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浅谈生物燃油的使用和管理

作者：李洪刚老轨（青岛逸和）、周民敬船长（V.SHIPS CHINA）

一、背景

在全球减排的宏观背景下，碳合规排放指标CII逐年趋严，同时欧盟征收碳税EU - ETS与Fuel EU Maritime费用，且后续可能推行的IMO净零框架，这使得以传统燃油为动力的船舶在碳排放方面面临的压力与日俱增。在此情形下，如何以最小成本维持船舶的正常合规运营，成为船东亟待解决的关键问题，而生物燃油则成为当下的最优选择。

二、生物燃油的定义

系指衍生自生物质的燃油，包括但不限于脂肪酸甲酯FAME 或脂肪酸乙酯（Fatty Acid Ethyl Esters, 简称 FAEE）、加氢处理过的植物油（Hydrotreated Vegetable Oil，简称 HVO）、粗制植物油（Straight Vegetable Oils，简称 SVO）、甘油或其他生物质-液体（Biomass To Liquid，简称 BTL）型燃油（如生物质原料生产的费托合成柴油（Fischer-Tropsch, 简称 F-T 柴油））

这些生物质燃油与传统化石燃油的本质区别从宏观上来说其生长是通过和太阳的光合作用吸收大气中的CO2而来，燃烧的本质只是释放了原来吸收的CO2，而化石燃料本来是深埋在地下，其生成的过程与生物质燃料相比和大气的关系微乎其微；

目前用的较普遍的是生物燃油与石油燃油的混合类生物油，其指以一定比例 xx%(体积百分比)的生物燃油（B100）与（100-xx）%的船舶石油燃油（如残渣油、馏分油）进行调和的混合燃料，一般以 Bxx 表示，比如B30表示含30%生物柴油和70%的普通石油燃油的混合物；

三、使用生物燃油的优势

- 使用经过认证的生物燃油可以减少温室气体排放，提高船舶的IMO CII能效等级, 生物燃油比如B24的Cf值在2.5左右，比普通燃油的Cf值3.114要减少20%左右。

- 根据欧盟法规，生物燃油燃烧后释放的CO2是不计入EU-ETS的，对碳税有利；

- 可以降低航程中平均的GHG强度，降低Fuel EU Maritime的罚款。

四、目前主流的生物燃油种类

纯生物燃油SVO（Straight Vegetable Oil）

作为燃料会产生诸多的问题，不适合目前的阶段；

脂肪酸甲酯FAME(Fatty Acid Methyl Ester)Biodiesel生物柴油

与甲醇发生化学反应（酯化作用）获取,它是生物柴油（Biodiesel）的主要成分，通常由植物油、动物脂肪或废弃油脂（如地沟油）等可再生原料
稳定性稍差，成本低，是目前使用最广泛的；

燃油标准：EN 14214, ASTM D6751,ISO 8217

氢化植物油HVO（Hydrotreated Vegetable Oil）

与氢气发生化学反应（氢化反应）获取；
各项性能很好，但是成本高；

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五、生物油原料的标准及碳转换系数Cf值

已通过国际认证计划认证的生物燃油，与石油 MGO 的全生命周期温室气体排放强度值 94 gCO2eq/MJ 相比，其全生命周期温室气体排放量至少减少 65%，即生物燃油的温室气体排放强度值应不超过 33gCO2eq/MJ,这个数值可以在加油商提供的ISCC PoS证书上获得；

碳转换系数Cf值

将燃料消耗量基于其含碳量转换为 CO2 排放量，用 g-CO2/g-Fuel表示，为无量纲系数。
Cf= GHG intensity 温室气体的排放值(gCO2/MJ)X Lower Calorific Value低位热值(MJ/g)；
计算公式中的两个数值可以从加油商提供的PoS证书中获取；
Cf 的确定法是基于 IMO 临时指南（MEPC.1/Circ.905）的简化方法，若未来 IMO 制定出更全面的方法来计算生物燃油燃料的 Cf，则该方法应考虑同步更新。

六、生物燃油的特点

低温流动性差

生物燃油浊点高，在温度低于32°C时，可能导致过滤器堵塞和差的流动性
生物燃油的存储温度要高于其倾点至少10°C.

腐蚀性

由于氧化导致的燃料降解会形成具有腐蚀性的脂肪酸
水可以进一步促进水解反应，分解FAME形成游离脂肪酸
酸性会导致橡胶密封件、垫圈和软管的破裂，并可能影响燃料系统部件和储罐的材料

滋生微生物

生物燃油的化学成分和吸湿性使其与水形成稳定的乳剂，并提供促进微生物生长的环境
细菌的生长可能导致过量的污泥形成和过滤器堵塞。

七、生物燃油的使用范围

主推进机械及发电机组的原动机、锅炉以及其他使用设备使用的生物燃油燃料，其闪点（闭杯试验）应不低于 60℃；

应急发电机组的原动机所用生物燃油燃料的闪点（闭杯试验）应不低于 43℃。脂肪酸甲酯（Fatty Acid Methyl Esters, 简称 FAME）类的生物燃油燃料不可用于应急发电机组的原动机。

八、船舶生物燃油的加装；

1、加装前的准备：

建议洗舱,为达到效果推荐使用专业的洗舱添加剂，如Innospec公司生产的Octamar™ BT-25或相同功能的化学品；

加装之前使用有稳定效果的燃油添加剂，如APEX的AFT-B201

加油前加油商需提前提供如下材料或证书：

本批次燃油的合格证书COQ
加油商的ISCC许可证书，可以在www.issc-system.org网站上确认
生物油厂的ISSC许可证书，确认方式同上；
本批次生物油的ISCC产品可持续性证明Proof of Sustainability(PoS这个证书是生物油厂商发给加油商的，一般是B100的纯生物油)；

2、加装后需要获得材料或证书

BDN ；

MSDS(材料安全数据表),格式应满足MSC.286(86)及修正案的要求。

本次加装燃油的ISCC产品可持续性证明 PoS，一般加油三周后提供；

3、如燃油供应商因履行其他法定义务（如RED第25条），无法向航运公司提供PoS时应提供一份黄色的Proof of Compliance (PoC)。注意：签发PoC的先决条件是主管当局接受PoC。

4、BDN 或 COQ 应提供经试验测量的燃料相关性能指标，燃料性能指标应包括但不限于:

闪点（闭杯试验）（℃）；
生物燃油所占比率（v/v 或 m/m）；
15℃时的密度（kg/m3）；
硫含量（m/m）；
运动粘度（mm2/s）；
水分含量（v/v）；
低位热值（MJ/kg）；
浊点或析蜡点/熔蜡点（WAT/WDT）（℃）；
倾点（℃）；
总酸值（mgKOH/g）。

5、加注生物燃油后，在填写DCS和MRV数据时，需上传BDN和ISCC证书；

九、生物燃油化验标准: ISO 8217 2024

-. 主要更新内容：由原先的2个表格变为现在的4个表格

表1：馏分油和生物馏分油船用燃料；

Ø DF等級可含高达100%的脂肪酸甲酯（FAME）；

Ø 须报告DF等级的脂肪酸甲酯含量及净热值；

Ø DF等级须符合最低十六烷值及氧化安定性要求；

Ø 取消浊点Cloud Point及冷滤堵塞点Cold filter plugging Point的冬夏季品质差异；

Ø 硫含量限制已改为法定要求；

表2：硫含量不超過0.50%的残渣船用燃料（VLSFO和ULSFO产品）；

Ø 新等级适用于0.10%及0.50%硫含量；

Ø 規定最低运动粘度要求；

Ø 須报告总潜在沉淀物物加速老化法（TSA）及现有沉淀物（TSE）并扩大燃料稳定性测试范围；

Ø 取消倾点的冬夏季品质差异；

表3：生物残渣船用燃料；

Ø 新增表3专用于生物残渣船用燃料；

Ø 五種生物残渣等级；

Ø 允許混合高达100%的脂肪酸甲酯（FAME）；

Ø 须报告脂肪酸甲酯含量及净热值；

表4：硫含量超过0.50%的残渣船用燃料（高硫油HSFO，通常用于配备排气清洗系统（如脱硫塔EGCS）的船舶；

Ø 表4为硫含量>0.50%的燃料等級；

Ø 减少等级数量；

Ø 规定最低运动粘度要求；

Ø 买卖双方可协议使用粘度低于20cSt的燃料；

Ø 须报告总潜在沉淀物加速老化法（TSA）及现有沉淀物（TSE），并扩大燃料稳定性测试范围；

Ø 取消傾点的冬夏季品质差异；

十、生物燃油的存储

生物燃油燃料储存的要求应满足石油燃油的储存要求。

应能将燃料储存温度控制在合适范围内，并连续监测燃料的温度。低温情况下应能采用加热方式在燃料使用前将其加热至倾点 10℃以上，但加热温度应低于燃料的闪点（闭杯试验）以下 10℃。对于含有 FAME 的燃料，应尽量避免因加热导致燃料发生氧化反应。温度监测装置应能适用于所有可能储存的燃料，并能在温度低于或超过相应限值时进行报警。

为防止燃料接触空气而发生氧化反应，生物燃油燃料储存时应按燃料供应商的要求采取相关措施。

为防止燃料发生降解，应尽量避免燃料长时间存放于燃料舱，也可通过在燃料中添加抗氧化剂的方式来延缓降解过程, 建议不要超过3个月。

燃料舱和燃料柜需防止外部水分进入，定期放残必须严格进行，对于含有 FAME 的燃料，应采取措施防止燃料中微生物大量滋生，如定期喷洒灭菌剂（具体方法按燃料供应商要求）、定期排除燃料舱中的水分等;

燃料舱从储存石油燃料切换至生物燃料时，应对燃料舱和管路进行充分清洁。

十一、使用前的风险评估

应用生物燃油燃料的船舶应对生物燃油可能导致的额外风险进行必要评估，以消除或减轻对船上人员、环境、船舶造成的不利影响

针对船舶应用生物燃油理化特性与石油燃油的差异，对于可预测的故障，应考虑与船舶布置、操作和维护相关的风险

在考虑生物燃油燃料的储存、供应和使用时，风险评估应考虑以下可能相关的特性：

储存稳定性；
粘度；
硫含量；
浊点；
倾点；
残炭和灰分；
微生物降解性；
材料兼容性；
闪点；
总酸值；
水分含量。

十二、使用期间生物燃油的维护及建议

应缩短燃油滤器的清洗检查周期。密切关注细滤器的冲洗频次，防止堵塞或流量变低。

认清生物燃油运动粘度的改变。由于不同批次生物燃油混和比例不同，其运动粘度的变化范围也比较大,相对于化石燃油其运动粘度比较低。一般50℃运动粘度一般在50-200mm²/s范围内。由于粘度决定着燃油处理和使用的温度控制，确保进机粘度至少在2mm²/s以上，并根据发电动机的要求尽量控制生物燃油最佳进机粘度范围7-9mm²/s。生物燃油的低粘度，含硫量低导致的燃油润滑性差，会导致油膜建立困难。

生物燃油的低温流动性。根据ISO 3016-19的检验规范，目前生物燃油的倾点限值最大30度，当生物燃油中含有的较多的饱和长链脂肪酸甲脂时，越在低温状态下，越容易结晶析蜡，蜡质析出容易导致滤器和管道的堵塞。而温度过高，反而又会造成低粘性，润滑性能变差，所以保持合理恒定的温度，对生物燃油至关重要。所以造成生物燃油温控范围比较狭窄，值班过程中要多关注和调节。

生物燃油有较高的氧化敏感性、可降解性，遇到高温，遇水会加快其变质，产生淤泥、沉淀物，燃烧产物沉积在活塞顶部，生物燃油中的FAME发生分解，会生成脂肪酸、氧化物等。酸性增加会加剧活塞和缸套的腐蚀，氧化物会损坏活塞环，气缸套，加剧磨损等。而且脂肪酸等酸性物质的产生，在水分和适宜温度下，也会滋生大量微生物，从而加剧粘液沉淀物产生，使油柜出现腐蚀，加剧燃烧器结垢等。

进机温度的控制。要根据生物燃油化验单的详细信息，推算粘温曲线，计算得出最佳进机温度，一般进机温度保持70℃左右，确保柴油机正常燃烧,如有化验报告，按照化验报告操作；

净化和分离。生物燃油吸水性较强，需要加强燃油分油机的管理。分离温度一般设置在60°左右。一般来说，粘度越小越容易分离净化，但是由于生物燃油的不稳定性，容易产生颗粒物沉降，氧化分解，产生水分。分离净化前，要加强水分检测，充分的沉淀放残，分离过程中小流量持续循环净化分离，确保净化质量，如有化验报告，按照化验报告操作；

滑油管理的改变。汽缸油产品的BN值的选择主要依据燃油中的硫含量和发动机的机型。由于使用生物燃油的不确定性，平时要加强扫气口检查（使用前后），做好气缸状态的连续监测，充分利用汽缸油滑油化验分析结果，及时调整气缸注油率和汽缸油碱值，缩短汽缸油残油的监测分析周期和滑油化验周期，保障活塞缸套的良好润滑；

十三、目前的主流生物燃油：脂肪酸甲酯类FAME

关于MAPOL附则VI的统一解释MEPC.1/Circ.795/Rev.8阐述不大于30%容积比的生物燃油如B24，B30按照化石油处理，也就是说NOX排放不影响。对于大于30%容积比的生物混合燃油需要咨询设备厂家；

2025年5月12日MEPC.1/Circ.917发布，允许普通化石加油船运输容积比不超过30%的混合生物燃油;

综上：脂肪酸甲酯类(FAME) B24,B30是现阶段主流的混合生物燃料；

如下资料供参考：

-、曼恩MAN B&W二冲程机的适用生物燃油