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摘 要：本文分析了燃料油品在低温使用时易产生的烃结晶、冰晶、粘度增大和凝固等问题的原因及不利影响，对燃料油品低温使用的管理方法措施进行了分析探讨。
关键词：燃料油；烃结晶；防冰剂
燃料油在低温条件下能否保持良好流动性，是评价其工作性能的一项重要内容。如果燃料的低温性能不好，在低温下则可能产生结晶或者出现凝固现象，影响燃料通过油滤使供油量下降甚至中断，从而影响发动机的正常工作甚至造成事故隐患。
一、燃料油的低温工作环境
燃料油的工作温度与所处发动机中的部位相关，同时也受外部环境温度的影响，尤其是在发动机起动阶段和处于油箱中的燃料。对于地面机械用油来讲，主要影响因素是地面气温，而对于航空发动机用油，除地面温度因素外，还受到高空气温的影响。
对于地面气温，我国气温较低的地区主要分布在东北、西北等区域，最低气温多达到-20℃以下。如黑龙江地面最低气温达到-44℃，新疆地区达到-40℃，内蒙古地区在-43℃以下。而南方气温普遍较高，但在西南高原地区，气温则相对较低，如四川和西藏地区的最低气温则分别达到-21℃和-29℃
高空的气温普遍低于地面气温。 我国南方的福州、海口、广州等地区的16,000至19,000米高空，最低全年平均气温在-71.3℃至-76.5℃之间，而北方地区的齐齐哈尔、海拉尔等地区的9,000至13,000米高空，最低温度则在-55.0℃至-70.0℃之间。飞机在高空飞行时，无论冬季或夏季，油箱内燃料油的温度都要受到高空低温的影响。冬季在海拉尔地区，某型飞机的副油箱温度就曾低至-50.5℃。
二、燃料油低温使用中主要问题
燃料油低温使用中易出现的主要问题有低温粘度增大、产生烃结晶、产生冰晶和油品凝固四种情形。
1．低温粘度增大
低温粘度增大是燃料油和任何液体的固有特性，如喷气燃料从30℃下降到-30℃时，其粘度将增加4.5～8.0倍，而轻柴油从30℃下降到-30℃时，其粘度将增加8～15倍。当粘度增大过多时，则会带来一系列不良影响。对于喷气燃料和柴油来讲，低温时燃料油过高的粘度会增大供油的阻力，也会影响燃料喷射雾化的程度和质量，同时也使得燃料混合气的着火浓度极限变窄和燃烧完全度下降，这些都会使得发动机的工作可靠性下降。
2．出现烃结晶
燃料油是由不同烃类组成的，这些烃类有着不同的结晶点。因此，当燃料降温至一定温度时，结晶点高的烃则会生成结晶。少量的烃结晶出现会使燃料变得混浊，较多烃结晶时便会在燃料出现可见晶粒，大量的烃结晶产生时则会降低燃料油在过滤器中的通过量，影响雾化质量，甚至堵塞喷咀使发动机不能正常工作。
3．低温凝固
低温凝固多发生在柴油等重馏分燃料油中。这些油品含有较多高熔点成分，在低温时则会结晶变成固态。当蜡结晶量达到10％以上时，则会交连形成空间网格，将体系中大部分仍为液态的油成分固定其中，使整个油品失去流动性。燃料的馏分愈重或含蜡愈多，其凝点愈高。燃料油低温时的凝固对工作影响极大，它会使油品失去流动性而无法向发动机供油，影响发动机的低温起动和工作。在油料作业中也会影响低温时输送和周转。
4．出现冰结晶
在燃料油中，水分也是影响喷气燃料低温性能的重要因素。水在0℃时会结冰。如果燃料油处于零度以下，则有产生冰结晶的可能。
燃料油中产生冰结晶有两种情况，一种情况是燃料中有可见的游离水，如容器和导管底部的水，在0℃以下出现结冰；再一种是不可见的溶解水，这些溶解水在降温过程中随油品溶解度的下降会逐渐达到饱和而析出，析出的水分在油品中可形成细小水粒，零度以下则形成冰晶。这就是为什么燃料油中看不到水分时也会产生冰晶的原因。
三、保障燃料油低温使用的方法措施
保障燃料油低温下良好的使用可采用油品加热，冷冻过滤，添加防冰剂和降凝剂等技术措施。
1．加温燃料或油滤
加温燃料或油滤的方法可用于寒冷地（下转第69页）（上接第67页）区柴油的装卸、柴油机起动和喷气燃料高空使用中。对于喷气燃料，其温度由于受高空低气温和飞机高速气动加热的两个因素影响，在不同部位以及不同飞行条件时，油品往往处于不同温度。为防止低温时结晶的产生，大部分飞机利用润滑油散热器，通过对滑油的冷却来提高燃料的温度。在某些飞机中还采用燃料和油滤的加热方式，当燃油产生结晶或低于设定温度，则自动打开燃油加温器进行加温。
2．冷冻过滤
冷冻过滤方法是我国通过长期实践，总结出的有效措施。它的主要过程就是将贮存在地下罐或半地下罐的喷气燃料，泵送到容量较小、温度较低的地面罐内，经24小时以上的冷冻，使之与外界气温达到平衡，析出冰结晶，然后经过滤除去冰晶，除去冰晶后交付使用。
3．加入防冰添加剂
防冰剂是一些醇醚类化合物，可以将燃料的溶水性变为不可逆，防止或消除燃料中的冰晶。目前使用的防冰剂的主要成分是乙二醇甲醚，同时含有少量的二乙二醇甲醚成分。
防冰剂可以起到防冰的作用，其原因一是防冰剂增大了燃料对水的溶解度，避免了燃料中水分达到饱和而析出；二是防冰剂具有溶水性，且冰点低，与水形成混合液具很低冰点。即使燃料在低温下出现了水分饱和析出，析出的也是水与防冰剂混合的低冰点“液珠”，不会发生结冰。
防冰剂多用在北方冬季，使用一般是在燃料发往飞机使用之前加入，现用现加。若加入过早，则会因溶解度增大使得油品中溶水量增多而降低防冰剂的效果。加入方法可以采用防冰剂在油泵进口与喷气燃料混合，或与少量燃料混合后再加入大批燃料中，也可以将添加剂直接从油罐口倒入油罐，然后用油泵循环混合。
4．加降凝剂
降凝剂多用于柴油和润滑油中。降凝剂是通过改变蜡结晶形状而起到降凝作用。在低温下当蜡结晶析出时，降凝剂可吸附在蜡结晶表面，使之成为细小分散的颗粒，防止蜡结晶相互交连形成网状骨架，而使整个油品保持液态。
应注意的是，降凝剂应与油品生产中的脱蜡工艺结合使用。如果油品未脱蜡，或脱蜡程度低，油品中仍含有大量蜡成分，依靠添加大量降凝剂的方法，尽管可以降低凝点，但油品低温时仍会有大量的结晶颗粒，也会使柴油有较高的冷滤点和影响低温时的流动性与工作性能。
参考文献：
[1] 张广林.现代燃料油品手册[M].北京：中国石化出版社，2009.
[2] 关绍春，刘多强，赵军等.喷气燃料发展概述[J].石化技术，2008,15(4):48-51.
关键词：燃料油；烃结晶；防冰剂
燃料油在低温条件下能否保持良好流动性，是评价其工作性能的一项重要内容。如果燃料的低温性能不好，在低温下则可能产生结晶或者出现凝固现象，影响燃料通过油滤使供油量下降甚至中断，从而影响发动机的正常工作甚至造成事故隐患。
一、燃料油的低温工作环境
燃料油的工作温度与所处发动机中的部位相关，同时也受外部环境温度的影响，尤其是在发动机起动阶段和处于油箱中的燃料。对于地面机械用油来讲，主要影响因素是地面气温，而对于航空发动机用油，除地面温度因素外，还受到高空气温的影响。
对于地面气温，我国气温较低的地区主要分布在东北、西北等区域，最低气温多达到-20℃以下。如黑龙江地面最低气温达到-44℃，新疆地区达到-40℃，内蒙古地区在-43℃以下。而南方气温普遍较高，但在西南高原地区，气温则相对较低，如四川和西藏地区的最低气温则分别达到-21℃和-29℃
高空的气温普遍低于地面气温。 我国南方的福州、海口、广州等地区的16,000至19,000米高空，最低全年平均气温在-71.3℃至-76.5℃之间，而北方地区的齐齐哈尔、海拉尔等地区的9,000至13,000米高空，最低温度则在-55.0℃至-70.0℃之间。飞机在高空飞行时，无论冬季或夏季，油箱内燃料油的温度都要受到高空低温的影响。冬季在海拉尔地区，某型飞机的副油箱温度就曾低至-50.5℃。
二、燃料油低温使用中主要问题
燃料油低温使用中易出现的主要问题有低温粘度增大、产生烃结晶、产生冰晶和油品凝固四种情形。
1．低温粘度增大
低温粘度增大是燃料油和任何液体的固有特性，如喷气燃料从30℃下降到-30℃时，其粘度将增加4.5～8.0倍，而轻柴油从30℃下降到-30℃时，其粘度将增加8～15倍。当粘度增大过多时，则会带来一系列不良影响。对于喷气燃料和柴油来讲，低温时燃料油过高的粘度会增大供油的阻力，也会影响燃料喷射雾化的程度和质量，同时也使得燃料混合气的着火浓度极限变窄和燃烧完全度下降，这些都会使得发动机的工作可靠性下降。
2．出现烃结晶
燃料油是由不同烃类组成的，这些烃类有着不同的结晶点。因此，当燃料降温至一定温度时，结晶点高的烃则会生成结晶。少量的烃结晶出现会使燃料变得混浊，较多烃结晶时便会在燃料出现可见晶粒，大量的烃结晶产生时则会降低燃料油在过滤器中的通过量，影响雾化质量，甚至堵塞喷咀使发动机不能正常工作。
3．低温凝固
低温凝固多发生在柴油等重馏分燃料油中。这些油品含有较多高熔点成分，在低温时则会结晶变成固态。当蜡结晶量达到10％以上时，则会交连形成空间网格，将体系中大部分仍为液态的油成分固定其中，使整个油品失去流动性。燃料的馏分愈重或含蜡愈多，其凝点愈高。燃料油低温时的凝固对工作影响极大，它会使油品失去流动性而无法向发动机供油，影响发动机的低温起动和工作。在油料作业中也会影响低温时输送和周转。
4．出现冰结晶
在燃料油中，水分也是影响喷气燃料低温性能的重要因素。水在0℃时会结冰。如果燃料油处于零度以下，则有产生冰结晶的可能。
燃料油中产生冰结晶有两种情况，一种情况是燃料中有可见的游离水，如容器和导管底部的水，在0℃以下出现结冰；再一种是不可见的溶解水，这些溶解水在降温过程中随油品溶解度的下降会逐渐达到饱和而析出，析出的水分在油品中可形成细小水粒，零度以下则形成冰晶。这就是为什么燃料油中看不到水分时也会产生冰晶的原因。
三、保障燃料油低温使用的方法措施
保障燃料油低温下良好的使用可采用油品加热，冷冻过滤，添加防冰剂和降凝剂等技术措施。
1．加温燃料或油滤
加温燃料或油滤的方法可用于寒冷地（下转第69页）（上接第67页）区柴油的装卸、柴油机起动和喷气燃料高空使用中。对于喷气燃料，其温度由于受高空低气温和飞机高速气动加热的两个因素影响，在不同部位以及不同飞行条件时，油品往往处于不同温度。为防止低温时结晶的产生，大部分飞机利用润滑油散热器，通过对滑油的冷却来提高燃料的温度。在某些飞机中还采用燃料和油滤的加热方式，当燃油产生结晶或低于设定温度，则自动打开燃油加温器进行加温。
2．冷冻过滤
冷冻过滤方法是我国通过长期实践，总结出的有效措施。它的主要过程就是将贮存在地下罐或半地下罐的喷气燃料，泵送到容量较小、温度较低的地面罐内，经24小时以上的冷冻，使之与外界气温达到平衡，析出冰结晶，然后经过滤除去冰晶，除去冰晶后交付使用。
3．加入防冰添加剂
防冰剂是一些醇醚类化合物，可以将燃料的溶水性变为不可逆，防止或消除燃料中的冰晶。目前使用的防冰剂的主要成分是乙二醇甲醚，同时含有少量的二乙二醇甲醚成分。
防冰剂可以起到防冰的作用，其原因一是防冰剂增大了燃料对水的溶解度，避免了燃料中水分达到饱和而析出；二是防冰剂具有溶水性，且冰点低，与水形成混合液具很低冰点。即使燃料在低温下出现了水分饱和析出，析出的也是水与防冰剂混合的低冰点“液珠”，不会发生结冰。
防冰剂多用在北方冬季，使用一般是在燃料发往飞机使用之前加入，现用现加。若加入过早，则会因溶解度增大使得油品中溶水量增多而降低防冰剂的效果。加入方法可以采用防冰剂在油泵进口与喷气燃料混合，或与少量燃料混合后再加入大批燃料中，也可以将添加剂直接从油罐口倒入油罐，然后用油泵循环混合。
4．加降凝剂
降凝剂多用于柴油和润滑油中。降凝剂是通过改变蜡结晶形状而起到降凝作用。在低温下当蜡结晶析出时，降凝剂可吸附在蜡结晶表面，使之成为细小分散的颗粒，防止蜡结晶相互交连形成网状骨架，而使整个油品保持液态。
应注意的是，降凝剂应与油品生产中的脱蜡工艺结合使用。如果油品未脱蜡，或脱蜡程度低，油品中仍含有大量蜡成分，依靠添加大量降凝剂的方法，尽管可以降低凝点，但油品低温时仍会有大量的结晶颗粒，也会使柴油有较高的冷滤点和影响低温时的流动性与工作性能。
参考文献：
[1] 张广林.现代燃料油品手册[M].北京：中国石化出版社，2009.
[2] 关绍春，刘多强，赵军等.喷气燃料发展概述[J].石化技术，2008,15(4):48-51.