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新闻主题 |
美国EPA船用柴油发电机排放法规 |
一、概述
美国EPA对船用柴油机的排放控制法规如表8：
表8美国EPA对船用柴油机的排放控制法规
|
法规
|
法规（法规号变更）
|
适用范围
|
|
|
40 CFR PART 89
新生产及在用的非道路压燃
式发动机排放控制
|
40 CFR PART 1039
|
40 CFR PART 1065（法规包含试验规程、数据计算和试验用设备的相关内容）
|
＜37kW的压燃式船用柴油机
|
|
40 CFR PART 94
船用压燃式发动机大气污染
控制
|
40 CFR PART 1042
|
≥37kW的1类和2类压燃式船用柴油机
|
|
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40 CFR PART 91
船用点燃式发动机排放控制
|
40 CFR PART 1045
|
点燃式船用柴油机
|
|
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船用发电机组 |
船用发动机 |
二、37kW以下的压燃式船用柴油机排放法规
1、第1/2阶段排放法规40 CFR PART 89
（1）适用范围
适用于所有在美国海岸线200英里范围内(专属经济区【7】)航行的船舶上装用的额定功率小于37kW的压燃式船用柴油机。
（2）排放限值
第1阶段（Tier 1)的排放限值和实施时间如表9。
表9 Tier 1排放限值和实施时间
|
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阶段（Tier 2）的排放限值和实施时间如表10。
表10 Tier 2排放限值和实施时间
|
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
|
在法规中还规定了“蓝天系列发动机”自愿性排放法规限值要求，如表11所示。该限值要求严于第2阶段的型式认证排放限值要求，是企业自愿达到的排放水平。
表11“蓝天系列发动机”自愿性排放法规限值
|
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
|
蓝天系列发动机：指达到表9中的自愿性排放法规限值要求的发动机。
（3）系族排放限值（FEL）
系族排放限值（family emission limits英文缩写FEL）是基于美国ABT（平均值Averaging、存储banking和交易trading）管理政策，对系族平均排放水平进行限制的一种限值，见表12。生产企业可使用系族排放限值，生成、使用、交易排放信用值对发动机系族进行认证。
表12系族排放限值（FEL）
|
额定功率（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阶段试验循环
采用ISO8178-4《往复式内燃机气体排放测量第4部分：不同用途发动机的稳态试验循环》中的C1、D2或G2循环。如下：
（a）对于变速发动机，采用ISO8178-4规定的C1稳态试验循环，见表13：
表13 C1循环
|
工况号
|
发动机转速
|
负荷（%）
|
加权系数
|
|
1
|
额定转速
|
100
|
0.15
|
|
2
|
额定转速
|
75
|
0.15
|
|
3
|
额定转速
|
50
|
0.15
|
|
4
|
额定转速
|
10
|
0.1
|
|
5
|
中间转速
|
100
|
0.1
|
|
6
|
中间转速
|
75
|
0.1
|
|
7
|
中间转速
|
50
|
0.1
|
|
8
|
怠速
|
0
|
0.15
|
（b）对于小于19kW的变速发动机，可采用ISO8178-4规定的G2稳态试验循环，见表14；
表14 G2循环
|
工况号
|
发动机转速
|
负荷（%）
|
加权系数
|
|
1
|
额定转速
|
100
|
0.09
|
|
2
|
额定转速
|
75
|
0.20
|
|
3
|
额定转速
|
50
|
0.29
|
|
4
|
额定转速
|
25
|
0.30
|
|
5
|
额定转速
|
10
|
0.07
|
|
6
|
怠速
|
0
|
0.05
|
（c）对于恒速发动机，采用ISO8178-4规定的D2稳态试验循环，见表15。
表15 D2循环
|
工况号
|
发动机转速
|
负荷（%）
|
加权系数
|
|
1
|
额定转速
|
100
|
0.05
|
|
2
|
额定转速
|
75
|
0.25
|
|
3
|
额定转速
|
50
|
0.3
|
|
4
|
额定转速
|
25
|
0.3
|
|
5
|
额定转速
|
10
|
0.1
|
（5）有效寿命、召回期和质保期
（a）有效寿命期（useful life）
有效寿命期是指表16中规定的，保证汽车（发动机）的排放控制系统的正常运转并符合有关气态污染物、颗粒物和烟度排放限值，且已在型式核准时给予确认的使用时间（小时）或年限。发动机在有效寿命期内，排放应符合法规要求。
表16对有效寿命期的规定
|
功率P（kW）
|
工作特性
|
额定转速
|
有效寿命期1）
|
|
|
时间（小时)
|
年限（年)
|
|||
|
P＜19
|
恒速/非恒速
|
任何转速
|
3000
|
5
|
|
19≤P＜37
|
恒速
|
≥3000
|
3000
|
5
|
|
恒速
|
＜3000
|
5000
|
7
|
|
|
非恒速
|
任何转速
|
|||
|
注：1）有效寿命期以使用时间（小时）或年限两者中先到者为准。
|
||||
（b）召回期（recall）
召回期是指表17中规定的，企业对产品实施自愿行排放召回的时间（小时）或年限。在召回期内，如果出现与排放有关的产品设计或功率性缺陷，美国EPA可以要求企业对产品实施自愿行排放召回。
表17对召回期的规定
|
功率P（kW）
|
工作特性
|
额定转速
|
 召回期 |
|
|
时间（小时)
|
年限（年)
|
|||
|
P＜19
|
恒速/非恒速
|
任何转速
|
2250
|
4
|
|
19≤P＜37
|
恒速
|
≥3000
|
2250
|
4
|
|
恒速/非恒速
|
任何转速
|
3750
|
5
|
|
|
注：1）召回期以使用时间（小时）或年限两者中先达到者为准
|
||||
（c）质保期（warranty）
生产企业对其产品应提供表18中规定的质保期。如果生产企业对一些部件有较长质保期（收费或免费），则对这些部件的排放保证期也应相应延长。
表18对质保期的规定
|
功率P（kW）
|
工作特性
|
额定转速
|
 质保期 |
|
|
时间（小时)
|
年限（年)
|
|||
|
P＜19
|
恒速/非恒速
|
任何转速
|
1500
|
2
|
|
19≤P＜37
|
恒速
|
≥3000
|
1500
|
2
|
|
恒速/非恒速
|
任何转速
|
3000
|
5
|
|
|
注：1）质保期以使用时间（小时）或年限两者中先达到者为准
|
||||
2、第4阶段排放法规40 CFR PART 1039
（1）适用范围
适用于所有在美国海岸线200英里范围内(专属经济区)航行的船舶上装用的额定功率小于37kW的压燃式船用柴油机。
（2）排放限值
第4阶段限值，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《往复式内燃机气体排放测量第4部分：不同用途发动机的稳态试验循环》中的C1、D2或G2循环。
（3）第4阶段试验循环
和1/2阶段法规类似，在4阶段法规中除了规定了排放限值和试验循环外，还规定了系族排放限值以及对有效寿命、召回期和质保期的规定。
三、37kW以上的船用压燃式发动机排放法规
1、第1/2阶段排放法规40 CFR PART 94
（1）适用范围
适用于所有在美国海岸线200英里范围内(专属经济区)航行的船舶上装用的额定功率大于37kW的压燃式船用柴油机。
（2）排放限值
第1阶段（Tier 1）排放限值见表20。
表20 Tier 1限值
|
发动机额定转速n（r/min）
|
实施日期
|
NOX〔g/kWh)
|
|
n＜130
|
从2004年开始对SV≥2.5L（对应P＞130kW）的船用柴油机进行排放控制
|
17.0
|
|
130≤n＜2000
|
45*n-0.2
|
|
|
n≥2000
|
9.8
|
第2阶段（Tier 2)排放限值见表21。
表21 Tier 2限值
|
单缸排量〔SV)/额定
功率〔P)（l/kW）
|
类别
|
实施日期
|
CO
（g/kW·h）
|
HC＋NOX
（g/kW·h）
|
PT
（g/kW·h）
|
|
SV＜0.9且P≥37
|
1*商业用
|
2005
|
5.0
|
7.5
|
0.40
|
|
1类娱乐用
|
2007
|
||||
|
0.9≤SV＜1.2，所有功率段
|
1类商业用
|
2004
|
5.0
|
7.2
|
0.30
|
|
1类娱乐用
|
2006
|
||||
|
1.2≤SV＜2.5，所有
功率段
|
1类商业用
|
2004
|
5.0
|
7.2
|
0.20
|
|
1类娱乐用
|
2006
|
||||
|
2.5≤SV＜5，所有功
|
1类商业用
|
2007
|
5.0
|
7.2
|
0.20
|
|
率段
|
1类娱乐用
|
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）“蓝天系列发动机”自愿性排放法规限值，见表22
表22“蓝天系列发动机”自愿性排放法规限值
|
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
|
生产商愿意自己生产的产品达到“蓝天系列发动机”自愿性排放法规限值的要求是与美国EPA的ABT管理政策紧密联系的。
（4）系族排放限值（FEL）
系族排放限值（family emission limits英文缩写FEL）是基于美国ABT管理政策（平均Averaging、存储banking和交易trading），对系族平均排放值进行限制的一种限值。生产企业可通过生成、使用、交易排放信用值对发动机系族平均排放值进行认证。
（5）试验循环
（a）对于按固定螺旋桨特性工作的推进式船用柴油机，按ISO8178-4:1996中E3循环进行排放测试，见表23。
表23 E3循环
|
工况号
|
发动机转速（%）
|
负荷（%）
|
加权系数
|
|
1
|
100（额定转速）
|
100
|
0.20
|
|
2
|
91
|
75
|
0.50
|
|
3
|
80
|
50
|
0.15
|
|
4
|
63
|
25
|
0.15
|
（b）对于固定转速（变螺旋桨特性或装有电子偶合螺旋桨）的船用柴油机，按ISO8178-4:1996中E2循环进行排放测试，见表24。
表24 E2循环
|
工况号
|
发动机转速
|
负荷（%）
|
加权系数
|
|
1
|
额定转速
|
100
|
0.20
|
|
2
|
额定转速
|
75
|
0.50
|
|
3
|
额定转速
|
50
|
0.15
|
|
4
|
额定转速
|
25
|
0.15
|
（c）对于变转速（变螺旋桨特性或装有电子偶合螺旋桨）的船用柴油机或变转速的船用辅机，按ISO8178-4:1996中C1循环进行排放测试，见表25。
表25 C1循环
|
工况号
|
发动机转速
|
负荷（%）
|
加权系数
|
|
1
|
额定转速
|
100
|
0.15
|
|
2
|
额定转速
|
75
|
0.15
|
|
3
|
额定转速
|
50
|
0.15
|
|
4
|
额定转速
|
10
|
0.1
|
|
5
|
中间转速
|
100
|
0.1
|
|
6
|
中间转速
|
75
|
0.1
|
|
7
|
中间转速
|
50
|
0.1
|
|
8
|
怠速
|
0
|
0.15
|
|
工况号
|
发动机转速
|
负荷（%）
|
加权系数
|
|
1
|
额定转速
|
100
|
0.05
|
|
2
|
额定转速
|
75
|
0.25
|
|
3
|
额定转速
|
50
|
0.3
|
|
4
|
额定转速
|
25
|
0.3
|
|
5
|
额定转速
|
10
|
0.1
|
（a）有效寿命（useful life）（6）有效寿命和质保期
有效寿命期是指表27中规定的，保证船舶（发动机）的排放控制系统的正常运转并符合有关气态污染物、颗粒物和烟度排放限值，且已在型式核准时给予确认的使用时间（小时）或年限。发动机在有效寿命期内，排放应符合法规要求。
表27对有效寿命的规定
|
船用柴油机类型
|
有效寿命1）
|
|
|
时间（小时)
|
年限（年)
|
|
|
1类商用船用柴油机
|
10000
|
10
|
|
1类娱乐用船用柴油机
|
1000
|
10
|
|
2类船用柴油机
|
20000
|
10
|
|
注：1）有效寿命以使用时间（小时）或年限两者中先到者为准。
|
||
（b）质保期（warranty）
生产企业对其产品应提供相应的质保期。质保期应为表25中规定的有效寿命时间（小时)的50%或年限（年)的50%，以先到者为准。（7）船用柴油机排放认证用基准燃料
对于1-2阶段船用柴油机排放认证用燃油的硫含量范围较宽，从300～8000ppm，这也适应船用柴油机实际使用燃油的情况，测量的颗粒物结果最后要进行硫含量修正，统
一修正到4000ppm。见表28。
表28船用柴油机Tier 1/2阶段排放认证用基准燃料
|
项目
|
测试方法
|
数值
|
|
十六烷值
|
ASTMD613-01
|
40-48
|
|
初馏点，℃
|
ASTMD86-01
|
171-204
|
|
10%馏出温度，℃
|
ASTMD86-01
|
204-238
|
|
50%馏出温度，℃
|
ASTMD86-01
|
243-282
|
|
90%馏出温度，℃
|
ASTMD86-01
|
293-332
|
|
终馏点，℃
|
ASTMD86-01
|
321-366
|
|
闪点，℃
|
ASTMD93-02
|
>54
|
|
比重，API
|
ASTMD287-92
|
32-37
|
|
芳烃含量，%
|
ASTMD1319-02a或D5186-99
|
>10
|
|
硫含量，%
|
ASTMD129-00或D2622-98
|
0.03-0.8
|
|
运动黏度（38℃），cST
|
ASTMD445-01
|
2.0-3.2
|
2、第3/4阶段排放法规40 CFR PART 1042
（1）适用范围
适用于所有在美国海岸线200英里范围内(专属经济区)航行的船舶上装用的额定功率大于37kW的压燃式船用柴油机。
排放要求，见表29
表29 C1类柴油船用柴油机Tier 3法规限值
|
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）对商用和娱乐用船舶装用的C1类柴油船用柴油机（高功率密度，＞35 kW/l）Tier 3排放要求，见表30
表30 C1类柴油船用柴油机Tier 3法规限值
|
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）对C2类柴油船用柴油机Tier 3排放要求，见表31
表31 C2类柴油船用柴油机Tier 3法规限值
|
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）对C1和C2类柴油船用柴油机Tier 4排放要求，见表32
表32 C1和C2类柴油船用柴油机Tier 4法规限值
|
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）试验循环
ISO 8178-4规定的E2/E3/D2/C1循环（商用船用柴油机）；E5循环（娱乐用船用柴油机）。
（4）对船用柴油机使用燃料的规定
自2007年起，应使用500ppm硫含量的柴油，自2012年起，应使用15ppm硫含量的柴油。
从表27、28、29和表30可以看出，美国内河船用柴油机tier3/tier4的实施均在2012年后，应使用硫含量不超过15ppm的燃油。
（5）其它规定
NOX和颗粒物排放适用于ABT条款。
除了船用柴油机测量循环的排放限值要求外，还规定了非循环排放控制区域的NTE（NOT TO EXCEED的缩写）限值和在用符合性的NTE限值要求，更有利于控制船舶实际运行的排放。
四、对C3类船用柴油机的排放要求
从2016年起，新建造的，进入美国港口的外籍远洋船和美国境内船只，C3类需要满足IMO StageIII的要求。
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