國內外煤礦井下車輛污染物排放標準比較研究

張福祥

（中國煤炭科工集團 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006）

0 引言

煤礦井下運輸車輛污染物的排放直接影響礦工的人身健康和生命安全[1-2]，各產煤國都非常重視污染物排放的檢測，并制定相應的標準，例如，美國制定了地下煤礦的柴油發動機標準30 CFR Part 7 SubpartE），澳大利亞制定了井下礦用柴油發動機標準AS/NZS 3584.2-2008，加拿大自然資源部制定了煤礦/非瓦斯礦井用柴油機和尾氣處理系統標準CAN/CSA M424.1-88[3]，均對煤礦井下車輛的主要污染物項目CO、NOX、PM 等規定統一的排放限值。隨著煤礦井下新技術的不斷推出，排放要求也在不斷提高。 本文通過國內外標準的對比研究[4]，可借鑒國外成熟的檢測思路和檢測方法， 確定我國煤礦井下車輛污染控制技術的發展路線， 提高我國的煤礦井下環境管理和污染控制水平。

1 我國煤礦井下運輸車輛污染物排放標準

上世紀90 年代，我國已經對煤礦井下車輛用防爆柴油機排放指標進行控制[5]，例如：MT220-1990《煤礦用防爆柴油機械排氣中一氧化碳、氮氧化物檢驗規范》； 2006 年發布實施的MT990-2006 《礦用防爆柴油機通用技術條件》[6]也對煤礦井下車輛用防爆柴油機排放提出要求；2018 年12 月28 日，國家煤礦安全監察局發布了《關于發布禁止井工煤礦使用的設備及工藝目錄 （第四批） 的通知》，明確要求：對排氣標準在國Ⅱ及以下的防爆柴油機自發布之日起禁止新選用、采購[7]；2019 年3 月，安標國家礦用產品安全標志中心有限公司明確防爆柴油機排放性能必須符合GB 20891-2014 中規定的國三及以上排放限值要求。 表1 所示不同時期煤礦井下車輛排放標準對污染物的要求。

從管控的污染物項目看，MT 990-2006 僅控制CO 和NOX，由于柴油機本身燃燒特點，CO 排放較低，NOX、PM 排放較高，尤其是顆粒物為柴油機排放的重點，但原標準未對此提出要求。GB 20891-2014 標準污染物控制項目增至CO、HC、NOx、PM 四項污染物。

表1 中國不同時期煤礦井下車輛排放標準污染物項目及排放限值比較

從排放限值看，MT 990-2006 要求防爆柴油機在MT220 規定的工況條件下， 其有害氣體成分的體積濃度不應超過下列許可值：CO 為1000ppm、NOx 為800ppm，不根據防爆柴油機功率變化。 GB 20891-2014 根據功率范圍對污染物不同要求，由于柴油機的CO 排放量較低，排放限值未調整，NOx 的排放限值下降了40%以上[8-9]，顆粒物排放限值由原來防爆柴油機沒有要求到應符合非道路移動機械柴油機國三排放標準要求。

從排放檢測方法看，MT 990-2006 要求防爆柴油機必須帶有維持本身正常運轉所需要的附件，按規定的11工況和順序進行礦用柴油機排氣檢測。排氣檢測過程中，檢測設備應連續進行，中間不得停機。每個工況點的排放均不得超過排放限值。GB20891-2014 按規定的8 工況循環進行試驗，每個工況的排放值占一定權重，測量后進行加權計算，得出一個排放值。

2 各國標準對比分析

2.1 污染物項目

煤礦井下車輛排放標準中污染物項目的確定主要依據車輛所用柴油機排放的污染物數量、 濃度及其危害程度， 同時也要兼顧達到該標準的污染控制措施的技術可行性及相應配套的檢測方法。 煤礦安全規程通風中要求有害氣體的濃度不超過CO≤0.0024、NO2≤0.00025、SO2≤0.0005、H2S≤0.00066、NH3≤0.004[15]。 2019 年以前煤礦用防爆柴油機通用技術條件MT 990-2006 標準只控制CO和NOx， 到GB 20891-2014 標準控制CO、HC、NOx、PM 四項污染物，污染物的控制范圍不斷擴大。

目前我國煤礦井下車輛控制的尾氣污染物項目有4 項， 對比美國、澳大利亞、加拿大相關標準，污染物項目基本相當， 各國未對HC 進行要求， 是因為在柴油機排放的污染物中，HC 排放濃度很低，我國現執行標準中將HC 與NOx 合并要求，相當于提高了NOx 標準。 考慮到柴油機排放中還存在硫化物等污染物，數量較少，未進行限制。

2.2 控制指標

CO、HC、NOx、PM 四項污染物在我國和美國、澳大利亞、加拿大煤礦井下車輛用柴油機排放標準中都有反映，但各國采用的控制指標并不統一，我國對NOx 排放的標準最嚴，澳大利亞在CO 和顆粒物方面最嚴格，并且要求不斷提高，美國與加拿大要求基本一致， 見表2。

2.3 檢測方法

從檢測方法來看， 我國和美國、 澳大利亞都按ISO 8178.1-2006 標準規定的工況進行檢測，我國和澳大利亞均對測量結果進行加權處理，得出一個排放標準，其中我國根據柴油機功率不同劃分不同的限值， 但澳大利亞標準中未進行區分。美國、加拿大要求所測每個工況均符合排放限值要求。在進行檢測時，我國標準未對進氣進行處理，其余各國在做排放檢測時，均在進氣中添加一定數據的甲烷，以進一步模擬煤礦井下的實際使用工況，更體現煤礦井下設備的特殊。

現有的排放檢測采用防爆柴油機臺架試驗， 在柴油機臺架控制試驗工況，得到相應檢測值，確認防爆柴油機的排放結果是否滿足相應標準；但在認證檢測完成后，因沒有整車相應的污染物排放標準[16]，車輛在正常工作狀態是否滿足標準無法得到驗證。 為保證煤礦井下車輛的污染物能連續穩定的達到要求， 需制定車輛測量的污染物排放標準。

表2 各國煤礦井下車輛污染物限值比較

3 結束語

我國現行的煤礦井下車輛排放標準目前管控的污染物項目有4 項， 能夠涵蓋柴油機車輛的主要污染排放情況，比美國、加拿大煤礦井下車輛排放標準的污染物項目要多，與澳大利亞標準污染物項目相當。

我國現行的煤礦井下車輛排放標準限值已達到國際先進水平，比美國、加拿大標準嚴格，比澳大利亞寬松，隨著降低排放的新技術、新成果的應用，排放標準也會不斷的提高。

由于工況不同， 各國在煤礦井下車輛污染物控制指標、測量方法、檢測手段也不同。 為體現煤礦井下車輛污染源的特點，我國應借鑒國外經驗，建議在進行排氣檢測時在進氣中加入一定量的甲烷，更符合實際工況。 同時，應制定相應的可用于整車測量的污染物排放標準， 為整車的排放在線監測提供依據。

積極推進企業自我監測， 建立企業自檢及監管部門抽查的常效機制，落實企業的環保責任主體地位，逐漸推廣應用先進的在線監測手段， 才能確保煤礦井下車輛污染物連續穩定達標。