一种基于活动的港区大气污染物排放清单编制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于活动的港区大气污染物排放清单编制方法，属于环境保护及 空气污染防治技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展，大气污染物的排放量日益增加，环境问题变得越来越严重， 突出表现为近年来中国中东部大范围同时发生严重雾霾。交通源排放已经成为当前我国诸 多地区触发雾霾的重要因素，而作为交通系统重要组成的港区除PM 2.5外，PM1Q、DPM(柴油颗 粒物）、S02、N0 x等在城市分担率中占比显著，2010年上海港仅船舶排放的大气污染物PM10、 卩]?2.5、^^、3(^、〇)、!1(：(碳氢化合物）分别达到0.46万伙0.37万伙0.44万扒5.73万扒3.54万七 0.49万t和0.21万t，排放温室气体C〇2288.55万t、N2〇 0.01万t、CH4〇.004万t。与全市排放清 单总量相比，上海港船舶排放中3〇2 4(^和?12.5的分担率分别达到12.0%、9.0%和5.3%。内 河港区大气污染物的排放由于缺乏海向的扩散转移区域、加之港口作业设备、工艺的落后， 特别是移动污染源中内河船舶柴油机N0 X排放基本处于无控制状态下，其污染更加严重，并 直接影响当地人民健康。
[0003] 目前，国内港区节能减排最基础的排放清单尚处于起步研究阶段，适合中国港口 和船舶的排放清单尚未建立，符合中国港口和船舶特别是内河港口和船舶实际的排放因子 尚未发布。其次，未能将"自上而下"与"自下而上"的大气污染物排放监测方法有机结合，形 成系统化的港区大气污染物排放监测体系;港区污染物排放量的计算是一个十分复杂的问 题，而且受监测手段与监测力量的限制，当前港区大气污染物排放量主要靠依据物料平衡 公式和经验排放系数进行估算;受监测技术和手段的影响，目前有关港口机械活动的数据 进行实时监控的手段和技术还不成熟，在港口节能减排工作中应用还不够广泛，同时，能耗 与排放的统计计量体系还不够完善，港口没有对不同交通工具及生产设备的能耗与排放进 行分类统计，无法获得较为精确的排放与能耗的数据，尚不能根据交通工具和设备的不同 工况采取对应的精确计算，因此，"自下以上"的大气污染物精细化排放监测技术及其研究 尚未能在港区应用。另外，对二氧化碳之外的常规大气污染物排放尚无系统的统计。最后， 港区无法获得较为精确的排放与能耗的数据，排放控制的针对性、目的性及技术发展的导 向性不清晰，对港区精细化管理产生影响。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种以港口-城市为研究的边界，对港口船舶 的各污染物排放量进行精确统计的基于活动的港区大气污染物排放清单编制方法;进一步 地本发明提供一种对港务船的各污染物排放量进行精确统计的基于活动的港区大气污染 物排放清单编制方法;更进一步地，本发明提供一种对港作机械的各污染物排放量进行精 确统计的基于活动的港区大气污染物排放清单编制方法;更进一步地，本发明提供一种对 重型卡车的各污染物排放量进行精确统计的基于活动的港区大气污染物排放清单编制方 法;更进一步地，本发明提供一种对铁路机车(包括调车机车和干线运输机车）的各污染物 排放量进行精确统计的基于活动的港区大气污染物排放清单编制方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种基于活动的港区大气污染物排放清单编制方法，其特征在于，包括:港口船舶 排放估算方法，所述港口船舶排放估算方法包括以下内容：
[0007] 船舶主机、辅助发动机排放量估算法的基本方程：
[0008] Ei = Energy i X EF X FCF X CF (1)
[0009] 式（1)中，Ei代表排放量，单位为g;Energyi代表各工况下船舶所做的功，单位为kw-hr; EF代表排放因子，单位为g/kW-hr ;FCF代表燃油修正因子，无量纲；CF代表控制因子，又 名减排措施修正因子，无量纲；
[0010] Energyi = Load X Activity (2)
[0011] 式(2)中，Load代表主机的发动机功率;Activity代表工作时间，单位为h;Load等 于主机额定功率MCR乘以对应的负载因子LF，分别得到的不同负载下的发动机功率；
[0012] 船舶主机的负载因子LF的计算公式为：
[001 3] LF- ( SpeedActual/SpeedMaximum )3 (3)
[0014]式(3)中，SpeedAc；tuai代表船舶的实际航速，单位为节;Spe edMaxim?R表船舶的最大 设计航速，单位为节;负载因子LF小于1.0;
[0015] Activity为用AIS测得的两次船舶发出的航行信息时间做差来得到；
[0016] 对于无法获取AIS数据的船舶，则采用公式(4)计算工作时间，
[0017] Activity -DAverage/ SpG Θ dAverage ( 4 )
[0018] 式(4)中，DAverage代表路程，单位为海里;SpeedAverage代表船舶的平均船速，单位为 T ；
[0019] 船舶主机的排放因子包括PM1()、PM2.5、NOx、SO x、CO、和⑶2排放因子，重燃料油的NOx 排放因子乘以燃油修正因子0.94得到船用柴油的N0X排放因子；其他排放因子均可查表得 到；
[0020] 低速柴油机或者中速柴油机的船舶主机低负载条件下的排放因子修正公式如下：
[0021] LLA(at x%load)=y(at x%load)/y(at 20%load) (5)
[0022] y = a(fractional load)-x+b (6)
[0023] 式(5)中，LLA代表低负荷调整因子;LLA(at x%load)代表船舶主机在负载系数为 X%时的低负荷调整因子;y (at X% load)代表船舶主机在负载系数为X%时的低负载排放 因子;y (at 20 % load)代表船舶主机在负载系数为20 %时的低负载排放因子;y代表船舶主 机发动机低负载排放因子；
[0024] 式(6)中，y代表船舶主机发动机低负载排放因子;a代表系数;b代表截距;X代表指 数;fractional load代表船舶主机负载系数，取值范围为2~20% ;
[0025] 当负载系数〈2%时，则默认为负载系数= 2%，用下式计算：
[0026] EF = BaseEFXLLA (7)
[0027] 式(7)中，BaseEF代表低速柴油机排放因子，可通过查表得到；
[0028]辅助发动机的排放因子，PM2.5的排放因子为ΡΜιο的排放因子的92% ;
[0029]辅助发动机的负载功率=船舶辅机的负荷比例系数*主机额定功率（8)
[0030] 式(8)中，船舶辅机的负荷比例系数通过查表得到;主机额定功率即为MCR;
[0031] 式（1)中的EF还包括辅助锅炉排放因子，当船舶主机的负载系数<20%时，废气余 热锅炉关闭，锅炉开启，锅炉排放因子可通过查表得到；当船舶主机的负载系数< 20%时， 辅助锅炉的Energy i通过查表得到；
[0032] FCF可通过查表得到。
[0033] 本发明还包括港务船排放估算方法，所述港务船排放估算方法包括以下内容：
[0034] 用来估算港务船排放量的基本公式为：
[0035] E = Power X Activityi XLF XEFi XFCF (9)
[0036] 式(9)中，E代表排放量，单位为克/年;Power代表发动机额定功率，单位为马力或 者千瓦;Activityi代表设备发动机年活动水平，即活动量，单位为小时/年;LF代表负载因 子，即正常运作期间的平均负载与最大额定功率下满载值的比值，无量纲;EFi代表港务船 排放因子，单位为g/hp-hr或g/kW-hr; FCF代表燃油修正因子，反映燃油特性随时间推移所 发生的变化，无量纲；
[0037] EFi = ZH+(DRXCumulative Hours) (10)
[0038] 式（10)中，ZH代表零时刻排放率，是由根据发动机型号年份确立的零时刻排放速 率，单位:g/hp-hr或g/kW-hr; DR代表折损率，即设备排放量随设备使用时间发生变化的比 率;Cumulative Hours代表发动机总运转时间，单位为hr;EFjlj代表在没有任何会改变发 动机排放量、折损率和发动机总运转时间的发动机部件故障或干扰的条件下的排放因子；
[0039] DR=(DFXZH)/Cumulative hours at the end of useful life (11)
[0040] 式（11)中，DF代表折损因子，即使用期限的最后时刻排放量上增加的百分比，单位 为％，可通过查表得到；Cumulative hours at the end of useful life代表报废前累计 运作时间，单位为hr;所述使用期限可通过查表得到；
[0041 ] EFSQx = S contentx(s〇2分子质量/S原子质量）XBSFC (12)
[0042] 式（12)为港务船硫氧化物的排放因子计算公式，其中，EFSQx代表S0X排放因子；S content代表油含硫量，单位为g;BSFC代表制动燃油消耗率，即每小时单位有效功消耗的燃 油量，通过传感器及无线传输模块测量传输数据综合确定一个平均制动燃油消耗率，单位 为g/hp-hr。
[0043] 本发明还包括港作机械排放估算方法，所述港作机械排放估算方法的计算公式 为：
[0044] E = Power XActivityι XLFXEFiXFCFXCF (13)〇
[0045] 本发明还包括重型卡车排放估算方法，所述重型卡车排放估算方法的内容如下：
[0046] 道路车辆排放清单估算的计算公式如下：
[0047] E = PopXActXBERXCorF (14)
[0048] 式（14)中，E代表排放量，单位为克/年;Pop代表车辆保有量，即运输车队当中特定 生产年型的车辆数量;Act代表活动量，包括每辆汽车平均行驶英里数，当汽车怠速工况下 为发动机空转小时数;BER代表基础排放率，即特定生产年型车辆单位活动量下污染物的排 放数量，单位为g/km;C 〇rF代表校正因子，即对特殊活动水平和大气条件下基础排放率的一 个调整，无量纲；
[0049] BER = ZMR+(DR X CM/10000) (15)
[0050] 式（15)中，ZMR代表零英里率，即车辆全新时候的排放量，单位为g/km; DR代表折损 率，即表征随时间增长，发动机里程逐渐累积，发动机排放速率逐渐增加，单位为g/km/ 100001〇118 ;01代表累计里程，8阵辆自全新起总公里数，单位为1〇11;式（15)用于计算!1(：、(：0、 NOx、PM和C02的基础排放率。
[0051] 本发明还包括调车机车排放估算方法，所述调车机车排放估算方法的内容如下：
[0052] E=Annual workXEF/(453.59g/lbX20001b/ton) (16)
[0053] 式（16)中，Annual work代表年工作水平，单位为hp_hrs/yr;EF代表排放因子，单 位为g/hp-hr，可通过查表得到;E代表排放量，单位为tons/yr; PM2.5的排放量是ΡΜιο的排放 量的92 %;
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