交通運輸部水運科學研究院 李 坤 梁玉潔 姜 磊

中國內(nèi)河船舶與壓燃式發(fā)動機汽車排放標準對比分析

交通運輸部水運科學研究院 李 坤 梁玉潔 姜 磊

大氣環(huán)境污染問題越來越嚴重，國家對環(huán)境保護重視程度達到了空前高度。隨著航運業(yè)的不斷發(fā)展，船舶尾氣排放已成為導致大氣環(huán)境污染的重要原因之一，船舶污染物排放法規(guī)是限制船舶排放的重要手段。通過研究中國內(nèi)河船舶和壓燃式汽車發(fā)動機使用燃油標準及排氣污染物排放限值的標準發(fā)展歷程以及現(xiàn)狀，對比中國內(nèi)河船舶和壓燃式汽車發(fā)動機使用燃油和排氣污染排放標準，分析船舶法規(guī)存在的問題，研究船舶燃料及排放法規(guī)的發(fā)展趨勢。

船舶；汽車；燃油；排放；標準

隨著大氣污染的不斷加劇，其對環(huán)境和人類健康造成的影響日益嚴重，而航運業(yè)作為造成大氣污染和人類健康問題的主要根源之一，越來越受到大家的關(guān)注。[1]航運業(yè)是反映經(jīng)濟發(fā)展水平的晴雨表，近年來，隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國航運貨運量和船舶發(fā)展規(guī)模也在不斷擴大，而我國96%內(nèi)河船舶使用的主推力發(fā)動機均是柴油機，由于我國現(xiàn)有規(guī)范對內(nèi)河船舶發(fā)動機使用的燃料和船舶發(fā)動機排氣污染物的限值要求較低，使用的燃油為劣質(zhì)的燃料油，且排放水平法規(guī)長期處于相當于IMO法規(guī)對國際航行船舶要求的Tier I階段，船舶發(fā)動機排放的包括氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、顆粒物（PM）等大氣污染物含量較高，對大氣環(huán)境造成了極其嚴重的影響，迫切需要提高相關(guān)的標準規(guī)范及使用清潔能源等方式以降低船舶對環(huán)境造成的危害，[2]實現(xiàn)綠色交通的發(fā)展。

一、內(nèi)河船舶與汽車（壓燃式）燃油標準發(fā)展

1. 汽車（壓燃式）燃油標準

我國對汽車使用柴油相關(guān)技術(shù)標準提出較早，在1964年國家就出臺了第一部關(guān)于汽車使用柴油的標準（GB 252-1964），后來隨著技術(shù)的不斷進步，在1977年、1981年、1987年、1994年、2000年相繼對此標準進行了修訂，對汽車使用柴油標準要求逐步提高。特別是在2003之后，為了進一步降低汽車排氣污染物的排放，國家專門制定了壓燃式柴油發(fā)動機汽車使用柴油的標準《車用柴油》（GB/T 19147-2003）、《車用柴油》（GB/T 19147-2009）、《車用柴油（IV）》（GB/T 19147-2013）、《車用柴油（V）》（GB/T 19147-2013），[3]具體見表1。

表1 中國車用柴油含硫量限值ppm

（1）《車用柴油》（GB/T 19147-2003）。

本標準是我國首部專門針對汽車使用柴油的技術(shù)標準，本次修訂是參考歐盟標準EN590-1998《車用柴油》制定的，并根據(jù)我國的實際情況，對車用柴油類型進行了分類，其他的技術(shù)要求如餾程、閃點和黏度指標均保持與GB 252《輕柴油》國家標準一致，但車用柴油的含硫量最高限值從2 000 ppm（質(zhì)量流量）降低到了500 ppm。[4]

（2）《車用柴油》（GB/T 19147-2009）。

為了適應(yīng)國際車用柴油標準發(fā)展，我國于2009年對GB/T 19147-2003標準進行了修改，本次修改采用歐盟標準EN590：1999《汽車燃料—柴油要求和試驗方法》，為了適應(yīng)我國國情，本標準在參考EN590：1999時進行了修改，考慮我國氣候條件和生產(chǎn)情況，按照低溫流動性，將GB/T 19147-2003中規(guī)定的車用柴油7種牌號減為6種，增加了對生物柴油的含量限值及測試方法的規(guī)定，并對GB/T 19147-2003中規(guī)定的燃油黏度和密度指標限值進行了修改，將車用柴油的含硫量限值從原來的500 ppm降低到了350 ppm。[5]

（3）《車用柴油（IV）》（GB/T 19147-2013）。

為加快我國車用柴油油品升級，2013年我國在歐盟標準EN590：2004《汽車燃料—柴油要求和試驗方法》的基礎(chǔ)上對我國車用柴油標準GB/T 19147-2009進行了油品質(zhì)量大提升，將車用柴油含硫量限值從350 ppm大幅度地降低到50 ppm，并于2015年1月1日正式強制實施，對我國車用柴油生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平提出了較大的挑戰(zhàn)。[6]

（4）《車用柴油（V）》（GB/T 19147-2013）。

隨著汽車保有量的快速增長，汽車尾氣排放對大氣污染的影響日益增加，壓力之下，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會在出臺了《車用柴油（IV）》（GB/T 19147-2013）不到半年的時間內(nèi)，再次對車用柴油標準進行了升級，將車用柴油含硫量限值從50 ppm降低到10 ppm，該標準將于2018年1月1日起開始執(zhí)行。[7]

2. 船用燃油標準

（1）《船用燃料油》（GB/T 17411-1998）。

本標準是我國首次對內(nèi)河船舶使用燃油提出標準，是根據(jù)ISO8217：1996《石油產(chǎn)品—燃油（F類）—船用燃油》制定的，對船舶動力系統(tǒng)和鍋爐使用的油類燃料作出了限制，為船舶燃油供應(yīng)商及客戶等日常操作提供了辦法。在此標準中還對我國內(nèi)河船舶使用的燃料油含硫量作出了明確的限值規(guī)定，即燃料油含硫量不能超過20 000 ppm。[8]

（2）《船用燃料油》（GB/T 17411-2012）。

本標準對原有標準船舶燃料油GB/T 17411-1998進行了完善，在它的基礎(chǔ)上，增加了燃油的分類——餾分燃料油。另外，對燃料油的含硫量、黏度、硫化氫、酸值、氧化穩(wěn)定性和潤滑性等技術(shù)條件都提高了要求，其中對燃料油供應(yīng)商和船舶發(fā)動機影響最大，即提高了船舶燃料油含硫量。此次標準的修訂將內(nèi)河船舶燃料油含量限值降低到了15 000 ppm，[9]如表2所示。

表2 中國內(nèi)河船舶燃油含硫量限值 ppm

二、內(nèi)河船舶與汽車（壓燃式）排氣污染物限值標準發(fā)展

1. 汽車（壓燃式）排氣污染物限值標準

我國早在1984年就對汽車柴油機煙度排放限值制定了標準《汽車柴油機全負荷煙度排放標準》（GB 3844-83）和《柴油車自由加速煙度排放標準》（GB 3843-83），后來隨著柴油機技術(shù)的不斷提高，對汽車柴油機煙度排放限值也做了調(diào)整，相繼出臺了GB 14761.7-93、GB 14761.6-93、GB 14761-1999、GB 3847-1999、GB 18285-2000。但隨著汽車數(shù)量不斷增加，發(fā)動機排氣污染物對環(huán)境造成的影響不斷增大，為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，我國參照國際標準相繼制定了《車用壓燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》（GB 17691-2001）和《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段）》（GB 17691-2005）。

（1）《車用壓燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》（GB 17691-2001）。

GB 17691-2001標準是我國參照91/542/EEC指令《根據(jù)成員國關(guān)于采取措施控制車用柴油發(fā)動機排放氣體污染物的統(tǒng)一指令》和聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會ECE R49/02法規(guī)《就發(fā)動機的污染物排放對壓燃式發(fā)動機及裝用壓燃式發(fā)動機車輛認證的統(tǒng)一規(guī)定》制定的首部對車用壓燃式發(fā)動機排氣污染物一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx）及顆粒物（PM）排放限值作出規(guī)定的標準，[10]如表3所示。

表3 車用壓燃式發(fā)動機污染物排放限值 g/kWh

（2）《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段）》（GB 17691-2005）。

為了進一步防止環(huán)境污染，降低汽車尾氣排放污染物，保護和改善生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，保護人體健康，我國于2005年5月30日發(fā)布了GB 17691-2005，對壓燃式發(fā)動機排氣污染物CO、HC、NOx及PM限值標準做了更嚴格的要求，[11]如表4所示。

2. 中國內(nèi)河船舶排氣污染物排放限值標準

（1）《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》2008年修改通報（海法[2007]669號）。

我國對內(nèi)河船舶排氣污染物造成的空氣污染關(guān)注度一直不高，直到海法[2007]669號的發(fā)布，我國才首次對內(nèi)河船舶排氣污染物的檢測及限值從規(guī)范的角度作出規(guī)定。該通報對航行于三峽庫區(qū)船舶主機功率大于130 kW的發(fā)動機（非應(yīng)急）NOx排放明確要求不得超過表5的限值規(guī)定。該標準是采納了MARPOL73/78公約附則VI Tier I階段對NOx排放限值的要求。[12]

表4 車用壓燃式發(fā)動機污染物排放限值（III、IV、V）

表5 中國內(nèi)河船舶NOx排放限值（2008）

（2）《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》2011。

中華人民共和國海事局《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（2011版）于2011年9月1日正式執(zhí)行，其中關(guān)于船舶NOx排放的控制標準與2008修改通報一致，但其適用范圍擴大至航行于我國所有內(nèi)河水域的船舶。[13]

（3）《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》2015年修改通報（海政法〔2014〕529號）。

2015年，海事局發(fā)布了《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（2015年修改通報），本次修改將船舶NOx排放指標進一步降低至不超過表6列出的限值（相當于MARPOL73/78公約附則VI Tier II標準），本標準已于2015年3月1日正式生效，這也是目前我國控制內(nèi)河船舶柴油機排放的現(xiàn)行標準。[14]

表6 內(nèi)河船舶NOx排放限值（2015）

三、內(nèi)河船舶法規(guī)存在的問題

1. 標準出臺時間較晚

（1）燃油含硫量標準。

汽車使用柴油首次對硫含量提出限值標準（輕柴油GB/T 252-1964）于1964年即已實施，但我國內(nèi)河船舶首次對使用燃油提出含硫量限值標準（船用燃料油GB/T 17411-1998）則于1998年12月1日才開始實施，比汽車用柴油標準出臺晚了將近34年。

（2）排氣污染物限值標準。

我國第一部汽車（壓燃式）排氣污染物NOx排放限值規(guī)定標準（車用壓燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法（GB17691-2001））于2001年4月16日實施，我國內(nèi)河船舶首次對船舶（三峽庫區(qū)）排氣污染物NOx提出限值標準（《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》2008年修改通報）則是在2008年3月1日實施，比汽車NOx實施排放限值標準晚了將近7年，比汽車首次提出排氣污染物限值晚了將近24年，而我國船舶檢驗規(guī)則（《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》2011，海法規(guī)[2011]391號）首次對所有航行于我國內(nèi)河的船舶作出排氣污染物規(guī)定于2011年9月1日實施，比汽車首次提出排氣污染物限值晚了27年。

2. 指標少（排氣污染物）

我國現(xiàn)行汽車（壓燃式）排氣污染物標準（車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段）（GB17691-2005））已經(jīng)對排氣污染物CO、HC、NOx、PM、煙度分別作出了限值規(guī)定，但目前我國的船舶排氣污染物排放標準《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（2015年修改通報，海政法[2014]529號）只對NOx排放作出了限值規(guī)定。

3. 標準低

（1）燃油標準（含硫量）。

目前現(xiàn)行的汽車用柴油標準（車用柴油（IV）GB19147-2013）含硫量限值為50 ppm，雖然我國最新的船舶檢驗規(guī)范《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（2015年修改通報，海政法[2014]529號）對船舶使用燃油含硫量標準提高到了35 000 ppm，但依然是車用燃油含硫量標準的700倍，如表7所示。

表7 內(nèi)河船舶與汽車燃油含硫量限值比較ppm

（2）排氣污染物限值標準。

我國現(xiàn)行的汽車（壓燃式）排氣污染物排放標準（車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段）（GB17691-2005））NOx限值為2.0 g/kWh，而我國船舶檢驗法規(guī)《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（2015年修改通報）目前對船舶排氣污染物NOx排放限值為7.7 g/kWh≤NOx≤14.4 g/kWh，如只考慮排氣污染物限值規(guī)定，而不考慮貨運量等其他因素，船舶對排氣污染物的排放限值是汽車的3.85～7.2倍，如表8所示。

表8 內(nèi)河船舶與汽車排氣污染物限值 g/kWh

四、船舶燃料及排氣污染物排放法規(guī)趨勢

1. 船用燃料向清潔化發(fā)展

（1）低硫油。

隨著我國對環(huán)保重視程度不斷增強，船舶發(fā)動機排氣污染物受到廣泛關(guān)注，我國船舶燃油含硫量較國際上其他國家內(nèi)河船舶燃油標準具有較大的差距，發(fā)展船舶使用低硫油已刻不容緩。同時，我國目前已有部分港口城市制定了使用低硫油的激勵政策，如深圳港，如船舶停港作業(yè)期間使用含硫量在5 000 ppm至1 000 ppm之間的低硫燃料，則補貼與殘渣油差價的75%；如船舶按照排放控制區(qū)的用油規(guī)定，即使用含硫量在1 000 ppm以下的低硫燃油，則補貼全部差價。

（2）清潔能源。

隨著LNG、太陽能、風能、燃料電池等清潔能源技術(shù)在船舶上的應(yīng)用日益成熟，特別是LNG在內(nèi)河船舶上試點應(yīng)用不斷取得成功，水運行業(yè)不斷向綠色發(fā)展。2013年交通運輸部出臺了《交通運輸部關(guān)于推進水運行業(yè)應(yīng)用液化天然氣的指導意見》，提出了到2020年內(nèi)河船舶能源消耗LNG占比達到10%的目標。另外，國家相繼出臺了一系列促進水運行業(yè)應(yīng)用LNG的鼓勵政策，如《船型標準化資金管理辦法》對新建LNG動力船舶給予資金補貼，以促進LNG清潔能源在內(nèi)河船舶上的應(yīng)用。[15]

2. 污染物排放法規(guī)越來越嚴格

（1）提高船舶污染物排放限值要求。

提高船舶污染物排放限值要求，是減少船舶氣態(tài)污染物排放量的主要方法之一，也是控制船舶排放污染物對大氣造成影響最直接的手段。通過提高限值要求，不但能夠改善大氣環(huán)境，更能推進我國船舶技術(shù)的不斷進步，特別是發(fā)動機排放控制技術(shù)的提高，對縮小我國船用發(fā)動機與國外先進技術(shù)水平差距將有著不可替代的推動作用。[16-17]

（2）增加排放物控制種類。

船舶發(fā)動機排放不同的污染物對大氣環(huán)境造成不同的影響，如HC的排放雖然不會對空氣造成污染，但是其溫室效應(yīng)是CO2的24倍；PM會對人的呼吸系統(tǒng)造成嚴重的影響，而且由于柴油機排放的顆粒物直徑較小，很容易穿破肺泡，導致有機體產(chǎn)生致癌物；同時各種排放物之間在大氣環(huán)境中遇到合適的環(huán)境條件還會發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生有毒的物質(zhì)，對人的身體健康造成較大的影響。因此增加控制船舶發(fā)動機排放物的類型在降低大氣污染的同時，也會對人類的身體健康產(chǎn)生極大的保護作用，是實現(xiàn)與國際船舶法規(guī)接軌的重要措施，也是實現(xiàn)我國綠色交通發(fā)展的必要手段，是未來船舶規(guī)范發(fā)展的必然趨勢。

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[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB 19147-2009車用柴油(III)[M].北京:中國標準出版社,2009.

[6]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB 19147-2013車用柴油(IV)[M].北京:中國標準出版社,2013.

[7]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB 19147-2013車用柴油(V)[M].北京:中國標準出版社,2013.

[8]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB 17411-1998船用燃料油[M].北京:中國標準出版社,1998.

[9]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.GB 17411-2012船用燃料油[M].北京:中國標準出版社,2012.

[10]國家環(huán)境保護總局,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB17691-2001車用壓燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2001.

[11]國家環(huán)境保護總局,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國III、IV、V階段)[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2005.

[12]中華人民共和國海事局.內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則2008年修改通報[M].北京:人民交通出版社,2008.

[13]中華人民共和國海事局.內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則2011 [M].北京:人民交通出版社,2011.

[14]中華人民共和國海事局.內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則2015年修改通報[M].北京:人民交通出版社,2015.

[15]杜秉州.淺談船舶廢氣排放的控制[M].2010年船舶防污染學術(shù)年會論文集,2010:468-471.

[16]侯仲淼,鄭金花.排放法規(guī)和船舶燃料的發(fā)展及其對船用發(fā)動機油的影響[J].石油商技,2012(3):14-19.

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10.16176/j.cnki.21-1284.2015.11.012

*支撐項目：工業(yè)和信息化部高技術(shù)船舶科研項目（編號：工信部聯(lián)裝[2012]540號）