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淺談生物燃油的使用和管理

作者：李洪剛老軌（青島逸和）、周民敬船長（V.SHIPS CHINA）

一、背景

在全球減排的宏觀背景下，碳合規排放指標CII逐年趨嚴，同時歐盟征收碳稅EU - ETS與Fuel EU Maritime費用，且后續可能推行的IMO凈零框架，這使得以傳統燃油為動力的船舶在碳排放方面面臨的壓力與日俱增。在此情形下，如何以最小成本維持船舶的正常合規運營，成為船東亟待解決的關鍵問題，而生物燃油則成為當下的最優選擇。

二、生物燃油的定義

系指衍生自生物質的燃油，包括但不限于脂肪酸甲酯FAME 或脂肪酸乙酯（Fatty Acid Ethyl Esters, 簡稱 FAEE）、加氫處理過的植物油（Hydrotreated Vegetable Oil，簡稱 HVO）、粗制植物油（Straight Vegetable Oils，簡稱 SVO）、甘油或其他生物質-液體（Biomass To Liquid，簡稱 BTL）型燃油（如生物質原料生產的費托合成柴油（Fischer-Tropsch, 簡稱 F-T 柴油））

這些生物質燃油與傳統化石燃油的本質區別從宏觀上來說其生長是通過和太陽的光合作用吸收大氣中的CO2而來，燃燒的本質只是釋放了原來吸收的CO2，而化石燃料本來是深埋在地下，其生成的過程與生物質燃料相比和大氣的關系微乎其微；

目前用的較普遍的是生物燃油與石油燃油的混合類生物油，其指以一定比例 xx%(體積百分比)的生物燃油（B100）與（100-xx）%的船舶石油燃油（如殘渣油、餾分油）進行調和的混合燃料，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、使用生物燃油的優勢

- 使用經過認證的生物燃油可以減少溫室氣體排放，提高船舶的IMO CII能效等級, 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要減少20%左右。

- 根據歐盟法規，生物燃油燃燒后釋放的CO2是不計入EU-ETS的，對碳稅有利；

- 可以降低航程中平均的GHG強度，降低Fuel EU Maritime的罰款。

四、目前主流的生物燃油種類

純生物燃油SVO（Straight Vegetable Oil）

• 作為燃料會產生諸多的問題，不適合目前的階段；

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

• 與甲醇發生化學反應（酯化作用）獲取,它是生物柴油（Biodiesel）的主要成分，通常由植物油、動物脂肪或廢棄油脂（如地溝油）等可再生原料

• 穩定性稍差，成本低，是目前使用最廣泛的；

• 燃油標準：EN 14214, ASTM D6751,ISO 8217

氫化植物油HVO（Hydrotreated Vegetable Oil）

• 與氫氣發生化學反應（氫化反應）獲取；

• 各項性能很好，但是成本高；

  
  

五、生物油原料的標準及碳轉換系數Cf值

已通過國際認證計劃認證的生物燃油，與石油 MGO 的全生命周期溫室氣體排放強度值 94 gCO2eq/MJ 相比，其全生命周期溫室氣體排放量至少減少 65%，即生物燃油的溫室氣體排放強度值應不超過 33gCO2eq/MJ,這個數值可以在加油商提供的ISCC PoS證書上獲得；

碳轉換系數Cf值

• 將燃料消耗量基于其含碳量轉換為 CO2 排放量，用 g-CO2/g-Fuel表示，為無量綱系數。

• Cf= GHG intensity 溫室氣體的排放值(gCO2/MJ)X Lower Calorific Value低位熱值(MJ/g)；

• 計算公式中的兩個數值可以從加油商提供的PoS證書中獲取；

• Cf 的確定法是基于 IMO 臨時指南（MEPC.1/Circ.905）的簡化方法，若未來 IMO 制定出更全面的方法來計算生物燃油燃料的 Cf，則該方法應考慮同步更新。

六、生物燃油的特點

低溫流動性差

• 生物燃油濁點高，在溫度低于32°C時，可能導致過濾器堵塞和差的流動性

• 生物燃油的存儲溫度要高于其傾點至少10°C.

腐蝕性

• 由于氧化導致的燃料降解會形成具有腐蝕性的脂肪酸

• 水可以進一步促進水解反應，分解FAME形成游離脂肪酸

• 酸性會導致橡膠密封件、墊圈和軟管的破裂，并可能影響燃料系統部件和儲罐的材料

滋生微生物

• 生物燃油的化學成分和吸濕性使其與水形成穩定的乳劑，并提供促進微生物生長的環境

• 細菌的生長可能導致過量的污泥形成和過濾器堵塞。

七、生物燃油的使用范圍

主推進機械及發電機組的原動機、鍋爐以及其他使用設備使用的生物燃油燃料，其閃點（閉杯試驗）應不低于 60℃；

應急發電機組的原動機所用生物燃油燃料的閃點（閉杯試驗）應不低于 43℃。脂肪酸甲酯（Fatty Acid Methyl Esters, 簡稱 FAME）類的生物燃油燃料不可用于應急發電機組的原動機。

八、船舶生物燃油的加裝；

1、加裝前的準備：

建議洗艙,為達到效果推薦使用專業的洗艙添加劑，如Innospec公司生產的Octamar? BT-25或相同功能的化學品；

加裝之前使用有穩定效果的燃油添加劑，如APEX的AFT-B201

加油前加油商需提前提供如下材料或證書：

• 本批次燃油的合格證書COQ

• 加油商的ISCC許可證書，可以在www.issc-system.org網站上確認

• 生物油廠的ISSC許可證書，確認方式同上；

• 本批次生物油的ISCC產品可持續性證明Proof of Sustainability(PoS這個證書是生物油廠商發給加油商的，一般是B100的純生物油)；

2、加裝后需要獲得材料或證書

BDN ；

MSDS(材料安全數據表),格式應滿足MSC.286(86)及修正案的要求。

本次加裝燃油的ISCC產品可持續性證明 PoS，一般加油三周后提供；

3、如燃油供應商因履行其他法定義務（如RED第25條），無法向航運公司提供PoS時應提供一份黃色的Proof of Compliance (PoC)。注意：簽發PoC的先決條件是主管當局接受PoC。

4、BDN 或 COQ 應提供經試驗測量的燃料相關性能指標，燃料性能指標應包括但不限于:

• 閃點（閉杯試驗）（℃）；

• 生物燃油所占比率（v/v 或 m/m）；

• 15℃時的密度（kg/m3）；

• 硫含量（m/m）；

• 運動粘度（mm2/s）；

• 水分含量（v/v）；

• 低位熱值（MJ/kg）；

• 濁點或析蠟點/熔蠟點（WAT/WDT）（℃）；

• 傾點（℃）；

• 總酸值（mgKOH/g）。

5、加注生物燃油后，在填寫DCS和MRV數據時，需上傳BDN和ISCC證書；

九、生物燃油化驗標準: ISO 8217 2024

-. 主要更新內容：由原先的2個表格變為現在的4個表格

表1：餾分油和生物餾分油船用燃料；

? DF等級可含高達100%的脂肪酸甲酯（FAME）；

? 須報告DF等級的脂肪酸甲酯含量及凈熱值；

? DF等級須符合最低十六烷值及氧化安定性要求；

? 取消濁點Cloud Point及冷濾堵塞點Cold filter plugging Point的冬夏季品質差異；

? 硫含量限制已改為法定要求；

表2：硫含量不超過0.50%的殘渣船用燃料（VLSFO和ULSFO產品）；

? 新等級適用于0.10%及0.50%硫含量；

? 規定最低運動粘度要求；

? 須報告總潛在沉淀物物加速老化法（TSA）及現有沉淀物（TSE）并擴大燃料穩定性測試范圍；

? 取消傾點的冬夏季品質差異；

表3：生物殘渣船用燃料；

? 新增表3專用于生物殘渣船用燃料；

? 五種生物殘渣等級；

? 允許混合高達100%的脂肪酸甲酯（FAME）；

? 須報告脂肪酸甲酯含量及凈熱值；

表4：硫含量超過0.50%的殘渣船用燃料（高硫油HSFO，通常用于配備排氣清洗系統（如脫硫塔EGCS）的船舶；

? 表4為硫含量>0.50%的燃料等級；

? 減少等級數量；

? 規定最低運動粘度要求；

? 買賣雙方可協議使用粘度低于20cSt的燃料；

? 須報告總潛在沉淀物加速老化法（TSA）及現有沉淀物（TSE），并擴大燃料穩定性測試范圍；

? 取消傾點的冬夏季品質差異；

十、生物燃油的存儲

生物燃油燃料儲存的要求應滿足石油燃油的儲存要求。

應能將燃料儲存溫度控制在合適范圍內，并連續監測燃料的溫度。低溫情況下應能采用加熱方式在燃料使用前將其加熱至傾點 10℃以上，但加熱溫度應低于燃料的閃點（閉杯試驗）以下 10℃。對于含有 FAME 的燃料，應盡量避免因加熱導致燃料發生氧化反應。溫度監測裝置應能適用于所有可能儲存的燃料，并能在溫度低于或超過相應限值時進行報警。

為防止燃料接觸空氣而發生氧化反應，生物燃油燃料儲存時應按燃料供應商的要求采取相關措施。

為防止燃料發生降解，應盡量避免燃料長時間存放于燃料艙，也可通過在燃料中添加抗氧化劑的方式來延緩降解過程, 建議不要超過3個月。

燃料艙和燃料柜需防止外部水分進入，定期放殘必須嚴格進行，對于含有 FAME 的燃料，應采取措施防止燃料中微生物大量滋生，如定期噴灑滅菌劑（具體方法按燃料供應商要求）、定期排除燃料艙中的水分等;

燃料艙從儲存石油燃料切換至生物燃料時，應對燃料艙和管路進行充分清潔。

十一、使用前的風險評估

應用生物燃油燃料的船舶應對生物燃油可能導致的額外風險進行必要評估，以消除或減輕對船上人員、環境、船舶造成的不利影響

針對船舶應用生物燃油理化特性與石油燃油的差異，對于可預測的故障，應考慮與船舶布置、操作和維護相關的風險

在考慮生物燃油燃料的儲存、供應和使用時，風險評估應考慮以下可能相關的特性：

• 儲存穩定性；

• 粘度；

• 硫含量；

• 濁點；

• 傾點；

• 殘炭和灰分；

• 微生物降解性；

• 材料兼容性；

• 閃點；

• 總酸值；

• 水分含量。

十二、使用期間生物燃油的維護及建議

應縮短燃油濾器的清洗檢查周期。密切關注細濾器的沖洗頻次，防止堵塞或流量變低。

認清生物燃油運動粘度的改變。由于不同批次生物燃油混和比例不同，其運動粘度的變化范圍也比較大,相對于化石燃油其運動粘度比較低。一般50℃運動粘度一般在50-200mm2/s范圍內。由于粘度決定著燃油處理和使用的溫度控制，確保進機粘度至少在2mm2/s以上，并根據發電動機的要求盡量控制生物燃油最佳進機粘度范圍7-9mm2/s。生物燃油的低粘度，含硫量低導致的燃油潤滑性差，會導致油膜建立困難。

生物燃油的低溫流動性。根據ISO 3016-19的檢驗規范，目前生物燃油的傾點限值最大30度，當生物燃油中含有的較多的飽和長鏈脂肪酸甲脂時，越在低溫狀態下，越容易結晶析蠟，蠟質析出容易導致濾器和管道的堵塞。而溫度過高，反而又會造成低粘性，潤滑性能變差，所以保持合理恒定的溫度，對生物燃油至關重要。所以造成生物燃油溫控范圍比較狹窄，值班過程中要多關注和調節。

生物燃油有較高的氧化敏感性、可降解性，遇到高溫，遇水會加快其變質，產生淤泥、沉淀物，燃燒產物沉積在活塞頂部，生物燃油中的FAME發生分解，會生成脂肪酸、氧化物等。酸性增加會加劇活塞和缸套的腐蝕，氧化物會損壞活塞環，氣缸套，加劇磨損等。而且脂肪酸等酸性物質的產生，在水分和適宜溫度下，也會滋生大量微生物，從而加劇粘液沉淀物產生，使油柜出現腐蝕，加劇燃燒器結垢等。

進機溫度的控制。要根據生物燃油化驗單的詳細信息，推算粘溫曲線，計算得出最佳進機溫度，一般進機溫度保持70℃左右，確保柴油機正常燃燒,如有化驗報告，按照化驗報告操作；

凈化和分離。生物燃油吸水性較強，需要加強燃油分油機的管理。分離溫度一般設置在60°左右。一般來說，粘度越小越容易分離凈化，但是由于生物燃油的不穩定性，容易產生顆粒物沉降，氧化分解，產生水分。分離凈化前，要加強水分檢測，充分的沉淀放殘，分離過程中小流量持續循環凈化分離，確保凈化質量，如有化驗報告，按照化驗報告操作；

滑油管理的改變。汽缸油產品的BN值的選擇主要依據燃油中的硫含量和發動機的機型。由于使用生物燃油的不確定性，平時要加強掃氣口檢查（使用前后），做好氣缸狀態的連續監測，充分利用汽缸油滑油化驗分析結果，及時調整氣缸注油率和汽缸油堿值，縮短汽缸油殘油的監測分析周期和滑油化驗周期，保障活塞缸套的良好潤滑；

十三、目前的主流生物燃油：脂肪酸甲酯類FAME

關于MAPOL附則VI的統一解釋MEPC.1/Circ.795/Rev.8闡述不大于30%容積比的生物燃油如B24，B30按照化石油處理，也就是說NOX排放不影響。對于大于30%容積比的生物混合燃油需要咨詢設備廠家；

2025年5月12日MEPC.1/Circ.917發布，允許普通化石加油船運輸容積比不超過30%的混合生物燃油;

綜上：脂肪酸甲酯類(FAME) B24,B30是現階段主流的混合生物燃料；

如下資料供參考：

-、曼恩MAN B&W二沖程機的適用生物燃油

-、碳轉換系數Cf值

-. 燃油的類型

-.CII等級邊界

-、 相關縮寫：

• GHG = Greenhouse Gas

• ISSC = International Sustainability and Carbon Certification

• PoS = Proof of Sustainability

• PoC = Proof of Compliance

• LCV = Lower Calorific Value

• RED = Renewable Energy Directive

• WtT = Well to Tank

• TtW = Tank to Wake

• WtW = Well to Wake

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李老軌

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