發(fā)布時(shí)間:2024-12-04
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(kāi)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(gè)燃料的熱值及CO,等排放量的數(shù)值對(duì)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(duì)于傳統(tǒng)船用燃料能夠減少一定的CO2排放。然而其發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相對(duì)于氫、氨燃料更加成熟,且具有來(lái)源廣泛、產(chǎn)量高、儲(chǔ)存運(yùn)輸技術(shù)成熟等優(yōu)勢(shì),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(huì)產(chǎn)生CO2排放,減排效果好,但其發(fā)動(dòng)機(jī)還處于研發(fā)階段。兩者的CO2、SOx、CO、CH等排放物的排放基本部為零,NOx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(duì)儲(chǔ)存要求極高,需要在零下253℃的低溫下儲(chǔ)存,安全性低;氨氣則只需要在零下33℃下儲(chǔ)存即可,儲(chǔ)存要求相對(duì)不高,氨的液化儲(chǔ)存價(jià)格是氫儲(chǔ)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(zhǎng)期發(fā)展中具有較大的優(yōu)勢(shì),但綠氨技術(shù)的成熟以及產(chǎn)量的提升、發(fā)動(dòng)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(gè)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(lèi)清潔燃料的熱值及體積能量密度對(duì)比可見(jiàn),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(duì)需要儲(chǔ)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(lèi)航行。
2 發(fā)動(dòng)機(jī)油需要更加優(yōu)異的潤(rùn)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(wèn)題也不同,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油的性能要求也會(huì)有相應(yīng)的改變。
傳統(tǒng)船用燃料使用時(shí)對(duì)設(shè)備表面有一定的潤(rùn)滑作用,但LNG、氫氣、氨氣等氣體燃料其自身的潤(rùn)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(rùn)滑性能,可能會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的磨損情況,因此要求潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能更加突出,才能彌補(bǔ)燃料潤(rùn)滑性能的不足,以減少金屬表面磨損。
3 發(fā)動(dòng)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(huì)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成腐蝕,因此潤(rùn)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(huì)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕。但新型替代燃料中大多不含硫,燃燒后沒(méi)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(rùn)滑油,活塞頭部會(huì)形成堅(jiān)硬的沉積物,這是堿性物質(zhì)過(guò)多造成的,這些沉積物會(huì)增大金屬表面的摩擦,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)部件磨損或拋光。因此未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)油的堿值會(huì)向更低的方向發(fā)展。
4發(fā)動(dòng)機(jī)油需要更好的清凈分散性
發(fā)動(dòng)機(jī)油需要有保持發(fā)動(dòng)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(wèn)題,未來(lái)發(fā)動(dòng)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(duì)二沖程船用發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)說(shuō)明,在使用低堿值潤(rùn)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(rùn)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(dòng)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(huì)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(huì)有一部分以液態(tài)水形式存在,混入潤(rùn)滑油中,潤(rùn)滑油需要有較好的分水性以避免潤(rùn)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(lái)潤(rùn)滑油及發(fā)動(dòng)機(jī)材料都要求有抗腐蝕磨損的性能。
6總結(jié)
隨著對(duì)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(shì)。在減排戰(zhàn)略初期可以使用LNG、甲醇等低碳燃料;從長(zhǎng)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(lái)船用燃料的最終選擇,但發(fā)動(dòng)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(dòng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)油的盡快研發(fā),才能逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)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(lái)源:《上海潤(rùn)滑油信息》