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新聞主題 |
美國EPA船用柴油發電機排放法規 |
一、概述
美國EPA對船用柴油機的排放控制法規如表8：
表8美國EPA對船用柴油機的排放控制法規
|
法規
|
法規（法規號變更）
|
適用范圍
|
|
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40 CFR PART 89
新生產及在用的非道路壓燃
式發動機排放控制
|
40 CFR PART 1039
|
40 CFR PART 1065（法規包含試驗規程、數據計算和試驗用設備的相關內容）
|
＜37kW的壓燃式船用柴油機
|
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40 CFR PART 94
船用壓燃式發動機大氣污染
控制
|
40 CFR PART 1042
|
≥37kW的1類和2類壓燃式船用柴油機
|
|
|
40 CFR PART 91
船用點燃式發動機排放控制
|
40 CFR PART 1045
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點燃式船用柴油機
|
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船用發電機組 |
船用發動機 |
二、37kW以下的壓燃式船用柴油機排放法規
1、第1/2階段排放法規40 CFR PART 89
（1）適用范圍
適用于所有在美國海岸線200英里范圍內(專屬經濟區【7】)航行的船舶上裝用的額定功率小于37kW的壓燃式船用柴油機。
（2）排放限值
第1階段（Tier 1)的排放限值和實施時間如表9。
表9 Tier 1排放限值和實施時間
|
功率P（kW）
|
年型
|
NMHC+NOx
（g/kW.h）
|
CO
（g/kW.h）
|
PM
（g/kW.h）
|
|
P＜8
|
2000
|
10.5
|
8.0
|
1.0
|
|
8≤P＜19
|
2000
|
9.5
|
6.6
|
0.8
|
|
19≤P＜37
|
1999
|
9.5
|
5.5
|
0.8
|
第2階段（Tier 2）的排放限值和實施時間如表10。
表10 Tier 2排放限值和實施時間
|
功率
|
年型
|
NMHC+NOx
（g/kW.h）
|
CO
（g/kW.h）
|
PM
（g/kW.h）
|
|
P＜8
|
2005
|
7.5
|
8.0
|
0.8
|
|
8≤P＜19
|
2005
|
7.5
|
6.6
|
0.8
|
|
19≤P＜37
|
2004
|
7.5
|
5.5
|
0.6
|
在法規中還規定了“藍天系列發動機”自愿性排放法規限值要求，如表11所示。該限值要求嚴于第2階段的型式認證排放限值要求，是企業自愿達到的排放水平。
表11“藍天系列發動機”自愿性排放法規限值
|
功率
|
NMHC+NOx（g/kW.h）
|
PM（g/kW.h）
|
|
P<8
|
4.6
|
0.48
|
|
8≤P<19
|
4.5
|
0.48
|
|
19≤P<37
|
4.5
|
0.36
|
藍天系列發動機：指達到表9中的自愿性排放法規限值要求的發動機。
（3）系族排放限值（FEL）
系族排放限值（family emission limits英文縮寫FEL）是基于美國ABT（平均值Averaging、存儲banking和交易trading）管理政策，對系族平均排放水平進行限制的一種限值，見表12。生產企業可使用系族排放限值，生成、使用、交易排放信用值對發動機系族進行認證。
表12系族排放限值（FEL）
|
額定功率（kW）
|
Tier
|
年型
|
NMHC+NOX
（g/kW.h）
|
PM
（g/kW.h）
|
|
kW＜8
|
1
|
2000
|
16.0
|
1.2
|
|
2
|
2005
|
10.5
|
1.0
|
|
|
8≤kW＜19
|
1
|
2000
|
16.0
|
1.2
|
|
2
|
2005
|
9.5
|
0.8
|
|
|
19≤kW＜37
|
1
|
1999
|
16.0
|
1.2
|
|
2
|
2004
|
9.5
|
0.8
|
（4）第1/2階段試驗循環
采用ISO8178-4《往復式內燃機氣體排放測量第4部分：不同用途發動機的穩態試驗循環》中的C1、D2或G2循環。如下：
（a）對于變速發動機，采用ISO8178-4規定的C1穩態試驗循環，見表13：
表13 C1循環
|
工況號
|
發動機轉速
|
負荷（%）
|
加權系數
|
|
1
|
額定轉速
|
100
|
0.15
|
|
2
|
額定轉速
|
75
|
0.15
|
|
3
|
額定轉速
|
50
|
0.15
|
|
4
|
額定轉速
|
10
|
0.1
|
|
5
|
中間轉速
|
100
|
0.1
|
|
6
|
中間轉速
|
75
|
0.1
|
|
7
|
中間轉速
|
50
|
0.1
|
|
8
|
怠速
|
0
|
0.15
|
（b）對于小于19kW的變速發動機，可采用ISO8178-4規定的G2穩態試驗循環，見表14；
表14 G2循環
|
工況號
|
發動機轉速
|
負荷（%）
|
加權系數
|
|
1
|
額定轉速
|
100
|
0.09
|
|
2
|
額定轉速
|
75
|
0.20
|
|
3
|
額定轉速
|
50
|
0.29
|
|
4
|
額定轉速
|
25
|
0.30
|
|
5
|
額定轉速
|
10
|
0.07
|
|
6
|
怠速
|
0
|
0.05
|
（c）對于恒速發動機，采用ISO8178-4規定的D2穩態試驗循環，見表15。
表15 D2循環
|
工況號
|
發動機轉速
|
負荷（%）
|
加權系數
|
|
1
|
額定轉速
|
100
|
0.05
|
|
2
|
額定轉速
|
75
|
0.25
|
|
3
|
額定轉速
|
50
|
0.3
|
|
4
|
額定轉速
|
25
|
0.3
|
|
5
|
額定轉速
|
10
|
0.1
|
（5）有效壽命、召回期和質保期
（a）有效壽命期（useful life）
有效壽命期是指表16中規定的，保證汽車（發動機）的排放控制系統的正常運轉并符合有關氣態污染物、顆粒物和煙度排放限值，且已在型式核準時給予確認的使用時間（小時）或年限。發動機在有效壽命期內，排放應符合法規要求。
表16對有效壽命期的規定
|
功率P（kW）
|
工作特性
|
額定轉速
|
有效壽命期1）
|
|
|
時間（小時)
|
年限（年)
|
|||
|
P＜19
|
恒速/非恒速
|
任何轉速
|
3000
|
5
|
|
19≤P＜37
|
恒速
|
≥3000
|
3000
|
5
|
|
恒速
|
＜3000
|
5000
|
7
|
|
|
非恒速
|
任何轉速
|
|||
|
注：1）有效壽命期以使用時間（小時）或年限兩者中先到者為準。
|
||||
（b）召回期（recall）
召回期是指表17中規定的，企業對產品實施自愿行排放召回的時間（小時）或年限。在召回期內，如果出現與排放有關的產品設計或功率性缺陷，美國EPA可以要求企業對產品實施自愿行排放召回。
表17對召回期的規定
|
功率P（kW）
|
工作特性
|
額定轉速
|
 召回期 |
|
|
時間（小時)
|
年限（年)
|
|||
|
P＜19
|
恒速/非恒速
|
任何轉速
|
2250
|
4
|
|
19≤P＜37
|
恒速
|
≥3000
|
2250
|
4
|
|
恒速/非恒速
|
任何轉速
|
3750
|
5
|
|
|
注：1）召回期以使用時間（小時）或年限兩者中先達到者為準
|
||||
（c）質保期（warranty）
生產企業對其產品應提供表18中規定的質保期。如果生產企業對一些部件有較長質保期（收費或免費），則對這些部件的排放保證期也應相應延長。
表18對質保期的規定
|
功率P（kW）
|
工作特性
|
額定轉速
|
 質保期 |
|
|
時間（小時)
|
年限（年)
|
|||
|
P＜19
|
恒速/非恒速
|
任何轉速
|
1500
|
2
|
|
19≤P＜37
|
恒速
|
≥3000
|
1500
|
2
|
|
恒速/非恒速
|
任何轉速
|
3000
|
5
|
|
|
注：1）質保期以使用時間（小時）或年限兩者中先達到者為準
|
||||
2、第4階段排放法規40 CFR PART 1039
（1）適用范圍
適用于所有在美國海岸線200英里范圍內(專屬經濟區)航行的船舶上裝用的額定功率小于37kW的壓燃式船用柴油機。
（2）排放限值
第4階段限值，如表19。
表19 Tier 4排放限值
|
功率
|
年型
|
NMHC+NOx
（g/kW.h）
|
CO
（g/kW.h）
|
PM
（g/kW.h）
|
|
P＜8
|
2008
|
7.5
|
8.0
|
0.4
|
|
8≤P＜19
|
2008
|
7.5
|
6.6
|
0.4
|
|
19≤P＜37
|
2013
|
4.7
|
5.5
|
0.3
|
采用ISO8178-4《往復式內燃機氣體排放測量第4部分：不同用途發動機的穩態試驗循環》中的C1、D2或G2循環。
（3）第4階段試驗循環
和1/2階段法規類似，在4階段法規中除了規定了排放限值和試驗循環外，還規定了系族排放限值以及對有效壽命、召回期和質保期的規定。
三、37kW以上的船用壓燃式發動機排放法規
1、第1/2階段排放法規40 CFR PART 94
（1）適用范圍
適用于所有在美國海岸線200英里范圍內(專屬經濟區)航行的船舶上裝用的額定功率大于37kW的壓燃式船用柴油機。
（2）排放限值
第1階段（Tier 1）排放限值見表20。
表20 Tier 1限值
|
發動機額定轉速n（r/min）
|
實施日期
|
NOX〔g/kWh)
|
|
n＜130
|
從2004年開始對SV≥2.5L（對應P＞130kW）的船用柴油機進行排放控制
|
17.0
|
|
130≤n＜2000
|
45*n-0.2
|
|
|
n≥2000
|
9.8
|
第2階段（Tier 2)排放限值見表21。
表21 Tier 2限值
|
單缸排量〔SV)/額定
功率〔P)（l/kW）
|
類別
|
實施日期
|
CO
（g/kW·h）
|
HC＋NOX
（g/kW·h）
|
PT
（g/kW·h）
|
|
SV＜0.9且P≥37
|
1*商業用
|
2005
|
5.0
|
7.5
|
0.40
|
|
1類娛樂用
|
2007
|
||||
|
0.9≤SV＜1.2，所有功率段
|
1類商業用
|
2004
|
5.0
|
7.2
|
0.30
|
|
1類娛樂用
|
2006
|
||||
|
1.2≤SV＜2.5，所有
功率段
|
1類商業用
|
2004
|
5.0
|
7.2
|
0.20
|
|
1類娛樂用
|
2006
|
||||
|
2.5≤SV＜5，所有功
|
1類商業用
|
2007
|
5.0
|
7.2
|
0.20
|
|
率段
|
1類娛樂用
|
2009
|
|
|
|
|
5≤SV＜15，所有功
率段
|
22
|
2007
|
5.0
|
7.8
|
0.27
|
|
15≤SV＜20且P＜
3300
|
2
|
2007
|
5.0
|
8.7
|
0.50
|
|
15≤SV＜20且
P≥3300
|
2
|
2007
|
5.0
|
9.8
|
0.50
|
|
20≤SV＜25，所有功
率段
|
2
|
2007
|
5.0
|
9.8
|
0.50
|
|
25≤SV＜30，所有功
率段
|
2
|
2007
|
5.0
|
11.0
|
0.50
|
（3）“藍天系列發動機”自愿性排放法規限值，見表22
表22“藍天系列發動機”自愿性排放法規限值
|
功率
|
THC+NOx（g/kW.h）
|
PM（g/kW.h）
|
|
SV＜0.9且P≥37
|
4.0
|
0.24
|
|
0.9≤SV＜1.2，所有功率段
|
4.0
|
0.18
|
|
1.2≤SV＜2.5，所有功率段
|
4.0
|
0.12
|
|
2.5≤SV＜5，所有功率段
|
5.0
|
0.12
|
|
5≤SV＜15，所有功率段
|
5.0
|
0.16
|
|
15≤SV＜20且P＜3300
|
5.2
|
0.30
|
|
15≤SV＜20且P≥3300
|
5.9
|
0.30
|
|
20≤SV＜25，所有功率段
|
5.9
|
0.30
|
|
25≤SV＜30，所有功率段
|
6.6
|
0.30
|
生產商愿意自己生產的產品達到“藍天系列發動機”自愿性排放法規限值的要求是與美國EPA的ABT管理政策緊密聯系的。
（4）系族排放限值（FEL）
系族排放限值（family emission limits英文縮寫FEL）是基于美國ABT管理政策（平均Averaging、存儲banking和交易trading），對系族平均排放值進行限制的一種限值。生產企業可通過生成、使用、交易排放信用值對發動機系族平均排放值進行認證。
（5）試驗循環
（a）對于按固定螺旋槳特性工作的推進式船用柴油機，按ISO8178-4:1996中E3循環進行排放測試，見表23。
表23 E3循環
|
工況號
|
發動機轉速（%）
|
負荷（%）
|
加權系數
|
|
1
|
100（額定轉速）
|
100
|
0.20
|
|
2
|
91
|
75
|
0.50
|
|
3
|
80
|
50
|
0.15
|
|
4
|
63
|
25
|
0.15
|
（b）對于固定轉速（變螺旋槳特性或裝有電子偶合螺旋槳）的船用柴油機，按ISO8178-4:1996中E2循環進行排放測試，見表24。
表24 E2循環
|
工況號
|
發動機轉速
|
負荷（%）
|
加權系數
|
|
1
|
額定轉速
|
100
|
0.20
|
|
2
|
額定轉速
|
75
|
0.50
|
|
3
|
額定轉速
|
50
|
0.15
|
|
4
|
額定轉速
|
25
|
0.15
|
（c）對于變轉速（變螺旋槳特性或裝有電子偶合螺旋槳）的船用柴油機或變轉速的船用輔機，按ISO8178-4:1996中C1循環進行排放測試，見表25。
表25 C1循環
|
工況號
|
發動機轉速
|
負荷（%）
|
加權系數
|
|
1
|
額定轉速
|
100
|
0.15
|
|
2
|
額定轉速
|
75
|
0.15
|
|
3
|
額定轉速
|
50
|
0.15
|
|
4
|
額定轉速
|
10
|
0.1
|
|
5
|
中間轉速
|
100
|
0.1
|
|
6
|
中間轉速
|
75
|
0.1
|
|
7
|
中間轉速
|
50
|
0.1
|
|
8
|
怠速
|
0
|
0.15
|
|
工況號
|
發動機轉速
|
負荷（%）
|
加權系數
|
|
1
|
額定轉速
|
100
|
0.05
|
|
2
|
額定轉速
|
75
|
0.25
|
|
3
|
額定轉速
|
50
|
0.3
|
|
4
|
額定轉速
|
25
|
0.3
|
|
5
|
額定轉速
|
10
|
0.1
|
（a）有效壽命（useful life）（6）有效壽命和質保期
有效壽命期是指表27中規定的，保證船舶（發動機）的排放控制系統的正常運轉并符合有關氣態污染物、顆粒物和煙度排放限值，且已在型式核準時給予確認的使用時間（小時）或年限。發動機在有效壽命期內，排放應符合法規要求。
表27對有效壽命的規定
|
船用柴油機類型
|
有效壽命1）
|
|
|
時間（小時)
|
年限（年)
|
|
|
1類商用船用柴油機
|
10000
|
10
|
|
1類娛樂用船用柴油機
|
1000
|
10
|
|
2類船用柴油機
|
20000
|
10
|
|
注：1）有效壽命以使用時間（小時）或年限兩者中先到者為準。
|
||
（b）質保期（warranty）
生產企業對其產品應提供相應的質保期。質保期應為表25中規定的有效壽命時間（小時)的50%或年限（年)的50%，以先到者為準。（7）船用柴油機排放認證用基準燃料
對于1-2階段船用柴油機排放認證用燃油的硫含量范圍較寬，從300～8000ppm，這也適應船用柴油機實際使用燃油的情況，測量的顆粒物結果最后要進行硫含量修正，統
一修正到4000ppm。見表28。
表28船用柴油機Tier 1/2階段排放認證用基準燃料
|
項目
|
測試方法
|
數值
|
|
十六烷值
|
ASTMD613-01
|
40-48
|
|
初餾點，℃
|
ASTMD86-01
|
171-204
|
|
10%餾出溫度，℃
|
ASTMD86-01
|
204-238
|
|
50%餾出溫度，℃
|
ASTMD86-01
|
243-282
|
|
90%餾出溫度，℃
|
ASTMD86-01
|
293-332
|
|
終餾點，℃
|
ASTMD86-01
|
321-366
|
|
閃點，℃
|
ASTMD93-02
|
>54
|
|
比重，API
|
ASTMD287-92
|
32-37
|
|
芳烴含量，%
|
ASTMD1319-02a或D5186-99
|
>10
|
|
硫含量，%
|
ASTMD129-00或D2622-98
|
0.03-0.8
|
|
運動黏度（38℃），cST
|
ASTMD445-01
|
2.0-3.2
|
2、第3/4階段排放法規40 CFR PART 1042
（1）適用范圍
適用于所有在美國海岸線200英里范圍內(專屬經濟區)航行的船舶上裝用的額定功率大于37kW的壓燃式船用柴油機。
排放要求，見表29
表29 C1類柴油船用柴油機Tier 3法規限值
|
功率
[kW]
|
排量
[L]
|
型年
|
HC+NOX
g/kWh
|
PM
g/kWh
|
CO
g/kWh
|
|
＜19
|
＜0.9
|
2009
|
7.5
|
0.40
|
5.0
|
|
19-75
|
＜0.9
|
2009
|
7.5
|
0.30
|
5.0
|
|
2014
|
4.7
|
0.30
|
5.0
|
||
|
75-3700
|
＜0.9
|
2012
|
5.4
|
0.14
|
5.0
|
|
0.9＜Vh＜1.2
|
2013
|
5.4
|
0.12
|
5.0
|
|
|
1.2＜Vh＜2.5
|
2014
|
5.6
|
0.11
|
5.0
|
|
|
2.5＜Vh＜3.5
|
2013
|
5.6
|
0.11
|
5.0
|
|
|
3.5＜Vh＜7
|
2012
|
5.8
|
0.11
|
5.0
|
（b）對商用和娛樂用船舶裝用的C1類柴油船用柴油機（高功率密度，＞35 kW/l）Tier 3排放要求，見表30
表30 C1類柴油船用柴油機Tier 3法規限值
|
功率
[kW]
|
排量
[L]
|
型年
|
HC+NOX
g/kWh
|
PM
g/kWh
|
CO
g/kWh
|
|
＜19
|
＜0.9
|
2009
|
7.5
|
0.40
|
5.0
|
|
19-75
|
＜0.9
|
2009
|
7.5
|
0.30
|
5.0
|
|
2014
|
4.7
|
0.30
|
5.0
|
||
|
75-3700
|
＜0.9
|
2012
|
5.8
|
0.15
|
5.0
|
|
0.9＜Vh＜1.2
|
2013
|
5.8
|
0.14
|
5.0
|
|
|
1.2＜Vh＜2.5
|
2014
|
5.8
|
0.12
|
5.0
|
|
|
2.5＜Vh＜3.5
|
2013
|
5.8
|
0.12
|
5.0
|
|
|
3.5＜Vh＜7
|
2012
|
5.8
|
0.11
|
5.0
|
（c）對C2類柴油船用柴油機Tier 3排放要求，見表31
表31 C2類柴油船用柴油機Tier 3法規限值
|
功率
[kW]
|
排量
[L]
|
型年
|
HC+NOX
g/kWh
|
PM
g/kWh
|
|
＜3700
|
7＜Vh＜15
|
2013
|
6.2
|
0.14
|
|
15＜Vh＜20
|
2014
|
7.0
|
0.27
|
|
|
20＜Vh＜25
|
2014
|
9.8
|
0.27
|
|
|
25＜Vh＜30
|
2014
|
11.0
|
0.27
|
（d）對C1和C2類柴油船用柴油機Tier 4排放要求，見表32
表32 C1和C2類柴油船用柴油機Tier 4法規限值
|
功率
[kW]
|
型年
|
HC
g/kWh
|
NOX
g/kWh
|
PM g/kWh
|
|
≥3700
|
2014
|
0.19
|
1.8
|
0.12
|
|
2016
|
0.19
|
1.8
|
0.06
|
|
|
2000≤P＜3700
|
2014
|
0.19
|
1.8
|
0.04
|
|
1400≤P＜2000
|
2016
|
0.19
|
1.8
|
0.04
|
|
600≤P＜1400
|
2017
|
0.19
|
1.8
|
0.04
|
（3）試驗循環
ISO 8178-4規定的E2/E3/D2/C1循環（商用船用柴油機）；E5循環（娛樂用船用柴油機）。
（4）對船用柴油機使用燃料的規定
自2007年起，應使用500ppm硫含量的柴油，自2012年起，應使用15ppm硫含量的柴油。
從表27、28、29和表30可以看出，美國內河船用柴油機tier3/tier4的實施均在2012年后，應使用硫含量不超過15ppm的燃油。
（5）其它規定
NOX和顆粒物排放適用于ABT條款。
除了船用柴油機測量循環的排放限值要求外，還規定了非循環排放控制區域的NTE（NOT TO EXCEED的縮寫）限值和在用符合性的NTE限值要求，更有利于控制船舶實際運行的排放。
四、對C3類船用柴油機的排放要求
從2016年起，新建造的，進入美國港口的外籍遠洋船和美國境內船只，C3類需要滿足IMO StageIII的要求。
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