《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》解读
近日,环境保护部会同国家质检总局发布《船用发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》(GB 15097-2016)。环境保护部科技标准司司长邹首民就如何理解和执行这一标准回答了记者的提问。
1. 国际上控制船舶污染排放的通行做法是怎样的?
船舶按航行区域分为国际远洋船舶和国内船舶,需要满足不同的标准和管理要求。
我国作为国际海事组织(IMO)的A类成员,有责任对所有远洋船舶执行国际公约。此外,为减少远洋船舶排放的影响,国际公约规定,各国政府可向IMO申请建立排放控制区(ECA)。在ECA中,对远洋船舶的污染控制要求比国际公约更为严格,进入该区域的远洋船舶需改用低硫燃料,并拥有符合要求的后处理设施。
对于国内船舶(包括内河船舶、沿海船舶、江海直达船舶、海峡[渡轮]及各类渔船等),各国自行立法并监督管理,欧美对国内船舶制定的排放标准比国际公约更为严格,我国尚未出台船舶大气排放标准。
2、我国船舶污染控制的标准体系是怎样的?
对于船舶排放的水和固体废物污染控制,目前已有国家污染物排放标准《船舶污染物排放标准》(GB 3552-83),环保部正在修订此标准;对于船舶大气污染的控制,长期以来尚无排放标准。目前国际上对船舶大气污染物排放的控制主要以船用发动机为主,通过型式认可、生产一致性检查、在用符合性检查等环境管理手段实现对船舶大气排放污染的控制。本次制定的标准也采用了上述通用的管理思路,所采用的检测方法与现有的国际法规和标准一致。
此外,环境保护部正在制定《船舶行业污染物排放标准》,重点控制船舶建造过程中挥发性有机化合物(VOCs)等大气污染物的排放。
3、制定《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、第二阶段)》的必要性和紧迫性是什么?
我国是内河水运资源较为丰富的国家,截至2013年底,我国拥有水运船舶17.26万艘,净载重量2.44亿吨,全球十大港口中我国占据八个,吞吐量约占全球的四分之一。船舶运输造成的环境污染问题日益突出。据测算,2013年,船舶二氧化硫排放量约占全国总排放量的8.4%,氮氧化物排放量占11.3%。受船舶污染影响最大的是港口城市,其次是沿江城市。据2012年上海市的一项研究结果显示,船舶排放的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和细颗粒物(PM2.5)分别占上海市总排放量的12.4%、11.6%和5.6%。 香港,2012年的数据显示,船舶尾气排放是该市可吸入颗粒物(PM10)、氮氧化物和二氧化硫的最大来源,其中前两者约占30%,二氧化硫则达到50%。
针对我国港口和船舶大气污染防治形势紧迫,落实环境保护法、大气污染防治法的要求,环境保护部制定了船舶发动机排放标准,加强了船舶污染物排放控制,填补了船舶大气污染物排放标准的空白。
4. 新标准适用于哪些船舶?
新标准适用于在中国水域航行或作业的中国登记船舶(如内河船舶、沿海船舶、江海船舶、海峡[渡轮]和各类渔船)上安装的净功率大于37kW的1类和2类船用发动机。净功率不超过37kW的小型船舶的发动机应符合非道路移动机械排放标准(GB 20891)。3类船用发动机应符合《船用柴油机氮氧化物排放试验检验指南》(GD 01)的要求。该标准规定了上述船用发动机(包括主机和辅机)的型式检验、生产一致性检验和排放耐久性要求,也规定了船舶和大修后船用发动机的排放要求。适用于船用发动机的销售、进口和调试以及船舶的销售、进口和登记。
新标准不涵盖远洋船舶。远洋船舶应遵守《国际防止船舶污染公约》(以下简称《公约》)的规定。另外,该标准也不涵盖游艇等使用的汽油发动机。环保部将适时制定船用汽油发动机的排放标准。
5.该标准控制哪些污染物?
目前船舶大多采用压燃式发动机,使用的燃料为含硫量较高的柴油或船用燃料油,排放的污染物包括颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO),标准规定了上述污染物的排放限值。
控制二氧化硫(SO2)是通过控制船舶使用的燃料来实现的。据研究,SO2排放量的高低主要与所用燃料的硫(S)含量有关。燃料在发动机内燃烧后,几乎全部被氧化并转化为废气中的SO2。因此,减少SO2排放最有效的方法是使用含硫量低的燃料。
6、标准污染物排放量减少多少?
新标准是我国发布的第一个船舶大气污染物排放控制国家标准,标准分第一阶段、第二阶段两个阶段实施。第一阶段相当于汽车发动机和非道路发动机第二阶段排放控制水平,与我国船舶发动机排放现状相比,PM排放量将减少70%左右,NOx排放量减少20%以上;第二阶段相当于车用和非道路发动机排放第三阶段控制水平,PM和NOx将在第一阶段基础上分别进一步降低40%和20%。与发达国家相比,第一阶段相当于欧洲目前实施的标准,第二阶段相当于美国第三阶段实施的标准。
标准还规定了排放耐久性要求,一般船舶(休闲船舶除外)应在10000小时或10年内(以先到者为准)满足标准要求。
7. 船用燃料的标准是什么?
船舶燃烧含硫量高的劣质燃料油是影响污染排放的最大因素。目前,我国船用燃料油消费量中60~65%为船用燃料油,少量为轻柴油(普通柴油)。根据《船用燃料油》(GB/T 17411-2012)标准,目前我国船用燃料油含硫量为1~3.5%(10000~),是国IV柴油(含硫量50ppm)的200~700倍。媒体称,使用高硫油的船舶就像燃烧劣质煤、没有尾气处理设备的“移动火力发电站”。
为控制船舶SO2和PM2.5排放,新标准对船舶使用的燃料作出了规定:1)内河船舶、江海船舶和在内河作业的渔业船舶应当使用符合GB 252标准的柴油;2)沿海船舶、海峡[渡轮]和在近海作业的渔业船舶,如船舶发动机设计要求使用船用燃料油的,应当使用符合国家标准和规定的低硫船用燃料油。关于船用燃料油的规定不仅适用于新生产的船舶,也适用于所有在用船舶。
8、目前在用的船舶是否也需要满足标准要求?
总体来看,该标准主要针对新定型、新生产的船用发动机,旨在从源头控制污染物排放增长,减少新增船舶污染物排放。对新设计、新生产的发动机提出了更加严格的排放要求,提倡采用新技术改善燃烧,采用排放控制装置,减少污染物排放。标准中规定的型式检验、生产一致性检验、耐久性要求只针对新造船;大修要求针对在用船舶;船用燃料的规定不仅适用于新生产船舶,也适用于所有在用船舶。
9、实施该标准需要哪些技术、经济成本是多少?
新标准第一阶段的排放控制水平相当于非道路发动机排放控制标准GB 20891-2007(2009年10月1日实施)第二阶段的排放控制水平。船用发动机和非道路机械发动机虽然用途不同,但都是内燃机,采取的排放控制技术措施都差不多,无论是发动机内部的措施,还是发动机外部的后处理净化措施。为满足第一阶段标准的要求,在不改变燃油系统的情况下,通过增加中冷器散热面积、提高增压压力、采用废气再循环装置(EGR)、优化喷射等技术改善发动机内部燃烧即可满足标准,且成本增加相对较小,在几千元到十几万元不等,占船用发动机成本的5-20%,占船舶成本的不到2%; 如果燃油供给系统采用电子控制,由机械泵改为电控燃油喷射,这种情况下附加成本相对较大,约占船舶发动机成本的40-50%,占船舶成本的不到5%,但它的好处是由于采用了先进的燃油供给技术,为今后进一步趋严的排放法规打下了良好的基础,将降低今后满足排放标准的成本。
与第一阶段相比,新标准第二阶段的排放控制要求对HC+NOX更加严格,对PM的要求提高40%。为达到第二阶段的要求,通过改进发动机燃烧系统和进气系统结构、调整发动机喷油正时、必要时加装废气再循环装置(EGR)等后处理措施,发动机成本增加几千到十几万元,占原机成本的6-20%,不到船舶成本的2%。
10、该标准的实施将带来哪些环境效益?对我国沿海、沿江、港口城市空气质量改善将起到什么作用?
如果所有内河、沿海及渔业船舶都能按新标准使用低硫燃油,内河船舶和江海船舶使用符合GB 252标准的柴油,沿海船舶第一阶段可使用含硫量不大于5000毫克/千克的船用燃料油,第二阶段可使用含硫量不大于1000毫克/千克的船用燃料油,将立即带来巨大的环境效益,对所有在用船舶的SO2和PM排放都将产生明显的减排效果。经测算,对于国家运输船舶(渔业船舶除外),通过提升燃油质量,如果第一阶段燃油含硫量不超过5000毫克/千克,每年可减少SO2排放约54万吨,减少PM排放约4万吨。 若二期燃料油硫含量降至1000毫克/千克以下,在此基础上每年将继续减少SO2排放量约11万吨,每年减少PM排放量约1万吨。
我国沿海、沿江和港口城市将是上述减排效益的主要受益者,对于改善这些地方和城市的环境空气质量具有重要意义。