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1船舶替代燃料的選擇

隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的設(shè)立，這種替代燃料的開發(fā)及選擇是當(dāng)下重要的研究目標(biāo)。其中LNG、甲醇以及氫燃料、氨燃料的呼聲較高。由于組成以及各項(xiàng)性質(zhì)的不同，污染物的排放量也不同，根據(jù)各個燃料的熱值及CO，等排放量的數(shù)值對比，可以發(fā)現(xiàn)LNG及甲醇燃料主要組分中含有碳元素，相對于傳統(tǒng)船用燃料能夠減少一定的CO₂排放。然而其發(fā)動機(jī)技術(shù)相對于氫、氨燃料更加成熟，且具有來源廣泛、產(chǎn)量高、儲存運(yùn)輸技術(shù)成熟等優(yōu)勢，可用于初期減排策略中。氫燃料與氨燃料由于分子中不含碳，不會產(chǎn)生CO₂排放，減排效果好，但其發(fā)動機(jī)還處于研發(fā)階段。兩者的CO₂、SO_x、CO、CH等排放物的排放基本部為零，NO_x的排放主要受燃燒室溫度、氧含量等因素影響，排放量還要根據(jù)實(shí)際使用情況確定，使用EGR后處理技術(shù)可以有效降低NOx排放，因此氫與氨燃料產(chǎn)生的污染極小。氫燃料熱值雖高，但分子量小，密度低，易于泄露且易燃易爆，因此對儲存要求極高，需要在零下253℃的低溫下儲存，安全性低;氨氣則只需要在零下33℃下儲存即可，儲存要求相對不高，氨的液化儲存價(jià)格是氫儲存的1/16，且相比于氫，氨更不易達(dá)到爆炸極限，安全性更高，因此氨燃料在"雙碳"策略的長期發(fā)展中具有較大的優(yōu)勢，但綠氨技術(shù)的成熟以及產(chǎn)量的提升、發(fā)動機(jī)技術(shù)的研發(fā)還需要一定時(shí)間。

熱值能夠體現(xiàn)一個燃料所蘊(yùn)含的能量，熱值越高，燃燒時(shí)所釋放能量也就越高，從各類清潔燃料的熱值及體積能量密度對比可見，其中氫氣的熱值最高，但氫氣分子小、密度低，體積能量密度低，對需要儲存大量燃料的遠(yuǎn)程航行不利，而氨燃料的體積能量密度為12.7MJL，比液氫高很多，更適用于包括遠(yuǎn)程航行在內(nèi)的各類航行。

2 發(fā)動機(jī)油需要更加優(yōu)異的潤滑性能

由于新型替代燃料自身的性質(zhì)、燃燒特性以及排放氣體的組成不同，使用時(shí)產(chǎn)生的問題也不同，對發(fā)動機(jī)油的性能要求也會有相應(yīng)的改變。

傳統(tǒng)船用燃料使用時(shí)對設(shè)備表面有一定的潤滑作用，但LNG、氫氣、氨氣等氣體燃料其自身的潤滑性較低，尤其是氫氣的干燥特點(diǎn)，當(dāng)它們作為燃料使用時(shí)不具備潤滑性能，可能會導(dǎo)致較為嚴(yán)重的磨損情況，因此要求潤滑油的潤滑性能更加突出，才能彌補(bǔ)燃料潤滑性能的不足，以減少金屬表面磨損。

3 發(fā)動機(jī)油向低堿值方向發(fā)展

傳統(tǒng)船用燃料由于硫含量高，燃燒后會生成較多的含硫化合物，這些物質(zhì)通常呈現(xiàn)酸性，容易對發(fā)動機(jī)造成腐蝕，因此潤滑油通常有較高的堿值，尤其是氣缸油和中速機(jī)油在使用時(shí)會與燃料接觸，需要高堿值才能與這些大量酸性物質(zhì)反應(yīng)，減少對發(fā)動機(jī)的腐蝕。但新型替代燃料中大多不含硫，燃燒后沒有硫氧化物等酸性物質(zhì)的產(chǎn)生，若繼續(xù)使用高堿值的潤滑油，活塞頭部會形成堅(jiān)硬的沉積物，這是堿性物質(zhì)過多造成的，這些沉積物會增大金屬表面的摩擦，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)部件磨損或拋光。因此未來發(fā)動機(jī)油的堿值會向更低的方向發(fā)展。

4發(fā)動機(jī)油需要更好的清凈分散性

發(fā)動機(jī)油需要有保持發(fā)動機(jī)內(nèi)部清潔的能力，防止因沉積物形成而導(dǎo)致環(huán)黏住、異常磨損、拋光等問題，未來發(fā)動機(jī)油需要在低堿值下維持更加優(yōu)異的清凈分散性。Wartsilia公司對二沖程船用發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)說明，在使用低堿值潤滑油時(shí)，它的清凈分散與抗氧化方面的性能需要更加優(yōu)異。試驗(yàn)表明，當(dāng)燃料中的硫含量為0.5%，使用的氣缸油堿值為10mgKOH/g時(shí)，不論是高注油率還是低注油率都不能保持活塞表面的清潔;而使用的氣缸油堿值為70mgKOH/g時(shí)，在低注油速率情況下可以保持活塞表面的清潔。因此隨著燃料硫含量的降低，在降低潤滑油堿值的同時(shí)，清凈分散性及高溫抗氧化性都要有一定程度的提高。

5發(fā)動機(jī)油需要更好的水分離性能及抗腐蝕磨損的性能

替代燃料例如氫氣等燃燒會產(chǎn)生更多水分，雖然燃燒室內(nèi)溫度較高，大部分水以氣體形式存在，但難免會有一部分以液態(tài)水形式存在，混入潤滑油中，潤滑油需要有較好的分水性以避免潤滑油的乳化，氫、氨等氣體燃料燃燒后產(chǎn)生大量的水蒸氣還可能導(dǎo)致較高的腐蝕磨損，未來潤滑油及發(fā)動機(jī)材料都要求有抗腐蝕磨損的性能。

6總結(jié)

隨著對環(huán)保的日漸重視，尋找低碳、零碳排放的清潔燃料是當(dāng)下的發(fā)展趨勢。在減排戰(zhàn)略初期可以使用LNG、甲醇等低碳燃料;從長遠(yuǎn)發(fā)展角度看，零碳排放且又安全的氨燃料可作為未來船用燃料的最終選擇，但發(fā)動機(jī)的研發(fā)以及相關(guān)法律法規(guī)的完善還需要一定時(shí)間。同時(shí)隨著燃料的更替，發(fā)動機(jī)油的性能也要隨之變化，例如需要更好的分水性、較低的堿值、更好的抗腐蝕性能等。因此完善新型替代燃料的法律規(guī)定，以及對發(fā)動機(jī)和發(fā)動機(jī)油的盡快研發(fā)，才能逐步實(shí)現(xiàn)對新型清潔燃料的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)。

文章來源：《上海潤滑油信息》