国内外煤矿井下车辆污染物排放标准比较研究

张福祥

（中国煤炭科工集团 太原研究院有限公司， 山西 太原 030006）

0 引言

煤矿井下运输车辆污染物的排放直接影响矿工的人身健康和生命安全[1-2]，各产煤国都非常重视污染物排放的检测，并制定相应的标准，例如，美国制定了地下煤矿的柴油发动机标准30 CFR Part 7 SubpartE），澳大利亚制定了井下矿用柴油发动机标准AS/NZS 3584.2-2008，加拿大自然资源部制定了煤矿/非瓦斯矿井用柴油机和尾气处理系统标准CAN/CSA M424.1-88[3]，均对煤矿井下车辆的主要污染物项目CO、NOX、PM 等规定统一的排放限值。随着煤矿井下新技术的不断推出，排放要求也在不断提高。 本文通过国内外标准的对比研究[4]，可借鉴国外成熟的检测思路和检测方法， 确定我国煤矿井下车辆污染控制技术的发展路线， 提高我国的煤矿井下环境管理和污染控制水平。

1 我国煤矿井下运输车辆污染物排放标准

上世纪90 年代，我国已经对煤矿井下车辆用防爆柴油机排放指标进行控制[5]，例如：MT220-1990《煤矿用防爆柴油机械排气中一氧化碳、氮氧化物检验规范》； 2006 年发布实施的MT990-2006 《矿用防爆柴油机通用技术条件》[6]也对煤矿井下车辆用防爆柴油机排放提出要求；2018 年12 月28 日，国家煤矿安全监察局发布了《关于发布禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录 （第四批） 的通知》，明确要求：对排气标准在国Ⅱ及以下的防爆柴油机自发布之日起禁止新选用、采购[7]；2019 年3 月，安标国家矿用产品安全标志中心有限公司明确防爆柴油机排放性能必须符合GB 20891-2014 中规定的国三及以上排放限值要求。 表1 所示不同时期煤矿井下车辆排放标准对污染物的要求。

从管控的污染物项目看，MT 990-2006 仅控制CO 和NOX，由于柴油机本身燃烧特点，CO 排放较低，NOX、PM 排放较高，尤其是颗粒物为柴油机排放的重点，但原标准未对此提出要求。GB 20891-2014 标准污染物控制项目增至CO、HC、NOx、PM 四项污染物。

表1 中国不同时期煤矿井下车辆排放标准污染物项目及排放限值比较

从排放限值看，MT 990-2006 要求防爆柴油机在MT220 规定的工况条件下， 其有害气体成分的体积浓度不应超过下列许可值：CO 为1000ppm、NOx 为800ppm，不根据防爆柴油机功率变化。 GB 20891-2014 根据功率范围对污染物不同要求，由于柴油机的CO 排放量较低，排放限值未调整，NOx 的排放限值下降了40%以上[8-9]，颗粒物排放限值由原来防爆柴油机没有要求到应符合非道路移动机械柴油机国三排放标准要求。

从排放检测方法看，MT 990-2006 要求防爆柴油机必须带有维持本身正常运转所需要的附件，按规定的11工况和顺序进行矿用柴油机排气检测。排气检测过程中，检测设备应连续进行，中间不得停机。每个工况点的排放均不得超过排放限值。GB20891-2014 按规定的8 工况循环进行试验，每个工况的排放值占一定权重，测量后进行加权计算，得出一个排放值。

2 各国标准对比分析

2.1 污染物项目

煤矿井下车辆排放标准中污染物项目的确定主要依据车辆所用柴油机排放的污染物数量、 浓度及其危害程度， 同时也要兼顾达到该标准的污染控制措施的技术可行性及相应配套的检测方法。 煤矿安全规程通风中要求有害气体的浓度不超过CO≤0.0024、NO2≤0.00025、SO2≤0.0005、H2S≤0.00066、NH3≤0.004[15]。 2019 年以前煤矿用防爆柴油机通用技术条件MT 990-2006 标准只控制CO和NOx， 到GB 20891-2014 标准控制CO、HC、NOx、PM 四项污染物，污染物的控制范围不断扩大。

目前我国煤矿井下车辆控制的尾气污染物项目有4 项， 对比美国、澳大利亚、加拿大相关标准，污染物项目基本相当， 各国未对HC 进行要求， 是因为在柴油机排放的污染物中，HC 排放浓度很低，我国现执行标准中将HC 与NOx 合并要求，相当于提高了NOx 标准。 考虑到柴油机排放中还存在硫化物等污染物，数量较少，未进行限制。

2.2 控制指标

CO、HC、NOx、PM 四项污染物在我国和美国、澳大利亚、加拿大煤矿井下车辆用柴油机排放标准中都有反映，但各国采用的控制指标并不统一，我国对NOx 排放的标准最严，澳大利亚在CO 和颗粒物方面最严格，并且要求不断提高，美国与加拿大要求基本一致， 见表2。

2.3 检测方法

从检测方法来看， 我国和美国、 澳大利亚都按ISO 8178.1-2006 标准规定的工况进行检测，我国和澳大利亚均对测量结果进行加权处理，得出一个排放标准，其中我国根据柴油机功率不同划分不同的限值， 但澳大利亚标准中未进行区分。美国、加拿大要求所测每个工况均符合排放限值要求。在进行检测时，我国标准未对进气进行处理，其余各国在做排放检测时，均在进气中添加一定数据的甲烷，以进一步模拟煤矿井下的实际使用工况，更体现煤矿井下设备的特殊。

现有的排放检测采用防爆柴油机台架试验， 在柴油机台架控制试验工况，得到相应检测值，确认防爆柴油机的排放结果是否满足相应标准；但在认证检测完成后，因没有整车相应的污染物排放标准[16]，车辆在正常工作状态是否满足标准无法得到验证。 为保证煤矿井下车辆的污染物能连续稳定的达到要求， 需制定车辆测量的污染物排放标准。

表2 各国煤矿井下车辆污染物限值比较

3 结束语

我国现行的煤矿井下车辆排放标准目前管控的污染物项目有4 项， 能够涵盖柴油机车辆的主要污染排放情况，比美国、加拿大煤矿井下车辆排放标准的污染物项目要多，与澳大利亚标准污染物项目相当。

我国现行的煤矿井下车辆排放标准限值已达到国际先进水平，比美国、加拿大标准严格，比澳大利亚宽松，随着降低排放的新技术、新成果的应用，排放标准也会不断的提高。

由于工况不同， 各国在煤矿井下车辆污染物控制指标、测量方法、检测手段也不同。 为体现煤矿井下车辆污染源的特点，我国应借鉴国外经验，建议在进行排气检测时在进气中加入一定量的甲烷，更符合实际工况。 同时，应制定相应的可用于整车测量的污染物排放标准， 为整车的排放在线监测提供依据。

积极推进企业自我监测， 建立企业自检及监管部门抽查的常效机制，落实企业的环保责任主体地位，逐渐推广应用先进的在线监测手段， 才能确保煤矿井下车辆污染物连续稳定达标。