非道路移动道路移动源排放清单开发 环境保护部机动车排污监控中心 2014 年 6 月 10 日北京 主要内容 一 背景介绍 二 非道路移动源排放清单开发 三 下一步工作 1
一 背景介绍 非道路移动源保有现状 我国各类用途的非道路发动机在 2011 年的保有量已经达到了 5000 余万台 2012 年我国共生产柴油机 1400 多万台, 其中仅有 500 多万台用于柴油车 ( 包括 200 万辆左右的农用车 ) 2
非道路移动源柴油消耗 中国的柴油车每年消耗柴油近 1 亿吨 (100Mt), 除柴油车外的各种柴油机年消耗 6 千万吨以上的柴油 非道路移动机械柴油消耗情况 3
非道路移动源管理要求 重点区域大气污染防治 十二五 规划 6. 开展非道路移动源污染防治开展非道路移动源排放调查, 掌握工程机械 火车机车 船舶 农业机械 工业机械和飞机等非道路移动源的污染状况, 建立移动源大气污染控制管理台账 大气污染防治行动计划 开展工程机械等非道路移动机械和船舶的污染控制 二 非道路移动源排放清单开发 4
非道路移动源分类 非道路移动源包括 : 工程机械 农业机械 小型通用机械 船舶 铁路内燃机车 飞机 工程机械排放清单计算方法 工程机械排放量 : Q = EF Pop A 3600 Q: 排放量, 克 / 年 EF: 排放因子, 克 / 秒 Pop: 分类设备保有量, 台 A: 分类设备活动水平, 小时 / 年 5
工程机械分类和保有量 中国工程机械工业年鉴 将工程机械分为挖掘机 平地机 装载机 推土机 摊铺机 压路机 塔式起重机 叉车 混凝土搅拌站 轮式起重机 混凝土泵搅拌车 泵车等十三大类 装载机 挖掘机和叉车是我国工程机械的主要机型, 占总保有量的 80.1%, 除此之外压路机 推土机 平地机保有量也相对, 占总工程机械保有量的 4.4%, 据此本研究将工程机械分为以上 7 大门类 年均工作时间 美国 NONROAD 模型全负荷寿命与负载因子表 全负荷寿命 (hrf) 负载因子 (LF) 装载机 5000 0.21 挖掘机 5000 0.59 叉车 5000 0.59 压路机 5000 0.59 推土机 5000 0.21 平地机 5000 0.59 摊铺机 5000 0.59 工程机械年均工作时间.1 工程机械类别年均工作时间 ( h) 1 挖掘机 565 2 装载机 1587 3 叉车 565 4 推土机 1587 5 平地机 565 6 压路机 565 7 其他 565 工程机械年均工作小时数由公式 (3-7) 获得 hrm f LF * Ym (3-7) 其中 :hrm 实际年工作小时数 ; hrf 全负荷设计寿命 ; LF 工程机械负载因子 ; Ym 平均使用年限, 假设 15 年 hr 6
2014/6/6 实际排放测试 挖掘机和装载机的瞬时排放特性 挖掘机 装载机 7
2014/6/6 压路机 平地机和推土机瞬时 压路机 平地机和 推土机瞬时排放特 排放特性 性 压路机 推土机 平地机 叉车瞬时排放特性 8
2014/6/6 机械类 工程机械典型工况 时间比例 测试工况 测试工况 加权系数 (%) 型 怠速 发动机低转速(通常为 600-800r/min) 挖掘机处 于静止状态 对外无功率输出 挖掘机 行走 在测试地点移动 但作业部分保持静止 0.05 0.15 工程机械处于行走状态 并利用铲斗进行挖掘 作业 动斗 翻斗等作业活动 怠速 发动机低转速(通常为 600-800r/min) 装载机处 于静止 对外无功率输出 装载机 0.80 0 05 0.05 装载机在测试地点自由移动 但机械作业部分保 行走 持静止状态 作业 怠速 行走及利用铲斗进行起斗 掘进 翻斗等作业 发动机低转速(通常为 600 800r/min) 压路机处 于静止状态 对外无功率输出 压路机 作业 怠速 压路机开始行走同时利用碾轮进行碾压作业 发动机处于低转速状态(通常为 600 800r/min) 推土机处于静止状态 对外无功率输出 0.35 0.60 0.10 0.90 0.10 推土机 推土机开始行走同时利用推土刀铲削并推送作 作业 业 怠速 发动机处于低转速状态(通常为 600 800r/min) 平地机处于静止状态 无功率输出 平地机 作业 怠速 平地机行走同时利用刮刀平整作业 发动机低转速(通常为 600-800r/min) 货叉处于 最低位置 并保持静止状态 0.90 0.10 0.90 0.05 叉车在测试地点前行或后移 货叉处于空载状 叉车 空载行走 况 0.30 叉车处于静止状况 利用货叉对货物进行上升下 抬举 降 此工况模拟货物的装卸作业 0.30 工程机械实际 工程 机械实际排放因子 排放因子 装载机 平地机等 挖掘机 叉车 9
工程机械排放清单 农业机械排放清单 : 农业机械排放清单计算方法 Q = EF Pop A 3600 Q: 排放量, 克 / 年 EF: 排放因子, 克 / 秒 Pop: 分类设备保有量, 台 A: 分类设备活动水平, 小时 / 年 10
2014/6/6 农业机械分类 中国农业机械工业年鉴 将农业机 械分为9大类38小类 械分为9大类38小类 2011年38类农业机械柴油机功率分布如图 单台平均功率超过30kW的分别是18.4-58.8和 58.8kW以上的大中型拖拉机 联合收割机 拖拉机 收割机 其它 农业机械典型工况及活动水平 机械类型 测试工况 怠速 工况介绍 发动机低转速状态(通常为 600-800r/min) 拖拉机处于静止状态 对外 600 800r/min) 拖拉机处于静止状态 对外 无功率输出 拖拉机在农田中自由行走 旋耕犁处于提升或静止状况 作业机构对 旋耕拖拉机 行走 外无功率输出 拖拉机在农田一边行走 一边为旋耕犁提供动力 使其逐行对土壤进 作业 行细碎和平整地面作业 怠速 发动机低转速状态(通常为 600-800r/min) 且联合收割机处于静止状态 对外无功率输出 功率输 农业机械工作时间 农业机械类别 联合收割机在农田中自由行走 且收割 脱粒等作业部件处于静止状 年均工作时间 h 1 拖拉机 500 2 联合收割机 150 3 380 其他 联合收割机 行走 态 主要作业机构无功率输出 联合收割机在农田一边行走 一边进行作物的收割 分离茎杆 脱粒 作业 和清除杂物等作业工序 11
2014/6/6 联合收割机瞬时排放特性 拖拉机瞬时排放特性 12
拖拉机和收割机排放因子 中大型拖拉机 小型拖拉机 联合收割机 其它农机 农业机械排放清单 13
内河船舶排放清单清单计算方法 船舶排放清单计算方法 : E=V EF V 为年客货周转总量 ( 吨. 公里 / 年, 人. 公里 / 年 ) EF 为对应单位客货周转量下的污染物综合排放因子 测试方案 测试区域和路线 1 2 3 4 路线 1 京杭大运河江苏段 路线 2 珠江广州段 14
2014/6/6 试验设备安装图 内河船舶测试工况 测试工况 工况介绍 进港 指从船舶巡航速度开始减速到靠岸为止 巡航 船舶以一定的速度平稳行驶 离港 静止开始加速到巡航速度为止 停泊 船舶靠岸后利用发动机为船上日常生活供电 15
2014/6/6 珠江货船瞬时排放特性 珠江客船瞬时排放 16
2014/6/6 内河船舶排放因子 船舶排放清单 17
飞机和内燃机车排放清单计算方法 飞机 LTO 排放计算 : T=EFLTO LTO T 为污染物排放量 EFLTO 为污染物排放因子,kg/LTO LTO, 民航飞机 LTO 数 内燃机车排放计算 : T=EF W T 污染物排放量 EF 污染物排放因子,g/kg 燃油 W 内燃机车燃油消耗量, 吨 民航飞机的排放 ICAO 规定的标准 LTO 循环 发动机工作状态 推力设置 工作时间 /min 起飞 100% 0.7 爬升 85% 2.2 进近 30% 4.0 滑行 / 慢车 7% 26.0 民航飞机 LTO 循环排放因子 /kg LTO -1 类别 CO HC NOx PM SO 2 中国 2001 10.12-18.29 0.13 1.17 中国 2003 9.75-17.52 0.13 1.13 中国 2005 9.40-16.71 0.12 1.09 中国 2007 9.35-16.47 0.11 1.08 中国 2009 9.26-16.33 0.11 1.07 中国 2011 9.14-16.29 0.11 1.06 中国香港 15.17-20.11 0.16 1.29 18
2000 2012 年中国主要机场飞机起降次数 / 万次 年份 全国机场 北京首都 广州白云 上海浦东 深圳宝安 上海虹桥 成都双流 昆明长水 西安咸阳 重庆江北 杭州萧山 香港机场 2000 175.95 20.10 12.45 7.03 7.97 10.56 6.03 6.48 5.54 3.73 3.31 2001 194.08 22.16 13.74 374 7.76 77 8.79 11.65 6.65 7.14 6.11 4.12 3.65 2002 211.70 24.23 14.77 10.73 10.67 11.79 7.78 7.99 6.82 4.90 4.49 2003 229.12 26.46 15.24 17.27 15.45 10.96 8.50 8.09 6.19 5.65 5.22 2004 266.63 30.49 18.28 17.87 14.05 15.08 11.02 9.24 7.77 6.48 6.70 24.77 2005 305.65 34.17 21.13 20.50 15.14 17.00 13.29 10.90 9.14 7.27 7.93 27.34 2006 348.64 37.89 23.24 23.20 16.95 17.76 15.55 13.56 9.93 8.89 10.08 29.02 2007 394.08 39.92 26.08 25.35 18.15 18.70 16.63 14.81 11.93 10.51 11.47 30.50 2008 422.67 42.96 28.04 26.57 18.79 18.53 15.86 15.04 12.20 11.26 11.86 33.26 2009 484.07 48.79 30.89 28.79 20.26 18.91 19.01 17.26 14.63 13.26 13.41 30.97 2010 553.17 51.76 32.92 33.21 21.69 21.90 20.55 18.15 16.44 14.57 14.63 31.60 2011 597.97 53.32 34.93 34.41 22.43 22.98 22.24 19.17 18.51 16.68 14.95 34.44 2012 660.32 55.72 37.33 36.17 24.01 23.49 24.27 20.13 20.44 19.53 16.63 37.54 内燃机车柴油油耗量计算 货运机车日产量 = 货运总量 / 货运机车台日数 货运总量约等于货运周转量 货运总量 = 货运周转量 + 车辆重量 2011 年车辆重量约为 1174.1 亿吨公里, 不到货运周转量的 4.0% Z 货合 = 365 (RC 货内 T 货内 + RC 货电 T 货电 ) Z 货合 /RC 货合 = 365 (T 货内 + T 货电 ) Z 货合为合计货运机车周转量 RC 货合为合计货运机车日产量 ;RC 货电为电力货运机车日产量 ; RC 货内为电内燃货运机车日产量 T 货电为电力货运机车台日数 ;T 货内为内燃货运机车台日数 ; Z 货合 RC 货合 RC 货电 RC 货电为已知参数, 可由相关年鉴查询获得 19
飞机及内燃机车排放清单 飞机 LTO 排放 内燃机车排放 小型通用汽油机排放清单计算方法 小通机污染物排放总量计算方法 : Q=EF*Pop*Power* A*LF/10 6 Q 为排放量, 单位为吨 Pop 为通用小型汽油机保有量, 单位为台 ; Power 为通用小型汽油机额定功率, 单位为 kw; A 为活动水平, 单位为小时 ; EF 为排放因子, 单位为 g/kw.h; LF 为负载因子 20
小通机保有量及分类 考虑到手持式发动机 SH1 和 SH3 类以及非手持发动机 FSH1 和 FSH2 类保有量较小, 本研究只涉及 SH2 FSH3 和 FSH4 三类小型通用汽油机, 发动机类别代号工作容积 V/cm 3 SH2 FSH3 和 FSH4 三类小型通用汽油机的年均工作时间为 300 500 和 1000 小时 SH1 SH2 SH3 FSH1 FSH2 FSH3 FSH4 V<20 20 V<50 V 50 V<66 66 V<100 100 V<225 V 225 小通机排放因子及排放清单 小型通用汽油.1 发动机排放因子 HC(g/kW.h ) CO(g/kW.h) NOx(g/kW.h) SH2 FSH3 FSH4 SH2 FSH3 FSH4 SH2 FSH3 FSH4 国 1 前 39.74 8.69 6.64 300.94 370.40 344.11 5.48 3.96 3.57 国 1 37.49 7.75 6.00 269.82 357.94 324.86 2.87 3.68 2.84 国 2 31.34 7.51 5.60 231.84 346.27 303.34 2.12 3.09 2.48 21
非道路移动源排放贡献 图 8.1 2011 年非道路移动源排放比例 (CO) 图 8.2 2011 年非道路移动源排放比例 (HC) 图 8.3 2011 年非道路移动源排放比例 (NOx) 图 8.4 2011 年非道路移动源排放比例 (PM) 移动源排放贡献比例 图 8.1 2011 年移动源排放比例 (CO) 图 8.2 2011 年移动源排放比例 (HC) 图 8.3 2011 年移动源排放比例 (NOx) 图 8.4 2011 年移动源排放比例 (PM) 22
三 下一步工作展望 (1) 工程机械 农业机械 轮船排放因子测试缺乏不同功率段的排放测试数据, 沿海船舶排放测试基本还处于空白状态, 需要继续开展以上非道路机械排放测试, 丰富完善排放因子数据库 (2) 考虑到评估非道路移动源温室气体以及 PM2.5 排放影响的政策需求, 应利用已有数据补充 CO2 和 PM2.5 排放因子 (3) 应建立不同排放标准实施的情景模式, 开展排放清单预测工作, 为非道路移动源排放控制提供宏观政策建议 谢谢聆听! Thanks for your attention! 23