船舶压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法

项目背景

• 任务来源： 环境保护部下达了制定《船舶发动机大气污染物排放限值及测量方法》的计划，项目编号为485。
• 工作过程： 编制组进行了国内外船机排放标准调研、企业调研，起草了开题论证报告和标准草案，并进行了试验方法验证。

标准制订的必要性分析

• 船机排气污染物对人体健康和环境的影响： 船机排气中含有CO、HC、NOx、SO2、PM等污染物，对人体健康和环境造成危害，如降低携氧能力、损伤呼吸道、形成光化学烟雾、影响心血管和呼吸系统等。
• 解决船舶大气环境污染的需要：
  • 船机排气污染物排放控制水平： 目前我国内河船机排放水平与发达国家差距较大，大部分机型达到IMO Tier 2水平，但控制项目较少。
  • 中国船舶大气污染排放现状： 内河船舶排放严重，NOx和PM占非道路移动源大气污染分担率分别为13.32%和17.63%。
  • 中国港口大气污染问题： 船舶、机械设备、运输车辆的排气造成港口大气污染，我国港口吞吐量位居全球首位，船舶排放污染问题突出。
• 我国对环境保护工作提出了更高的要求： 十二五规划、重点区域大气污染防治“十二五”规划、大气污染防治行动计划等文件都对船用发动机排放控制提出了要求。

船机行业概况

• 船舶发动机分类： 按使用燃料种类、燃烧冲程、转速分类。
• 我国船机行业发展概况： 船舶工业发展迅速，主要船机生产企业及产品、产量情况良好，但技术水平与发达国家差距较大。
• 其他国家和地区船机行业的发展概况： 国外船机行业发展趋势为大功率化、高可靠性、低油耗、低排放、智能化，主要减排技术包括IEM、DWI、HAM、FWE、EGR、SCR等。

国外相关排放法规研究

• 美国EPA船机排放法规： 对不同功率和类型的船机规定了Tier 1、Tier 2、Tier 3、Tier 4等排放限值，并规定了试验循环、有效寿命、召回期、质保期、系族排放限值等。
• 欧洲船机排放法规： 包括欧盟商用内河船机排放法规、娱乐用船机和个人游艇用船机排放法规、莱茵河条例、博登湖条例和勃兰登堡航运条例，规定了排放限值、试验循环、认证试验用基准燃油、耐久性要求等。
• 韩国、日本、土耳其、俄罗斯船机标准： 基本采用IMO标准。
• 国际海事组织（IMO）公约： MARPOL 73/78公约附则VI规定了NOx和SOx排放控制要求，并允许设立排放控制区（ECA）。
• 国际标准化组织（ISO）标准： ISO 8178-4规定了船机测试方法标准，ISO 8217规定了船用燃料油标准。

国内相关标准状况

• GB/T 15097-2008、GB/T 5741-2008、GB 8840-2009、GB/T 8190.4-1999、JB8891-1999、GB 20891-2007、GB 20891-2014、GD01-2011： 这些标准分别规定了船机排气污染物测量方法、烟度测量方法、烟度限值、试验循环、船用燃料油标准、船机检验与发证等。
• 船用燃料标准： 普通柴油硫含量自2013年7月1日起应低于350ppm，船用燃料油标准与ISO 8217-1996标准等同。

标准主要技术内容

• 标准适用范围： 适用于内河船、沿海船、江海直达船和海峡[渡]船装用的第1类和第2类船机的型式核准和生产一致性检查。
• 标准结构框架： 正文包括适用范围、规范性引用文件、术语和定义、型式核准、技术要求和试验、船机使用燃料的规定、生产一致性检查、船机标签、确定船机系族的参数、标准的实施等11章，附录包括型式核准申报材料、试验规程、气体和颗粒物取样系统、基准柴油的技术要求、船机净功率测试所需安装的装备和辅件、型式核准证书、生产一致性等7个规范性附录和参考文献1个资料性附录。
• 术语和定义： 对内河船、沿海船、江海直达船、海峡[渡]船、第1类船机、第2类船机、有效寿命、船机大修等术语进行了定义。
• 污染项目的选择： 控制CO、HC、NOx和PM，通过控制船舶燃用的燃料的方式控制SO2排放。
• 排放限值的确定及制订依据： 第一阶段限值参照欧盟和美国EPA标准，第二阶段限值参考美国和IMO第3阶段排放限值。
• 关于对船舶使用燃料的规定： 规定标准适用范围内的船舶应使用符合GB 252标准的柴油。
• 船机耐久性的规定： 规定了有效寿命要求和耐久试验方法。
• 对船机实施大修的相关规定： 规定船机大修后的排放水平应不低于型式核准批准的原机的排放水平。
• 本标准与国外船机排放标准的比较： 排放限值及实施日期、适用范围、功率范围和测试循环等方面与国外标准存在差异。

试验方法验证

• 使用NTA855船机进行了试验方法验证，证明试验规程是切实可行的。

国内外船机管理制度及对本标准实施的建议

• 欧盟船机型式认证制度： 由第三方检测机构进行型式核准试验，并颁发型式核准证书。
• 美国船机认证制度： 生产企业自主认证，EPA进行选择性强制检查。
• 我国船机的检验与发证： 渔船用船机按照GD01-2011《船用柴油机氮氧化物排放试验及检验指南》的要求进行检验、发证；商船用船机按照GD 01-2011《船用柴油机氮氧化物排放试验及检验指南》的要求进行检验发证。
• 国外在用船舶管理措施： 北欧国家通过经济手段减少NOx排放，美国港口采取清洁空气行动计划和自愿性排放削减措施。
• 对本标准实施的建议： 对新生产船机进行排放型式核准，对在用船机加强使用普通柴油的管理，借鉴国外港口管理经验，研究其他降低港口污染的措施。

实施本标准的可行性及环境效益分析

• 技术可行性分析： 通过技术升级方案，高速船机和部分中速船机可以满足第一阶段和第二阶段排放限值要求。
• 测试条件及可行性分析： 需要购置排气检测设备和颗粒物测量设备，费用约200万元/套。
• 实施本标准的环境效益分析： 实施本标准后，NOx和PM排放将大幅减少，SO2排放也将显著降低，改善港口和内河航线区域的大气环境质量。