燃料油是从石油(原油)蒸馏中获得的各种馏分。这些油包括馏分油(较轻的馏分)和残渣油(较重的馏分)。燃料油包括重质燃料油(船用燃料)、船用燃料油(MFO)、炉用油(FO)、瓦斯油(瓦斯油)、取暖油(如家用取暖油)、柴油等。

术语燃料油通常包括在炉或锅炉中燃烧以产生热量的任何液体燃料(加热油),或在发动机中用于产生动力的液体燃料(作为汽车燃料)。然而,它通常不包括其他液体油,例如闪点约为42°C(108°F)的液体油,或在棉芯或羊毛芯燃烧器中燃烧的油。从更严格的意义上讲,燃料油仅指原油可以生产的最重的商业燃料,即比汽油重的燃料

石脑油。

燃料油由长链烃组成,特别是烷烃、环烷烃和芳烃。丙烷、石脑油、汽油和煤油中的小分子沸点相对较低,在分馏过程开始时就会被去除。较重的石油衍生油,如柴油和润滑油,挥发性要低得多,蒸馏速度也较慢。

使用

石油有很多用途;它为家庭和企业供暖,为卡车、轮船和一些汽车提供燃料。少量的电力是由柴油产生的,但它比天然气更具污染性,也更昂贵。它通常被用作调峰发电厂的备用燃料,以防天然气供应中断,或作为小型发电机的主要燃料。在欧洲,柴油的使用通常仅限于轿车(约40%)、SUV(约90%)以及卡车和公共汽车(超过99%)。市场为

由于天然气和热泵的广泛普及,使用燃油的家庭供暖已经减少。然而,在某些地区,如美国东北部,这种情况非常普遍。

残余燃料油用处不大,因为它非常粘稠,在使用前必须用特殊的加热系统加热,并且可能含有相对大量的污染物,特别是硫,硫在燃烧时会形成二氧化硫。然而,它的不良特性使其非常便宜。事实上,它是目前最便宜的液体燃料。由于使用前需要加热,剩余燃油不能用于道路车辆、船只或小型船只,因为加热设备占用了宝贵的空间,使车辆更重。加热油也是一个微妙的过程,快速行驶的车辆。然而,发电厂和大型船舶能够使用剩余燃料油。

在过去,使用残余燃料油更为常见。它为锅炉、铁路蒸汽机车和蒸汽船提供动力。然而,机车已经由柴油或电力提供动力;由于运营成本较高,蒸汽船不像以前那么常见(大多数液化天然气运输船使用蒸汽装置,因为货物排放的“蒸发”气体可以用作燃料来源);现在大多数锅炉使用取暖油或天然气。一些工业锅炉仍在使用它,包括纽约市在内的一些旧建筑也在使用它。2011年,纽约市估计,燃烧4号和6号燃油的1%的建筑造成了该市所有建筑产生的86%的烟尘污染。纽约将逐步淘汰这些燃料等级作为其环境计划PlaNYC的一部分,

由于担心细颗粒物对健康的影响,到2015年底,所有使用6号燃油的建筑都已改用污染较小的燃料。

发电中剩余燃料的使用也有所减少。1973年,美国剩余燃料油发电量占总发电量的16.8%。到1983年,这一比例已降至6.2%,截至2005年,包括柴油和剩余燃料在内的各种形式的石油发电量仅占总产量的3%。[需要引用]下降是天然气价格竞争和环境排放限制的结果。对于发电厂来说,加热油、额外的污染控制和燃烧后所需的额外维护的成本往往超过了燃料的低成本。燃烧燃油,

特别是残余燃料油产生的二氧化碳排放量均匀高于天然气。

许多燃煤发电厂的锅炉“点火”设施继续使用重质燃料油。这种用法大致类似于用火种生火。如果不执行此动作,则难以开始大规模燃烧过程。

残余燃料油的主要缺点是其初始粘度高,特别是在6号油的情况下,这需要一个正确设计的储存、泵送和燃烧系统。虽然它通常仍然比水轻(比重通常在0.95到1.03之间),但它比2号油、煤油或汽油重得多,粘度也更高。事实上,6号油必须储存在38°C(100°F)左右,加热到65-120°C(149-248°F),然后才能轻松泵送,并存放在冷却器中

在一定温度下,它会凝结成焦油状半固体。顺便说一句,大多数6号油混合物的闪点约为65°C(149°F)。试图在低温下泵送高粘度油是损坏燃料管线、炉子和相关设备的常见原因,这些设备通常是为轻质燃料设计的。

为了进行比较,BS 2869 G类重质燃料油的表现类似,需要在40°C(104°F)下储存,在50°C(122°F)左右泵送,并在90-120°C(194-248°F)附近最终燃烧。

历史上燃烧6号或其他残油的设施大多是20世纪初或中期建造的工业厂房和类似设施,或者在同一时期从煤炭转向石油燃料。在任何一种情况下,渣油都被视为一个很好的前景,因为它便宜且容易获得。这些设施大多随后被关闭

或者用更简单的燃料供应(如天然气或2号油)代替他们的燃料供应。6号油的高硫含量(在某些极端情况下高达3%)对许多供暖系统(通常在设计时没有考虑到足够的防腐措施)产生了腐蚀作用,缩短了它们的寿命,增加了污染影响。在经常关闭并允许冷却的炉子中尤其如此,因为内部冷凝会产生硫酸。

由于在燃料供给管线上使用石棉绝缘材料,此类设施的环境清理经常变得复杂。6号油非常持久,不会迅速降解。其粘度和粘性也使地下污染的修复变得非常困难,因为这些特性降低了空气剥离等方法的有效性。

当释放到水中时,如河流或海洋,残留的石油往往会分解成小块或焦油球——石油和颗粒物的混合物,如淤泥和漂浮的有机物——而不是形成一个单一的浮油。平均约5-10%的材料将在释放后数小时内蒸发,主要是较轻的烃馏分。其余的通常会沉入水柱底部。

健康影响

由于燃油质量低,燃烧时对人类健康尤其有害,会导致严重疾病和死亡。在国际海事组织2020年硫上限之前,航运业的空气污染估计每年导致约40万人过早死亡,包括肺癌和心血管疾病,以及每年1400万儿童哮喘病例。

即使在2020年引入了更清洁的燃料规则之后,据估计,航运空气污染每年仍造成约25万人死亡,每年约有640万儿童哮喘病例。

受船舶空气污染影响最严重的国家是中国、日本、英国、印度尼西亚和德国。2015年,航运空气污染估计造成中国20520人死亡,日本4019人死亡,英国3192人死亡。

根据ICCT的一项研究,位于主要航道上的国家尤其容易受到污染,航运在运输部门空气污染造成的总死亡人数中占很大比例。2015年,在台湾,航运占所有运输造成的空气污染死亡人数的70%,其次是摩洛哥,占51%,马来西亚和日本都占41%,越南占39%,英国占38%。

除了商业航运,游轮也会排放大量的空气污染,损害人们的健康。据报道,截至2019年,嘉年华公司旗下最大的游轮公司的船只排放的二氧化硫是欧洲所有汽车总和的十倍。

船用燃料分类

在海洋领域,燃料油使用另一种分类:

  • MGO(船用瓦斯油)——大致相当于2号燃料油,仅由馏分油制成
  • MDO(船用柴油)-大致相当于3号燃料油,一种重质汽油混合物,可能含有极少量的黑色炼油厂原料,但粘度低至12 cSt,因此不需要加热用于内燃机
  • IFO(中间燃料油)-大致相当于4号燃料油,由汽油和重质燃料油混合而成,汽油比船用柴油少
  • HFO(重质燃料油)-纯或接近纯的残油,大致相当于5号和6号燃料油
  • NSFO(海军专用燃料油)——5号HFO的另一个名字
  • MFO(船用燃料油)——6号HFO的另一个名字

与普通柴油不同,船用柴油含有一些重质燃料油。

标准和分类

CCAI和CII是描述渣油着火质量的两个指标,CCAI尤其常用于船用燃料的计算。尽管如此,由于船用发动机设计为使用不同粘度的燃料,因此船用燃料在国际燃油市场上仍以其最大粘度(由ISO 8217标准设定,见下文)报价。使用的粘度单位是厘斯托克(cSt),下面按成本顺序列出了最常引用的燃料,最便宜的燃料排在第一位。

  • IFO 380–最大粘度为380厘斯(含硫量<3.5%)的中间燃料油
  • IFO 180–最大粘度为180厘斯(含硫量<3.5%)的中间燃料油
  • LS 380–低硫(<1.0%)中间燃料油,最大粘度为380厘斯
  • LS 180–低硫(<1.0%)中间燃料油,最大粘度为180厘斯
  • MDO–船用柴油
  • MGO–船用汽油
  • LSMGO——低硫(<0.1%)船用瓦斯油——该燃料将用于欧盟港口和锚地。欧盟硫指令2005/33/EC
  • ULSMGO–超低硫船用瓦斯油–在美国称为超低硫柴油(最大含硫0.0015%),在欧盟称为汽车瓦斯油(最大含硫0.001%)。美国领土和领海(内陆、海洋和汽车)以及欧盟内陆使用的最大硫允许量。

密度也是燃油的一个重要参数,因为船用燃料在使用前经过净化,可以去除油中的水和污垢。由于净化器使用离心力,油的密度必须与水有足够的不同。较旧的净化器使用的燃料最大为991 kg/m3;使用现代净化器,还可以净化密度为1010kg/m3的油。

1982年,第一个英国燃料油标准问世。最新标准是2017年发布的ISO 8217。ISO标准描述了馏分燃料的四种质量和残渣燃料的10种质量。多年来,标准对硫含量等对环境重要的参数变得更加严格。最新标准还禁止添加废润滑油(ULO)。

符合ISO 8217(3)的船用燃料油的一些参数。2005年版):

1.自2020年1月以来,公海最大硫含量为0.5%。自2015年1月1日起,指定区域的最大硫含量为0.1%。在那之前,它是1.00%。

2.铝和硅的含量有限,因为这些金属对发动机有危险。这些元素的存在是因为燃料的某些成分是通过流化催化裂化工艺制造的,该工艺利用含铝和硅的催化剂。

3.机舱内使用的所有燃料的闪点应至少为60°C。(DMX用于应急发电机等,通常不用于机舱。液化石油气/液化天然气等气体燃料对燃料系统有特殊的分类规则。)

燃料舱燃料

从技术上讲,船用燃料或船用原油是指水上船只上使用的任何类型的燃料油。它的名字来源于最初储存燃料的煤仓。2019年,大型船舶消耗了2.13亿吨燃油。澳大利亚海关和澳大利亚税务局将船用燃料定义为为船舶或飞机发动机提供动力的燃料。A舱为4号燃油,B舱为5号燃油,C舱为6号燃油。由于6号是最常见的,“船用燃料”通常被用作6号的同义词。5号燃料油也被称为海军特种燃料油(NSFO)或简称为海军特种燃油;5号或6号通常也称为重质燃料油(HFO)或炉用燃料油(FFO);高粘度需要加热,通常是通过再循环的低压蒸汽系统,然后才能从燃油箱中泵出油。在现代海事实践中,煤仓很少被这样标记。

自20世纪80年代以来,国际标准化组织(ISO)一直是船用燃料(燃料)的公认标准。该标准的编号为8217,最近在2010年和2017年进行了更新。最新版本的船用燃料规范是ISO 8217:2017。该标准将燃料分为残渣燃料和馏分燃料。航运业最常见的残余燃料是RMG和RMK。两者之间的差异主要是密度和粘度,RMG通常以380厘斯或更低的速度输送,RMK以700厘斯或更小的速度输送。配备更先进发动机的船舶可以处理更重、更粘稠、因此更便宜的燃料。世界各地的管理机构,如加利福尼亚州、欧盟,已经建立了排放控制区(ECA)

限制其港口燃烧的燃料的最大硫含量,以限制污染,将ECA内硫和其他颗粒物的百分比从4.5%m/m降低到2015年的0.10%。截至2013年,在ECA外继续允许3.5%的硫含量,但国际海事组织计划到2020年将ECA外的硫含量要求降低到0.5%m/m。这就是船用馏分燃料和其他使用重质燃料的替代品发挥作用的地方。它们与世界各地用作道路柴油的2号柴油具有相似的性能。运输中最常用的等级是DMA和DMB。使用国际舱载燃料产生的温室气体排放目前已列入国家清单。

重油仍然是游轮的主要燃料,游轮是一个与清洁友好形象相关的旅游部门。与之形成鲜明对比的是,由于HFO的高硫含量,废气排放导致的生态平衡明显比个人出行差。

加油

“加油”一词广义上涉及将石油产品储存在储罐中(除其他不同含义外)。根据上下文,确切含义可以进一步专门化。也许最常见、更专业的用法是指加油船的实践和业务。加油作业位于海港,包括储存船用燃料和向船只提供燃料。

或者,“加油”可能适用于装载燃料并将其分配到可用燃料库(车载油箱)的船上物流。

最后,在尼日利亚石油工业的背景下,加油是指未经授权在运输管道上挖洞,通常是通过非常粗糙和危险的手段,非法转移原油(通常随后在临时设施中精炼成较轻的运输燃料),造成泄漏。

截至2018年,约有3亿吨燃油用于船舶加油。2020年1月1日,国际海事组织(IMO)制定的规定要求所有海运船舶使用低硫燃油(0.5%硫)或安装废气洗涤器系统以去除多余的二氧化硫。船舶的排放通常受到船上使用的任何燃油的以下硫上限的控制:2012年1月1日及之后为3.50%,2020年1月2日及以后为0.50%。进一步去除硫意味着额外的能源和资本成本,并可能影响燃料价格和可用性。如果定价正确,多余的廉价但肮脏的燃料就会找到出路

进入其他市场,包括在环保程度低的国家取代一些陆上能源生产。

交通运输

燃料油由油轮船队运往世界各地,运往美国休斯顿等适当规模的战略港口;新加坡;富查伊拉,阿拉伯联合酋长国;巴拿马巴尔博亚、巴拿马克里斯托瓦尔;萨哈,埃及;西班牙阿尔赫西拉斯和荷兰鹿特丹。如果没有方便的海港,可以使用驳船进行内陆运输。轻质燃油也可以通过管道运输。欧洲的主要实体供应链位于莱茵河沿岸。

环境问题

船舶燃料燃烧的排放导致了气候变化和许多港口城市的空气污染水平,特别是在工业和道路交通排放得到控制的地方。在泊位将辅助发动机从重质燃料油转换为柴油可以大幅减少排放,特别是二氧化硫和颗粒物。销售的船用燃料的二氧化碳排放量不会计入国家温室气体排放量。对于拥有大型国际港口的小国来说,领海的排放量与所售燃料的总排放量之间存在重要差异。在1997年于日本京都举行的第三次缔约方会议上,各国同意在美国气候变化代表团坚持豁免后,将舱载燃料和多边军事行动从国家排放总量中豁免。