| Indhold |

Miljøprojekt nr. 410, 2000

Udvikling af bunkernorm for skibe

Indholdsfortegnelse

1. Indledning

Nærværende rapport om "Udvikling af bunkernorm for skibe" er udarbejdet for Miljøstyrelsen (MST) til brug for en eventuel regulering af svovlindholdet i bunkerolie, idet MST har fundet, at de definitioner, der anvendes i direktiv 93/12/EØF om gasolie ikke er relevante for redere ved indkøb af bunkerolie. Der henvises til kommissoriet for arbejdsgruppens arbejde.

Arbejdet indledes med at få belyst, hvilken type maskineri, der er installeret i de forskellige skibstyper, der besejler de danske farvande.

Skibsinddelingen er foretaget på følgende måde:

	Færger: Primære ruter Sekundære ruter Internationale ruter Hurtigfærge ruter
	Handelsskibe
	Fiskeskibe
	Fritidsskibe

Med baggrund i ovennævnte skibsopdeling skal det undersøges om flere skibstypers normer kan slås samme for at reducere antallet af normer.

Der foretages en udredning af den bunkerolie, som skibets maskineri typisk anvender og en sammenligning med den olietype, som maskinfabrikanten specificerer for den pågældende maskintype.

Udfra ovennævnte anvendte og specificerede brændselsolier rubriceres disse efter ISO-standard og CIMAC’s specifikationer for bunkerolie.

Denne fuel olienorm/fuel oliespecifikation bygges herefter op med ISO-standard og CIMAC som udgangspunkt, men med tilføjelser af max. og min værdier for de enkelte bestanddele, samt øvrige bemærkninger med hensyntagen til driftstekniske og miljøtekniske egenskaber, samt destillationsrest ved 350 gr.C og 250 gr. C (som er direktivets definition), samt endelig leverancesikkerhed for den pågældende fuel olietype.

Det er EU - Fællesskabets miljøpolitiske mål og princip at sikre effektiv beskyttelse af befolkningen mod den erkendte sundhedsfare ved svovldioxidemissioner og beskytte miljøet ved at forhindre, at svovlnedslag overskrider de kritiske belastninger og niveauer.

Svovldioxidemissioner bidrager betydeligt til forsuring inden for EU. Svovldioxid indvirker betydeligt på menneskers sundhed og på miljøet som helhed. Forsuring og svovldioxid i atmosfæren beskadiger følsomme økosystemer, skovenes vækst og skader på bygninger.

2. Formål og anvendelse

Formålet med udarbejdelse af en ny bunkernorm er at udarbejde kriterier, definitioner på bunkerolie, som er i overensstemmelse med de kriterier, parametre, som rederne typisk indkøber bunkerolie efter, og som herefter kan anvendes i lovgivningen: direktiver, bekendtgørelser m.v. om f.eks. begrænsninger af bunkeroliens indhold af svovl.

Reduktion af emissionen af svovldioxid fra forbrænding af visse mineraloliebaserede flydende brændstoffer skal opnås ved fastsættelse af grænser for svovlindholdet for sådanne brændstoffer som betingelse for, at de kan anvendes på EU - område.

Grænserne for svovlindholdet i visse mineraloliebaserede flydende brændstoffer gælder imidlertid ikke for brændstoffer,

1. der er indeholdt i brændstoftankene på skibe, når disse krydser en grænse mellem et tredjeland og en medlemsstat.
2. der er bestemt til forarbejdning med henblik på endelig forbrænding
3. der anvendes til forarbejdning i raffinaderiindustrien

3. Definitioner

Da hovedvægten i denne rapport er at undersøge og belyse brændselsolier til skibe, må det derfor være korrekt at definere hvad, der forstås ved fuel olie og gasolie jævnfør EU-direktivets definitioner. I dette direktiv forstås ved:

1. Fuel olie

Ethvert mineraloliebaseret flydende brændstof, som henhører under KN-kode 2710 00 71 til 2710 00 78 (dette er toldpositions numre), eller som (bortset fra gasolie som defineret i nr. 2) ud fra sine destillationsgrænser henhører under de svære olier, der er bestemt til anvendelse som brændstof, og hvoraf mindre end 65 volumenprocent ( inklusive tab) destillerer ved 250 gr. C efter ASTM D86-metoden. Kan destillationen ikke bestemmes efter ASTM D86-metoden, klassificeres olieproduktet som fuel olie.

2. Gasolie

Ethvert mineraloliebaseret flydende brændstof, som henhører under KN-kode 2710 00 69, eller som ud fra sine destillationsgrænser henhører under de mellemdestillater, der er bestemt til anvendelse som brændstof, og hvoraf mindst 85 volumenprocent ( inklusive tab) destillerer ved 350 gr.C efter ASTM D86-metoden. Dieselolie som defineret i artikel 2, stk. 2, til Europa - Parlamentets og Rådets direktiv om kvaliteten af benzin og dieselolie er ikke omfattet af denne definition.

Definitioner af brændselsolier inden for søfartserhvervet

Gennem tiden har der inden for søfartserhvervet været mange forskellige definitioner på brændselsolier og endnu i dag er der en del forskellige standarder, som rederierne bestiller olie efter.

For en del år tilbage definerede man brændstofferne ved bestilling som:

	gasolie
	dieselolie
	let fuel olie
	svær fuel olie

med opgivelse af den ønskede viskositet i sec. Redwood I ved 100 gr. F samt ca. vægtfylde ved 15 g.C.

Men foranlediget af den tekniske udvikling på olie raffinaderierne, hvor man blev bedre til at cracke råolien og udvinde flere produkter, samt i takt med en større miljøbevidsthed på landjorden, men ikke på skibe, bevirkede denne udvikling også, at brændstofkvaliteten til skibe blev dårligere, da der ikke på daværende tidspunkt blev stillet miljøkrav til skibsfarten. Motorbyggerne måtte derfor begynde at tænke i andre baner og designe motorer, der var i stand til anvende de dårligere bændolier, - en udvikling, der stadig pågår. Rederierne blev samtidig nødt til at stille flere krav til den bunkerolie, som man bestilte og i 1982 blev den første standard, som også omfattede de såkaldte tungolier eller heavy-olier præsenteret. Denne fik betegnelsen BS MA 100, hvor brændolierne er inddelt i 12 grupper og i hver gruppe er der angivet grænseværdier for oliens egenskaber.

Hovedgrupperingen i BS (British Standard) MA 100 er:

Det er her værd at bemærke, at grupperingen er henført til oliens viskositet. Man skal også bemærke, at denne standard har flere begrænsninger. F.eks. giver den ikke oplysninger om så vigtige tungolieegenskaber som:

	blandbarhed
	tændingsegenskaber
	indhold af faste partikler eller forureninger

Denne BS MA 100- standard anvendes fortsat af mange rederier, når der skal bestilles bunker ude omkring i verden; men er ved at glide i bagrunden til fordel for ISO 8217-standarden, der nok er den mest fremherskende i dag. Også CIMAC’s fuel olie anbefalinger anvendes en del. Man ser ofte ISO 8217 og CIMAC’s definitioner integreret i samme tabel eller standard. ( CIMAC står for CONSEIL INTERNATIONAL DES MACHINES A COMBUSTION og som varetager maskinfabrikanters og brugers interesser).

I det følgende oversigtsskema er opremset inddelingen af bændolier efter ISO 8217 samt CIMAC’s:

a) Distillate grades

Som det fremgår af tabelopstillingen angående destillate grades beskriver ISO 8217 og CIMAC fire kategorier for destilleret fuel. Yderligere angiver standarden max.- og min værdier for følgende:

b) Residual grades

Bemærkninger til opstillet tabel angående residual grades henført til ISO 8217 og CIMAC.

Standarderne er opbygget med udgangspunkt i oliernes viskositet.

A 10 og B 10

Er anvendelig til drift ved lav omgivelsestemperatur i installationer uden opvarmningsmuligheder i storage tank, hvor et pour point lavere end 24 eller 30 gr. C er nødvendigt. Af disse to grades har A 10 en lavere vægtfylde og en minimum viskositet for at forbedre muligheden for gode tændingsegenskaber.

C 10 og op til H55

Er fuel olier der om bord kræver behandling/rensning i almindelige purifier - clarifier centrifugesystem.

K 35, K 45 og K55

Er fuel olier til brug i installationer med centrifuger specielt designet til behandling af fuel olier med højere vægtfylde.

Som det fremgår af tabelopstillingen angående residual grades beskriver ISO 8217 og CIMAC, 13 kategorier for residual grades. Yderligere angiver standarden max.- og min værdier for følgende:

Det kan synes beklageligt, at selv den nye ISO 8217-1996-udgave ikke medtager begrænsninger på flere af de stoffer, der vitterligt ofte findes i fuel olierne. Som eksempel herpå kan nævnes:

	Natrium
	Jern
	Fosfor
	Bly
	Calcium
	Zink

Standarden oplyser ganske vist max. værdier i mg/kg for Aluminium og Silicon, men siger ikke noget om partiklernes størrelse, hårdhed og vægtfylde. Dette er en nok så vigtig parameter for slidtage i brændstofsystemet og cylinderforinger.

Standarden burde også oplyse, at fuel olien ikke må indeholde kemisk affald og brugte smøreolier. Standarden burde også specifisere om den pågældende olie kunne forblive stabil, således at asfalthene-indholdet ikke bevirkede slamdannelser.

Heller ikke oplysninger med en så vigtig en parameter som CCAI- værdi oplyses. ( CCAI= Calculated Carbon Aromatic Index, som er et udtryk for oliens forbrændingsegenskaber eller tændvillighed) er medtaget.

Et nyere problem, der opstod i 1997 og stadig er uløst, er, at man i analyser fra bunkerolier har fundet propylenpartikler i størrelsen fra 30 my og helt op til 5 mm lange. Disse fremmedlegemer er fundet US Gulf, østkysten af USA, De Baltiske Lande og Rusland. Dette er altså ved at udvikle sig til et globalt problem. På nuværende tidspunkt er men ikke klar over, hvordan disse propylenpartikler er opstået eller kommet i olien.

Det er også værd at bemærke, at ISO 8217 og CIMAC kun beskriver de tekniske og driftsmæssige aspekter ved max. og min. værdier af ledsagestofferne. Der er således ikke på noget tidspunkt i standarderne nævnt de miljømæssige konsekvenser af ledsagestofferne.

Nyere undersøgelser er i gang for at afdække dette problem med forskellige motortyper og ved varierende belastninger.

4. Generelt om brændselsolier

Gasolie, MGO

Gasolie er en letflydende ofte vandklar, gullig til brunlig væske med vægtfylde på ca. 0,85-0,89 g/kub.cm. Flammepunktet ligger fra 65-85 gr. C. Den nedre brændværdi er normalt fra 44000-45000 kJ/kg. Den kinematiske viskositet er ved 40 gr.C. ca. 5-7 cSt. Svovlindholdet er ca. 1-1,5%. Askeindholdet er under 0,01% Neutralisationstallet mindre end 0,1. Cetantal over 45. Gasolie anvendes fortrinsvis til mindre og eller motorer med højt omdrejningstal.

Dieselolie, MDO

Dieselolie, ofte benævnt Marine Diesel Oil (MDO) eller Marine Diesel Fuel (MDF), har en vægtfylde på ca. 0,9 g/kub. cm., flammepunktet ligger over 60 gr.C., brændværdien er ca. 44000 kJ/kg, kinematisk viskositet ved 40 gr. C er ca. 8-11 cSt, svovlindholdet er ca. 2%, farven er brunlig. Da dieselolie ofte leveres igennem de samme rørledninger og pumper, som anvendes til fuel oil, kan den være opblandet med så meget fuel, at den er næsten sort. Dieselolie anvendes som motorbrændsel i medium-speed dieselmotorer.

Dieselolie på land

Der foreligger 2 gængse former for miljødiesel nemlig let diesel og ultra let diesel. Begge typer udmærker sig specielt ved at have max. 0,05% svovlindhold målt efter ASTM D. 4294- metoden.

Begge olier er et miljøbaseret brændstof med et meget lavt indhold af svovl, og udmærker sig ved at have særdeles gode antændelsesegenskaber angivet ved cetantal og/eller cetanindex samt kuldeegenskaber tilpasset årstiderne. miljødiesel kan anbefales til alle typer dieselmotorer, hvor udstødningsgassernes renhed er af betydning for det omgivende miljø.

Det skal her bemærkes, at disse olier har et flammepunkt på min. 56 gr.C. Dette harmonerer ikke med kravene til flammepunkt i skibe, hvor temperaturen for flammepunkt skal være lig med 60 eller større end 60 gr.C. Disse 2 miljødieselolier kan derfor ikke anvendes i skibe.

En anden type dieselolie, der kan betegnes som miljødiesel er f.eks. Fiskeridiesel (0,05%)

Denne diesel er en tyndtflydende gasolie, der har et kogepunktsområde fra 200 gr.C til ca. 385 gr.C og specifikation og resultater for Fiskeridiesel (0,05%) er som følger:

Kuldeegenskaber

Fuel olie, HFO

Navnet fuel olie, ofte benævnt heavy fuel oil (HFO) dækker et stort og vidt område, som det også afspejles i oversigten over residual grades. Fuel olie kan således forekomme dels som et destillationsprodukt og dels som en destillationsrest af jordolie. Sidstnævnte betegnes da som en residual oil eller residual grade. Fuel olie opdeles også af olieselskaber i mange forskellige salstyper. Marine Fuel Oil (MFO) er en meget almindelig betegnelse anvendt af olieleverandører til beskrivelse af den billigste fuel olietype til handelsskibe. Den kan være af en hvilken som helst viskositet op til max., der varierer fra land til land, ja ofte fra havn til havn i samme land. MFO har også betegnelsen "Bunker C".

Thin Fuel Oil (TFO), Intermediate Fuel Oil (IFO) er betegnelser, der anvendes til at karakterisere blandingsolier afstemt efter forskellige krav til viskositet.

Ved denne omtale af heavy fuel oil skal der hermed rådes bod på den udbredte misforståelse, at en fuel olie med viskositeten 380 cSt er dårligere driftsmæssigt for maskinerne end en fuel olie med viskositeten 180 cSt. Dette er i dag ikke korrekt, men tværtimod lige omvendt. For ca. 10 år siden var denne bedømmelse korrekt.

I dag består en 180 cSt fuel ofte af en meget tung olie iblandet gasolie eller dieselolie for at opnå viskositeten 180 cSt. Dette kan give dårlige forbrændingsegenskaber og give slamudfældninger i centrifuger og filtre.

5. Indkøb af bunkers

Når et rederi skal bestille bunkers til et skib er det selvfølgelig ikke nok at aftale pris, mængde tid og sted for leverancen.

Grundlaget for bestillingen er først og fremmest at få klarlagt, hvilken brændselsolietype motorfabrikanten foreskriver til den pågældende maskintype samt at sikre sig, at de krævede oliebehandlingsfaciliteter om bord er i overensstemmelse hermed. Man kan groft sagt dele maskinanlæggene op i to grupper: De, der er designet til destillater af en eller anden grade, og de, der er designet til forbrænding af residual oils af en eller anden klasse inden for dette område.

Af konkurrencemæssige årsager oplyser motorfabrikanterne som regel den "dårligste" olietype og dermed også den billigste, som maskineriet kan køre på. Da udgiften til bunkerolie udgør en meget stor del af driftsomkostningerne, så har prisen naturligvis stor indflydelse på valget af olietype. Dette er dog ikke ensbetydende med, at så vælger rederiet konsekvent den billige og dårlige type. Valget af hænger foruden af pris, maskintype, oliebehandlingsudstyr også af den driftserfaring og driftssikkerhed, som man i det pågældende rederi har oparbejdet gennem årene samt sikkerhed for leverance og kvalitet.

For at skibet og rederiet kan sikre sig, at man nu også modtager den bestilte specificerede bunkerolie, er det meget almindeligt, at skibet ved bunkerrøret udtager en repræsentativ bunkerolieprøve. Dvs. en drypprøve hvor olien drypper ned i en såkaldt prøveflaske under hele bunkringens forløb. Prøven bliver derefter forseglet af skibets besætning under overværelse af bunkerleverandøren og olieprøven sendes til et uafhængigt laboratorium for analyse.

Når analysen er blevet udført, gives der på telex eller fax besked til rederi og skib angående resultatet dvs. indholdet af ledsagestoffer samt andre oplysninger vedr. olien samt dennes behandling for rensning og eventuelle driftsvanskeligheder. Det er helt almindeligt, at man ikke begynder at anvende den nye bunkerolie før analyseresultatet foreligger. Det er også helt almindeligt, at man om bord ikke blander fuel olier af forskellig herkomst, da dette kan give driftsmæssige uheldige konsekvenser. Man kan selvfølgelig komme ud for, at man på et tidspunkt skal blande fuel olierne, men inden denne blanding finder sted, skal man være sikker på, at de pågældende olier er blandbare.

På trods af, at man bestiller en dieselolie eller en heavy fuel olie efter ISO 8217 og eller med rederiets ekstra krav til specifikationen, kan man ikke være sikker på, at den pågældende olie også opfylder standarden eller specifikationen, da bunkerolierne som tidligere omtalt kan variere i kvalitet inden for samme grade. Dette er blandt andet årsagen til, at mange rederier har tilmeldt sig ordningen med fuel olieanalyser, i hvert fald hvis man bunker world-wide.

Det har i mange år været kendt og er stadig et problem med heavy fuel kvaliteterne rundt omkring i verden. Men det er måske nok så overraskende, at de såkaldte "finere" olier som benævnes destillater eller dieselolier også varierer meget i kvalitet inden for denne samme grade. En undersøgelse foretaget af de 3 destillater DMA, DMB og DMC efter ISO-standarden viser følgende afvigelser: Se her

Af ovennævnte dieselolieanalyse kan det udledes for:

DMA

15% af alle analyserne nåede ikke den nedre grænse for pour point. 3% havde mere end 0,3% MCR (koksrest). For 2,6% vedkommende lå flammepunktet under 60 gr. C. I alt havde 25,2% af DMA-analyserne mindst et punkt, hvor den pågældende olie ikke overholdt standarden.

DMB

18,1% af analyserne havde mere end 0,3% MCR (koksrest). I alt havde 27,7% af DMB-analyserne mindst et punkt, hvor den pågældende olie ikke overholdt standarden.

DMC

5,7% af analyserne overskred den specificerede grænse for Total Sediment. I alt havde 15,8% af DMB-analyserne mindst et punkt, hvor den pågældende olie ikke overholdt standarden.

Hvis man ser på problematikken vedrørende svovlindholdet, må det siges at overholde standardens krav særdeles rimeligt som vist i nedennævnte ekstrakt fra analysen:

En typisk bunkerspecifikation, der anvendes ved køb af bunkers fra et større dansk rederi, der sejler world-wide kan se således ud:

Quality - Bunker Specifications

Som det kan ses af ovennævnte specifikation bestilles der olie i henhold til ISO 8217, men med de nævnte begrænsninger og tilføjelser til specifikationen bestemt ud fra rederiets erfaringer, for at opnå en pålidelig og sikker drift på den pågældende olietype.

En typisk bunkerspecifikation, der anvendes ved køb af bunkers til et større dansk færgerederi, der sejler i danske farvande ser således ud:

Typisk specifikation SMD

Typisk specifikation LMD

Hvis disse to typer dieselolie, SMD og LMD skal henføres til ISO 8217 vil den nærmeste gruppe være DMB. SMD-olien kan anvendes om sommeren og kan være lettere farvet. LMD-olien har en klar farve og kan anvendes om vinteren.

En typisk bunkerspecifikation, der anvendes ved køb af Diesel LS, der betegnes som gasolie(MGO), til et større dansk færgerederi, der sejler i danske farvande ser således ud:

Typisk specifikation for Diesel LS (MGO)

6. Brændolieparametre

En traditionel analyse af brændolie omfatter fastlæggelse af værdier på en række parametre. Tilsammen skal disse parametre benyttes for at give en beskrivelse af:

Forbehandlingsmetoder og procedurer for at sikre, at brændolien før tilførsel til motor tilfredsstiller de krav, som motorfabrikanten har stillet til brændolien.

Muligheden for at benytte brændolien i den aktuelle maskintype uden at risikere skader og driftsproblemer.

Eventuelt at ændre driftsformen for motoren, som måtte være nødvendig for at minimere sandsynligheden for skader og driftsproblemer.

Parametre for forbehandlingen

De parametre, som direkte giver informationer for forbehandlingen omfatter:

Vægtfylde

Vægtfylden er bestemmende for muligheden for at udskille vand ved centrifugeringen.

Viskositet

Viskositeten er bestemmende for muligheden for at forvarme til korrekt temperatur ved brændstofpumperne. Typiske viskositeter ligger i området 10-15 cSt ved indsprøjtning.

Stivnepunkt/pour point

Stivnepunktet er bestemmende for den temperatur brændolien må opvarmes til for at sikre den kan pumpes. Ved temperaturer under stivnepunktet vil en udfældning af voks bevirke, at olien ikke kan pumpes. Den øvre grænse i henhold til ISO 8217 er 30 gr.C., men for de fleste oliekvaliteter ligger stivnepunktet lavere. Enkelte destillatfraktioner fra termisk spaltning vil kunne have et stivnepunkt op mod og endog over grænseværdien.

Vand

Vand kan foreligge i brændstof som ferskvand og saltvand. Vandforureningen vil normalt indtræffe under transporten fra olieraffinaderiet til bunkerhavnen eller fra bunkerbåden. Den maksimale vandprocent i henhold til ISO 8217 er 1 %. Et vandindhold over 1% kan give anledning til returnere bunkeren eller få prisnedslag. Mange rederier er selvfølgelig ikke interesseret i at modtage og betale for en heavy fuel oil med ca. 1 % vandindhold, hvorfor rederierne som tidligere omtalt ofte stiller ekstra krav eller begrænsninger til ISO 8217-standarden. Man er kort sagt ikke interesseret i først at betale for vandet, problemer med at få det udskilt fra olien og derefter betale for at skille sig af med denne vand-olieblanding.

Vand, som følger med brændolien ind i indsprøjtningssystemet og cylinderen, vil kunne forårsage belægningsdannelse, korrosion, erosion og give ustabil og ufuldstændig forbrænding, samt skader på brændstofdyser og brændstofpumper.

Aske

Askeindholdet angiver mængden af ikke brændbart materiale i brændolien. Asken omfatter også alle former for faste forureninger. Disse forudsættes i størst mulig grad fjernet ved forbehandlingen bestående af settling, centrifugering og i filtersystemer. Den øvre grænse for askeindhold er i følge ISO 8217-standarden sat til 0,2 vægtprocent for heavy fuel oil, men et askeindhold på over 0,1% må anses for at være højt. Særligt i de tilfælde, hvor de faste forureninger kan bestå af katalysatorrester de såkaldte "cat-fines", er et højt askeindhold en indikation på, at en effektiv forbehandling er af afgørende betydning for at undgå stor slidtage.

Blandbarhed

Blandbarhed beskriver tendensen til udfældning af slam (asfalthener) ved blanding med en anden type olie. Heavy fuel oil, der leveres til et skib, skal som udgangspunkt være stabile, og dette indebærer, at de tunge hydrokarbonmolekyler holdes svævende i olien. Hvis en sådan brændolie iblandes en anden brændolietype, som ødelægger evnen til at holde de tunge molekyler svævende i olien, vil der ske en udfældning af asfalthener i form af slam. Slammet repræsenterer et brændbart stof og indebærer følgelig et tab af bunkers. Slamudfældning vil kunne føre til blokeringer i oliebehandlingsudstyret og i alvorlige tilfælde til stop af motoren.

Blandbarhed kan bestemmes på forskellige måder, men ingen af disse måder er standardiseret og det må være baggrunden for, at der ikke er fastsat krav til blandbarhed i ISO 8217-standarden. Generelt kan det fastslås:

Aromatiske brændolier er blandbare med andre aromatiske brændolier.

Ikke blandbarhed indtræder specielt når en aromatisk brændolie blandes med en paraffinsk brændolie.

Aromatiske brændolier er mere ustabile end paraffinske, dvs. de vil give en større tendens til slamudfældning ved høje temperaturer.

Parametre der har betydning for driften af dieselmotorer

De brændolieparametre, der er beskrevet ovenfor har hovedsagelig betydning for behandlingen af brændolien inden den når frem til indsprøjtningssystemet på maskinen. Enkelte af disse parametre kan give en del information om brændoliens egenskaber, der har betydning for drift af maskinen.

Vægtfylde og viskositetsrelationer for heavy fuel oil

Vægtfylde og viskositet for en heavy fuel oil vil, når disse vurderes sammen, kunne give en indikation af brændoliens sammensætning.

Høj vægtfylde og høj viskositet

Typisk vægtfylde på 0,99 g/cub.cm eller højere og viskositet over 400-500 cSt ved 50 gr. C, indikerer en brændolie med højt indhold af termisk spaltet restolie.

Høj vægtfylde og lav viskositet

Typisk vægtfylde på 0,99 g/cub.cm eller højere og viskositet under 200 cSt ved 50 gr.C., indikerer en brændolie med højt indhold af katalytisk spaltede destillater.

Lav vægtfylde og høj viskositet

Typisk vægtfylde i området 0,96-0,98 g/cub.cm og viskositet over 400-500 cSt ved 50 gr.C., indikerer en brændolie med højt indhold af atmosfærisk restolie.

Lav vægtfylde og lav viskositet

Typisk vægtfylde i området 0,96 g/cub.cm og viskositet under ca. 200 cSt ved 50 gr. C., indikerer en brændolie

med højt indhold af atmosfærisk restolie og atmosfæriske destillater. Denne sammenhæng er imidlertid meget usikker fordi det er muligt at sammensætte en brændolie med et højt indhold af katalytisk spaltede destillater, som vil give en relativ lav vægtfylde. Viskositeten vil i disse tilfælde ofte ligge betydeligt under 100 cSt ved 50 gr. C.

Vægtfylde og viskositetsrelationer for MGO og MDO

Groft set kan vægtfylde- og viskositets relationerne også benyttes til at indikere sammensætningen af destillaterne MGO og MDO. Disse destillater vil imidlertid være specificeret med en øvre vægtfylde- og viskositetsgrænse, som indebærer, at forholdet kan inddeles i to grupper:

Høj vægtfylde og høj viskositet

Typisk vægtfylde- og viskositetsværdier, der svarer til den øvre grænse for det pågældende destillat, indikerer højt indhold af termisk eller katalytisk spaltede destillater.

Lav vægtfylde og lav viskositet

Typisk værdier, der er væsentlig lavere end den øvre grænse, indikerer et højt indhold af atmosfæriske destillater.

Svovl

Vanadium og natrium

Vanadium følger råolien og findes i restolien efter raffineringen, medens natrium som oftest er et resultat af forurening med saltvand. Vanadium kan ikke fjernes ved forbehandlingen, men indholdet af natrium vil kunne reduceres ved en effektiv fjernelse af søvand i brændolien. Begge typer fører til belægning og korrosion ved høje metaltemperaturer også kaldet for højtemperaturkorrosion. Vanadiumindholdet i brændolie er normalt relativt lavt, men værdier på op til 600 ppm vil kunne indtræffe.

Driftserfaringer har vist, at natriumindholdet max. må udgøre 30% af vanadiumindholdet for at undgå belægninger og korrosion på de maskinkomponenter, der er tilknyttet forbrændingsrummet, såsom cylinderforinger, stempler, stempelringe, udstødsventiler, cylinderdæksler og turbolader.

Natriumindholdet er som regel afhængig af vandindholdet (saltvand) i brændolien idet 1% søvand giver ca. 150 ppm.

Aluminium og silicium

Aluminium og silicium er faste forureninger i brændolien og danner aske. De foreligger som partikler med typiske dimensioner under 50 my og stammer fra den katalytisk spaltede restolie som blandingskomponent i brændolien. Denne restolie vil altid indeholde en vis mængde forurening af katalysatorpartikler fra spaltningsprocessen. ISO 8217-standarden tillader for en heavy fuel oil op til max. 80 mg/kg.

Det er ethvert rederi og maskinmesters skræk at modtage en bunkerolie med stort indhold af disse såkaldte "cat-fines", da man har eksempler på maskinerier, der har fået udslidt brændstofpumper, brændstofventiler, stempelringe og foringer i løbet af nogle få døgn.

Traditionelt har man antaget, at CCR og event. asfaltindholdet for brændolie gav indikationer for oliens tændings- og forbrændingsegenskaber. Erfaringer viser imidlertid, at CCR og asfaltindholdet i brændolier ikke har betydning for den pågældende olies egnethed i en dieselmotor.

CCAI-værdi, Calculated Carbon Aromatic Index

CCAI-index er et begreb, der er blevet indført af Shell, for at benytte viskositetsværdierne og vægtfyldeværdierne for brændselsolier til at få indtryk af oliens tændingsegenskaber.

Med tændingsegenskaberne menes der brændseloliens evne til at selvtænde og udtrykt ved tændingsforsinkelsen, dvs. tiden fra indsprøjtningens begyndelse til tænding indtræffer i krumtampgrader eller udtrykt i millisekunder.

CCAI-værdien for en brændselsolie kan beregnes udfra følgende formel:

CCAI= D - 140,7 loglog(V + 0,85) - 80,6

Hvor:

D= vægtfylde i g/cub.cm ved 15 gr.C
V= viskositet i cSt ved 50 gr.C

Formlen er kun en indikation på tændingsegenskaberne og indgår ikke i ISO 8217-standarden.

Interessen for denne størrelse er dog stigende, da det er en særdeles vigtig faktor. Fuel olie-analyselaboratorierne beregner størrelsen i forbindelse med deres fuel olieanalyser.

For at give nogle retningslinier for CCAI-index-værdier og deres betydning, er der opstillet følgende tabel:

For at belyse effekter fra drift på en olie med dårlige tændingsegenskaber er følgende skema udarbejdet:

	Lang tændingsforsinkelse
	Høj trykgradient i bar pr. krumtapgrad efter tænding
	Stor trykforøgelse i cylinderen med høj trykgradient

Udslagene er specielt store ved drift på delbelastning

Mulige skader på motoren:

	Ødelagt stempelringsfunktion
	Brækkede stempelringe
	Gaslækager, høj slidtage og høj varmebelastning
	Sprækker i stempel og foring
	Lejeskader

Dårlige tændingsegenskaber kan modvirkes effektivt ved at opretholde høj temperatur i cylinderen ved høj skyllelufttemperatur.

Bunkers med stor vægtfylde kombineret med lav viskositet, f.eks. viskositeten under ca. 180 cSt ved 50 gr. C vil meget ofte give bevirke lang tændingsforsinkelse specielt ved del- og lavbelastning af motoren.

Et stort indhold af katalysatorpartikler som aluminium og silicium, er en indikation af, at fraktioner fra den katalytiske cracking er tilsat brændolien. Disse fraktioner vil føre til en forværring af oliens tændingsegenskaber.

Der er eksempler på at bunkers med "normal" vægtfylde, men med ekstremt lav viskositet, f.eks. ned mod 20-30 cSt ved 50 gr. C, kan være fuldstændig uegnet som brændstof i dieselmotorer.

Cetane number

Cetantallet for en brændselsolie er et mål for oliens selvantændelighed (tændvillighed) under de i dieselmotoren herskende forhold. Cetantal og CCAI-værdi udtrykker begge oliens tændingsegenskaber. Det er dog mest almindeligt, når der tales om heavy fuel oil, at anvende CCAI-værdien, og når der tales om dieselolie og gasolie så anvendes cetantallet.

Ofte anvendes i stedet for en brændselsolies cetantal et andet tal, der kaldes oliens dieselindex, der beregnes udfra en analyse af olien og disse værdier indsættes i en formel for beregning af dieselindexet.

En tilnærmet sammenhæng mellem cetantal og dieselindex fremgår af efterfølgende tabel:

7. Svovl

Som allerede omtalt i begyndelsen af denne rapport har svovlindholdet stor indflydelse på det ydre miljø og kan tillige give tekniske problemer. I det følgende vil derfor svovlproblematikken blive nærmere behandlet.

Svovl i brændolien er et resultat af svovl i råolien. Svovlet følger stort set restolien gennem hele raffineringsprocessen og er som følge deraf specielt repræsenteret i heavy fuel olierne. Destillatfraktionerne fra spaltningsprocessen vil dog også kunne indeholde en del svovl.

Man ønsker at holde indholdet af svovl så lavt som muligt ikke blot ud fra et miljøhensyn, men også udfra et driftsteknisk synspunkt.

Ved forbrændingen danner svovlet svovldioxid og dette kan omdannes til svovltrioxid og svovlsyre, H2SO4. Denne omdannelse fremskyndes sandsynligvis stærkt ved tilstedeværelsen af jernoxid og vanadiumpentoxid, hvoraf sidstnævnte dannes ved forbrænding af vanadium, som ligeledes forefindes i olien. Den dannede svovlsyre kan virke stærkt tærende på motorens konstruktionselementer, specielt de dele af maskinen, der har forbindelse med røggassen. Undersøgelser har vist, at svovlsyrens dugpunkt ligger omkring 120 - 160 gr.C. For at reducere tæringerne må man sørge for, at forbrændingsprodukterne ikke køles ned i nærheden af svovlsyrens dugpunkt.

Følgende problemer kan opstå ved drift af maskineri på en fuel olie med relativt højt indhold af svovl:

Lavtemperaturkorrosion med slid af stempelringe og cylinderforinger

Vedhæftning af et sort laklignende lag på cylinderforingernes glideflader

Lavtemperaturkorrosion og slid af udstødsventiler, gaskanaler, turboladerhuse og ubalance af turbolader

Belægning i fuel olieforvarmere

Højtemperaturkorrosion af udstødsventiler ( svovlkorrosion af Na2SO4)

Jo højere svovlprocent olien indeholder desto lavere er den nedre brændværdien pr. kg olie

Jo højere svovlprocent olien indeholder desto højere TBN-tal skal den anvendte smøreolie have. Dette kan give risiko for udfældninger på stempler bestående af hårde aflejringer hidrørende smøreoliens/ cylinderoliens additiver på stempler

Skader det ydre miljø ved luftforurening hidrørende fra SOx

Forværret arbejdsmiljø om bord på skibet fra røggas samt for reparationspersonalet

Følgende problemer kan opstå ved drift af maskineri på en fuel olie med lavt indhold af svovl:

	Scuffing, dvs. rivning af cylindre og slid af stempelringe
	Kan give slid på brændstofpumpernes plunger og barrels og eventuelt sammenrivning

Vedrørende de ovennævnte problemer ved drift af maskineri på en fuel olie med lavt indhold af svovl er meningerne delte inden for erhvervet. Nogle kan berette om særdeles vanskelige og store problemer og andre hævder, at det overhovedet ingen betydning har.

I denne forbindelse kan nævnes, at et norske rederi, der driver færgefart, har anvendt fuel olie med et lavt indhold af svovl i ca. to år, uden at det har givet anledning til problemer. Olien bliver specielt produceret i Norge til rederiet. I kontrakten var specificeret 1% svovl, men ofte modtager man en olie med 0,6% svovl. Rederiet anvender 120 cSt fuel til sine medium-speed maskiner og 240 cSt til sine slow-speed maskiner.

Smøreolie

En smøreolie skal kunne neutralisere den forøgede mængde syre, der dannes ved forbrænding af fuel olie med højt indhold af svovl. Dette har medført, at olien tilsættes additiver af stærk alkalisk karakter, således at der er en reserve til at neutralisere den stærke syre. Mængden af disse additiver angives ved et TBN-tal, der står for Total Base Number. I dag benyttes også betegnelsen BN.

TBN-tallet er i de sidste år steget kraftigt i de fleste olieselskabers marineolier, og man opererer nu med et TBN-tal på 70 for cylinderolier og op til 30 for systemolier, alt afhængig af den anvendte brændselsolies svovlindhold. Det er naturligvis ikke muligt i praksis at skifte over til en anden smøreolie alt efter svovlindholdet i den pågældende bunkerolie, men man vælger en smøreolie med et TBN-tal, der normalt opfylder kravene til den normale gennemsnitlige fuel olie, som man sejler på.

I skibsfarts- og maskinkredse har det i den sidste tid været drøftet meget, hvilken betydning de eventuelle lav-svovlsgeografiske områder ville få for valget af smøreolie. Vil f.eks. bunkerolie med lavt svovlindhold skabe et for alkalisk miljø i maskineriet, og hvad vil ulempen blive ?

For nuværende synes maskinkonstruktørerne usikre på den indflydelse bunkerolie kan have på smøringen for de lidt større motorer. Således planlægger mange fabrikanter i den nærmeste fremtid at udføre prøvekørsel på slow-speed maskiner med en fuel olie på 1% svovl og med smøreolier med forskellige TBN-tal.

- Men generelt kan man sige, at for skibe, der sejler world-wide og kun sjældent kommer til et lav-svovlsområde, vil det ikke have den store betydning, mens hvis skibet for en længere periode skal sejle i et lav-svovlsområde så vil valget af en smøreolie med korrekt TBN have en meget større betydning.

Sædvanligvis ligger svovlindholdet på 2,6-3%, men kan svinge meget fra land til land, ja selv inden for samme bunkerhavn.

Extract fra ISO 8217-standarden og CIMAC angående svovl for de forskellige brændstoftyper siger:

Marine Destillate Fuels

Marine Residual Fuels

8. Forslag til en ny bunkernorm

Det egentlige formål og ønske om indførelse af en ny bunkernorm er allerede beskrevet i begyndelsen af denne rapport.

Der findes bunkerdieselstandarder for indkøb af bunkerolie, ISO 8217 og CIMAC, som de mest anvendte og kendte. Man må være opmærksom på, at ved kun at specificere en fuel reference til en standard, ikke giver nogen garanti for at modtage en kvalitetsolie; selv efter en olieanalyse, der bekræfter, at olien er i overensstemmelse med f.eks. ISO-standarden eller CIMAC. Grunden til denne absurde situation er, at ISO-standarden ikke dækker alle relevante kvalitetsparametre. Af relevante kvalitetsparametre kan nævnes: Low calorific value, stability, sodium content, lead content, calcium content, phosphorous content, zinc content, ignition index-CCAI, waste lubricants and solvents.

Styregruppen, for udarbejdelsen af denne norm, har fundet, at brændoliekvaliteten til danske skibe og danske farvande kan opstrammes med hensyn til svovlindholdet. Styregruppen har ikke fundet det formålstjenligt at medtage de ovennævnte ekstra relevante kvalitetsparametre, men Miljøstyrelsen synes dog, at det kunne være relevant.

IMO’s kommende krav om, at svovlprocenten maksimum må udgøre 4,5% finder styregruppen ikke restriktiv nok, når man ved, at det gennemsnitlige svovlindhold på verdensplan ligger på 2,6-3%.

Rederierne er generelt indstillet på at få reduceret svovlindholdet i fuel olien for at få bedre driftsforhold og et bedre image i offentligheden og også i forhold til IMO’s høje svovlindhold. Det er ligeledes meget generende for rederiernes drift at blive udsat for miljødifferentierede havneafgifter.

Det er styregruppens opfattelse, at en max. svovlgrænse på 1,5% kan blive accepteret af erhvervet.

Det er særdeles vigtigt, når man skal specificere en brændolie til et skib, at kvalitetskravene til brændolien til det individuelle skib og dets maskineri matcher med maskinfabrikantens specifikationer. Meget ofte skal man vælge en olie, der har bedre kvalitet end den, som fabrikanten foreskriver.

Med baggrund i CIMAC’s anbefalinger til olier blev der som første forslag udarbejdet skemaer for distillated fuel og residual fuels til dieselmotorer. CIMAC’s fuel olieoversigt for residual oils omfatter 13 hovedgrupper, og det blev i første omgang fundet mest hensigtsmæssigt at reducere antallet af grupper til 2 for at forenkle oversigten. De to grupper er viskositetsbestemte ved 50 gr.C. Destillatgruppen er ligeledes opdelt i 2 grupper.

Første forslag

(43)* flammepunkt skal være lig med 60 eller større end 60 gr.C.

Den praktiske anvendelse af skemaerne var tænkt anvendt på følgende måde ved køb af bunkers til det pågældende maskineri:

Fastlægge brændolietype ud fra fabrikantens anvisninger samt udarbejde en specifikation med de parametre, der er nævnt i skemaet (Characteristic). Reference kan være instruktionsbog eller efter direkte kontakt med fabrikanten samt ikke at forglemme rederiets egen erfaring og driftspolitik.

Udarbejdelse af den omtalte specifikation var kun et engangsarbejde, og kunne selvfølgelig ændres, hvis driftserfaringen skulle tale herfor. Specifikationen kunne også udvides med flere parametre f.eks. med de øvrige relevante kvalitetsparametre som tidligere nævnt i dette afsnit.

Dette første forslag kunne dog ikke få accept i styregruppen, specielt på grund af, at max værdien for svovl var sat til 0,2% for distillate fuels Class 2. Argumentet var, at en sådan olie ikke var udbredt på marinemarkedet.

Der kunne derimod blive enighed om at anvende CIMAC’s anbefalinger til olieinddelinger samt parametre¸ dog med ændringer af svovlprocenterne for diverse brændoliekategorier. Fordelen ved at anvende CIMAC’s skema kombineret sammen med ISO 8217-standarden er, at disse to i forvejen er kendt og indarbejdet i den maritime branche samt i bunkeroliebranchen. Ligeledes refererer de fleste instruktionsbøger for maskineri til disse to normer.

Med hensyn til Rådets direktiv om begrænsning svovlindholdet i visse flydende brændstoffer er der modtaget et nyt forslag fra Kommissionen, der foreslår 0,2% svovl for alle destillater, der opfylder kravene med hensyn viskositet og vægtfylde efter ISO 8217-standarden, tabel 1.

Forslag til en ny bunkernorm for distillate fuels og residual fuels er angivet i nedennævnte to skemaer.

Skema for distillate fuel omfatter grupperne CIMAC DX og CIMAC DA, der betegnes som marine gasolier (MGO). Grupperne CIMAC DB og CIMAC DC, der betegnes som marine dieselolier (MDO).

Skema for residual fuel omfatter 13 forskellige typer.

Forslag til ny Bunkernorm

Sulfur Controlled (SC) Fuel Specification for Domestic Waters and Baltic Sea

Requirements (1998) for distillate fuels for diesel engines as delivered

Sulfur Controlled (SC) Fuel Specification for Domestic Waters and Baltic Sea
Requirements (1998) for residual fuels for diesel engines as delivered
Se her

Sulfur Controlled (SC) Fuel Specification for Domestic Waters and Baltic Sea

Som den væsentligste ændring i den nye bunkernorm i forhold til tidligere normer er fastlæggelsen af et svovlindhold på max 1,5% for residuel fuels, samt at destillaterne max. må indeholde 0,2 % svovl.

I Danmark er det således for de mindre dieselmotorers vedkommende, f.eks. i de såkaldte Ø-færger, at disse er beregnet til drift på gasolie, og man vil ved bunkring modtage en gasolie med et svovlindhold på 0,2% eller mindre. Årsagen til dette er, at markedet for marine gas olie er relativt lille, og oliefirmaerne leverer derfor en gasolie, der egentlig er beregnet til dieselbiler med et max svovlindhold på 0,2%.

Det kan i denne forbindelse nævnes, at International Chamber of Shipping (ICS) ser meget positivt på at få reduceret svovlindholdet i brændselsolier globalt og finder IMO’s max. grænse på 4,5% svovl meget høj. Denne høje værdi kan virke absurd, når det tillige er bevist, at kun en meget lille procentdel (mindre end 0,02%) af samtlige fuel olieprøver i 1996 indeholdt et højere svovlniveau. - ICS holdning er helt klar og kan udtrykkes på følgende måde: "Shipowners do not want or need sulfur in fuel".

Kontrol

Når der stilles krav til en bunkerolie vedrørende oliens egenskaber, specielt for indholdet af svovl, må der selvsagt være en form for kontrol. Idet følgende skal nævnes som forslag til kontrol:

Det påhviler bunkerleverandøren at dokumentere, at bunkerspecifikationen opfyldes, herunder kravene til svovlindholdet. Skibet skal være i besiddelse af disse detaljer angående den leverede olie. Oplysningerne kunne passende stå på "Bunker Delivery Note". Denne Delivery Note skal opbevares om bord i 3 år efter olien er blevet leveret som dokumentation for myndighederne.

Skibe, der anvender separate fuel olier for at blive i overensstemmelse med reglerne i lavemissionsområdet, skal kunne tillades en passende driftstid for at få gennemskyllet fuel oliesystemet af en olie indeholdende max. 1,5% svovl.

Skibet skal føre dokumentation i detaljer angående volumen af lavsvovlsolie i hver tank med dato, tid og position ved skift til anden olietype.

Kontrollen af ovennævnte kan f.eks. udføres af Søfartsstyrelsen eller Miljøstyrelsen. ( For udenlandske skibe kunne man forestille sig, at kontrollen blev udført i forbindelse det såkaldte Port State Control.)

Myndighederne skal:

Myndighederne skal oprette og vedligeholde et register over lokale bunkerleverandører.

Kræve, at lokale bunkerleverandører afleverer en "Bunker Delivery Note" til skibet.

Kræve, at lokale bunkerleverandører arkiverer en kopi af "Bunker Delivery Note".

Et forslag til en Bunker Delivery Note er givet i det følgende.

9 Bunker Delivery Note

Ulemper

Den anbefalede reduktion af svovlindholdet til 1,5% for residual fuels må forventes at give prisstigninger på bunkers, samt at man sikkert vil få et ekstra problem med bortskaffelse af den svovl, som man får trukket ud af olien. For nuværende bliver der på årsbasis world-wide leveret bunker i en størrelsesorden på 80 millioner til 100 millioner tons, så blot en reduktion i svovl fra 2,5% til 1,5% vil give store miljømæssige problemer.

Ordforklaring

10 Bilagsoversigt