盖采用双层结构的球磨铸铁，排气门座圈直接水冷，进排气门密封处堆焊硬质合金，气门杆镀铬。喷油泵柱塞杆下部布置一道压力机油密封环，防止燃油泄漏污染机油。参考资料：1. 袁成岗 船用柴油机使用劣质燃油技术与管理问题探讨 南通航运技术学院学报2005年3月2. 蒋元星 於敬来 中速柴油机改用劣质燃油的管理探讨 天津航海2005年第三期3. 高福才 探讨船用发电柴油机燃用劣质燃油的管理 航海技术1997年第一期4. 魏宋华 改烧重质燃油来降低运行成本 交通节能与环保