適合未來船用燃料的潤滑油

　　航運業的長期環保目標推動著行業不斷追求更新型、更清潔的燃料。然而，盡管我們還有29年的時間來實現總體減排目標——即在2008年排放的基礎上，于2050年實現削減至少50%的總溫室氣體排放，但就目前的進展而言，留給我們的時間已經不多了。許多候選燃料的發動機技術甚至還沒有達到商業航運的試點階段，但由于船舶壽命相當長，必須為直到2050年仍在繼續行駛的船舶選定可靠的燃料技術路線。與此同時，氣缸油的漫長開發周期也對此提出了挑戰。

　　行業普遍認為，盡管某些領域的更迭速度很快，但潤滑油的研發卻通常耗時頗長。那是因為我們必須花時間理解新型燃料投入使用后產生的各種影響。

　　測試的差異

　　為了開發適合的發動機汽缸油添加劑方案，實驗室試驗是遠遠不夠的。獲得實際工作的發動機信息是潤滑油和添加劑開發過程中的重要部分。國際內燃機協會（CIMAC）于今年早些時候發布的《液化天然氣發動機潤滑油指南》，該指南的發布相比第一批相關船用發動機投入使用的時間晚了5年,這樣一個典型的時間差恰恰表明了制定潤滑油要求相較于新型燃料的市場采用之間滯后性。

　　自愿參加試驗的用戶的缺乏也會加劇這一時間差。可以理解許多船東和運營商不愿讓自己的船舶成為新潤滑技術的試驗品。但由于行業面臨著為多種替代燃料開發潤滑油方案的壓力，我希望這種情況將會發生改變。

　　我希望船東們可以積極面對這樣的挑戰。在合作這一議題上，我們可以展開大量討論。我相信船東、發動機設計師、燃料供應商和潤滑油公司可以通過合作深入了解發動機的性能、狀態和新燃料的影響。

　　需要花時間積累的不僅僅是船舶的運行經驗。

　　在2020年之前的幾年間，全球范圍內實施船用燃油硫含量不超過0.5%的規定，這是迄今為止針對船用燃料質量的最大的改變。也正是在這一期間，我們了解到船舶采用新型燃料的過程中面臨的其他挑戰。

　　? 首先是燃料獲取的問題

　　2017年的時候，市場上幾乎沒有硫含量極低的燃油機油（VLSFO）。即便到了2019年末，市場對超低硫含量燃料油的供應局面依然不甚清晰。

　　? 在發動機試驗階段，我們觀察到了第二個挑戰：

　　使用VLSFO的實際試驗結果不總是與開發階段小尺寸的的實驗室模擬試驗結果保持一致。

　　這些發動機試驗旨在幫助我們進一步確認早期模擬試驗的結果。模擬試驗本應幫助我們確定沉積物的成分和抗氧化劑的效果，從而為我們的配方開發指明方向。然而，某些模擬試驗的結果與發動機試驗的結果并不一致。

　　因此我們必須重新研究模擬試驗。在一些情況下，我們修改了模擬試驗，而在另一些情況下，我們必須引入新的試驗以更好地反映配方性能的真實表現。

　　由此可見，為新型燃料開發潤滑油和添加劑不僅需要在實際運行試驗上投入大量時間，還需要確保實驗室試驗能夠正確評估配方的特性。根據我們開發VLSFO適配油品的經驗，我們相信在開發針對其他燃料的潤滑產品時也會遇到類似的挑戰。

　　早期階段的開發包含更多迭代。我們需要時間來了解潤滑油和燃料之間的相互作用，以及現有的模擬試驗與真實的發動機工作條件之間存在的關聯。我們可能需要調整現有的模擬試驗或設計新的試驗來加強這種關聯。

　　了解主要替代燃料對潤滑油性能的要求是至關重要的，包括燃料本身的特性，相應的發動機調整及對其運行造成的影響，在綜合了解所有信息的基礎上，我們才能了解對潤滑油性能的要求。

　　以甲醇為例

　　和許多替代燃料一樣，甲醇需要少量的先導燃料來控制燃燒，這將對排放和發動機條件產生影響。而且和其他燃料一樣，甲醇也有可能發生自燃。自燃會導致燃燒效率降低，消耗更多燃料，并產生更多排放。此外，它還會在氣缸內部和活塞上產生熱點，從而生成有破壞性的沉積物。

　　甲醇燃料的這些固有特性意味著發動機開發商需要調整發動機的設計。為了管理不同的甲醇和先導燃料的噴射壓力，需要全新的噴嘴設計。此外，為了使氮氧化物的排放低于IMO的III階段限值，還需要進行廢氣后處理，如選擇性催化還原（SCR）、廢氣再循環（EGR）或注水(降低燃燒溫度)。

　　這些特性和發動機設計的調整會對其運行產生影響，這正是我們不僅需要實驗室的試驗，也需要發動機知識的原因所在。舉個例子，甲醇燃料對發動機的一個影響是火焰傳播與傳統燃料的不同。柴油燃燒在氣缸內產生的火焰較為一致，而甲醇燃燒產生的火焰則不一致。它可以持續更長的時間，而且不像柴油反應那樣均勻。這種不可預測的火焰會導致氣缸活塞部分暴露在更高的溫度下，增加可能導致發動機磨損的沉積物。

　　從這三個方面來看，甲醇顯然對氣缸油提出了特殊的要求。由于存在自燃和火焰傳播的風險，氣缸油必須能夠承受相對較高的氣缸溫度，同時又不降低潤滑性能。由于沉積物容易在熱點上形成，因此潤滑油需要加強磨損保護，以防止氣缸過早損壞。隨著發動機運行經驗的累積，將來還可能出現其他的挑戰。

　　研發挑戰

　　所有主要的候選替代燃料都對潤滑產品的研發提出了挑戰。我們肯定需要新的添加劑技術來助力這些燃料的使用。可以肯定地說，不存在放之四海而皆準的解決方案。專油專用是必然的發展路線。

　　如果船舶業希望在不對發動機和氣缸狀態的管理方式進行重大改變的前提下，解決替代燃料帶來的各種挑戰，那么必須盡快開展行動。雖然潤滑油的開發本身就具有挑戰性——特別是基于使用經驗的漫長開發周期，但在其他領域，所有行業利益相關者都面臨著同樣的問題。其中，風險評估值得重點強調。

　　哪怕在實驗室中用最少量的燃料開展測試之前，都需要對潛在的風險進行非常嚴格的評估。我們在測試時需要做什么？我們需要注意什么？例如，被氨污染的潤滑油和被殘渣油污染的潤滑油有什么不同？這些測試非常繁冗，但行業中的每一位利益相關者都不能繞過它們。

　　我們的觀點?

　　合作可以加速整個進程。正如船東可通過提供測試平臺助力新潤滑油加速上市一樣，其他行業參與者也可以這樣做。如果我們共同努力了解替代燃料及其相關風險，這將使船運業能夠更快地開展新潤滑油的現場測試。這些討論，以及相關技術方案在測試中體現的氣缸狀態，對于船舶得以盡早使用替代燃料至關重要。