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行業(yè)新聞/柴油發(fā)電機組
美國EPA環(huán)保署的柴油發(fā)電機排放法規
發(fā)布時(shí)間：2022-05-09 11:12:27  ▏閱讀：次

 

新聞主題

美國EPA船用柴油發(fā)電機排放法規
 

 

美國EPA認證圖標-柴油發(fā)電機組.png

 

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
40 CFR PART 89
新生產(chǎn)及在用的非道路壓燃
式發(fā)動(dòng)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(guān)內容）
＜37kW的壓燃式船用柴油機
40 CFR PART 94
船用壓燃式發(fā)動(dòng)機大氣污染
控制
 
40 CFR PART 1042
≥37kW的1類(lèi)和2類(lèi)壓燃式船用柴油機
40 CFR PART 91
船用點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機排放控制
40 CFR PART 1045
點(diǎn)燃式船用柴油機
 
 

船用發(fā)電機組-東風(fēng)康明斯.webp.png

船用發(fā)電機組

柴油發(fā)動(dòng)機剖析圖.png

船用發(fā)動(dòng)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(xiàn)200英里范圍內(專(zhuān)屬經(jīng)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(shí)施時(shí)間如表9。

表9 Tier 1排放限值和實(shí)施時(shí)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(shí)施時(shí)間如表10。

表10 Tier 2排放限值和實(shí)施時(shí)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(fā)動(dòng)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(yè)自愿達到的排放水平。

表11“藍天系列發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機：指達到表9中的自愿性排放法規限值要求的發(fā)動(dòng)機。

 

（3）系族排放限值（FEL）

系族排放限值（family emission limits英文縮寫(xiě)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(jìn)行限制的一種限值，見(jiàn)表12。生產(chǎn)企業(yè)可使用系族排放限值，生成、使用、交易排放信用值對發(fā)動(dòng)機系族進(jìn)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(huán)

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(fā)動(dòng)機的穩態(tài)試驗循環(huán)》中的C1、D2或G2循環(huán)。如下：

（a）對于變速發(fā)動(dòng)機，采用ISO8178-4規定的C1穩態(tài)試驗循環(huán)，見(jiàn)表13：

表13 C1循環(huán)

 
工況號
發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機，可采用ISO8178-4規定的G2穩態(tài)試驗循環(huán)，見(jiàn)表14；

表14 G2循環(huán)

 
工況號
發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機，采用ISO8178-4規定的D2穩態(tài)試驗循環(huán)，見(jiàn)表15。

表15 D2循環(huán)

 
工況號
發(fā)動(dòng)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(zhì)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(chē)（發(fā)動(dòng)機）的排放控制系統的正常運轉并符合有關(guān)氣態(tài)污染物、顆粒物和煙度排放限值，且已在型式核準時(shí)給予確認的使用時(shí)間（小時(shí)）或年限。發(fā)動(dòng)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(shí)間（小時(shí))
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(shí)間（小時(shí)）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(yè)對產(chǎn)品實(shí)施自愿行排放召回的時(shí)間（小時(shí)）或年限。在召回期內，如果出現與排放有關(guān)的產(chǎn)品設計或功率性缺陷，美國EPA可以要求企業(yè)對產(chǎn)品實(shí)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(shí)間（小時(shí))
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(shí)間（小時(shí)）或年限兩者中先達到者為準

（c）質(zhì)保期（warranty）

生產(chǎn)企業(yè)對其產(chǎn)品應提供表18中規定的質(zhì)保期。如果生產(chǎn)企業(yè)對一些部件有較長(cháng)質(zhì)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(cháng)。

表18對質(zhì)保期的規定

 
功率P（kW）
工作特性
額定轉速
質(zhì)保期
時(shí)間（小時(shí))
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(zhì)保期以使用時(shí)間（小時(shí)）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(xiàn)200英里范圍內(專(zhuān)屬經(jīng)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(fā)動(dòng)機的穩態(tài)試驗循環(huán)》中的C1、D2或G2循環(huán)。

 

（3）第4階段試驗循環(huán)

和1/2階段法規類(lèi)似，在4階段法規中除了規定了排放限值和試驗循環(huán)外，還規定了系族排放限值以及對有效壽命、召回期和質(zhì)保期的規定。

 

美國EPA認證圖標1-柴油發(fā)電機組.png

 

三、37kW以上的船用壓燃式發(fā)動(dòng)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(xiàn)200英里范圍內(專(zhuān)屬經(jīng)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(jiàn)表20。

表20 Tier 1限值

 
發(fā)動(dòng)機額定轉速n（r/min）
實(shí)施日期
NOX〔g/kWh)
n＜130
從2004年開(kāi)始對SV≥2.5L（對應P＞130kW）的船用柴油機進(jìn)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(jiàn)表21。

表21 Tier 2限值

 
單缸排量〔SV)/額定
功率〔P)（l/kW）
類(lèi)別
實(shí)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(yè)用
2005
5.0
7.5
0.40
1類(lèi)娛樂(lè )用
2007
0.9≤SV＜1.2，所有功率段
1類(lèi)商業(yè)用
2004
5.0
7.2
0.30
1類(lèi)娛樂(lè )用
2006
1.2≤SV＜2.5，所有
功率段
1類(lèi)商業(yè)用
2004
5.0
7.2
0.20
1類(lèi)娛樂(lè )用
2006
2.5≤SV＜5，所有功
1類(lèi)商業(yè)用
2007
5.0
7.2
0.20
 *額定功率不小于37kW且單缸排量小于5L的船用柴油機。 
率段
1類(lèi)娛樂(lè )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(fā)動(dòng)機”自愿性排放法規限值，見(jiàn)表22

表22“藍天系列發(fā)動(dòng)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(chǎn)商愿意自己生產(chǎn)的產(chǎn)品達到“藍天系列發(fā)動(dòng)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(lián)系的。

 

（4）系族排放限值（FEL）

系族排放限值（family emission limits英文縮寫(xiě)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(jìn)行限制的一種限值。生產(chǎn)企業(yè)可通過(guò)生成、使用、交易排放信用值對發(fā)動(dòng)機系族平均排放值進(jìn)行認證。

 

（5）試驗循環(huán)

（a）對于按固定螺旋槳特性工作的推進(jìn)式船用柴油機，按ISO8178-4:1996中E3循環(huán)進(jìn)行排放測試，見(jiàn)表23。

表23 E3循環(huán)

工況號
發(fā)動(dòng)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(huán)進(jìn)行排放測試，見(jiàn)表24。

表24 E2循環(huán)

 
工況號
發(fā)動(dòng)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(huán)進(jìn)行排放測試，見(jiàn)表25。

表25 C1循環(huán)

 
工況號
發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)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(zhì)保期

有效壽命期是指表27中規定的，保證船舶（發(fā)動(dòng)機）的排放控制系統的正常運轉并符合有關(guān)氣態(tài)污染物、顆粒物和煙度排放限值，且已在型式核準時(shí)給予確認的使用時(shí)間（小時(shí)）或年限。發(fā)動(dòng)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(lèi)型
有效壽命1）
時(shí)間（小時(shí))
年限（年)
1類(lèi)商用船用柴油機
10000
10
1類(lèi)娛樂(lè )用船用柴油機
1000
10
2類(lèi)船用柴油機
20000
10
注：1）有效壽命以使用時(shí)間（小時(shí)）或年限兩者中先到者為準。

（b）質(zhì)保期（warranty）

生產(chǎn)企業(yè)對其產(chǎn)品應提供相應的質(zhì)保期。質(zhì)保期應為表25中規定的有效壽命時(shí)間（小時(shí))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(shí)際使用燃油的情況，測量的顆粒物結果最后要進(jìn)行硫含量修正，統

一修正到4000ppm。見(jiàn)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(diǎn)，℃
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(diǎn)，℃
ASTMD86-01
321-366
閃點(diǎn)，℃
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(dòng)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(xiàn)200英里范圍內(專(zhuān)屬經(jīng)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(jiàn)表29

表29 C1類(lèi)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(lè )用船舶裝用的C1類(lèi)柴油船用柴油機（高功率密度，＞35 kW/l）Tier 3排放要求，見(jiàn)表30

表30 C1類(lèi)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(lèi)柴油船用柴油機Tier 3排放要求，見(jiàn)表31

表31 C2類(lèi)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(lèi)柴油船用柴油機Tier 4排放要求，見(jiàn)表32

表32 C1和C2類(lèi)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(huán)

ISO 8178-4規定的E2/E3/D2/C1循環(huán)（商用船用柴油機）；E5循環(huán)（娛樂(lè )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(shí)施均在2012年后，應使用硫含量不超過(guò)15ppm的燃油。

 

（5）其它規定

NOX和顆粒物排放適用于A(yíng)BT條款。

除了船用柴油機測量循環(huán)的排放限值要求外，還規定了非循環(huán)排放控制區域的NTE（NOT TO EXCEED的縮寫(xiě)）限值和在用符合性的NTE限值要求，更有利于控制船舶實(shí)際運行的排放。

 

四、對C3類(lèi)船用柴油機的排放要求

從2016年起，新建造的，進(jìn)入美國港口的外籍遠洋船和美國境內船只，C3類(lèi)需要滿(mǎn)足IMO StageIII的要求。

 

 


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