氮氧化物技术规则要点.docx
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氮氧化物技术规则要点
船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则修正案
（2008年氮氧化物技术规则）
引言
前言
1997年9月26日，《经1978年议定书修正的〈1973年国际防止船舶造成污染公约〉》（MARPOL73/78）当事国大会以大会决议2通过了《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》（《氮氧化物技术规则》）。
《防污公约》附则VI－《防止船舶造成空气污染规则》于2005年5月19日生效后，该附则第13条适用的所有船用柴油机都必须符合本规则的规定。
2005年7月，环保会第53届会议同意修订《防污公约》附则VI和《氮氧化物技术规则》。
2008年10月，环保会第58届会议完成了审议，本《氮氧化物技术规则》（以下简称本规则）就是该过程取得的结果。
作为一般性的背景信息，在燃烧过程中形成氮氧化物的先决条件是氮和氧。
这些成分一起构成柴油机吸入空气的99％。
在燃烧过程中氧气将被消耗，多余氧气的数量是空气/燃料比的函数，柴油机在此情况下运转。
氮在燃烧过程中大多未起反应；但有很小一部分将被氧化形成多种形式的氮氧化物。
能够形成的氮氧化物（NOX）包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），其总量主要是火焰或燃烧温度的函数，以及存在于燃料中有机氮（如果存在）数量的函数，氮氧化物的形成还是氮和多余氧气在柴油机燃烧过程中暴露在高温下时间的函数。
换句话说，燃烧温度愈高（如高峰值压力、高压缩比、高供油比率等），所形成的氮氧化物总量就越大。
通常低速柴油机所形成的氮氧化物量比高速机要大。
氮氧化物能引起酸化，形成对流层臭氧，营养富集等不良环境影响，对全球人类健康造成危害。
本规则旨在为船用柴油机试验、检验和发证规定强制性程序，以使柴油机制造厂、船东和主管机关能够确保所有适用的船用柴油机符合附则VI第13条规定的关于氮氧化物排放限值。
在制定一系列简单实用的要求（其中对确保符合氮氧化物排放允许值的措施作了定义）时，已认识到精确制定船用柴油机实际加权平均氮氧化物排放量的困难。
鼓励主管机关在适当受控条件下能进行精确试验的试验台上，对船用推进系统和辅柴油机的排放性能进行评估。
本规则的一个重要特点就是在这个初始阶段确保符合附则VI第13条。
其后的船上试验将不可避免地受限于范围和精确度两方面，其目的应为推理或推断排放性能和证实柴油机的安装、操作和维护遵循了制造厂的规范，以及任何调整或改装没有偏离制造厂初次试验和发证确立的排放性能。
目录
页码
引言………………………………………………………………………..…..3
前言………………………………………………………………………..…..3
缩写、下标和符号………………………………………………………..6
第1章－总则……………………………………………………………..9
1.1目的………………………………………………………..…….9
1.2适用范围………………………………………………………...9
1.3定义………………………………………………………..…….9
第2章－检验和发证………………………………………………..…..12
2.1通则………………………………………………………..…….12
2.2发动机的前期发证程序…………………………………..……..13
2.3发动机的发证程序………………………………………..…….14
2.4技术档案和船上氮氧化物核实程序……………………….......16
第3章－氮氧化物排放标准……………………………………..…….18
3.1船用柴油机最大允许氮氧化物排放限值……………..….….…18
3.2适用的试验循环和加权因数……………………………..….….18
第4章－系列化生产的发动机认可：
发动机族和发动机组的概念…………………………..….21
4.1通则………………………………………………………..……..21
4.2文件………………………………………………………..……..21
4.3发动机族概念的应用……………………………………..……..21
4.4发动机组概念的应用……………………………………..……..25
第5章－试验台氮氧化物排放的测量程序…………………..…....28
5.1通则………………………………………………………..……..28
5.2试验条件…………………………………………………..……..28
5.3试验燃油…………………………………………………..……..30
5.4测量设备和测量数据……………………………………..……..31
5.5废气流量的测定…………………………………………..……..31
5.6发动机相关参数和其它基本参数的
测试仪的允许偏差………………………………………..……..32
5.7确定气体成份的分析仪…………………………………..……..32
5.8分析仪的校准……………………………………………..……..32
5.9试验运行…………………………………………………..……..32
5.10试验报告…………………………………………………..……..32
5.11气体排放数据评估………………………………………..……..35
5.12气体排放计算……………………………………………..……..35
第6章－船上验证符合氮氧化物
排放限值的程序……………………………………..……….40
6.1通则………………………………………………………..……..40
6.2发动机参数检查方法……………………………………..……..40
6.3简化测量方法……………………………………………..……..43
6.4直接测量和监测方法……………………………………..……..46
第7章－现有发动机的发证……………………………………..….....52
附录
附录1－EIAPP证书格式…………………………………..………..52
附录2－船用柴油机检验和发证流程图…………………..…....…..56
附录3－确定船用柴油机排放气体成分的分析仪
的技术条件………………………..………………………..60
附录4－分析和测量仪器的校准………………………..…………..65
附录5－母型机试验报告……………………………………...…….78
－第1节－母型机试验报告……………………..………78
－第2节－技术档案中包括的母型机试验数据………..86
附录6－废气质量流量计算（碳平衡法）………………………........89
附录7－发动机参数检查方法的检查清单…………………….......91
附录8－直接测量和监测法的实施…………………………...…….94
缩写、下标和符号
下表1、2、3和4概述了整个规则，包括附录3中的分析仪器的技术条件、附录4中的分析仪器的校准要求、第5章和附录6中的气体流量计算公式所用的缩写、下标和符号以及第6章有关船上核实检验数据所用的符号。
.1表1：
代表本规则中所述的柴油机气体排放以及校准和满量程气体中的化学成分的符号；
.2表2：
用于本规则附录3中规定的柴油机气体排放测量的分析仪的缩写；
.3表3：
用于本规则第5章、第6章、附录4和附录6使用的术语和变量的符号及下标；以及
.4表4：
用于本规则第5章、第6章和附录6所用的燃料成分的符号。
表1
化学成分的符号和缩写
符号
定义
CH4
甲烷
C3H8
丙烷
CO
一氧化碳
CO2
二氧化碳
HC
碳氢化合物
H2O
水
NO
一氧化氮
NO2
二氧化氮
NOx
氮氧化物
O2
氧
表2
柴油机气体排放测量分析仪的缩写
（参阅本规则附录3）
CLD
化学荧光探测器
ECS
电化传感器
HCLD
加热式化学荧光探测器
HFID
加热式火焰离子探测器
NDIR
非扩散红外分析仪
PMD
顺磁探测器
ZRDO
二氧化锆传感器
表3
术语和变量测量方法的符号及下标
（参阅本规则第5章、第6章、附录4和附录6）
符号
术语
单位
A/Fst
空气与燃料的理想配比值
1
cx
废气浓度（成份的后缀命名，d＝干或w＝湿）
ppm
%（V/V）
ECO2
NOX分析仪的CO2抑制
%
EH2O
NOX分析仪的水抑制
%
ENOx
NOX转换器的效率
%
EO2
氧分析仪修正系数
1
λ
过量空气系数kg干空气/（kg燃料·A/Fst）
1
fa
试验条件参数
1
fc
碳系数
1
ffd
干基废气流量计算的燃料特定系数
1
ffw
湿基废气流量计算的燃料特定系数
1
Ha
吸入空气的绝对湿度，（g水/kg干空气）
g/kg
HSC
增压空气湿度
g/kg
i
代表个别模式的角注
1
khd
柴油机NOX的湿度修正系数
1
kwa
吸入空气的干对湿修正系数
1
kwr
原始废气的干对湿修正系数
1
nd
发动机转速
min-1
nturb
涡轮增压器转速
min-1
%O2I
HC分析仪百分比氧干扰
%
pa
发动机吸入空气饱和蒸气压力，使用在与测量pb和Ra相同的位置测量的吸入空气温度确定
kPa
pb
总大气压力
kPa
pC
增压空气压力
kPa
pr
分析系统冷却槽后的水汽压力
kPa
ps
干燥大气压力，由以下公式确定：
ps＝pb－Ra·pa/100
kPa
pSC
增压空气的饱和蒸气压力
kPa
P
未修正的制动功率
kW
符号
术语
单位
Paux
仅为试验而安装但ISO14396不要求的辅机消耗的总功率
kW
Pm
试验条件下柴油机转速下的最大测量功率或声明功率
kW
qmad
干基吸入空气质量流量
kg/h
qmaw
湿基吸入空气质量流量
kg/h
qmew
湿基废气质量流量
kg/h
qmf
燃料质量流量
kg/h
qmgas
个别气体排放质量流量
g/h
Ra
吸入空气的相对湿度
%
rh
碳氢化合物响应系数
1
ρ
密度
kg/m3
s
燃料齿条位置
Ta
发动机进口确定的吸入空气温度
K
Tcaclin
增压空气冷却器，冷却剂进口温度
℃
Tcaclout
增压空气冷却器，冷却剂出口温度
℃
TExh
废气温度
℃
TFuel
燃油温度
℃
TSea
海水温度
℃
TSC
增压空气/中冷空气温度
K
TSCRef
增压空气/中冷空气参考温度
K
u
废气成份和废气密度比率
1
WF
加权因数
1
表4
燃料成分的符号
符号
定义
wALF
燃料的氢含量，%m/m
wBET
燃料的碳含量，%m/m
wGAM
燃料的硫含量，%m/m
wDEL
燃料的氮含量，%m/m
wEPS
燃料的氧含量，%m/m
α
摩尔比率（H/C）
第1章
总则
1.1目的
1.1.1本《船用柴油机氮氧化物排放控制技术规则》，以下称本规则，详细规定了船用柴油机的试验、检验和发证要求，以确保其符合附则VI第13条的氮氧化物（NOX）排放限值。
本规则中引用的规则条款均指附则VI。
1.2适用范围
1.2.1本规则适用于所有已安装或设计并拟安装在附则VI和第13条适用的任何船上的输出功率大于130kW的船用柴油机。
就第5条关于检验和发证要求而言，本规则仅涉及柴油机符合NOX排放限值的适用要求。
1.2.2就本规则的适用而言，各主管机关有权委托经授权的组织代行本规则要求的主管机关的职能1。
在任何情况下，主管机关对检验和发证负全部责任。
1.2.3就本规则而言，如能证明柴油机在初次发证、年度、中间和换证检验和其他要求的检验时NOx排放重量在这些限值之内，则该柴油机应被认为符合第13条的适用NOx排放限值。
1.3定义
1.3.1氮氧化物（NOX）排放系指氮氧化物总排放量，按二氧化氮排放总重量计算，并以本规则所规定的相关试验周期和测量方法确定。
1.3.2船用柴油机的实质性改装系指：
.1对安装在2000年1月1日或以后建造的船上的发动机而言，实质性改装系指：
可能造成发动机超出列于第13条规定的适用排放限值的发动机的改装。
如果技术档案中所指的不改变排放性能的常规发动机部件部分更换，不论是一部分还是多部分部件被替换，均不视为“实质性改装”。
.2对安装在2000年1月1日以前建造的船上的发动机而言，实质性改装系指增加了6.3所述的简单测试方法确定的发动机现有排放特性，使其超出6.3.11所述的允许值的任何改装。
这些改变包括，但不限于其运转或技术参数（例如：
改变凸轮轴、燃油喷射系统、空气系统、燃烧室构造，或发动机定时校准）的改变。
经证明按认可的方法安装与第13.7.1.1条一致或证书与第13.7.1.2条一致，就本附录第13.2条适用而言不被视为实质性改装。
1.3.3构件系指影响氮氧化物排放功能的那些互换性部件，由其设计/部件号标识。
1.3.4设定系指对影响发动机氮氧化物排放性能的可调整部分的调整。
1.3.5操作值系指柴油机参数，如发动机日志中所载的与氮氧化物排放量性能有关的气缸峰值压力、排气温度等。
这些数据与载荷有关。
1.3.6EIAPP证书系指与氮氧化物排放有关的发动机国际防止空气污染证书。
1.3.7IAPP证书系指国际防止空气污染证书。
1.3.8主管机关与《73防污公约》第2章第（5）分段具有相同的含义。
1.3.9船上氮氧化物核实程序系指发动机证书申请方特别说明并经主管机关认可的在所要求的初次发证检验或换证、年度或中间检验时船上使用的可包括设备要求的程序，以证实符合本规则的任何要求。
1.3.10船用柴油机系指第13条适用的，以液体或双燃料运行的任何往复式内燃机，包括加压器/混合系统（如适用）。
如果发动机拟在气体模式中正常运转，即使用主要的燃料气体和少量的液体引燃油，仅此运转模式应满足第13条的要求。
如果发生故障由于气体供应受限而使用纯液体燃料运转，应对驶往下个港口进行故障修理的航次予以免除。
1.3.11额定功率系指第13条和本规则适用的船用柴油机的铭牌及技术档案中载明的最大持续额定输出功率。
1.3.12额定转速系指船用柴油机铭牌及技术档案中载明的在额定功率输出时的每分钟的曲轴转数。
1.3.13制动功率系指在曲轴或其等效设备处测得的测量功率，为了在试验台上运转该发动机仅设有必要的标准辅助设备。
1.3.14船上条件系指发动机：
.1安装在船上并与其驱动的实际设备相连接；和
.2处于运行状态以执行该设备的功能。
1.3.15技术档案系指根据本规则第2.4条的包括发动机构件和设定值的有可能影响发动机氮氧化物排放的所有参数细节的记录。
1.3.16发动机参数记录簿系指与《发动机参数检查法》共同使用的、记录包括构件和发动机的设定值等可能影响发动机氮氧化物排放的所有参数变化的文件。
1.3.17认可方法系指应用于特定发动机或一系列发动机、确保其符合第13.7条所述的适用氮氧化物限值的方法。
1.3.18现有发动机系指适用第13.7条的发动机。
1.3.19认可方法档案系指描述认可方法及其检验方式的文件。
第2章
检验和发证
2.1通则
2.1.1凡1.2中规定的船用柴油机，除本规则另有规定外，都应接受下列检验：
.1前期发证检验，这种检验应保证发动机的设计和装备使其符合第13条规定的氮氧化物排放限值。
如经检验合格，主管机关签发发动机国际防止空气污染（EIAPP）证书。
.2初次发证检验，这种检验应在发动机安装上船后但尚未投入使用之前进行。
该检验应保证安装到船上的发动机包括前期发证后的任何改装和/或调整（如适用）符合第13条规定的氮氧化物排放限值。
该检验作为船舶初次检验的一部分，可向船舶初次签发《国际防止空气污染（IAPP）证书》也可对船舶有效IAPP证书予以修正已反映安装了新发动机。
.3换证、年度和中间检验，这种检验应作为第5条要求的船舶检验的一部分，以确保发动机继续完全符合本规则的要求。
.4发动机初次发证检验，这种检验应在每次发动机进行了第13条定义的重大改装时在船上进行，以确保发动机符合第13条的适用氮氧化物排放限值。
这将导致签发EIAPP证书和IAPP证书的修正（如适用）。
2.1.2为符合2.1.1中规定的各种检验和发证要求，本规则包含了供发动机制造厂、造船厂或船东根据适用情况选择进行测量、计算、试验或核实发动机的氮氧化物排放的方法，如下：
.1符合第5章要求的前期发证检验试验台试验；
.2对未经前期发证的发动机符合第5章全部试验台要求的前期发证检验和初次发证检验合并起来的船上试验；
.3使用技术档案规定的构件数据、发动机设定值和发动机性能数据，确认前期发证的发动机或自最近一次检验后对氮氧化物关键构件、设定值和操作值进行过改装或调整的发动机，按照6.2规定确认其符合初次、换证、年度和中间检验要求的船上发动机参数检查方法；
.4按照6.3规定确认其符合换证、年度和中间检验要求或确认前期发证柴油机符合初次发证检验要求的船上简化测量法；或
.5按照6.4的规定，仅确认符合换证、年度和中间检验要求的船上直接测量和监测法。
2.2发动机的前期发证程序
2.2.1除2.2.2和2.2.4允许者外，每一台船用柴油机（单发动机）在安装上船之前应：
.1予以调整，以满足适用的氮氧化物排放限值；
.2根据本规则第5章规定的程序在试验台上对氮氧化物排放进行测量；
.3由主管机关进行前期发证，作为签发EIAPP证书的证明。
2.2.2对系列化生产的发动机的前期发证，根据主管机关的认可，可采用发动机族或组的概念（见第4章）。
在此情况下，2.2.1.2中规定的试验仅对发动机组或发动机族的母型机作要求。
2.2.3进行发动机前期发证的方法是为主管机关：
.1在试验台上进行发动机的证明试验；
.2核实所有经过试验的发动机包括在发动机族或发动机组之内交付使用的发动机（如适用）符合适用的氮氧化物限值；以及
.3如适用，核实所选母型机能代表该发动机族或发动机组。
2.2.4有些柴油机由于其尺寸、构造和交货计划的原因，不能在试验台上进行前期发证测试。
在这种情况下，发动机制造厂、船东和造船厂应向主管机关申请在船上进行试验（见2.1.2.2）。
申请者必须向主管机关证明该船上试验完全满足本规则第5章规定的试验台程序的所有要求。
这种检验仅对单机或由母型机所代表的发动机组可以接受，但不应接受对发动机族的发证。
如果初次检验在船上进行，且无任何有效的前期发证试验，则无论如何不允许有任何可能的测量偏差。
对于在船上进行发证试验以取得EIAPP证书的发动机，应采用与在试验台上进行前期发证试验相同的程序。
2.2.5氮氧化物减少装置
.1如在EIAPP证书中包括氮氧化物减少装置，该装置应被认为是发动机的一个构件并应记录到发动机技术档案中。
应在前期发证试验时对装有氮氧化物减少装置的发动机进行试验。
.2如果在前期发证试验时未能满足要求的排放值而安装氮氧化物减少装置以使装配取得EIAPP证书，发动机包括安装的减少装置应重新试验以表明符合适用的氮氧化物排放限值。
但在此情况下，该装配可按6.3所述的简化测量方法进行重新试验。
在任何情况下不允许6.3.11中给出的容许偏差。
.3如果按2.2.5.2使用简化测量方法核实氮氧化物减少装置的有效性，该试验报告应作为前期发证试验报告的附件，表明发动机本身不能满足要求的排放值。
两份报告均应提交给主管机关，2.4.1.5中详述的试验报告数据，涉及两次试验应包括在发动机技术档案中。
.4根据2.2.5.2作为证实符合性过程一部分的简化测量方法仅对证实其有效性的发动机和氮氧化物减少装置可接受，对发动机族或发动机组发证则不可接受。
.5在2.2.5.1和2.2.5.2所述的两种情况下，氮氧化物减少装置连同设备运行时获得的排放值和主管机关要求的其它记录应包括在EIAPP证书中。
发动机的技术档案也应包括该装置的船上氮氧化物核实程序，以确保该设备正常运行。
.6尽管有2.2.5.3和2.2.5.4的规定，主管机关考虑到本组织制订的导则认可氮氧化物减少装置。
2.2.6如果由于构件设计的改变需要制定新的发动机族或发动机组但没有可用的母型机，发动机制造厂可向主管机关申请使用在适用试验循环的每次指定模式修改的以前获取的母型机试验数据以考虑到氮氧化物排放值的相应变化。
在此情况下，用于确定修改排放数据的发动机应按4.4.6.1、4.4.6.2和4.4.6.3的要求对应于以前使用的母型机。
如果多于一个构件需要改变，由此变化引起的组合效果应由一系列的试验结果予以证实。
2.2.7当其安装在该主管机关权限下的船上时，对于发动机族或发动机组内的发动机的前期发证，应按照主管机关制定的程序，为每款母型机和在该发证下生产的每一台成员发动机签发EIAPP证书，以伴随发动机的整个使用期限。
2.2.8发动机制造国主管机关签发证书
.1如果发动机是在其将要安装的船舶的主管机关国家之外制造的，则船舶的主管机关可要求发动机生产国的主管机关检验该发动机。
如果对按照本规则符合第13条的适用要求感到满意，发动机制造国的主管机关应签发或授权签发EIAPP证书。
.2证书副本和检验报告副本各1份应尽可能快地传送给提出申请的主管机关。
.3这样签发的证书应含有l份声明，说明此证书是应主管机关的申请而签发的。
2.2.9本规则附录2提供了本规则第2章所述的有关船用柴油机前期检验和发证的导则的相关流程图。
如有不一致，以第2章的文本为准。
2.2.10EIAPP证书的一个样本格式作为附录1附于本规则之后。
2.3发动机的发证程序
2.3.1对相对于制造厂的原始技术条件未经调整或改装的发动机，有效的EIAPP证书应足以证明其符合适用的氮氧化物排放限值。
2.3.2发动机安装到船上后，应确定其经过何种程度影响氮氧化物排放的进一步改装和/或调整。
因此在发动机安装到船上后但签发IAPP证书之前，应检验其改装情况并且采用船上氮氧化物核实程序及2.1.2中所述的方法之一予以认可。
2.3.3有些发动机在前期发证后，需要最后调整或改装以期达到性能最佳状态。
这样，可以使用发动机组的概念以保证发动机仍符合适用的极限。
2.3.4凡安装在船上的船用柴油机应备有1份技术档案。
该技术档案应由发动机发证申请方提供并经主管机关认可，并要求伴随发动机的整个船上使用期。
技术档案应包括2.4.1中所述的资料。
2.3.5当安装氮氧化物减少装置并且需要其符合氮氧化物排放限值，提供方便核实符合第13条的方法之一是符合6.4的直接测量和监测方法。
但是，鉴于所用装置的技术可能性，经主管机关认可，也可以监测其它相关参数。
2.3.6为符合氮氧化物要求，如果引进一种附加物质如氨、尿素、蒸汽、水、燃料添加剂等，则应提供监测这种物质消耗的方法。
技术档案应有足够的资料使得一种方便方法能证明该附加物质的消耗与达到符合适用的氮氧化物限值目的相一致。
2.3.7如使用符合6.2的发动机参数检查方法核实符
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