清洁燃料将迎来发动机挑战的新时代

清洁燃料将迎来发动机挑战的新时代

2021年2月19日
张贴了伊恩伯恩技术经理,海洋柴油机油

话题:mar

在运输到清洁燃料的过渡时,气缸润滑剂似乎不太可能是英雄。但通过保护船东的发动机资产免受这些燃料最具挑战性的特征,润滑油将在确保安全,高效可靠的操作方面发挥关键作用。

油将不得不更换。需要更多复杂的化学添加剂来解决发动机的工况问题,并达到oem所要求的更高性能水平。这并不是一种幻想;转型已经开始。

在2020年之前,大多数船用发动机燃烧高硫燃油。这些燃料需要高碱度的润滑油(用高碱度表示,BN)来中和钢瓶中可能形成的硫酸,从而导致腐蚀。在基础油中添加高碱性的清洁添加剂有双重作用,既能中和缸内的酸,又能防止发动机沉积。

传统的低硫燃料油,如硫排放控制区(ECAs)所要求的0.1%的船用柴油,主要是馏分油,这些馏分油不受高燃料硫含量所带来的腐蚀性影响,但仍然需要残余燃料所带来的沉积处理性能。这时,润滑剂供应商第一次意识到需要将酸中和与活塞清洁度分离。

解耦的开始

这挑战齿轮随着非常低硫燃料油(VLSFO)一次的广泛采用IMO的全球0.5%的燃料硫在2020年生效。我们的研究领先于2020年透露,许多VLSFO混合物仍然需要强大的清洁能力来防止气缸和发动机问题,但没有常规洗涤剂提供的高碱度。问题是如何在没有高基数的情况下维护润滑剂的清洁能力。

我们的答案是提供一种添加剂组合,平衡传统洗涤剂和分散剂——在不添加氮化硼的情况下提供沉积保护。该方法已于2020年得到确认。自今年1月以来,出现的一些发动机磨损事故至少部分是由于使用了2010年设计的低成本燃油,主要是1.0%的硫馏分燃料,因此无法提供高度变化的vlfos所需的强大保护。

这不仅仅是运输正在发生变化的燃料。所以发动机开发人员的期望也是如此。男士能源解决方案大大改变了润滑性能要求,特别是关于其最新发动机型号(标记9或更高版本)。虽然人们自2019年末已被人类标记,但最初认为专为VLSFO或高质量的遗产产品而设计的润滑油是可以接受的。

2020年代中期,很明显,没有低BN产品提供了人们预期的润滑油类别的清洁度,适合其新的发动机模型。即使从低BN产品,OEM反而寻求“一尘不染”的性能。后来,人们澄清说,注定用于其现代发动机的VLSFO的BN40产品需要为BN100油提供类似的清洁水平,所述BN100被设计用于高硫油(并填充高碱洗涤剂)。

人类的新要求将对气缸油所需的性能产生深远的影响,并且在没有求助于高BN洗涤剂的情况下,在低BN润滑剂所需的添加剂的体积上,对高BN洗涤剂的表现产生了深远的影响。And while this will only affect oils for modern engines initially, MAN’s original service letter suggested that it would retire Category I (covering older engine designs) by May 2022. That date may change—MAN has already extended the deadline for assessing Cat II oils—but sooner or later the performance requirements will be harmonized for all MAN engines.

这一点将标志着市场上表现的大幅增加。虽然具有较旧的发动机设计的船舶运营商可能很好地使用高规格的润滑剂,但权衡将成为能够保持清洁和持续更长时间的发动机资产。

未来的燃料

IMO 2020即将推出的新型混合燃料,以及发动机设计师对性能的日益提高的要求,将推动复杂添加剂化学技术的发展。随着航运业开始寻求替代燃料,这些趋势只会加速,而每一种燃料都有自己具有挑战性的特点。

液化天然气(LNG)是最广泛的“替代”燃料,预计到2050年将成为燃料组合的重要组成部分。尽管以天然气为燃料的船舶占目前现役船舶的0.5%,但如果将已订购的船舶计算在内,这一比例将升至10%。由于我们已经有了一些LNG发动机操作的经验,这里是一个理想的地方,可以开始研究替代燃料可能如何影响发动机状况和润滑剂性能要求。

柴油和奥托 - 循环双燃料发动机都具有燃烧特性,可以导致包括沉积物,气缸磨损和破碎的活塞环的挑战。发生了这些问题,其中气体燃烧的高温挑战圆筒润滑剂的完整性。结果,需要开发具有较高耐热性的气缸润滑剂以适应这些更严重的条件。这包括使用新型抗磨,抗氧化剂和分散剂添加剂。

虽然我们对液化天然气的了解还不够,但它是我们所知道的魔鬼。随着越来越多的其他燃料(包括氢、甲醇、氨以及生物燃料)的试点和试验的出现,我们正在应对更大的未知数。从润滑剂添加剂开发人员的角度来看,在进行测试之前,我们需要进行大量的研究和信息收集工作。我们对vlfo的研究表明,即使是建立的实验室测试也可能无法识别相关的性能参数。新的实验室测试方法可能需要得出更有见地的结论。

可以安全地说,这些燃料会因其燃烧行为及其固有的特性而有挑战。例如,氨的众所周知的毒性和腐蚀性必将对发动机状况产生一些影响。润滑剂添加剂专家和气缸油供应商的作用将探讨润滑剂如何有助于最小化影响并延长发动机可靠的使用寿命。由于未来的燃料和未来的燃料发动机比今天的燃料和技术更昂贵,润滑油也将在使这些燃料可行通过最小化发动机维护和维修费用来实现关键作用。

虽然我们只是在我们对理解这些燃料对发动机状况的影响的开始时,但有一件事很清楚:需要先进的润滑剂化学物质来铺平道路。该过程从发动机清洁性能的BN解耦,今年为该演变的基础奠定了基础。

内容取自Bunkerspot的原始文章

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