浅谈基于台架测试的我国船用柴油机废气排放因子

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1、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17.20104艘，其中内河运输船舶15.83104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7.3106t;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PM

2、10、NOx、SOx、CO和HC排放量分别为5785、51451、49437、4677和2010t，而CO2排放量为2.9106t.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，kgt-1)或基于做功的排放因子[比排放量因子，g(kO、政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange，IPCC)、欧洲环境署(The

3、EuropeanEnvironmentAgency，EEA)、美国国家环境保护局(UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency，USEPA)、瑞典环境科学研究院(SentalResearchInstitute，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　　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，可用

4、作主机的有大型二冲程低速柴油机(记作SSD，标定转速nb≤300rmin-1)、四冲程中速柴油机(记作MSD，300rmin-11000rmin-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%、

5、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，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

6、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

7、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

8、程(记作4S)主机和四冲程副机，依据收集到的满足IMONOxTierⅠ和TierⅡ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