1、MT 220200X国家发展和改革委员会 发布-实施-发布矿用防爆柴油机械排气中一氧化碳、氮氧化物和烟度排放限值及检验规范（征求意见稿）MT 220200X代替MT220-90MT中华人民共和国煤炭行业标准ICS 1目 录前 言11 范围22 规范性引用文件33 术语和定义34 技术要求35检验规则46检验方法5附录A 化学NOx分析仪NO2NO转换器转换效率检查方法12附录B 测量和取样规程13附录C 推荐取样探头的结构与尺寸14附录D 干、湿基浓度换算系数Kw值的计算15 前 言本标准代替MT220-90煤矿用防爆柴油机械排气中一氧化碳、氮氧化物检验规范。本标准与MT220-90相比主要变
2、化如下： 标准的结构与规则按GB/1.1-2000要求进行编写； 增加了前言部分；标准名称修改为矿用防爆柴油机械排气中一氧化碳、氮氧化物和烟度排放限值及检验规范； 增加了对烟度的要求和相应的检验方法要求； 规范性引用文件增加了GB/T 8190.3-2003、MT990-2006、GB18322-2002、MT/T 628； 增加附录B，删去了附录D、附录D、附录F；本规范的附录A、附录B、附录C均为规范性附录。本标准由中国煤炭工业协会提出。本标准由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。本标准起草单位：河北煤炭科学研究院、湖北康晨安宝矿业设备有限责任公司、东风汽车公司。本标准主要起草人:赵
3、廷赞、史志刚、项旭昇、宋顺妙、余建华、李光辉。本标准所代替标准历次版本发布情况为：MT220-1991。矿用防爆柴油机械排气中一氧化碳、氮氧化物和烟度排放限值及检验规范1 范围 本标准规定了矿用防爆柴油机和防爆柴油机车辆排气中CO、NOx排气浓度以及排气烟度的技术要求、检验规定和检验方法。本标准适用于矿用防爆柴油机（以下简称柴油机）和以矿用防爆柴油机为动力的车辆（以下简称车辆）排气中CO、NOx排气浓度以及排气烟度检验。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
4、GB 252 普通柴油GB/T 6072.1 往复式内燃机功率、燃料消耗和机油消耗的标准及试验方法GB/T 17691 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法GB/T17692 汽车用发动机净功率测试方法MT 142 煤矿井下空气采样方法MT990 矿用防爆柴油机通用技术条件煤矿安全规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1矿用防爆柴油机用于爆炸性气体环境的柴油机，具有防爆性能，在爆炸性环境中工作不会点燃环境气体。3.2矿用防爆柴油车辆以矿用防爆柴油机为动力，具有自身行驶和承载或牵引功能的机车或车辆。3.4柴油机名词、术语按GB/T 1883.1的规定。3
5、5柴油机排放术语、符号，柴油机转速/工况名词术语按GB17691的规定。4 排放限值4.1柴油机和车辆在排气检验工况中，吸入空气成分中CH4 含量为零时，未经CO、NOx的排放物加权结果不得超过表1允许限值，任一工况的烟度排放不得超过表2允许限值。 表1 排气中CO、NOx的排气浓度和排气烟度限值 产 品 类 别CO（g/kwh）NOx（g/kwh） 稳定工况烟度m-1加速工况烟度柴 油 机一阶段47见表2二阶段2.15见表21.5 （1）/0.8车 辆一阶段-2.5二阶段-2.0（1） 对每缸排量低于0.75dm3，及额定转速排气流量小于80L/s的发动机。表2排气烟度限值工况对应排气流量
6、范围（L/s）一阶段烟度限值m-1二阶段烟度限值m-1422.31.15602.11.05802.011001.80.91201.70.851401.670.81601.630.81801.60.82001.50.755检验方法5.1柴油机排气检验55.15.1.1 检验条件5.1.1.1 柴油机的排气检验应在发动机试验台架上进行。5.1.1.2 提交排气检验的柴油机，须配套完整且带有维持正常运转所需要的附件。5.1.1.3 检验前，制造厂需向检验单位提供柴油机基本参数表和说明书（应包含柴油机低怠速、柴油机高怠速、最低工作稳定转速/扭矩、最大扭矩/转速、标定转速/标定功率、油耗及柴油机基本技术
7、参数）。5.1.1.4 柴油机排气检验过程中，除本规范要求外，不得对柴油机进行调整。5.1.1.5 柴油机和车辆做排气检验时，应采用符合国3以上标准的市售燃料。检验时燃料中不允许添加消烟剂和其他添加剂。5.1.1.6 柴油机做排气检验时，其他条件应符合GB/T 6072.1-2008和GB/T 8190.4-2010中的有关规定。（进气温度、湿度、燃油温度如果没有需要补充，可稍放开）5.1.1.7 用于标定检验仪器的标准气，应使用具有生产资质的单位生产的有证标准气体。5.1.2 柴油机排气检验系统及要求5.1.2.1 用于柴油机排气检验的仪器设备，应经法定计量检定机构检定合格，并在有效期内。5
8、1.2.2 使用不分光红外线分析仪（NDIR）检验柴油机排气中CO的排气浓度。5.1.2.3 使用带有NO2/NO 转换器的化学发光分析仪（CLD）或加热式化学发光分析仪（HCLD）检验柴油机排气中的NOx浓度。5.1.2.4 使用不透光烟度计测量烟度，读出方式为不透光度和光吸收系数。不透光度读数方式仅用于标定和检查不透光烟度计，试验循环的烟度值应以光吸收系数读数方式测量。5.1.2.5 使用层流流量计测量柴油机进气质量流量。5.1.2.6 使用油耗仪测量柴油机的油耗量，油耗仪的分辨率应不大于0.01kg/h5.1.2.7 使用大气压力计测量大气压力。5.1.2.8 使用干湿温度计测量柴油机
9、进气的干球温度和湿球温度。5.1.2.9 用于柴油机排气台架检验的CO、NOx分析仪及便携式仪器，其主要技术指标应满足下列要求：a 精度：小于量程的1%；b 零点漂移：8h内零气响应的漂移应小于量程的1%；c 跨度漂移：8h内跨度气响应的漂移应小于量程的1%；d 线性误差：分析仪使用量程的线性误差应小于示值范围的2%；e 响应时间：分析仪进气口引入量具气，示值达到90%最终示值的时间应小于15s。5.1.2.10 推荐的分析仪量程范围见表3。表3 分 析 仪量 程 CO00.2% NOx00.15%5.1.2.11 采用直接连续取样法采集柴油机的排气。取样系统的技术要求应符合GB 8190中的
10、有关规定。（需核对）5.1.2.12 所有接触气样或标准气的零部件应采用不锈钢或聚四氟乙烯材料。5.1.3 CO、NOX 、烟度检验程序5.1.3.1 将压力计、温度计、层流流量计安装在柴油机进气口，将油耗仪按操作规程要求与柴油机进油管连接。5.1.3.2 在柴油机排气专用取气口上安装取样探头。5.1.3.3 对CO和NOx分析仪和烟度计进行开机预热、零点调节和标准气标定。5.1.3.4 启动柴油机，并进行暖机运转，使冷却液温度达到说明书规定温度，进行排放物的检验。5.1.3.5 在试验循环前需对柴油机进行外特性测定试验，以得到柴油机的转速-扭矩曲线，以得到最低工作稳定转速、最大扭矩转速、中间
11、转速和额定功率转速，以及其所对应的最大扭矩。其中最低工作稳定转速为低怠速转速和最大扭矩转速的平均值，中间转速为最大扭矩转速和额定功率转速平均值。5.1.3.6 按表4规定的工况和顺序进行稳定工况下柴油机排气检验试验。排气检验过程中，应连续进行，中间不得停机。柴油机应按照每个工况所规定的时间运转，最初90秒用于完成转速和负荷的转换，中间90秒视作柴油机稳定运转用于排放物测量。每工况中规定的转速应保持在20r/min 之内，规定的扭矩应保持在该试验转速下最大扭矩的2%以内。表4 柴油机排气检验工况工况序号 转速 r/min 负荷百分数（%）加权系数工况时间（分钟）1最低空载稳定转速（怠速）00.1
12、82最大扭矩转速1000.143中间转速500.0544中间转速750.0545最低工作稳定转速500.0546最低工作稳定转速1000.147最大扭矩转速500.0548最大扭矩转速250.0549最大扭矩转速750.1410标定转速1000.15411标定转速250.05412标定转速750.1413标定转速500.054注1：表4中负荷百分数是指柴油机速度特性曲线上相应转速下全负荷的百分数。注2：二阶段排放，应在最低工作稳定转速和标定转速之间，25%和100%负荷之间由检测结构选择的三个不同工况作为随机检查点进行测量。在开始测量前，发动机应调整至第13 工况运行6 分钟，每次测量时间应为
13、4 分钟。随机检查点测得的氮氧化物的比质量排放， 不得超出相邻试验工况内插值的10。5.1.3.7 二阶段排放时，柴油机应在最低工作稳定转速、最大扭矩转速、中间转速、标定转速和抽检转速（注：抽检转速由检验机构在最低工作稳定转速和标定转速范围内选择）按照如下顺序进行加速工况烟度检验试验。(a) 柴油机应在最低工作转速和10%负荷下运行202s。规定的转速应保持在20r/min 以内，规定的扭矩应保持在该试验转速下最大扭矩的2% 以内。(b) 前一部分结束后，油门控制装置应快速移动并停止在油门开度最大位置处101s。测功机也应将负荷加至100%，使柴油机转速在最初3s 保持在规定转速的150r/m
14、in 以内，余下时间保持在规定转速的20r/min 以内。(c) （a）和（b）所述程序应再重复两次。(d) 完成第三次加负荷后，应在202s 内将柴油机调至最大扭矩转速(规定转速的20r/min 以内)和10%负荷(该试验转速下最大扭矩的2%以内)。(e) 柴油机应在最大扭矩转速下运行（a）至（c）程序。(f) 完成第三次加负荷后，应在202s 内将柴油机调至中间转速的20r/min 以内)和10%负荷(该试验转速下最大扭矩的2%以内)。(g) 柴油机应在中间转速下运行（a）至(c)程序。(h) 完成第三次加负荷后，应在202s 内将柴油机调至标定转速的20r/min 以内)和10%负荷(该
15、试验转速下最大扭矩的2%以内)。(i) 柴油机应在标定转速下运行（a）至(c)程序。(j) 完成第三次加负荷后，应在202s 内将柴油机调至检验机构选择的抽查转速和10%及以上的任意负荷。(k) 柴油机应在检验机构选择的转速下运行（a）至(c)程序。每个试验转速的平均烟度值（每个试验转速下的三次连续地加负荷的烟度测量值进行的平均）的标准偏差应低于平均烟度值的15%或本标准正文表1 中限值的10%两者中的大者。若超差，应重新试验，直至3 次连续地加负荷能满足确认准则。任何试验转速下的烟度值，不允许超出两个相邻试验转速下最大烟度值的20，或者不允许超出限值的5，取其较大者。5.1.3.8 在柴油机
16、排气检验过程中，如出现柴油机或检验仪器故障，应终止检验。已进行的排气检验结果无效，应待故障排除后再重新进行检验。5.1.4 检验数据记录5.1.4.1 记录每一工况中6.1.4.2条规定测量参数，柴油机稳定运转时间内记录不得少于3次，每次间隔时间至少为20s。或推荐连续以1HZ的频率，连续测量20s。两种方式测得算术平均值均可作为实测值。5.1.4.2 在每一工况稳定运转时间内测量和记录下列各参数：a柴油机转速 r/min；b柴油机扭矩 Nmc柴油机功率 kW；c油耗仪测得油耗 kg/he层流流量计流量 kg/h；g进气干、湿温度 ；h大气压力 kPa；iCO实测值 ppm；gNOx实测值 p
17、pm；h烟度实测值 m-1。5.1.5 排放物计算5.1.5.1 若未以湿基进行测量，测得的浓度应按照下列公式换算至湿基： VCO（湿）VCO（实测）Kw （1） VNox（湿）VNOx（实测）Kw （2）式中： VCO（湿） CO湿基排气浓度，ppm； Vnox（湿） NOx湿基排气浓度，ppm； VCO（实测） CO的实测值，ppm；VNOx（实测） NOx的实测值，ppm；Kw 干、湿基换算系数，计算见附录D。5.1.5.2 NOx温度和湿度校正由于NOx 的排放量与大气状态有关，因此应采用下列公式中的因子对NOx 的浓度进行大气温度和湿度的校正。式中：A 0.309GFUEL/G AI
18、RD-0.0266B 0.209 GFUEL/G AIRD +0.00954Ta 进气的绝对温度，KHa 进气的绝对湿度式中 ：Ra 进气的相对温度， %Pa 发动机进气空气的饱和 蒸气压，kPaPB 总大气压， kPa5.1.5.3 排气流量的计算为了在原始排气中计算排放量，可通过测定的空气流量和油耗之和计算排气流量：GEXHW = G AIRW+ GFUEL 5.1.5.4 排放物质量流量的计算每工况排气污染物的质量流量（g/h）按下列公式计算（假设排气在273K（0）和101.3kPa 下的密度为1.293kg/m3）：（1）NOX mass = 0.001587 NOXconc KH,
19、D GEXHW（2）CO mass = 0.000966 CO conc GEXHW式中NOXconc、COconc为原始排气中的平均浓度（ppm）5.1.5.5 比排放的计算各个组分的排放量(g/kWh)，按照下列公式进行计算。以上计算中所用的加权系数（WFi）来自6.1.3.7条5.2车辆烟度检测5.2.1试验条件5.2.1.1试验应在车辆上进行，发动机应充分预热，确保发动机处于热状态，并且机械状态良好。5.2.1.2采用至少三次自由加速过程或其它等效方法对排气系统进行吹拂。5.2试验设备使用不透光烟度计测量烟度，读出方式为不透光度和光吸收系数。不透光度读数方式仅用于标定和检查不透光烟度计
20、试验循环的烟度值应以光吸收系数读数方式测量。5.3 试验方法5.3.1 目测检测车辆的排气系统的相关部件是否泄漏。换档操纵件应置于空档位置，发动机和变速箱之间的传动件应啮合。5.3.2每一自由加速循环的起点柴油机应处于怠速状态。进行下一循环前加速踏板应放开至少等待10 秒钟。5.3.3 进行自由加速测量循环时，应在1 秒内，将加速踏板快速、连续地完全踩到底，并保持3秒以上。53.4 对每一个自由加速循环，松开加速踏板前，柴油机必须达到高怠速转速。5.3.5上述操作过程应至少重复6 次，以便吹净排气系统。最后三次自由加速烟度测量峰值的算术平均值作为检测结果。附录A 测量和取样规程 （规范性附录
21、 A.1 测功机和试验设备在发动机测功机台架上进行的发动机排放试验，应采用下列设备。A.1.1 发动机测功机应采用具有适当特性的发动机测功机进行试验循环。转速测量系统的准确度应为读数的2%。扭矩测量系统的准确度，在20%满量程的范围内应为读数的3%，在20%满量程的范围内应为满量程的0.6%。A.1.2 其它仪器如果需要，应使用燃料消耗量、空气消耗量、冷却液和机油的温度、排气压力、进气歧管真空度、排气温度、进气温度、大气压力、湿度、燃料温度等的测量仪器。这些仪器应满足表B1.2 中给出的要求：表1.2 测量仪器的准确度测量仪器准确度燃料消耗量发动机最大值的2%空气消耗量发动机最大值的2%温度
22、600K(327)2K温度600K(327)读数的1%大气压0.1kPa排气压力0.2kPa进气真空度0.05kPa其他压力0.1kPa相对湿度3%绝对湿度读数的5%A.2 气态组分的测定A.2.1 分析仪的技术规格分析仪应具有合适的量程，该量程能满足测量气态污染物的浓度所需准确度。建议分析仪按照“所测气体污染物的浓度，应为其满量程的15%至100%”的原则工作。若读出系统（计算机、数据记录仪）在低于满量程15%时能提供足够的准确度和分辨率，则可以进行测量。B.2.1.1 测量误差总的测量误差，应不超过读数的5%或满量程的3.5%（取较小值）。对低于100ppm 的浓度，测量误差应不超过4pp
23、m。B.2.1.2 重复性重复性的定义：对某一给定的标定气或量距气的10 次重复响应值的标准偏差的2.5 倍。对于大于155ppm（或ppm C）的标定气或量距气，其重复性不得超过该量程满量程浓度的1%，对于低于155ppm（或ppm C）的标定气或量距气，不得超过该量程满量程浓度的2%。B.2.1.3 零点漂移对于使用的最低量程，l h 期间的零点漂移应小于满量程的2%。零点漂移定义为：在30s 时间间隔内对零气的平均响应。B.2.1.4量距点漂移对于使用的最低量程，l h 期间的量距漂移应小于满量程的2%。量距漂移定义为：在30s 时间间隔内对量距气的平均响应。A.2.2 气体干燥选用的气
24、体干燥装置必须对被测气体的浓度影响最小，不能采用化学干燥剂除去样气中的水分。A.2.3 分析仪B2.3.1 一氧化碳（CO）分析应采用不分光红外线（NDIR）吸收型分析仪。B2.3.2 氮氧化合物（NOx）分析使用带有NO2/NO 转换器的化学发光分析仪（CLD）或加热式化学发光分析仪（HCLD）检验柴油机排气中的NOx浓度。A.2.4 气态污染物的取样气态污染物取样探头必须安装在距排气系统出口至少0.5m 或三倍排气管径（取其较大者）的上游处。如果发动机装有排气后处理系统，应在排气后处理系统下游与清洗箱之前总管的适当位置采集排气样气。A.3 烟度测量烟度应使用不透光烟度计测量，读出方式为不透
25、光度和光吸收系数。不透光度读数方式仅用于标定和检查不透光烟度计，试验循环的烟度值应以光吸收系数读数方式测量。A.3.1 线性度线性度应不超过2%不透光度。A.3.2 零点漂移l h 内的零点漂移应不超过1%不透光度。A.3.3 不透光烟度计的显示和量程若用不透光度显示，量程应为1%-100%不透光度，最小读数为0.1%不透光度；若用光吸收系数显示，量程应为0-30m-1 光吸收系数，最小读数为0.01 m-1 光吸收系数。A.3.4 仪器响应时间不透光烟度计的物理响应时间应不超过0.2s。物理响应时间是指被测气体的不透光度的变化时间小于0.1s 时，快速响应接收器的输出从10%至90%满偏移的
26、时间差。不透光烟度计的电路响应时间应不超过0.05s。电路响应时间是指光源中断或完全消失的时间小于0.01s 时，不透光烟度计的输出从10%至90%满量程的时间差。附录B 推荐取样探头的结构与尺寸 （规范性附录） C1取样探头为不锈钢直管，一端封闭，壁厚不大于1mm，内径与取样导管相同。C2取样探头上的孔数不得少于3个，孔的位置在管壁的径向和轴向应均匀分布。仅用3 个孔时，不得布置在同一截面。同一截面上两孔中心线夹角不应成18020。C3取样探头内径推荐以6mm为宜，探头垂直插入排气管取气口，并通过排气管中心，深入长度为排气管直径的80%。推荐的取样探头结构与尺寸见图 B1。 图C1 推荐的取
27、样探头示意图注：D为排气管内径。D为取样探头内径。附录C 干、湿基浓度换算系数Kw值的计算（资料性附录)C1 矿用柴油机排气检验结果数据记录表格见表C1。C2 Kw值的计算：(C1)(C2)(C3)式中：W柴油机排气中的水蒸气容积分量； y柴油机燃油的氢碳原子数比，取y175； M吸入柴油机的空气中氧的摩尔数； H试验时环境空气含湿量，g(水)kg(干空气)； Gf柴油机燃油消耗量，kgh；Ga(干)换算到标准环境状况下的柴油机干空气消耗量，kgh。C3 柴油机排气台架试验时的环境空气含湿量计算：(C4)式中：H同式(C2)； 进气空气的相对湿度，； Ps干球温度(进气温度)下的饱和水蒸气压，kPa； P大气压，kPa。 13
