浅谈基于台架测试的我国船用柴油机废气排放因子

浅谈基于台架测试的我国船用柴油机废气排放因子 根据交通运输行业发展统计公报，截止2014年末，全国拥有水上运输船舶17.20×104艘，其中内河运输船舶15.83×104艘，沿海运输船舶11048艘，远洋运输船舶2603艘.水路运输为我国经济社会发展做出了巨大的贡献，同时也带来了较严重的环境污染问题.多位学者的研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:2010年，货船水运在广东领海区域内的温室气体排放量为7.3×106t;2010年，上海港船舶排放的SO2、NOx和PM2.5达到全市排放清单总量的12.0%、9.0%和5.3%;2012年，大连海域远洋船舶PM10、NOx、SOx、CO和HC排放量分别为5785、51451、49437、4677和2010t，而CO2排放量为2.9×106t.目前，国内外对水路运输船舶废气排放测算所采用的方法主要有两种:根据船舶燃油消耗量采用自上而下的方法;根据船舶活动采用自下而上的方法.两种方法均需要获取有效的排放因子，即基于燃油的排放因子(质量排放量因子，kg?t-1)或基于做功的排放因子[比排放量因子，g?(kW?h)-1].目前仅有一些国际机构给出了一些参考值，如IMO、政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC)、欧洲环境署(TheEuropeanEnvironmentAgency，EEA)、美国国家环境保护局(UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency，USEPA)、瑞典环境科学研究院(SwedishEnvironmentalResearchInstitute，IVL)、劳氏船级社(Lloyd'sRegisterofShipping，LR)、Entec公司和ICF国际咨询公司等 1材料与方法 1.1研究对象和数据来源 船用柴油机主要包括推进柴油机(主机，记作ME)和发电柴油机(副机，记作AE).其中，根据船舶大小和类型， 记作SSD，标定转速nb?300r?min-1)、可用作主机的有大型二冲程低速柴油机( 四冲程中速柴油机(记作MSD，300r?min-11000r?min-1);可用作副机的有MSD和HSD.IMO船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则及国家标准要求的船用柴油机排放台架测试项目为NOx、CO、HC和CO2，其中主机按E3工况运行，测量25%、50%、75%和100%标定负荷4个工况点;带调距桨恒速运转的主机按E2工况运行，标定转速下测量25%、50%、75%和100%标定负荷4个工况点;副机按D2工况运行，标定转速下测量10%、25%、50%、75%和100%标定负荷5个工况点.IMO技术规则仅要求对船用柴油机同一族/组母型机进行排放台架测试，同时也明确了难以实现在船运行期间的排放监测.不同母型机及其不同测试工况下的排放因子均存在差异，选择一台或几台母型机的测试结果也难以真实反映我国船用柴油机的排放水平.因此，通过收集、统计和分析大量的不同生产阶段、不同类型和不同型号的船用柴油机母型机排放测试 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，得到一个统计平均的结果才有可能比较准确反映我国船用柴油机总体的排放水平. 1.2数据处理 由于船用柴油机体积、重量较大，在生产车间进行现场台架测试时也难以获得比较理想的试验条件，不排除在测试过程中出现粗大误差的可能.多台柴油机不同测试工况下的测试结果中可能会出现部分柴油机与其它柴油机测试结果明显不一致的异常数据.异常数据的出现会极大地降低数据的质量，导致统计分析结果发生显著变异.因此，异常数据的识别和剔除具有重要意义.本研究采用格拉布斯(Grubbs)准则法对异常数据进行统计识别和剔除.将同一类型柴油机同一测试工况下的各废气成分基于燃油的排放因子和基于做功的排放因子分别组成一个数据集，设显著性水平α为0.05(相当于置信度为95%)，将每一数据集中疑似最大异常值和疑似最小异常值与查表得到的格拉布斯临界值进行比较，若识别为异常数据，则予以剔除;重复识别与剔除异常数据，直至余下数据的最大值或最小值均小于格拉布斯临界值为止.采用该方法得出的统计识别结果与主 观判断的结果基本吻合. 2结果与讨论 各类型船用柴油机废气排放因子随机型、生产年份和燃油品质而异，但船舶废气排放测算过程中难以对进出港船舶主机、副机的具体信息进行准确统计.因此，为便于编制船舶排放清单时对本研究统计分析结果的应用，本研究并不按转速对柴油机类型进行详细区分，仅将柴油机类型分为二冲程(记作2S)主机、四冲程(记作4S)主机和四冲程副机，依据收集到的满足IMONOxTier?和Tier?标准的船用柴油机母型机排放测试报告进行废气排放因子的综合分析. 2.1基于燃油的排放因子 采用基于燃油消耗的方法测算船舶废气排放量时，除了要求能统计出船舶消耗的燃油总量外，另一个很重要的工作就是确定基于燃油的排放因子.根据柴油机排放台架测试过程中测量得到的燃油质量流量以及经测量和计算得到的各废气成分的质量流量，计算得到每台柴油机在每一测试工况下的各废气成分基于燃油的排放因子. 2.2基于做功的排放因子 采用基于船舶活动的方法确定船舶废气排放量时，需要根据具体船型的主、副机功率需求和运行时间，结合基于做功的排放因子进行计算.根据柴油机排放台架测试过程中测量得到的各工况运行功率以及经测量和计算得到的各废气成分的质量流量，计算得到每台柴油机在每一测试工况下的各废气成分基于做功的排放因子.它们在主、副机不同负荷工况下的数值大小. 2.3不确定性分析 在台架测试、数据收集和统计分析的过程中，不可避免地会存在测量误差、数据缺失或数据代表性不足等问题，使得统计分析得到的排放因子存在一定的不确定性.将本研究的统计分析结果用于船舶废气排放测算时，通过定性分析可确定以下几个方面的因素可能导致测 尤其对于算结果存在误差:?限于数据的可获得性，还缺少部分机型的样本(2000年以前我国生产的船用柴油机的排放测试数据，国内完全是空白)，数据的代表性还有一定的欠缺;?不同的机型，其排放水平可能存在较大的差异，即使是同一族/组的机型，其排放水平也并不完全一致，因此，统计平均的结果与具体船舶发动机的排放水平可能存在差异;?本研究的统计结果反映的是新机出厂时的排放水平，柴油机装船使用一定年限后，排放技术水平可能会发生变化，导致测算结果存在误差;?船用柴油机母型机排放台架测试所用燃油均为轻柴油，而实际营运船舶主要使用船用燃料油，这将导致测算结果存在误差(但台架测试表明柴油机燃用轻柴油或船用燃料油其NOx、CO、HC、CO2排放因子并不存在显著差异，燃油品质的影响主要体现在硫含量的不同而导致SO2和PM排放因子存在较大差异);?本研究中没有对中速机和高速机进行区分，这主要会导致NOx排放测算存在误差. 3结论 (1)通过对大量的船用柴油机母型机排放测试报告的统计分析，能比较全面、准确地获知我国船用柴油机的排放技术水平.对我国生产的船用柴油机母型机排放测试报告的统计分析表明:满足IMONOxTier?标准的二冲程主机、四冲程主机和四冲程副机基于燃油的NOx排放因子分别为76.55、41.72和36.87kg?t-1，CO排放因子为4.45,6.13kg?t-1，HC排放因子为1.42,2.24kg?t-1，CO2排放因子为3143.30,3159.01kg?t-1;满足IMONOxTier?标准的二冲程主机、四冲程主机和四冲程副机基于燃油的NOx排放因子分别为69.49、35.90和30.67kg?t-1，CO排放因子为3.01,4.30kg?t-1，HC排放因子为1.25,1.58kg?t-1，CO2排放因子为3141.15,3165.63kg?t-1. (2)我国生产的满足IMONOxTier?标准的各类型船用柴油机基于做功的NOx排放因子为8.67,13.64g?(kW?h)-1，CO排放因子为0.90,1.35g?(kW?h)-1，HC排放因子为0.31,0.50g?(kW?h)-1，CO2排放因子为562.50,745.18g?(kW?h)-1;我国生产的满足IMONOxTier? 标准的各类型船用柴油机基于做功的NOx排放因子为6.83,11.75g?(kW?h)-1，CO排放因子为0.61,0.80g?(kW?h)-1，HC排放因子为0.21,0.41g?(kW?h)-1，CO2排放因子为534.04,715.46g?(kW?h)-1.各类型主、副柴油机基于做功的排放因子与柴油机负荷密切关系.其中，主机NOx和HC排放因子以及副机NOx、CO、HC、CO2排放因子随柴油机负荷的减小而增大，其与柴油机负荷间的关系可采用幂函数进行拟合;主机CO和CO2排放因子与柴油机负荷间的关系可用二次多项式进行拟合. (3)通过对国外文献采用的排放因子进行简单的修正难以真实反映我国船用柴油机的排放水平，尤其对于我国沿海及内河运输船舶使用的柴油机形式多样，更是需要收集更多的样本，分类型、分工况进行大量的试验研究，为我国船舶排放清单的编制提供可靠的基础数据. ,