《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》(征求意见稿)
编制说明
《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》
标准编制组 二〇一八年三月
目 录
一、 任务来源与编制过程 .......................................................................................... 1 (一)任务来源 ............................................................................................................ 1 (二) 行业概况 .......................................................................................................... 1 (三) 主要国家、地区及国际组织相关标准 ........................................................ 11 (四) 编制过程 ........................................................................................................ 16 二、非道路移动机械排放地方标准制定必要性 ...................................................... 18 (一)制订地方标准是当前我省大气污染防治形势的现实需要 .......................... 18 (二)进行非道路移动机械排气污染监管是法律法规的明确要求 ...................... 19 (三)制定地方标准符合浙江省实际工作的需要 .................................................. 19 三、标准制订依据、原则和方法 .............................................................................. 29 (一)标准制订依据 .................................................................................................. 29 (二) 标准制订原则 ................................................................................................ 29 (三) 标准制订方法 ................................................................................................ 30 (四) 标准文件 ........................................................................................................ 30 四、标准的主要内容 .................................................................................................. 31 (一) 范围 ................................................................................................................ 31 (二) 术语和定义 .................................................................................................... 31
(三) 标准限值 ........................................................................................................ 31 (四) 测量方法 ........................................................................................................ 43 (五) 结果判定 ........................................................................................................ 45 五、本标准与国内外相关标准分析 .......................................................................... 46 六、实施本标准的环境效益和可行性分析 .............................................................. 51 (一) 环境效益分析 ................................................................................................ 51 (二) 标准实施的可行性分析 ................................................................................ 52
项目名称:《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量
方法》地方标准制订
主管部门:浙江省环境保护厅
编制单位:浙江省环境监测中心、杭州市机动车排气污染管理处
一、 任务来源与编制过程 (一)任务来源
根据《中华人民共和国大气污染防治法》、《浙江省大气污染防治条例》等法律法规,为推进落实国家《大气污染防治行动计划》、《浙江省大气污染防治行动计划(2013-2017年)》及《浙江省大气污染防治“十三五”规划》,打赢蓝天保卫战,由浙江省环境监测中心和杭州市机动车排气污染管理处组成编制小组,编制《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》地方标准,以加强对我省在用非道路移动机械用柴油机排气污染的监督管理,减少在用非道路移动机械用柴油机的排气污染影响,持续改善我省环境空气质量。
(二)行业概况
美国、欧洲和日本的相关研究表明,非道路污染源正逐渐成为重要的大气污染排放源,非道路移动机械用发动机每年排放的氮氧化合物、一氧化碳、碳氢化合物和颗粒物等有害物质的总量几乎相当于公路用车辆发动机的年排放总量(以美国为例)。目前,我国的非道路移动机械种类繁多,在国家相关移动污染源划分中非道路移动污染源分为陆用机械、水上船舶、轨道机械和航空机械四个大类,按照设备工作场地可分为如表1-1所示八类,按照用途可以分成如表1-2所示八类。其中,我省主要拥有的非道路移动机械为建筑工程机械、农林机械、园林机械、企业机械四大类。
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表1-1 非道路机械分类表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 类别 建筑工程机械 港作机械 企业机械 农林机械 园林机械 机场地勤设备 铁路机车 船舶发动机 机械名称 装载机、推土机、挖掘机压路机、非道路用卡车等 起重机械、吊塔机械等 叉车、厂内运输车辆、材料装卸机械等 大型拖拉机、联合收割机、木材切割运输机械等 割草机等 通勤车、悬梯车等 —— ——
表1-2 非道路机械使用分类 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 类别 娱乐车辆 割草机, 清扫风机 海上游艇 石油钻探 工业机械 农用拖拉机 推土机、挖掘机等工程机械 火车发动机等内燃机、喷气式和螺旋桨式飞机 机械名称 越野摩托车和全地面越野车等 扫雪机 摩托艇和游轮 工业钻探 铲车、清扫车,叉车等 —— —— —— 1. 工程机械
工程机械主要包括建筑工程机械、企业机械等。随着城镇化的推进及城市基建的大量开展,我国工程机械的产销量及保有量大幅增长,据中国工程机械工业协会统计数据,截止到2016年底,我国工程机械保有量在672~728万台间。工程机械设备的淘汰周期一般在10年,从2007到2011年的行业高峰期至今,大量工程机械设备已经面临报废和更新换代的需求,截至到2017年,老旧工程机械保有
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量占比超过1/3,约有240万台左右面临淘汰。因此,落实贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》鼓励和支持非道路移动机械提前报废,加强对非道路移动机械的排放控制,是各级环保部门亟需解决的问题之一。表1-3至表1-6为我国工程机械保有量、产销、进出口、实际需求量的统计情况表。
表1-3 我国工程机械保有量情况表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 类别 液压挖掘机 73.5kw(100马力)以上推土机 装载机 平地机 摊铺机 压路机 轮式起重机 塔式起重机 叉车 混凝土搅拌输送车 混凝土泵车 混凝土泵 混凝土搅拌站 数量(万台) 149.8~162.4 6.79~7.36 158.6~171.8 3.05~3.31 2.07~2.25 12.3~13.3 20.9~22.7 41.7~45.2 224.1~242.8 34.9~37.9 6.4~6.95 5.62~6.09 5.53~6.06 3
表1-4 2007~2016年国内工程机械主要产品销量
表1-5 2007年~2016年工程机械主要产品进出口量统计 单位:台
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表1-6 2007~2016年国内市场工程机械主要产品实际需求量 单位:台
2. 农业机械
随着农业现代化的进程,我国农业机械化程度也越来越高,根据统计,到2015年底,我国农业机械总动力已经达到111728万千瓦,其中大中型拖拉机达到607.29万台、小型拖拉机达到1703.04万台、农用运输车达到1200万辆、三轮汽车达到1000万辆以及低速货车达到250万辆。随着农业机械的保有量、总功率及使用量等的快速增长,农业机械的排气污染控制也成为大气污染防治的重要对象之一。图1-1至图1-15为我国各类农业机械年度保有量增长情况,图中柱状表示年度保有量,折线为对比上一年度的增长率,数据来源为中国农业机械化信息网。
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图1-1 2005~2015全国拖拉机保有量及增长率变化图
图1-2 2005~2015全国大中型拖拉机保有量及增长率变化图
图1-3 2005~2015全国小型拖拉机保有量及增长率变化图
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图1-4 2005~2015全国机动插秧机保有量及增长率变化图
图1-5 2005~2015全国播种机保有量及增长率变化图
图1-6 2005~2015全国旋耕机保有量及增长率变化图
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图1-7 2005~2015全国联合收割机保有量及增长率变化图
图1-8 2005~2015全国谷物联合收割机保有量及增长率变化图
图1-9 2005~2015全国玉米联合收割机保有量及增长率变化图
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图1-10 2005~2015全国畜牧业机械保有量及增长率变化图
图1-11 2005~2015全国牧草收割机保有量及增长率变化图
图1-12 2005~2015全国农用水泵保有量及增长率变化图
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图1-13 2005~2015全国农用运输车保有量及增长率变化图
图1-14 2005~2015全国三轮运输车保有量及增长率变化图
图1-15 2005~2015全国低速货车保有量及增长率变化图
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从农业机械的各个分类看,大型机械的增长很快,而由于2010年以后机动车的数量增长很快,取代了农用运输车、三轮汽车及低速货车的增长,使得农用运输车、三轮汽车以及低速货车的保有量在2010年以后分别维持在相同的总量水平上。 (三)主要国家、地区及国际组织相关标准
与道路机动车排放法规相同,目前全球的排放法规有美国、欧洲、日本三大体系。这三大体系在非道路用设备上,通过协调已经有了统一的趋势,并且开始修改标准以相互包容。 1. 美国EPA法规
美国是世界上最早颁布非道路机械排放法规的国家,美国环境保护署(EPA)是机动车排放污染管理的主要部门,主要负责减少移动污染源排放引起的空气污染和温室气体排放。1994年,EPA针对车、船舶和地下矿用设备以外的,功率超过37kW的非道路柴油机械,发布了非道路移动机械用柴油机第一阶段标准(Tier1)排放法规,该标准从1996年至2000年分步实施。之后在1998年EPA又相继颁布了包括小功率发动机在内的Tier2和Tier3阶段排放标准,Tier2标准从2001年至2006年分步实施,Tier3标准从2006至2008年分步实施,进一步加严了HC、NOx、CO和颗粒物排放标准。
从2008年开始,美国开始实施Tier4标准,较之前的排放标准,Tier4标准在NOx和颗粒物的限值上都有很大的提升(降低了非道路
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机械90%的NOx以及95%的颗粒物排放),这给非道路柴油机技术改进增加了难度。同时该法规规定,自2010年6月起,非道路移动机械用柴油的硫含量为15ppm,相比于之前使用的柴油,硫含量降低超过99%。这种超低硫含量柴油的应用,使得排放后处理装置不会受到硫的影响,性能以及寿命都得到很大的提高,应用的范围更广,所以Tier 4阶段法规大幅度降低了颗粒物限值。但对于功率小于19kW的发动机,由于其生产成本和设计结构的,颗粒物限值的降低幅度不大。
表1-7 美国EPA Tier1~Tier3 非道路柴油机排放限值 单位:g/kW·h
功率(kW) P<8 8≤P<19 19≤P<37 Tier Tire1 Tire2 Tire1 Tire2 Tire1 Tire2 Tire1 37≤P<75 Tire2 Tire3 Tire1 75≤P<130 Tire2 Tire3 Tire1 130≤P<225 Tire2 Tire3 Tire1 225≤P<450 Tire2 Tire3 Tire1 450≤P<560 Tire2 Tire3 P≥560 Tire1 Tire2 实施时间 2000 2005 2000 2005 1999 2004 1998 2004 2008 1997 2003 2007 1996 2003 2006 1996 2001 2006 1996 2002 2006 2000 2006 CO 8.0 8.0 6.6 6.6 5.5 5.5 — 5.0 5.0 — 5.0 5.0 11.4 3.5 3.5 11.4 3.5 3.5 11.4 3.5 3.5 11.4 3.5 HC — — — — — — — — — — — — 1.3 — — 1.3 — — 1.3 — — 1.3 — NMHC+NOx 10.5 7.5 9.5 7.5 9.5 7.5 — 7.5 4.7 — 6.6 4.0 — 6.6 4.0 — 6.4 4.0 — 6.4 4.0 — 6.4 NOx — — — — — — 9.2 — — 9.2 — — 9.2 — — 9.2 — — 9.2 — — 9.2 — PM 1.0 0.8 0.8 0.8 0.8 0.6 — 0.4 0.4 — 0.3 0.3 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 12
表1-8 美国EPA Tier4非道路柴油机排放限值 单位:g/kW·h
功率(kW) P<8 8≤P<19 19≤P<37 实施时间 2008 2008 2008 2013 2008 2013 2012-2014 2011-2014 CO 8.0 6.6 5.5 5.5 5.0 5.0 5.0 3.5 HC — — — — — — 0.19 0.19 NMHC+NOx 7.5 7.5 7.5 4.7 4.7 4.7 — — NOx — — — — — — 0.4 0.4 PM 0.4 0.4 0.3 0.03 0.3 0.03 0.02 0.02 37≤P<56 56≤P<130 130≤P<560 2. 欧盟标准
欧盟非道路移动机械用柴油机的Ⅲ/Ⅳ阶段标准于2004年4月21日通过欧盟指令2004/26/EC颁布,对农业和林业拖拉机用柴油机的Ⅲ、Ⅳ阶段标准则是于2005年2月21日通过欧盟指令2005/13/EC颁布的。
欧盟控制非道路移动机械用压燃式发动机的排放指令是97/68/EC(1998年3月19日开始实施)。从1998年6月30日开始,对37 kW≤P<560kW的非道路移动机械用压燃式发动机分功率段实施第I阶段的排放限值;
欧盟从1999年12月31日开始,对18kW≤P<560kW的非道路移动机械用压燃式发动机分阶段、分功率段实施第Ⅱ阶段的排放限值。对于变速发动机,采用ISO8178-4规定的C1测试循环(八工况循
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环)进行测试;对于恒速发动机,采用ISO8178-4规定的D2循环(五工况循环)进行测试。
欧盟Ⅲ阶段限值标准进一步分为Ⅲ(A)阶段和Ⅲ(B)阶段。欧盟非道路Ⅲ阶段排放标准在2006-2013年间分阶段实施,IV阶段标准自2014年开始强制实施。与Ⅰ/Ⅱ阶段标准相比,Ⅲ/Ⅳ阶段标准覆盖了铁路机车柴油机和内河船用柴油机。增加了使用寿命的最低值要求。Ⅲ(A)阶大幅降低NOx排放指标,平均下降近50%;Ⅲ(B)阶段在NOx指标下降同时又降低颗粒物排放量;Ⅳ阶段又大幅度降低NOx排放指标。
表1-9 欧洲第Ⅰ阶段 单位:g/kW·h
净功率/kw 130≤P≤560 75≤P<130 37≤P<75 实施时间 1998/6/30 1998/6/30 1998/6/30 CO 5.0 5.0 5.0
HC 1.3 1.3 1.3 NOx 9.2 9.2 9.2 颗粒物 0.54 0.7 0.85 表1-10 欧洲第Ⅱ阶段 单位:g/kW·h
净功率/kw 130≤P≤560 75≤P<130 37≤P<75 18≤P<37 实施时间 2000/12/31 2001/12/31 2002/12/31 1999/12/31 CO 3.5 5.0 5.0 5.5
HC 1.0 1.0 1.3 1.5 NOx 6.0 6.0 7.0 8.0 颗粒物 0.2 0.3 0.4 0.8 表1-11 欧洲第ⅢA阶段 单位:g/kW·h
净功率/kw 130≤P≤560 75≤P<130 37≤P<75 19≤P<37 实施时间 2005/6/30 2005/12/31 2006/12/31 2005/12/31 CO 3.5 5.0 5.0 5.5 HC+NOx 4.0 4.0 4.7 7.5 PM 0.2 0.3 0.4 0.6 14
表1-12 欧洲第ⅢB阶段 单位:g/kW·h
净功率/kw 130≤P≤560 75≤P<130 56≤P<75 37≤P<56 实施时间 2009/12/31 2010/12/31 2010/12/31 2011/12/31 CO 3.5 5.0 5.0 5.0 HC 0.19 0.19 0.19 [4.7] NOx 2.0 3.3 3.3 PM 0.025 0.025 0.025 0.025 表1-13 欧洲第Ⅳ阶段 单位:g/kW·h
净功率/kw 130≤P≤560 56≤P<130 实施时间 2012/12/31 2013/12/31 CO 3.5 5.0 HC 0.19 0.19 NOx 0.4 0.4 PM 0.025 0.025 3. 日本标准
日本根据其工业标准JIS B 8008和日本建设机械化协会标准JCMAS T004-1995分别制定了第一次和第二次机械排放限值标准,在2002年4月1日(平成14年第225号令)发布第三次建筑机械排放限值。另外,在2011年和2014年分别发布了新生产机械限值标准。
表1-14 日本第三次建筑机械排放限值 单位:g/kW·h
额定功率(kW) 8≤P<19 19≤P<37 37≤P<56 56≤P<75 75≤P<130 130≤P<560 CO 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 3.5 1.0 0.7 0.7 0.4 0.4 HC 7.5 6.0 4.0 4.0 3.6 3.6 NOx PM 0.8 0.4 0.3 0.25 0.2 0.17 烟度(%) 40 40 35 30 25 25
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表1-15 2011年发布的新生产建筑机械排放限值 单位:g/kW·h
额定功率(kW) 19≤P<37 37≤P<56 56≤P<75 75≤P<130 130≤P<560 CO 5.0 5.0 5.0 5.0 3.5 NMHC 0.7 0.7 0.19 0.19 0.19 NOx 4.0 4.0 3.3 3.3 2.0 PM 0.03 0.025 0.02 0.02 0.02 烟度(%) 25 25 25 25 25 表1-16 2014年发布的新生产建筑机械排放限值 单位:g/kW·h 额定功率(kW) 19≤P<37 37≤P<56 56≤P<75 75≤P<130 130≤P<560 CO 5.0 5.0 5.0 5.0 3.5 NMHC 0.7 0.7 0.19 0.19 0.19 NOx 4.0 4.0 0.4 0.4 0.4 PM 0.03 0.025 0.02 0.02 0.02 烟度(%) 25 25 25 25 25 (四)编制过程
1. 启动阶段(2017年3月1日-2017年4月30日)
浙江省环保厅组织调研,成立编制工作小组,委托浙江省环境监测中心制定标准修订工作方案,并组织召开标准修订编制小组会议。 2. 准备阶段(2017年5月1日至2017年7月31日)
编制小组成员根据标准制订工作方案要求,收集相关数据,完成相关研究,并将研究结果提交给浙江省环境监测中心。相关研究包括全省非道路移动机械保有量、分类状况、排放等级状况等源清单调查,杭州市在用非道路移动机械用柴油机排气检测及数据收集,查阅相关标准、文献等。
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3. 编制阶段(2017年8月1日至2017年12月15日)
浙江省环境监测中心汇总小组成员研究资料,进行分析和总结,编写形成《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》标准文本及编制说明征求意见稿。
4. 征求意见阶段(2018年4月1日至2018年4月20日)
向社会各界公开征求意见,包括相关行业主管部门、高等院校、科研院所、生产企业、行业协会等等。
5. 修改完善阶段(2018年4月25日至2018年5月10日)
根据社会各界反馈的意见,对标准进一步修改完善,形成《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》审评稿。 6. 形成最终文稿阶段(2018年5月15日至2018年5月30日)
由省环保厅组织专家审评组,对《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》及编制说明的审评稿进行专家审评,并出具专家审评意见。编制小组根据专家审评意见形成最终的送审稿。
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二、非道路移动机械排放地方标准制定必要性
(一)制订地方标准是当前我省大气污染防治形势的现实需要
2016年全省11个设区城市中,舟山和丽水环境空气质量达到国家二级标准,其余9个城市未达到二级标准。69个县级以上城市有29个达到国家二级标准,占城市总数的42.0%,其余40个城市未达到二级标准。69个县级以上城市日空气质量优良天数比例为65.6%~99.7%,平均为88.4%;优天数比例范围为14.5%~81.2%,平均为35.1%;污染天数比例平均为11.6%,其中轻度污染比例为10.2%,中度污染为1.1%,重度污染为0.3%,严重污染0.03%。污染天次中以PM2.5为首要污染物的天次最多,占总污染天次的58.8%。因此,浙江省城市空气质量不容乐观。而随着我省国民经济的快速发展以及城镇化建设的推进,机动车排气污染和非道路移动机械排气污染在大气污染中所占的比重越来越高,特别是以柴油机为动力的非道路移动机械。据美国EPA公布,2000年道路车辆与非道路动力机械总排放量中:CO约37%来自非道路发动机(其中62%来自点燃式小型发动机);HC约50%来自非道路发动机(其中40%来自点燃式小型发动机);氮氧化物约41%来自非道路发动机;颗粒物66%来自非道路发动机(其中11%来自点燃式小型发动机)。数据显示,2015年底,国内工程机械市场设备保有量约在700万台左右,在这其中,处于国0排放标准的设备约为200万台,处于国Ⅰ排放标准的设备约为40万台,且我国非道路移动机械柴油机制造出厂标准目前尚处于国Ⅲ阶段,远远滞后于柴油汽车的相关标准要求。由于目前国家尚未出台在用非道
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路移动机械的排放限值标准,导致目前我省对非道路移动机械的排放控制水平落后,从我省大气污染防治的现实需要,亟需出台相应的非道路移动机械排放限值地方标准。
(二)进行非道路移动机械排气污染监管是法律法规的明确要求
2016年最新修订施行的《中华人民共和国大气污染防治法》第五十一条明确规定:“机动车船、非道路移动机械不得超过标准排放大气污染物,禁止生产、进口或者销售大气污染物排放超过标准的机动车船、非道路移动机械。”第五十六条规定:“环境保护主管部门应当会同交通运输、住房城乡建设、农业行政、水行政等有关部门对非道路移动机械的大气污染物排放状况进行监督检查,排放不合格的,不得使用。”第六十一条规定:“城市可以根据大气环境质量状况,划定并公布禁止使用高排放非道路移动机械的区域。” 浙江省《机动车排气污染防治条例》第四十条规定:“装载机、推土机、压路机、沥青摊铺机、非公路用卡车、挖掘机、叉车等非道路移动机械,应当符合国家规定的排气污染物排放限值标准。环境保护主管部门应当会同交通运输、质量技术监督等部门采取备案管理、排气监督抽测等措施,加强对非道路移动机械排气污染的监督管理。” (三)制定地方标准符合浙江省实际工作的需要 1. 我省非道路移动机械现状
(1) 我省非道路移动机械保有量及类别分布状况
长三角是我国近年来经济发展较快的地区,伴随着经济的高速发展以及大量基建工程的开展,浙江省的非道路移动机械保有量也增长
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迅猛,截至2015年底,我省非道路移动机械保有量达到近161.9万余台,包括建筑工程机械(16249台)、农林机械(155.46万台)、企业机械(31515台)、园林机械(11184台)、港作机械(4428台)、机场机械(1235台)等。其中农林机械(含农用运输车)最多,占总数的96%,其次是企业机械、建筑市政工程机械、园林机械。从各地分布看,台州、金华、杭州、衢州等4个市的非道路移动机械数量分别达20万台左右。详见表2-1。
表2-1 2015年浙江省非道路移动机械保有量统计表 单位:台 设区市 杭州 宁波 温州 嘉兴 湖州 绍兴 金华 衢州 舟山 台州 丽水 全省 总量 203488 178800 80276 152879 172786 133600 200761 194017 12655 222804 67211 1619277 建筑工程机械 农林机械 企业机械 园林机械 港作机械 机场机械 39 4316 482 2480 491 1490 1858 209 458 333 168 16249 190810 167384 77157 143397 166279 1259 196855 192473 10431 217459 632 1554666 7603 3788 760 4371 5246 3220 936 1325 1128 2608 530 31515 16 1099 1443 1729 606 2783 983 0 342 2124 59 11184 179 2133 2 902 1 118 103 0 266 252 22 4428 916 80 145 0 0 0 26 10 30 28 0 1235 在非道路移动机械中,农业机械占比最高;农业机械主要集中小功率发动机,因此使用燃料有柴油、汽油、天然气(CNG)、电等多能源型设备,农业机械主要以耕作机械、收获机械、植保机械、排灌机械、农副产品加工机械等为主。其中耕作机械为柴油机用设备,功率主要分布在19kw~56kw之间;收获机械中机动脱粒机具有50.47
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万台(2017年),主要分为电动脱粒机和柴油脱粒机,且电动脱粒机占大多数;植被机械主要为功率<19kw的小型点燃式发动机,排灌机械中大部分为电动机,具有83.07万台(2017年)。详见表2-2。
表2-2 2009-2015年浙江省农业机械年末拥有量 指标 农业机械总动力 耕作机械动力 大中型拖拉机 农用小型拖拉机 收获机械动力 联合收割机 机动收割机(割晒机) 机动脱粒机 植保机械动力 机动喷雾(粉)器 排灌机械动力 柴油机 电动机 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 (万千瓦) 2450. 2499.92 2542.08 2587.92 2470.95 2436.95 2392.61 (万千瓦) (台) (万千瓦) (万台) (万千瓦) (万千瓦) (台) (万千瓦) (台) (万台) (万千瓦) (万架) (万千瓦) (万台) (万千瓦) (万台) (万千瓦) 190.71 7366 26.40 17.01 151.87 263.69 17221 54.39 214 121.55 35.31 15.56 284.15 9.45 43.50 85.48 233.28 138.30 12.96 0.82 0. 549.87 440.13 5.18 234.67 440.13 548.48 197.17 8401 31.69 16.91 150.93 250.48 18045 59.81 135 110.58 41.50 18.94 287.08 9. 42.75 86.73 236.60 139.93 12.90 0.80 0. 553.53 429.76 5.05 231.11 429.76 600.47 205.17 211.74 211.04 9583 37.29 16.81 10742 43.26 16.27 11711 48.15 13.93 215.98 11967 51.21 12.97 118.22 171.34 18116 67.60 399 61.88 51.32 21.46 288.63 8.71 41.11 84.00 236.41 132.85 12.48 0.39 0.88 482.05 469.73 4.40 291.12 469.73 625.05 221.82 12650 56.15 11.86 110.05 179.33 17829 69.60 375 50.47 51.10 20.70 286.82 8.47 41.61 83.07 234.55 131.45 12.21 0.44 0.87 438.17 467.37 4.11 296.40 467.37 616.55 150.53 144.46 125.93 244.16 237.40 222.53 18399 62. 106 102. 47.72 21.18 18797 66.45 102 85.86 49.65 21.84 18374 67.45 406 77.10 50.54 21.30 287.18 286.56 292.18 8.73 40.90 88.19 8.61 40.73 87.45 8.98 41.46 86.33 237.58 236. 239.66 138.03 135.79 135.18 13.18 0.50 0. 12.82 0.50 0.93 12. 0.43 0.92 农副产品加工机械动力 (万千瓦) 粮食加工机械 棉花加工机械 油料加工机械 运输机械动力 渔业机械动力 机动船 其他农业机械动力 (万台) (万台) (万台) (万千瓦) (万千瓦) (万艘) (万吨) (万千瓦) (万千瓦) 553.97 548.70 515.35 439.87 455.86 458.42 5.02 4.96 4.67 246.84 268.68 279.57 439.87 455.86 458.42 625.98 662.22 585.71 21
(2) 我省非道路移动机械排放状况
随着国民经济的高速发展,建设项目繁多,很多工程机械长期在工地上工作,疏于维护保养,使用的油品质量较差,导致实际使用过程中排放恶化。同时,根据非道路移动机械排放污染物源解析结果及浙江省非道路移动机械数量统计测算得出,在各类非道路移动机械中,单台建筑工程机械各污染物排放量均较大,单台建筑工程机械的CO、NOx及VOCs排放量分别是单台农林机械的30、42.9及21.8倍。因此在非道路移动机械排气污染物监管中应重点加强对建筑工程机械的监督管理。
表2-3 单台非道路移动机械污染物排放情况表 单位:吨/台·年 类别 建筑工程机械 农林机械 企业机械 园林机械 港作机械 机场地勤设备 CO 0.424 0.014 0.167 0.684 0.2 0.233 SO2 0.012 0.003 0.006 0.004 0.006 0.003 NOx 0.833 0.019 0.258 0.009 0.4 0.331 VOCs 0.104 0.005 0.037 0.088 0.066 0.048 (3) 我省非道路移动机械工作时长状况
以杭州市对非道路移动机械的调查为例,建筑工程机械、企业机械、港作机械平均工作时间较长,其中部分建筑工程机械一年工作时间可达2000~3000小时,企业机械的一年工作时长较为稳定,一般等同于企业正常的一年工作时长;农林机械工作时长受季节性影响较大,如拖拉机、收割机等基本只在特定季节使用(如播种、收割季),故一年使用时长并不大;园林机械属于日常养护使用,平均一年的工作时长也不是很大。
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表2-4 非道路移动机械工作时长调查表 类别 建筑工程机械 农林机械 企业机械 园林机械 港作机械 调查台数 206 1040 140 1033 135 工作时长(小时/年) 平均工作时长(小时/台·年) 384976 342668 307970 377908 172162 1868.8 329.5 2199.8 365.8 1275.3 (4) 我省非道路移动机械燃料使用状况
以杭州市对非道路移动机械的调查为例,目前建筑工程机械基本使用柴油,普通柴油和车用柴油均有使用;农林机械中大部分使柴油,以普通柴油为主,小部分使用汽油;企业机械以柴油为主,普通柴油和车用柴油均有使用,但部分叉车已经更新为电力;园林机械功率较小,以汽油为主。
(5) 我省非道路移动机械使用油耗状况
以杭州市对非道路移动机械的调查为例,建筑工程机械及港作机械大部分为大型机械,功率均较大,所以机械的平均油耗也较大。企业机械虽然使用时长较大,但由于功率不大,因此平均油耗并不大;园林机械以小型汽油机械为主,平均油耗量最小。
表2-5 非道路移动机械油耗调查表 类别 建筑工程机械 农林机械 企业机械 园林机械(汽油) 港作机械 调查台数 206 1040 140 1033 135 总油耗(吨) 4397.3 1738.87 412.76 711.54 1796.93 平均油耗(吨/台·年) 21.35 1.67 2.95 0.69 13.31 23
(6) 我省在用非道路移动机械生产厂商状况
目前我省在用非道路移动机械品牌众多,基本为外地生产厂商,省内非道路移动机械生产厂商以杭叉集团股份有限公司为代表。其中建筑工程机械中,日本进口设备占有一定的份额。表2-6是杭州市非道路移动机械生产厂商调查表。
表2-6 非道路移动机械生产厂商调查表 类别 建筑工程机械 主要生产厂商(部分) 徐工集团工程机械股份有限公司、小松山推工程机械有限公司、日立建机(中国)有限公司、广西柳工机械股份有限公司、宝马格(中国)工程机械有限公司、维特根(中国)机械有限公司等 苏州久保田有限公司、上海纽荷兰农业机械有限公司、常州东风农机集农林机械 团有限公司、常州常发动力机械有限公司、洋马农机(中国)有限公司等 企业机械 园林机械 港作机械 杭叉集团股份有限公司、丰田工业(昆山)有限公司、上海柳工叉车有限公司、安徽合力股份有限公司等 德国斯蒂尔公司、嘉陵本田发动机有限公司、重庆鼎工机电有限公司等 龙工(上海)机械制造有限公司、广西柳工机械股份有限公司、徐工集团工程机械有限公司等
2. 国内非道路移动机械排放标准制定情况
目前国内已经有北京市、天津市、上海市、深圳市和河北省发布并实施了非道路移动机械排放限值地方标准。国家也于2017年始开展标准研究,2017年9月出台征求意见稿。
目前,国内针对非道路移动机械排气污染物的排放标准有: (1) GB201-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》,该标准适用于非道路移动机械用柴油机(含额定净功率不超过37kW的船用柴油机)和在道路上用于载人(货)的车辆装用的第二台柴油机;
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(2) GB26133-2010《非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物排放限值与测量方法(中国第一、二阶段)》,该标准适用于非道路移动机械用净功率不大于19kW点燃式发动机;
(3) GB201-2007《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅰ、Ⅱ阶段)》(已被GB201-2014替代),该标准适用于以下(包括但不限于)非道路移动机械装用的额定净功率不超过560 kW,在非恒定转速下工作的柴油机,以及(包括但不限于)非道路移动机械装用的额定净功率不超过560 kW,在恒定转速下工作的柴油机和在道路上用于载人(货)的车辆装用的第二台柴油机;
(4) 北京地标DB11/ 184-2013《在用非道路柴油机械烟度排放限值及测量方法》;
(5) 深圳技术规范SZJG 49-2015《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》;
(6) 上海地标DB31/ 981-2016《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》;
(7) 天津地标DB12/ 588-2015《在用非道路柴油机械烟度排放限值及测量方法》;
(8) 河北省地标DB13/ 2543-2017《在用非道路柴油机械排气烟度排放限值及测量方法》;
(9) GB/T 9487-2008《柴油机自由加速排气烟度的测量方法》。
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3. 浙江省地方标准制定的必要性
在充分研究国家和各省市的非道路移动机械排放限值标准后,结合我省的实际情况,制订浙江省机动车非道路移动机械排放限值地方标准有以下必要性:
(1)保护公众身体健康需要
针对不同类别的非道路移动源,制定相应的烟度排放标准,为管理部门进一步控制非道路移动源烟度排放提供科学的管理依据和方式,为提高我省环境空气质量提供技术支持。
机动车和非道路移动机械,他们带来的主要污染是基本相同的,主要就是空气污染和噪声污染。柴油机废气中含有150~200种不同的化合物,其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物及颗粒物。美国国家环保局将柴油机排放的40多种化合物列入了“危险空气污染物清单”(HAPs),如:甲醛、乙醛、1,3-丁二烯、苯、多环芳烃类和砷、铅、汞、锰等金属的化合物。这些污染物对人体的健康损害非常严重,它可以刺激呼吸道,使呼吸系统的免疫力下降,导致暴露人群慢性气管炎、支气管炎及呼吸困难的发病率升高、肺功能下降等一系列症状。尾气中所含的强致癌物质-苯类物质,会引发肺癌、甲状腺癌等。柴油机各种排气污染物对人体的危害见表2-7。
表2-7 柴油机各种主要排气污染物对人体的危害 污染物 危害 循环系统 神经系统 症状 破坏血液输氧,造成类似煤气中毒症状损害思维和感觉,头痛、慢化反射,降低身体灵巧度,减弱运动的能力等 26
派生污染 CO —— 污染物 危害 神经系统 神经衰弱 贫血 造血系统 呼吸系统 其他 循环系统 症状 派生污染 CxHy 降低人体对呼吸道传染的抵抗力 致癌 破坏血液输氧 肺气肿、支气管炎、肺部疾病 各类眼疾 支气管炎、肺部疾病 含多种致癌物质 光化学烟雾 NOx 呼吸系统 感觉器官 呼吸系统 其他 光化学烟雾 酸雨 灰霾等 颗粒物 (2)我省非道路移动机械排气污染防治的需要
目前我国区域性大气污染问题日趋明显,长三角、珠三角和京津冀地区等城市群大气污染呈现明显的区域性特征,二氧化硫、二氧化氮、细颗粒物(PM2.5)污染问题依然严峻。
浙江省作为经济大省,大气污染防治形势严峻,环境容量小,而目前我省特别是杭州市正在进行大量的基础建设,工程用非道路移动机械在各个工地上的使用量大,排放量也大。据测算,2015年全省非道路移动机械排放污染物的累计排放量为CO 43229.22吨、SO2 4571.20吨、NOx 54409.33吨、VOCS 11639.33吨、PM10 5418.77吨、PM2.5 5149.24吨。为满足我省大气污染防治形势的要求,需要制订符合我省非道路移动机械排气污染控制需求的、比国家严格的地方标准。
表2-8 2015年浙江省非道路机械排放污染物排放总量测算 单位:吨 类别 建筑工程机械 农林机械 企业机械 园林机械 港作机械 机场地勤设备 总量 CO SO2 NOx VOCs PM10 PM2.5 6884.52 198. 13537.79 1694.42 30181.01 8121.21 103.41 7440.49 1166. 985.36 753.20 2765.82 576. 1176.09 721.77 2620.09 551.13 1117.29 21969.10 4113.56 5274.33 74.60 185.25 41.24 1168.43 288.24 43229.22 28.40 4.11 4571.2 2056.65 409.26 54409.33 293.29 59.13 11639.33 128.63 18.14 5418.77 121.52 17.44 5149.24 27
(3)建立健全我省地方标准需要
在《国家环境保护标准“十三五”规划》中,明确提出:强化移动源污染防治。制订发布国家第六阶段汽车排放标准,鼓励有条件的地区提前实施。加快推进低速汽车升级换代和新能源汽车推广,制修订三轮汽车、新能源汽车、摩托车、非道路移动机械等排放标准。加强船舶港口大气污染控制,制订发布船舶发动机污染物排放标准。加强国际机动车排放技术法规协调工作,跟踪和参与机动车、非道路移动机械等方面的国际技术法规的制订。2014年我国发布了国家第Ⅲ阶段非道路移动机械排放标准。而除了国家这个标准以外,我省在此领域的相关标准基本处于空白状态,亟需健全在用非道路移动机械的标准体系,以便对在用非道路移动机械的污染物排放进行有效监管。
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三、标准制订依据、原则和方法 (一)标准制订依据
(1) 《中华人民共和国环境保》; (2) 《中华人民共和国大气污染防治法》; (3) 《浙江省大气污染防治条例》; (4) 《浙江省机动车排气污染防治条例》;
(5) 《浙江省大气污染防治行动计划(2013-2017年)》; (6) 《浙江省大气污染防治“十三五”规划》;
(7) 《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》(GB 201-2014)。 (二) 标准制订原则
1. 遵循科学性、先进性的原则
根据我省非道路移动机械使用现状,参考兄弟省市已经颁布的地方标准,设置合理的排气烟度限值,使管理部门能够通过监督抽测、现场检查等手段,对高排放老旧非道路移动机械有效地筛选并采取针对性防治措施。
2. 遵循地方适用性原则,充分考虑我省经济发展及大气污染防治需求,分阶段实行差异化监管
根据城市建设的需求及经济发展的地区化差异,结合大气污染防治的要求,按阶段实行差异化监管,设置不同阶段的限值标准,在“禁止使用高排放非道路移动机械的区域”执行更为严格的排放限值,在
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普通区域执行逐步加严的排放限值,以符合我省大气污染防治的实际情况。
3. 遵循可操作性原则
根据我省非道路移动机械特点,选择规范、操作方便的测量方法,满足非道路移动机械在使用现场进行排气污染物测量的要求。 (三) 标准制订方法
1.标准限值的设置参考了部分兄弟省市的地方标准,由于我省非道路移动机械中保有量最大、使用量最大的为建筑工程机械、企业机械及农林机械等几类,因此在本标准制订过程中,抽样检测的非道路移动机械样本主要也对应为这几类机械。
2.按照《大气污染防治法》中“国家鼓励和支持高排放机动车船、非道路移动机械提前报废”的,本标准不按照车辆的生产日期对检测限值进行年限区分。
3.为更有效、直观地减少冒黑烟的作业机械,在用非道路移动机械检测的污染因子包括了不透光度和林格曼黑度。
4.标准文本的起草,是按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分 标准的结构和编写》的规则进行。 (四) 标准文件
经征求各方意见和专家组审评后,作进一步的修改和完善,最终形成以下两个文件:
1. 浙江省地方标准《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》;
2. 上述标准的编制说明。
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四、标准的主要内容 (一)范围
本标准规定了在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法。
本标准适用于浙江省内在用非道路移动机械用柴油机的监督检查和定期检验。
本标准适用于标定功率不超过560kW的在用非道路移动机械内陆用柴油机和在道路上用于载人(货)的车辆装用的第二台柴油机。如工程机械中的挖掘机、推土机、压路机、装载机等,农业机械中的大型拖拉机、联合收割机、播种机等,厂(场)内机械中叉车、起重机、厂内运输车辆、材料装卸机械等,港作机械中起重机械、输送机械等。 (二)术语和定义
本标准中“3 术语和定义”引自《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》(DB31/ 981-2016)以及环保部发布的标准。
(三)标准限值
1. 不透光烟度限值的设定
参照国内已发布地方标准各省市的限值,制定如下烟度排放限值:
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表4-3 非道路移动机械不透光烟度限值
类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 光吸收系数不大于(m-1) (启动烟度法) 3.0 2.0 1.0 光吸收系数不大于(m-1) (自由加速/自由加载法) 1.6 1.0 0.5 排气烟度排放限值实施分为三个阶段,自标准发布日起全省执行第一阶段限值。为了保障亚运会等大型活动的顺利举办,环杭州湾五个城市提前采用限值加严的原则,2019年7月1日起杭州市、宁波市、湖州市、嘉兴市和绍兴市执行第二阶段限值,2021年7月1日起全省全部执行第二阶段限值;各城市也可根据当地环境保护的需要和经济、技术条件,提前执行第二阶段限值。设区市环境保护主管部门可以根据大气环境质量状况,划定并公布禁止使用高排放非道路柴油机械的区域,限定区域内应选择执行第三阶段限值。 2. 非道路机械不透光烟度实测结果
标准编制组对杭州市的非道路柴油机械进行了实际测试,共测试了214台非道路移动机械,具体分类见表4-1。
表4-1 非道路移动机械实测样本分类表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 企业机械 建筑工程机械 机械类别 机械名称 打桩机 挖掘机 压路机 液压挖掘机 推铺机 叉车 铲车 吊车 装载机 冷铣刨机 铣刨机 32
数量(台) 4 12 16 1 1 33 4 6 5 1 10 59 34 小计(台) 序号 12 13 14 15 16 17 合计 机械类别 机械名称 插秧机 数量(台) 35 28 51 5 1 1 214 小计(台) 农林机械 收割机 拖拉机 喷雾机 114 园林机械 切草机 施肥机 7 —— —— 214 由于部分被测非道路移动机械的出厂铭牌已经缺失,因此,只有153台被测机械能明确出厂日期,将测试样本的生产日期按照GB 201规定的生产销售(型式核准)日期进行了环保排放阶段对应分类,具体见表4-2。
表4-2 非道路移动机械实测样本环保排放阶段分类 序号 1 2 3 4 合计 生产日期 2007年10月1日前 2007年10月1日至2009年9月30日 2009年10月1日至2016年3月31日 2016年4月1日至今(非农业机械) 2016年12月1日至今(农业机械) —— 对应排放阶段 测试数量(台) 比例(%) 国Ⅰ前 国Ⅰ 国Ⅱ 国Ⅲ —— 6 11 105 31 153 3.9 7.2 68.6 20.3 —— 根据本标准设置的限值,用启动烟度法和自由加速/自由加载法测试的214台非道路移动机械中,达到标准第一阶段限值的为81台,占测试总数的37.9%;达到第二阶段限值的53台,占24.8%;达到第三阶段限值的25台,占11.7%。
表4-4 非道路移动机械各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 数量(台) 81 53 25 比例(%) 37.9 24.8 11.7 33
分类分项测试结果如下: (1)建筑工程机械
建筑工程机械用启动烟度法和自由加速/自由加载法测试结果比对本标准各阶段限值后,合格率为17.6%-55.9%,详见表4-5。
表4-5 建筑工程机械各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 数量(台) 19 18 6 比例(%) 55.9 52.9 17.6
图4-1 建筑工程机械烟度测试结果图
A.加载/加速烟度法测试结果
图4-2 建筑工程机械加载/加速烟度法烟度测试结果图
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根据本标准设置的限值,加载/加速烟度法测试达到标准第一阶段限值的建筑工程机械为29台,占所有被测建筑工程机械的比例为85.3%;达到第二阶段限值的为29台,占85.3%;达到第三阶段限值的为19台,占55.9%。
表4-6 建筑工程机械加载/加速烟度法各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤1.6 K≤1.0 K≤0.5 数量(台) 29 29 19 比例(%) 85.3 85.3 55.9 B.启动烟度法测试结果
图4-3 建筑工程机械启动烟度法烟度测试结果图
根据本标准设置的限值,加载/加速烟度法测试达到标准第一阶段限值的建筑工程机械为21台,占所有被测建筑工程机械的比例为61.8%;达到第二阶段限值的为20台,占58.9%;达到第三阶段限值的为11台,占32.4%。
表4-7 建筑工程机械启动烟度法各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤3.0 K≤2.0 K≤1.0 35
数量(台) 21 20 11 比例(%) 61.8 58.9 32.4 (2)企业机械
企业机械用启动烟度法和自由加速/自由加载法测试结果比对本标准各阶段限值后,合格率为16.9%-49.2%,详见表4-8。
表4-8 企业机械各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 数量(台) 29 18 10 比例(%) 49.2 30.5 16.9
图4-4企业机械烟度测试结果图
A.加载/加速烟度法测试结果
图4-5企业机械加载/加速烟度法烟度测试结果图
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根据本标准设置的限值,加载/加速烟度法测试达到标准第一阶段限值的企业机械为50台,占所有被测企业机械的84.7%;达到第二阶段限值的为37台,占62.7%;达到第三阶段限值的为21台,占35.6%。
表4-9 企业机械加载/加速烟度法各阶段限值合格情况表 类别 达到第一阶段 达到第二阶段 达到第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤1.6 K≤1.0 K≤0.5 数量(台) 50 37 21 比例(%) 84.7 62.7 35.6 B.启动烟度法测试结果
图4-6企业机械启动烟度法烟度测试结果图
根据本标准设置的限值,启动烟度法测试达到标准第一阶段限值的企业机械为32台,占所有被测企业机械的54.2%;达到第二阶段限值的为26台,占44.0%;达到第三阶段限值的为16台,占27.1%。
表4-10 企业机械启动烟度法各阶段限值合格情况表 类别 达到第一阶段 达到第二阶段 达到第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤3.0 K≤2.0 K≤1.0 数量(台) 32 26 16 比例(%) 54.2 44.0 27.1 37
(3)农林机械
农林机械用启动烟度法和自由加速/自由加载法测试结果比对本标准各阶段限值后,合格率为7.0%-28.1%,详见表4-10。
表4-10 农林机械各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 数量(台) 32 16 8 比例(%) 28.1 14.0 7.0
图4-7 农林机械烟度测试结果图
A.加载/加速烟度法测试结果
图4-8 农林机械加载/加速烟度法烟度测试结果图
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根据本标准设置的限值,加载/加速烟度法测试达到标准第一阶段限值的农林机械为82台,占所有被测农林机械的71.9%;达到第二阶段限值的为62台,占54.4%;达到第三阶段限值的为28台,占24.6%。
表4-11 农林机械加载/加速烟度法各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤1.6 K≤1.0 K≤0.5 数量(台) 82 62 28 比例(%) 71.9 54.4 24.6 B.启动烟度法测试结果
图4-9 农林机械启动烟度法烟度测试结果图
根据本标准设置的限值,启动烟度法测试达到标准第一阶段限值的农林机械为40台,占所有被测农林机械的35.1%;达到第二阶段限值的为24台,占21.1%;达到第三阶段限值的为28台,占13.2%。
表4-12 农林机械启动烟度法各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤3.0 K≤2.0 K≤1.0 数量(台) 40 24 15 比例(%) 35.1 21.1 13.2 39
(4)园林机械
园林机械用启动烟度法和自由加速/自由加载法测试结果比对本标准各阶段限值后,合格率均为14.3%,详见表4-13。
表4-13 园林机械各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 数量(台) 1 1 1 比例(%) 14.3 14.3 14.3
图4-10 园林机械烟度测试结果图
A.加载/加速烟度法测试结果
根据本标准设置的限值,加载/加速烟度法测试达到标准第一阶段限值的园林机械为5台,占所有被测园林机械的71.9%;达到第二阶段限值的为4台,占57.2%;达到第三阶段限值的为2台,占28.6%。
表4-14 园林机械加载/加速烟度法各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤1.6 K≤1.0 K≤0.5 数量(台) 5 4 2 比例(%) 71.9 57.2 28.6
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图4-11 园林机械加载/加速烟度法烟度测试结果图
B.启动烟度法测试结果
根据本标准设置的限值,启动烟度法测试达到标准第一阶段限值的园林机械为1台,占所有被测园林机械的14.3%;达到第二阶段限值的为1台,占14.3%;达到第三阶段限值的为1台,占14.3%。
表4-15 园林机械启动烟度法各阶段限值合格情况表 类别 第一阶段 第二阶段 第三阶段 烟度测试值范围(m-1) K≤3.0 K≤2.0 K≤1.0 数量(台) 1 1 1 比例(%) 14.3 14.3 14.3
图4-12 园林机械启动烟度法烟度测试结果图
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(5)不同排放阶段非道路移动机械的测试结果
依据 GB 201-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》标准及环保部《关于实施国家第三阶段非道路移动机械用柴油机排气污染物排放标准的公告》(2016 年第 5 号):“(二)自2016年4月1日起,所有制造、进口和销售的非道路移动机械不得装用不符合《非道路标准》第三阶段要求的柴油机(农用机械除外);(三)自 2016 年 12 月 1 日起,所有制造、进口和销售的农用机械不得装用不符合《非道路标准》第三阶段要求的柴油机”。按照生产日期进行环保阶段排放分类,分为国Ⅲ前及国Ⅲ,详见表4-16。
根据153台非道路移动机械的烟度测量结果,按自由加载/加速烟度法1.6m-1的限值以及启动烟度法3.0m-1的限值标准,122台国Ⅲ前机械中同时达标数为38台,达标率为31.1%;31台国Ⅲ机械中同时达标数为24台,达标率为45.2%。
表4-16 非道路移动机械对应标准第一阶段排放达标情况表 序号 1 2 合计
排放标准 国Ⅲ前 国Ⅲ —— 测试数量(台) 达标数量(台) 达标比例(%) 122 31 153 38 14 52 31.1 45.2 34.0 3. 黑度限值的设定
林格曼黑度应用于烟气黑度,其标准形式由六个14×21cm不同黑度的长方形小块组成,其中除白、全黑分别代表烟气黑度的0级和5级外,其余4个级别是根据黑色条格占整块面积的百分数来确定。
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在白色的底上用黑色的小方格表示,白色面积为100%时为0级,当黑色面积为20%时为1级,黑色面积为40%为2级,依次类推,60%为3级,80%为4级,100%为5级。
非道路移动机械柴油机冒黑烟是最直观的超标现象。为了加大对非道路移动机械的排放监管,本标准加入了黑度检测指标,根据人的视觉感官,将限值定位1级。 4. 非道路机械黑度实测结果
对214台非道路移动机械的黑度测试结果为:1级的为56台,2级53台,3级57台,4级48台。
表4-17 非道路移动机械黑度测试结果统计表 单位:台 机械类别 企业机械 农林机械 园林机械 建筑工程机械 合计
数量 比例(%) 1级 34 9 0 13 56 26.2 2级 9 32 2 10 53 24.8 3级 12 38 1 6 57 26.6 4级 4 35 4 5 48 22.4 5级 0 0 0 0 0 0 小计 59 114 7 34 214 100 (四)测量方法
根据北京地标DB11/ 184-2003以及2013年修订版中提出的测量方法有以量纲m-1为计量单位的自由加速法、自由加载法以及以无量纲林格曼黑度表示的林格曼烟度法等三种测量方法。而上海地标采用启动烟度、自由加速和自由加载三种测量方法。本项目研究小组在实际检测时,也发现非道路移动机械在启动时刻,冒黑烟现象非常严重。启动时刻的不透光烟度数值是工作过程中的数倍甚至10倍以上,因
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此本标准采用启动烟度、自由加速和自由加载以及以无量纲林格曼黑度表示的林格曼烟度法等四种测量方法,不透光烟度(单位:m-1)作为启动烟度、自由加速和自由加载测量方法的计量单位。
定期检验应选择启动烟度法和自由加载法/自由加速法(两者择一,在可以使用自由加载法的情况下应首先选择自由加载法)进行排气烟度的测量,并同时进行林格曼黑度测量。监督检查可选择启动烟度法、自由加载法/自由加速法(两者择一,在可以使用自由加载法的情况下应首先选择自由加载法)、林格曼黑度法中的任意一种或多种方法。
各测量方法操作如下:
1.启动烟度法:不透光烟度计应选择连续测量模式,开启测量时刻应在发动机启动前5~10秒。测量前发动机应处于停机状态(冷机或热机均可),驾驶员脱离与发动机获取驱动力的装置,启动发动机直至发动机达到稳定怠速为止,观察怠速烟度数值变化稳定在±0.03 m-1以内,关闭发动机,测量结束。重复以上过程测量3次,取3次最大测量值的算术平均值作为最终测量结果。
2.自由加速烟度法:不透光烟度计应选择连续测量模式。在进行自由加速测量时,发动机启动直至发动机到达稳定怠速转速后,将油门踏板快速、连续地完全踩到底(必须在1秒内完成),使喷油泵在最短时间内供给最大油量,并在该位置至少保持2秒以上。自由加速烟度测量前可选择合适工况将排气系统残留颗粒物和杂质吹净。不透
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光烟度计应完整记录整个过程烟度数值。测量至少进行3次,取3次最大测量结果的算术平均值作为最终的测量结果。
3.自由加载烟度法:不透光烟度计应选择连续测量模式。现场检验人员根据受检机械装置的实际工作状态确定加载方法,在机械装置连续正常工作过程中(例如装载机从铲土到装载完毕的全过程),用不透光烟度计连续测量机械装置连续工作3次全过程的排气光吸收系数,取3次最大测量值的平均值作为最终测量结果。
4.林格曼法:在现场采用启动烟度法和自由加载(或自由加速)法,利用目测法连续观察排放的烟度,确定林格曼烟度值。 (五)结果判定
在监督抽测时,如果非道路柴油机械的林格曼烟度超标,则直接判定烟度排放检验不合格。若用户对判定结果有异议,可采用自由加载(或自由加速)法对非道路柴油机械的烟度排放进行检验。如果非道路柴油机械的林格曼烟度检验结果合格,环境保护主管部门的现场检查人员有权决定是否继续采用自由加载(或自由加速)烟度法和启动烟度法(或上述几种方法中的一种)进行检测,如任一测量结果超过规定限值,则判定该机械烟度排放检验不合格。
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五、本标准与国内外相关标准分析
国内可参考标准为北京市DB11/ 184-2013《在用非道路柴油机械烟度排放限值及测量方法》、上海市DB31/ 981-2016《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》、深圳市SZJG 49-2015《深圳市在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》、天津市DB12/ 588-2015《在用非道路柴油机械烟度排放限值及测量方法》和河北省地方标准DB13/ 2543-2017《在用非道路柴油机械排气烟度排放限值及测量方法》。 1. 北京市非道路柴油机械排放标准
北京市在2013年制定了《非道路机械柴油机排气污染物限值及测量方法》(DB 11/185-2013) 及《在用非道路柴油机械烟度排放限值及测量方法》(DB 11/184-2013),并于2013年7月1日实施。
表5-1 北京市非道路移动机械烟度限值 类别 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类 光吸收系数不大于(m-1) 1.61 1.0 0.6 注:①2013年6月30日(含)以前注册登记或销售的非道路柴油机械,执行Ⅰ类限值标准;
②2013年7月1日(含)以后登记注册或销售的非道路柴油机械,执行Ⅱ类限值标准; ③2015年1月1日(含)以后登记注册或销售的非道路柴油机械,执行Ⅲ类限值标准。
标准中规定,对于排气污染物,北京市于2015年1月1日开始执行非道路机械用柴油机排气污染物排放限值(第四阶段);对于排气烟度,自2015年1月1日,北京市全市范围内在用非道路机械排气烟度的光吸收系数须不超过0.60m-1(新生产非道路机械排气烟度的光吸收系数须不超过0.50m-1),且林格曼法烟度限值不得超过1级。依据《在用非道路柴油机械烟度排放限值及测量方法》(DB11/
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184-2013),自2013年7月1日起,非道路柴油机械烟度需满足表5-1现值。测试方法可选择自由加载法、自由加速法和林格曼烟度法中任一种方法进行烟度检测,任何一种检测方法的测量超过规定的限值,均可判定该机械的烟度排放检验不合格。 2. 上海市非道路柴油机械排放标准
上海市于2016年7月1日正式实施了《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》(DB 31/981-2016)。标准规定上海市在用非道路移动机械排气烟度满足表5-2要求,并自2016年10月1日起,上海全市范围内新购置的以及在外环线(含)以内使用的在用非道路机械开始执行Ⅱ类排放限值。
表5-2上海市非道路移动机械排气烟度限值
类别 启动烟度法 Ⅰ类 Ⅱ类 注:具体规定如下:
①2016-07-01起,全市范围内新购置使用的非道路移动机械执行Ⅱ类排放限值要求;
②2016-10-01起,外环线(含)以内区域在用非道路移动机械执行Ⅱ类排放限值要求;本市划定的高污染非道路移动机械禁用区执行Ⅱ类排放限值要求;
③2016-10-01起,在2016-07-01前购置使用的位于外环线以外且本市划定的高污染非道路移动机械禁用区以外区域的在用非道路移动机械执行Ⅰ类排放限值要求;
3.0 1.0 光吸收系数不大于(m-1) 自由加速烟度法或自由加载烟度法 1.6 0.5 3. 深圳市非道路柴油机械排放标准
深圳市于2015年10月1日正式实施《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》(GB 201-2014)第四阶段标准。另外,自2015年7月1日起,深圳市正式实施《深圳市在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》(SZJG 49-2015),规定深圳市在用非道路移动机械用柴油机自由加速法或自由加载法排气烟度限值不能超过0.5m-1。
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4. 天津市非道路柴油机械排放标准
天津市环境保护局于2015年6月29日发布了《在用非道路柴油机械烟度排放限值及测量方法》(DB 12/588-2015),并于2015年7月1日开始实施,要求非道路移动机械在正常工作状态下,烟度排放不应超过表5-3规定的限值,且林格曼法烟度限值不得超过1级。
表5-3天津市非道路移动机械烟度限值
类别 I类 II类 III类 光吸收系数不大于(m-1) 1.61 1.0 0.6 执行时间 自本标准发布之日前销售的非道路柴油机械,执行I类限值标准 自本标准发布之日起至2016年3月31日(含)销售的非道路柴油机械, 执行II类限值标准 2016年4月1日(含)以后销售的非道路柴油机械,执行III类限值标准
5. 河北省非道路柴油机械排放标准
河北省环境保护厅于2017年8月4日发布了《在用非道路柴油机械排气烟度排放限值及测量方法》(DB13/ 2543-2017),并于2017年11月1日开始实施。标准规定非道路柴油机械在正常工作状态下,排放的不透光烟度应不超过表1规定的限值,且林格曼法烟度限值不得超过1级。
表5-4 河北省非道路柴油机械排气烟度排放限值
类别 I类 II类 光吸收系数不大于(m-1) 1.6 0.6 执行时间 2016年11月30日(含)以前销售的非道路柴油机械 2016年12月1日(含)以后销售的非道路柴油机械 6. 国内主要城市非道路柴油机械排放标准对比分析
本标准与国内相关标准的排放限值及执行时间归纳情况见表5-5。
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表5-5 国内相关标准的排放限值及执行时间
控制指标及限值 省(市、区) 光吸收系数不大于(m-1) 林格类别 曼启动烟自由加载法/度法 自由加速法 烟度 3.0 1.6 第一阶段 第二阶段 第三阶段 Ⅰ类 北 京 市 Ⅱ类 Ⅲ类 2.0 1.0 — — — 1.0 0.5 1.61 1.0 0.6 执行时间 浙 江 省 自本标准发布之日全省实施 杭州、宁波、绍兴、湖州、嘉兴2019年7月1日起实施第二阶段限值,2021年71级 月1日起全省全部实施第二阶段限值 适用于各设区市划定并公布禁止使用高排放非道路柴油机械的区域 2013年6月30日(含)以前注册登记或销售的非道路柴油机械 1级 2013年7月1日(含)以后登记注册或销售的非道路柴油机械 2015年1月1日(含)以后登记注册或销售的非道路柴油机械 2016-10-01起,在2016-07-01前购置使用的位于外环线以外且本市划定的高污染非道路移动机械禁用区以外区域的在用非道路移动机械 ①2016-07-01起,全市范围内新购置使用的非道路移动机械; Ⅰ类 上 海 市 Ⅱ类 3.0 1.6 — 1.0 0.5 — ②2016-10-01起,外环线(含)以内区域在用非道路移动机械;本市划定的高污染非道路移动机械禁用区; 深圳市 天 津 市 — I类 II类 III类 — — — — — — 0.5 1.61 1.0 0.6 1.6 0.6 — — 河北省
I类 II类 自本标准发布之日前销售的非道路柴油机械 自本标准发布之日起至2016年3月311级 日(含)销售的非道路柴油机械 2016年4月1日(含)以后销售的非道路柴油机械 2016年11月30日(含)以前销售的非道路柴油机械 1级 2016年12月1日(含)以后销售的非道路柴油机械 适用范围的差异性:本标准与其他省市相比,主要差异为此标准针对浙江省分区域实施不同限值。为了保障亚运会等大型活动的顺
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利举办,环杭州湾五个城市提前采用限值加严的原则,对所有在用非道路移动机械在同一阶段实行相同的限值。
测量方法的差异性:本标准在检测方法上同时采用了启动烟度法、自由加载/加速烟度法和林格曼烟度法三种方法。对比北京、上海、天津、深圳和河北非道路机械排放标准可以发现,北京和深圳最早发布了在用非道路移动机械柴油机排放限值地方标准,但检测方法都只采用了自由加载/加速工况下的烟度排放测试,只有上海市采用了启动烟度法,从实际测试情况来看,启动烟度法能有效地筛选出高排放的在用非道路移动机械。本着长三角一体化原则,本标准在测量方法上与上海基本保持一致,并根据实际情况增加了林格曼烟度测量方法。
限值要求的差异性:对于自由加载/加速烟度排放测试的限值,北京、天津分三类,实施时间各不相同,数值基本相同,其中第三类限值为0.6m-1;上海、河北分两类,其中第二类限值分别为0.5m-1及0.6m-1;深圳不分机型年限均采用同一标准限值0.5m-1。本标准结合浙江省实际情况设置了三类,其中第三类限值等同于北京、上海等市区内最严格限值标准。对于启动烟度法排放测试的限值,浙江省第三类限值为1.0 m-1,等同于上海市第二类限值。本标准限值要求分区域先后执行,更符合国家和浙江省大气污染防治要求及本省非道路移动机械实际状况,标准实施更具实际操作性。
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六、实施本标准的环境效益和可行性分析 (一)环境效益分析
在用非道路移动机械已经实施国Ⅲ标准,针对烟度不达标非道路机械分析其减排效果,减排率按照以下公式计算:
(1)合格非道路移动机械年排放量
qN(辆)L(千克燃料/年)c(吨/年)
10001000(2)不合格非道路移动机械年排放量 qnnLR(吨/年)
10001000(3)不合格非道路移动机械维修到本标准限值的排放量 qrnLK
10001000(4)维护减排率 γqnqr100% qqn以上各式中: L:机械用于作业的燃料消耗量,N:合格非道路移动机械数,C:合格非道路移动机械平均排放因子,R:不合格非道路移动机械平均排放因子,K:不合格非道路移动机械维修到本标准限值的平均排放因子,n:不合格非道路移动机械数。
(5)减排量
经过计算,浙江省实施本地方标准后,根据不同区域采用自由加速法/自由加载法以及启动烟度法对在用非道路移动机械进行排放控制,在不同排放限值要求下预期的主要污染物排放量的减少见表
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6-1所示,按照第一阶段限值标准执行,每年CO、SO2、NOx、VOCs、PM10及PM2.5排放减少量分别达到1.66万吨、0.18万吨、2.05万吨、0.45万吨、0.21万吨及0.20万吨。通过本标准的实施,可以有效地减少非道路移动机械污染状况,保护我省城乡居民身体健康。
表6-1 非道路移动机械维修后的减排量 单位:吨 污染物 第一阶段限值 第二阶段限值 第三阶段限值 CO SO2 NOx VOCs PM10 PM2.5 16637.4 1809.7 20480.2 4494.6 2095.9 1991.1 24956.0 2714.5 30720.3 6741.9 3143.9 2986.7 33274.7 3619.4 40960.4 .2 4191.8 3982.2 (二)标准实施的可行性分析 1. 检测方法与检测设备的可行性分析
(1)检测方法已经较为成熟
不透光烟度测量,已经广泛应用于在用柴油车的排气污染物定期检验中,方法成熟可靠,我省已经拥有近10年的使用经验,具备了大量的具有丰富实际操作经验的检测人员,成熟可靠的仪器设备,可以随时将该方法应用于在用非道路柴油机的排气污染物检测工作中。
林格曼黑度检测,广泛应用于污染源空气检测工作中,该方法主要采用目测法,需要由拥有丰富经验的经过专业培训的人员进行检测。目前我省已经具备有满足这些条件的大量检测人员,可以随时将该方法应用于在用非道路柴油机的排气污染物检测工作中。
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(2)设备较为可靠
不透光烟度计是柴油车排气检测中的主要的检测设备,国内外均有相关成品,技术成熟,性能可靠。目前我省在柴油车排气污染物定期检验中主要使用的是浙大鸣泉、南华等公司的设备,评价较好。
(3)具备了完整的溯源链
不透光烟度计有国家检定规程(JJG 976-2010),在日常校准中,可以通过标准物质(滤光片)对设备进行校准,能保证检测工作溯源链的完整。
2. 限值的可行性分析
本标准限值的划定,已经充分考虑了本省在用非道路移动机械的排气现状、使用情况、地区差异及业主利益等各种因素,通过实际检测数据的统计分析确定,可行性较强。 4. 用户的经济性分析
在用户的经济性分析方面,对排放达标的柴油机,如果用户使用得当,一般在200000km,或者5000小时使用时间内,烟度不会有明显改变。对于使用维护不当的柴油机,经过对供油系统、进气系统的维护保养,排放水平可以恢复到新生产机械相当的水平。所以本标准实施后,不会对用户造成过多的负担。
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