HJ 1137-2020 甲醇燃料汽车非常规污染物排放测量方法.pdf
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1、 附件 1 中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 1137 2020 本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准为准 。 2020-11-10发布 2020-11-10 实 施 生 态 环 境 部 发布 甲醇燃料汽车非常规污染物排放测量方法 Measurement Methods for Non-Regulated Emissions From Methanol Fuelled Vehicles (发布 稿 ) I 目 次 前 言 . II 1 适用范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 非常规污染物测量分析方法 . 2 5 试验用燃料 . 5 6 标
2、准的实施 . 6 附 录 A (规范性附录) 汽车和发动机排气中甲醛和甲醇的采样方法 . 7 附 录 B (规范性附录) 汽车和发动机排气甲醛的测定 高效液相色谱法 . 9 附 录 C (规范性附录) 汽车和发动机排气甲醇的测定 固相吸附 /顶空 气相色谱质谱联用法 . 13 II 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法中华人民共和国大气污染防治法,防治机动车 污染物排放,改善环境空气质量,制定本标准。 本标准规定了燃用甲醇燃料的轻型汽车、重型发动机和汽车(含柴油 /甲醇双燃料发动机和 汽车)排气中甲醛和甲醇的测量方法。 本标准附录 A附录 C为规范性附录。 本标准为首次发布。 本标准由 生态
3、环境部 大气 环境司、法 规 与 标准司 组织 制 定 。 本标准起草单位:北京理工大学、中国环境科学研究院、厦门环境保护机动车污染控制技 术中心、广 州广电计量检测股份有限公司。 本标准生态环境部 2020 年 11 月 10 日批准。 本标准自 发布之日 起实施。 本标准由生态环境部解释。 1 甲醇 燃料 汽车非常规污染物排放测量方法 1 适用范围 本标准规定了燃用甲醇燃料的轻型汽车、重型汽车和发动机,包括使用甲醇单燃料和柴油 / 甲醇双燃料汽车和发动机排气中甲醛和甲醇的测量方法。 其它燃用与甲醇燃料相关的汽车、发动机排放的非常规污染物,可参照本标准方法测量。 2 规范 性引 用文件 本标
4、准引用了下列文件或其中的条款。凡是未注明日期的引用文件,其最新版本适用于本 标准。 GB 14763 装用点燃式发动机重型汽车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法(收集法) GB 17691-2018 重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段) GB 18352.6-2016 轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段) GB/T 15089-2001 机动车辆及挂车分类 GB/T 23510-2009 车用燃料甲醇 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 M1、 M2、 M3、 N1、 N2、 N3类车辆 vehicle of category M1,M2,M3,N1,
5、N2 and N3 按 GB/T 15089-2001规定: M1类车指包括驾驶员座位在内,座位数不超过九座的载客车辆; M2 类车指包括驾驶员座位在内,座位数超过九座,且最大设计总质量不超过 5000kg 的载 客车辆; M3 类车指包括 驾驶员座位在内,座位数超过九座,且最大设计总质量超过 5000kg 的载客 车辆; N1类车指最大设计总质量不超过 3500kg的载货车辆; N2类车指最大设计总质量超过 3500kg,但不超过 12000kg的载货车辆; N3类车指最大设计总质量超过 12000kg的载货车辆。 3.2 非常规污染物 non-regulated emissions 汽车排
6、放的除 CO、 THC、 NOx和颗粒物以外的污染物,本标准中非常规污染物指甲醛和甲 醇。 3.3 轻型汽车 light-duty vehicle 最大设计总质量不超过 3500kg的 M1类、 M2类和 N1类汽车。 3.4 重型汽车 heavy-duty vehicle 最大设计总质量大于 3500kg的 M1类、 M2类、 M3类和 N2类、 N3类汽车。 3.5 甲醇燃料汽车 methanol fuel vehicle 装备甲醇单燃料发动机或者柴油 /甲醇双燃料发动机的 M及 N类汽车。 2 3.6 甲醇单燃料汽车 methanol mono-fuel vehicle 装备甲醇单燃料发
7、动机的汽车。 3.7 柴油 /甲醇双燃料汽车 diesel/methanol dual-fuel vehicle 装备柴油 /甲醇双燃料发动机的汽车。 3.8 甲醇单燃料发动机 methanol mono-fuel engine 以车用燃料甲醇为燃料的发动机,可采用汽油作为辅助燃料用于发动机起 动。 3.9 柴油 /甲醇双燃料发动机 diesel/methanol dual-fuel engine 具有柴油和车用燃料甲醇两套燃料供给系统,两种燃料在发动机电控单元控制下分别进行 喷射,以压燃柴油引燃甲醇的方式工作,在缸内混合燃烧。 4 非常规污染物测量分析方法 4.1 轻型甲醇燃料汽车非常规污染
8、物测量 4.1.1 排气 非 常规污染物 排放试验 4.1.1.1 测试循环 应 按照 GB 18352.6-2016附录 C的 要求 进行 , 建议 使用稀释空气净化系统对 进 入稀释通道 的 稀释 空气 进行充分净化, 以将 稀释空气中的 THC 浓度 控 制 在 1ppm以下 。 4.1.1.2 按本标准附录 A 的要求 , 用采样管分别在各 采样袋中(或在稀释通道中)采集稀释排气 中的甲醛和甲醇。按 本 标准附录 B和附录 C中规定的方法 测量得到稀释排气中 甲醛和甲醇 质量 的浓度 ,用下列公式计算排放量: , = , (1) , = , (2) 式中: , WLTC(轻型车瞬态驾驶
9、循环)某 速度段 污染物 i的排放质量, mg/km; , WLTC 某 速度 段稀释排气 体 积(校正至标准状态 273.15K 和 101.325kPa), m3; , WLTC某速度段 稀释排气 采样袋中 污染物 i的 质量浓度,并经过稀释空气中污 染物 i质量 浓度 修正 , mg/m3; WLTC某 速度段 的实际行驶距离, km。 , 污染物 i的循环平均排放质量, mg/km; 稀释 排气污染物质量浓度 按下列公式进行 修正 : m, = , , (1 1) (3) 式中: ,,稀释排气气袋中污染物浓度 , mg/m3; ,,稀释空气气袋中污染物浓度 , mg/m3。 DF 稀释
10、系数, 如果对不同速度段使用相同的 DF,应根据各速度段的污染物平均浓 度计算 DF。 对于甲醇燃料: DF = 11.57 2+(+)104 (4) 3 式中: 2 稀释排气 取样袋中的 CO2浓度, %(体积浓度); 稀释排气 取样袋中的 THC浓度, ppmC( ppm碳当量 ) ; 稀释排气 取样袋中的 CO 浓度, ppm。 4.1.1.3 应对试验计算结果进行劣化修正 。 非常规污染物的劣化系数, 可 按照 GB 18352.6-2016 附录 G 所述程序在底盘测功机上或试验场进行实测耐久试验确定,也可按照 GB 18352.6-2016 附录 G.3所述的发动机台架老化试验方法
11、进行实测耐久试验确定,或者选择 GB 18352.6-2016确 定的 THC的推荐 劣化 系数 。 4.1.2 蒸发污染物排放试验 4.1.2.1 燃油蒸发试验 应按照 GB18352.6-2016中附录 F的 要求 进行, 应同时进行甲醇和汽油的 蒸发 试验。 蒸发污染物排放试验结果为甲醇燃料的蒸发量和 除甲醇 燃料 外其他 环节 蒸发的碳氢 化合物 蒸发量 之和。 按 附录 A 和 附录 C中规定的方法进行 密闭室 中甲醇 浓度采样 和 分析 ,按 下列公式计算每一阶段的蒸发排放量 。 其中 热浸试验 : , = 104 (,) (,) )+(0 0 , , 0 0 , ,)+(,出 ,
12、入 ) ( 5) 昼夜换气试验 : ,24 = 104 (,24,24)24 24 (,) )+(024 240 ,24 ,24 0 0 , ,)+(,出 ,入 ) ( 6) ,48 = 104 (,48 ,24)48 48 (,48 ,24)24 24 ) + (048 480 ,48 ,48 024 240 ,24 ,24 )+(,出 ,入 ) (7) = 22.432 103 ( 8) 式中: MHC 碳氢化合物质量, g; MHC,出 用定容积密闭室进行热浸或昼夜换气试验时,从定容积密闭室排出的碳氢化合物 质量, g; MHC,入 用定容积密闭室 进行热浸或昼夜换气试验时,进入定容积密
13、闭室的碳氢化合物质 量, g; CHC 密闭室内碳氢化合物浓度, ppm(容积) C1当量; CMe 密闭室内 甲醇蒸气 浓度, ppm(容积); mMe 采样管中的甲 醇检出量 , mg; Vsamp 采样管中的采样总体积 , L; V 经汽车容积(车窗和行李箱打开)校正后的密闭室净容积,如果未定汽车容积,则 减去 1.42m3, m3; T 密闭室内环境温度, K; P 大气压, kPa; H/C 氢碳比; 4 k 1.2 (12 + H/C); FID检测器对甲醇的响应系数 ,可采用推荐值 = 0.63,也可以实测获得 ; i 下标,初始读数; f 下标,终了读数; HS 热浸 ; 24
14、 下标,第一个 24小时读数; 48 下标,第二个 24小时读数(初始读 数后 48小时取得); 对于昼夜换气试验损失, H/C取 2.33; 对于热浸损失, H/C取 2.20。 0 标准状态的绝对温度, 273.15K; 0 标准状态下的大气压力, 101.3kPa; 4.1.2.2 汽车蒸发排放总质量为: M总 = MDI + MHS ( 9) 式中: M 总 汽车蒸发排放碳氢化合物总质量, g; MDI 昼夜换气试验时碳氢化合物排放质量, g( 取 MHC, 24和 MHC, 48中的较大值作为 MDI); MHS 热浸试验时碳氢化合物排放质量, g。 4.1.2.3 在使用硅胶采样管
15、确定密闭室内的甲醇蒸气 浓度时,初始读数的采样应在蒸发试验开 始前进行,并确保采样结束时刻与热浸试验开始时刻一致;终了读数(包括昼夜换气试验的第 2个 24小时读数)的采样应在蒸发试验结束后进行,并确保采样的开始时刻与 相应试验的结 束时刻一致;昼夜换气试验的第一个 24小时读数的采样应在试验进行到第 23小时 ( 60-t/2) 分钟至 24小时 t/2分钟之间进行 ( t为甲醇的采样时间) 。 4.1.2.4 应对试验结果进行劣化修正 , 劣化修正值 使用 GB 18352.6-2016中 5.3.5确定的 型试 验 劣化修正值 。 4.1.3 加油污染物排放试验 4.1.3.1 测试方法
16、 应按照 GB 18352.6-2016中附录 I的 要求 进行 , 仅测量甲醇加油排放污染物 。 4.1.3.2 甲醇加油 排放,应根据 甲醇 燃料加注前后 密闭室 中甲醇浓度 、密闭室温度和压力的初始 和最终读数,以及密闭室的有效容积等参数 按下列公式 进行计算 ,密闭室 中甲醇 浓度采样和 分 析方法按 附录 A和 附录 C的规定进行。 甲醇加油过程中的甲醇排放: 3 = (0 0 , , 0 0 , , )+(,出 ,入 ) ( 10) 式中: MCH3OH 甲醇排放 质量, g; MHC,出 用固定容积密闭室进行加油排放试验时,从固定容积密闭室排出的碳氢化合物质 量 , g; MHC
17、,入 用固定容积密闭室进行加油排放试验时,进入固定容积密闭室的碳氢化合物质 量 , g; mMe 采样管中 的甲醇检出 量 , mg; Vsamp 采样管中的采样总体积 , L; V 经汽车容积(车窗和行李箱打开)校正后的密闭室 净容积,如果未定汽车容积,则 减去 1.42m3, m3; T 密闭室内环境温度, K; 5 P 大气压, kPa; i 下标,初始读数; f 下标,终了读数; 0 标准状态的绝对温度, 273.15K; 0 标准状态下的大气压力, 101.3kPa; 4.1.3.2 在使用硅胶采样管确定密闭室内的甲醇蒸气 浓度时,初始读数的采样应在蒸发试验开始 前进行,并确保采样结
18、束时刻 与热浸试验开始时刻一致;终了读数的采样应在蒸发试验结束后 立即 进行,并确保采样的开始时刻与试验结束时刻一致。 4.1.3.3 加油过程污染物排放试验的最终结果应用加油试验碳氢排放质量除以输送燃油的总体 积数 按下式计算 : = 3/ ( 11) 式中: RE 加油过程污染物排放量, g/L; VD 输油量, L。 4.1.3.4 应对试验结果进行劣化修正。 劣化修正值 使用 GB 18352.6-2016中 5.3.5确定的 型试验 劣化修正值 。 4.2 重型甲醇燃 料汽车 及 重型柴油 /甲醇双燃料汽车 非常规污染物测量 4.2.1 排气非常规污染物排放试验 4.2.1.1 测试
19、循环应在发动机台架上按照 GB 17691 2018中 C6.2.1瞬态试验循环( WHTC)的 要求进行 ,应使用稀释空气净化系统对进入稀释通道的稀释空气进行净化。 4.2.1.2应按本标准附录 A的要求,用采样管分别采集冷起动稀释排气采样气袋以及热起动稀释 排气采样气袋中的甲醛和甲醇(也可以在稀释通道中同步采样) 。 按本标准附录 B 和附录 C中 规定的方法分别进行甲醛和甲醇的测定,用下列公式计算排放量: = 0.14+0.860.14 ,+0.86, ( 12) m = , ( 13) m = , ( 14) 式中: M 排放物的质量, mg/kWh; 冷起动循环各排放物组分的 质量,
20、 mg; 热起动循环各排放物组分的质量, mg; Vcold, Vhot分别表示 冷、热循环 稀释排气的总体积, m3 mtube,c, mtube,h分别表示 冷、热循环 稀释排气中 污染物质量 浓度,并经过稀释空气修正, mg/m3; 修正方法与 4.1.1.2中轻型车的方法相同。 , 冷起动循环的实际循环功, kWh; , 热起动循环的实际循环功, kWh。 4.2.1.3 应对试验计算结果进行耐久修正。非常规污染物的劣化系数,可 按照 GB 17691-2018中 H3.5的要求进行 耐久性试验获得,也可选择使用 GB 17691-2018中 H3.6推荐的 THC劣化系数。 4.2.
21、2 蒸发污染物排放试验 重型甲醇单燃料发动机或汽车,以及重型柴油 /甲醇双燃料发动机或汽车 的甲醇蒸发排放试 验 ,应按 GB 14763标准的 要求 进行。 5 试验用燃料 5.1 试验用甲醇燃料应满足 GB/T 23510-2009 及其后续 M100 车用甲醇燃料国家标准要求。 5.2 试验用汽油、柴油应该符合 GB 18352.6-2016 和 GB 17691-2018 中基准燃料的技术要求。 6 6 标准的实施 自本标准发布之日起,即可依据本标准进行型式检验。 7 附 录 A (规范性附录) 汽车和发动机排气中甲醛和甲醇的 采样 方法 A.1 适用范围 A.1.1 本附录规定了轻型
22、甲醇燃料汽车和重型甲醇燃料发动机排气中甲醛和甲醇的采样方法, 包括采样系统、 方法 、 运输 和保存 , 以及采样 过程 中的质量 保证 和控制等内容 。 A.1.2 本附录适用于轻型或者重型汽车在底盘测功机上,或者发动机在全流排放试验台架上进 行排放试验时,汽车或发动机排气经定容稀释系统( CVS)稀释后,在采样气袋中或者稀释通 道中采集稀释排气中的甲醛和甲醇。 A.2 采样 A.2.1 样品采集系统 A.2.1.1 样品采集系统由恒流气体采样器、采样导管、填充柱采样管等组成。 A.2.1.2 恒流气体采样器的流量在 0 2000 ml/min范围内可调,流量稳定。当用填充柱采样管调 节气体
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