ICS47.020.20

CCSU40T/CANS]

中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會團體標準

T/CANSI131—2024

船用甲醇發(fā)動機非常規(guī)排氣污染物排放

測量方法

Measurementmethodofpollutantemissionsfromunconventionalemissionsof

marinemethanolengines

2024-03-04發(fā)布2024-04-01實施

中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會發(fā)布

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目次

前言......................................................................................II

1范圍.....................................................................................1

2規(guī)范性引用文件..........................................................................1

3術語和定義..............................................................................1

4測量條件、儀器和設備...................................................................2

4.1測量條件............................................................................2

4.2測量儀器和設備.....................................................................2

4.3測量人員防護要求...................................................................4

5測量過程................................................................................4

5.1樣品采集系統(tǒng).......................................................................5

5.2取樣點布置..........................................................................5

??采樣................................................................................5

5.4樣氣分析...........................................................................6

5.5采樣體積校正........................................................................6

6氣體成分排放量計算.....................................................................7

7測量記錄及報告..........................................................................7

附錄A（規(guī)范性）船用發(fā)動機排氣中甲醛成分的測定.........................................8

附錄B（規(guī)范性）船用發(fā)動機排氣中甲醇成分的測定......................................10

附錄C（資料性）測量記錄格式............................................................13

I

T/CANSI131—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布鞏構不承擔識別專利的責任。

本文件由中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會標準化分會提出。

本文件由中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會歸口。

本文件起草單位：滬東重機有限公司、中船動力（集團）有限公司、中國船舶集團有限公司綜合技

術經(jīng)濟研究院、中船動力研究院有限公司、江南造船（集團）有限責任公司、招商局金陵船舶（江蘇）

有限公司。

本文件主要起草人：張楊、周偉中、周輝、錢貴、李巧平、高道清、劉博、馬鵬、宋任健。

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船用甲醇發(fā)動機非常規(guī)排氣污染物排放測量方法

1范圍

本文件規(guī)定了船用甲醇發(fā)動機非常規(guī)排氣污染物排放量測量的測量條件、儀器和設備、測量過程、

氣體成分排放量計算、測量記錄及報告等內(nèi)容。

本文件適用于甲醇作為單一燃料或者甲醇與其他燃料組成雙燃料且不搭載后處理裝置的船用發(fā)動

機臺架試驗過程中非常規(guī)污染物甲醇及甲醛排放的測量。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期時應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T6682—2008分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法

GB/T9722化學試劑氣相色譜法通則

GB/T16631高效液相色譜法通則

GB/T33864質(zhì)譜儀通用規(guī)范

3術語和定義

3.1

甲醇燃料methanolfuel

利用工業(yè)甲醇或燃料甲犀加入甲醇添加劑與現(xiàn)有國標汽柴油（或組分油）按一定體積（或重量比）

經(jīng)嚴格科學工藝調(diào)配制成的燃料。

3.2

船用甲醇發(fā)動機marinemethanolengines

使用單一甲醇燃料或柴油/甲醉雙燃料的船用發(fā)動機。

3.3

非常規(guī)污染物unconventionalemissions

船用甲醇發(fā)動機排放的排氣污染物中的甲醇和甲醛成分。

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4測量條件、儀器和設備

4.1測量條件

4.1.1測量環(huán)境

4.1.1.1對于自然吸氣和機械增壓式發(fā)動機，其測量環(huán)境條件參數(shù)fa按照式（1）計算，對于有或無

吸入空氣冷卻的渦輪增壓發(fā)動機，其測量環(huán)境條件參數(shù)fa按照式（2）計算。式中的干大氣壓力Ps按

照式（3）計算。

小舟宿）”...................⑴

爪仔）'⑶"...............⑵

Ps=Pb-0.01xPaxRa..................（3）

式中：

fa——發(fā)動機的測量環(huán)境條件參數(shù)：

P.干大氣壓力，單位為千帕（kPa）;

Ta——吸入空氣的絕對溫度，單位為開爾文（K）;

Pb——總壓力，單位為千帕（kPa）;

Pa一一吸入空氣的飽和蒸汽壓力，單位為千帕（kPa）;

Ra——吸入空氣的相對濕度，單位為百分比居）。

4.1.1.2測量環(huán)境有效性判定方法為0.93WfaWL07。

4.1.2被測量發(fā)動機

4.1.2.1發(fā)動機進氣阻力應控制在制造廠規(guī)定的額定負荷時允許值的±300Pa內(nèi)，若發(fā)動機配備了

整體空氣進氣系統(tǒng)，應將其用于試驗。

4.1.2.2發(fā)動機排氣系統(tǒng)應符合下列要求：

a）發(fā)動機排氣系統(tǒng)的排氣背壓應控制在制造廠規(guī)定的額定負荷時最大允許值±650Pa以內(nèi)，若

發(fā)動機配備了整體排氣系統(tǒng)，應同時用于試驗；

b）排氣系統(tǒng)應達到5.2.1的距離要求。

4.1.2.3發(fā)動機冷卻系統(tǒng)應具備足夠的冷卻能力，且符合設計要求，確保發(fā)動機正常運行。

4.1.3甲醇燃料

4.1.3.1應分析確定甲醇燃料的特性，如甲醇的純度、水分、密度、元素成分、閃點及燃燒性能，

并作記錄。

4.1.3.2甲醇燃料應符合發(fā)動機的制造商對于燃料特性的要求。

4.1.3.3甲醇燃料進口溫度應符合制造商設計要求，在甲醇燃料進口處進行溫度測量并記錄。

4.2測量儀器和設備

4.2.1所使用的氣體分析儀應符合以下技術條件：

a）氣相色譜儀（GC）應配備火焰離子化檢測器（F【D）,儀器技術性能應符合GB/T9722的規(guī)定；

b）質(zhì)譜儀（MS）應符合GB/T33864的規(guī)定；

c）氣相色譜儀和質(zhì)譜儀聯(lián)用，其組成見圖1;

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d）高效液相色譜儀應符合GB“16631的規(guī)定，其組成見圖2;

e）恒流采樣器的技術性能：采樣流量范圍為20mL/min?5000mL/min,流量精度為設定流量的

±10%;

0其余輔助用儀器及耗材要求見附錄A及附錄B。

標引序號說明：

1-氣源；

2—氣路控制；

3——色譜箱；

4——放大器；

5—分析軟件；

6一控制器；

7—溫度控制模塊；

8——進樣系統(tǒng)；

9—離子源；

10—質(zhì)量分析單元;

11——分析軟件。

圖1氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀示意圖

3

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標引序號說明：

1----流動相；

2——泵；

3——進樣器；

4一一柱箱（色譜柱）；

5——填充柱采樣集管；

6——數(shù)據(jù)處理。

圖2高效液相色譜儀示意圖

4.2.2試驗臺相關參數(shù)測量時的允許偏差應符合表1要求。

表1試驗臺相關參數(shù)測量時的允許偏差

項目單位允許偏差

發(fā)動機轉(zhuǎn)速r/min讀數(shù)的±2%或發(fā)動機最大值的±戰(zhàn)（取大者；

轉(zhuǎn)矩kN*m讀數(shù)的±2%或發(fā)動機最大值的±戰(zhàn)（取大者；

燃料消耗kg發(fā)動機最大燃料消耗量的±2%

溫度（W600K）

讀數(shù)的±1%

溫度（＞600K）K

排氣壓力kPa±0.2kPa（絕對值）

進氣阻力kPa+0.05kPa（絕對值）

大氣壓力kPa±0.1kPa（絕對值）

其他壓力kPa±0.1kPa（絕對值）

相對濕度%±0.3%（絕對值）

絕對溫度%讀數(shù)的±5%

4.3測量人員防護要求

4.3.1采樣人員應避免長時間逗留在采樣點處，以防氣體泄漏造成危害。

4.3.2采樣人員應做好相應的防護措施，如護目鏡、防護衣等，并盡量選在通風處進行采樣工作。

5測量過程

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5.1樣品采集系統(tǒng)

樣品采集系統(tǒng)由原始廢氣取樣管、采樣導管、恒定氣流采樣器、填充柱采樣集管組成，布置圖見圖

3。

標引序號說明：

1——排煙管；

2——原始廢氣取樣管;

3——采樣導管；

4——填充柱采樣集管;

5—恒定氣流采樣器。

圖3樣品采樣系統(tǒng)示意圖

5.2取樣點布置

5.2.1氣體排放物的原始廢氣取樣管應安裝在距離發(fā)動機、增壓器出口至少10倍于排氣管直徑的距

離，但同時距離排氣系統(tǒng)出口至少3倍于排氣管直徑的上游處，且取樣廢氣溫度應在取樣管所能承受

的溫度范圍內(nèi)。

5.2.2采樣導管長度不宜過長，并在導管外壁包覆可加熱保溫材料，避免樣氣冷凝，加熱溫度保持

在190℃及以上。

5.2.3原始廢氣取樣管為插入排煙管內(nèi)的不銹鋼多孔直管，內(nèi)直徑應不大于采樣導管的內(nèi)直徑。管

的壁厚應不大于1mm。在三個不同的徑向平面內(nèi)至少三個孔，其大小能夠確保每個頻次的取樣流量一

致，且其深入長度不小于取樣點排煙管直徑的1/2。

5.3采樣

5.3.1采樣導管應使用聚四氟乙烯管、不銹鋼管或者硬質(zhì)玻璃管，采樣導管的出氣口固定在恒流采

樣器的進口，以適當?shù)姆绞綇膶Ч苤幸觯】善茐牟蓸酉到y(tǒng)整體的密封性，采樣導管的出氣口與填

充柱采樣管連接，并確保進入填充柱采樣管前的整個采樣系統(tǒng)的氣密性完好。

5.3.2在進行取樣時，應當確保發(fā)動機上涉及到排放性能的參數(shù)（見表1）均趨于穩(wěn)定狀態(tài)并滿足于

設計要求。同時，每個頻次采樣的流量的誤差應小于設定采樣流量的±5軋

5.3.3使用填充柱采樣集管采集排氣中的甲醛和甲醇，使用恒定氣流采樣器進行樣氣采樣，恒流采

樣器的取樣流量應在0—2000mL/min范圍內(nèi)可調(diào)。

5.3.4根據(jù)甲醇和甲醛的物理化學特性，應設置不同的取樣流量范圍，見表2。

5

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表2兩種氣體成分的取樣流量范圍

氣體成分取樣流量范圍

甲醉500mL/min"1000mL/min

甲醛100mL/min^500mL/min

5.3.5按照表3要求的發(fā)動機工況點進行連續(xù)試驗，采樣應在發(fā)動機每個穩(wěn)定工況下進行，每一測量

點的測量工況的轉(zhuǎn)速調(diào)整偏差應不大于額定轉(zhuǎn)速的±1%或者±3r/min（取大者）。

表3發(fā)動機測量工況

測量工況點

測量工況項目

12345678

推進特性運行的船用主機轉(zhuǎn)速百分比100%91%80%63%

和輔機負荷百分比100%75%50%25%

轉(zhuǎn)速百分比100%100%100%100%

恒速船用主機

負荷百分比100%75%50%25%

轉(zhuǎn)速百分比100%100%100%100%100%

恒速運行的船用輔機

負荷百分比100%75%50%25%10%__

變速、變負荷運行的船用輔轉(zhuǎn)速百分比標定轉(zhuǎn)速中間轉(zhuǎn)速怠速

機

負荷百分比100%75%50%10%100%75%50%0%

5.3.6應將進氣阻力和排氣背壓的設定值調(diào)整到制造商規(guī)定的上限值。

5.3.7每個測量工況應至少穩(wěn)定運行5min后進行采集，按照表2的推薦流量進行采集，采樣體積根

據(jù)設定的采樣流展和采樣時間進行計算確定，填充柱采樣凝管上做好標簽，采集樣品的次數(shù)不少于3

次，標簽上應標識采樣的時間、地點、發(fā)動機工況、采樣流量等信息。

5.3.8樣品宜盡可能在24小時內(nèi)進行分析，若涉及長途運輸?shù)綄嶒炇曳治?，填充柱采樣集管則應放

置于恒溫箱內(nèi)運輸?shù)綄嶒炇?，恒溫箱溫度控制范?

5.4樣氣分析

5.4.1樣氣中的甲醛成分的測定采用高效液相色譜法進行，見附錄A。

5.4.2樣氣中的甲醇成分的測定采用頂空-氣相色譜聯(lián)用法進行，見附錄

5.4.3實驗室空白驗證應滿足以下要求：

a）使用同一批次的填充柱采樣集管，按附錄A和附錄B的樣品分析步驟，對兩種填充柱采樣集管

進行分析；

b）對于填充了2,4-二硝基苯的的填充柱采樣集管，應確保每批次填充柱采樣集管的空白驗證

滿足甲醛的含量小了每管0.15ug,對于填充了硅膠吸附劑的填充柱采樣集管，應確保每批

次采樣集管的空白驗證滿足甲醇的含量小于每管0.1Pgo

5.5采樣體積校正

在計算濃度時，應按照式（4）將采樣體積換算為標準狀態(tài)下的體積。

（D

Tx/?u

式中:

6

T/CANSI131—2024

Vo——換算成標準狀態(tài)下的采樣體積，單位為升（L）；

V——采樣體積，單位為升（L）;

To——標準狀態(tài)的絕對溫度，273.15K;

T——采樣時采樣點的現(xiàn)場絕對溫度，單位為開（K）;

Po——標準狀態(tài)下的大氣壓力，101.3kPa;

P——采樣時的大氣壓力，單位為千帕（kPa）o

6氣體成分排放量計算

按照式（5）計算甲醇和甲醛的氣體排放量。

................................（5）

式中：

gasx——甲醛或甲醇的排放量，單位為克/千瓦時（g/kW-h）;

9mcw——發(fā)動機的排氣質(zhì)量流量，單位為千克/時（kg/h）,使用碳平衡法進行計算得到；

Cm——分析樣品中甲醛或甲醇的體積濃度，單位為微克/立方米（ug/m）

W——發(fā)動機的功率，單位為千瓦（kW）;

P一一甲醇燃料廢氣的名義密度，單位為千克/立方米（kg/m3）,默認密度為1.2610kg/n?。

7測量記錄及報告

7.1測量報告中的發(fā)動機參數(shù)應包括以下內(nèi)容：

a）船用發(fā)動機的型號、制造廠、出廠編號、安裝的輔助設備；

b）進氣系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)型號、參數(shù)及安裝位置.（若有）：

c）發(fā)動機運行的環(huán)境條件如大氣壓力、環(huán)境溫度、環(huán)境相對濕度；

d）發(fā)動機測量點的工況如負荷百分比、功率等信息；

e）燃料的消耗量如燃油的消耗量及甲醇的消耗量、燃料類型。

7.2測量報告中應提供測點布置圖、取樣管開孔圖等信息。

7.3測量報告中應包含使用設備、附件的名稱、型號、規(guī)格、序列號、制造廠等信息。

7.4測量報告中應包含甲醇及甲醛的采樣體枳、采樣管中的甲醵及甲醛的含量以及排放量。

7.5測量報告中應包含其他諸如測量地點、測量人員、日期等。

7.6測量記錄格式見附錄C。

7

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附錄A

(規(guī)范性)

船用發(fā)動機排氣中甲醛成分的測定

A.1適用范圍

本附錄適用于船用甲醇發(fā)動機臺架試驗排氣中甲醛氣體成分測定。

A.2試劑和材料

填充了2,4-二硝基苯腓的填充柱采樣集管，填充量不小于1.0mg,同時確保每批次單個填充柱

采樣集管的空白驗證時甲醛的含量應小于0.15ugo

A.3高純乙睛

高純乙月青純度應大于99.5斬滿足液相色譜儀紫外吸收(UV)的純度要求，其中甲醛的濃度小于

等于1.5ng/mL.>

A.4標準樣品

使用標準氣體、液體或者固體配置成所需濃度的標準氣體，用恒流氣體采樣器將其定量采集到填

充了2,4-二硝基苯胱的硅膠采樣管內(nèi)，作為標準物質(zhì)，建議所配制的標準系列的分析物濃度與采樣

分析的樣品濃度相接近?；蛘咧苯硬捎糜蓢抑鞴懿块T批準、附有標準物質(zhì)證書的標準樣品。

A.5濾膜

濾膜采用0.45Um的有機濾膜，以保證過濾精度。

A.6儀器和設備

A.6.1色譜儀

采集樣氣的分析采用高效液相色譜儀(HPLC),檢測的波段建議在365nm進行分析。

A.6.2微■進樣器和容置瓶規(guī)格

進樣范圍分別為50ML.100RL,容量瓶規(guī)格為5mL。

A.7樣品預處理

A.7.1將采樣管放置于固相萃取裝置上進行樣品洗脫，洗脫液的流向應當與采樣氣時的氣流方向相

反。

A.7.2加入5mL高純乙臘反向洗脫采樣管，將洗脫液收集于5mL容量瓶內(nèi)，再用0.45um濾膜進行

過濾，采樣真空抽取裝置，將容量瓶內(nèi)的洗脫液抽至濾膜下方的容量瓶內(nèi)，直至所有洗脫液通過濾膜，

用超聲波清洗器處理3min?5min,并對洗脫液進行保存，保存溫度控制在()

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A.7.3用乙睛定容至容量瓶5mL標線，將樣品二等分置于樣品瓶中，貼上標簽放于冰箱中保存。

A.8分析

A.8.1高效液相色譜儀操作條件

高效液相色譜儀的操作條件見表A.1。

表A.1高效液相色譜儀操作條件

色譜柱等效C18反相

流動相乙騰

洗脫均相等梯度，60%乙臘/40%水

檢測器紫外檢測器365nm

流速1.0mL/min

進樣量25nL

A.8.2校準曲線的繪制

選用標準溶液繪制校準曲線時，將標準溶液稀釋至適當濃度梯度后進行分析，梯度濃度至少為5

個梯度濃度，梯度濃度范圍為0.01Ug/mL?1.5Ug/mL,每個梯度濃度為3次，以目標組分的濃度為

橫坐標，以扣除空白響應后的峰面積或峰高的平均值為縱坐標，繪制校準曲線。校準曲線的斜率即為

響應因子RF,線性相關系數(shù)至少應達到0.995o

A.8.3樣品分析

將樣品按照繪制校準曲線的操作步驟和相同的分析條件進行分析。

A.9質(zhì)量體積濃度計算分析

A.9.1質(zhì)量濃度按式（A.1）計算。

Cm-100（）.......................................................................（A.l）

式中：

Cm——分析樣品的濃度，單位為微克/立方米（口g/nf）;

mp——采樣管所收集的甲醛的質(zhì)量，單位為微克（ug）;

mp一一空白采樣管中甲醛的質(zhì)量，單位為微克（Ug）；

Vo—換算成標準狀態(tài)下的采樣體積，單位為升（L）。

A.9.2根據(jù)單?組分校準曲線，得到甲醛測量值，排氣中甲醛的測量值應當扣除空白值，并進行稀

釋空氣修正。

A.9.3當測定結果小于100Ug/nR保留整數(shù)位，當測定結果大于100ug/m,保留三位有效位數(shù)。

A.9.4取各個樣品最終結果的平均值。

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T/CANSI131—2024

附錄B

(規(guī)范性)

船用發(fā)動機排氣中甲醇成分的測定

B.1適用范圍

本附錄適用于船用甲醇發(fā)動機臺架試驗排氣中甲醺氣體成分測定。

B.2試劑和材料

B.2.1硅膠填充柱采樣集管

填充了硅膠吸附劑的填充柱采樣集管應當采用溶劑解吸型，內(nèi)部硅膠含量約為(20?40)目，并

分為兩段，A段為100inaB段為200mg。每批次的采樣集管的空白驗證時甲醇的含量應小于0.10Ugo

B.2.2試驗分析用水

試驗分析用水的規(guī)格應當符合GB/T6682-2008的實驗室用水中三級水的規(guī)格要求，且其中甲醇

的濃度應當小于等于0.10mg/Lo

B.2.3標準物質(zhì)

直接采用由國家主管部門批準、附有標準物質(zhì)證書的甲醉標準物質(zhì)，純度為色譜純。

B.3儀器和設備

B.3.1配備火焰離子化探測器(FID)的氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀。

B.3.2精度為0.1mg的高精度天平。

B.33振動頻率不小于1Hz的振蕩器。

B.4樣品處理

B.4.1去除兩端的密封，將采樣管兩端敲斷，去除玻璃和玻璃棉，將硅膠置于頂空瓶中，加入1mL

三級水，加蓋密封。

B.4.2將上述處理好的樣品，使用振蕩器常溫振蕩30min。

B.5分析

B.5.1氣相色譜分析條件

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀參考條件見表B.1和表B.2。

10

T/CANSI131—2024

表B.lGC-MS參考條件

采集方式SCAN和SIM模式

進氣模式分流比2:1

進氣溫度220,C

色譜柱60B)X250umXO.25um

載氣氨氣

流速1.0mL/min

初始溫度40℃

升溫程序40C/min至220°C

SCAN(m/z)25^80

采集模式

SIM(m/z)29/30/31

溶劑延遲7min

表B.2氣相色譜儀的頂空進樣器參考條件

儀器頂空采樣器

進樣針溫度85'C

傳輸線溫度105℃

爐溫80Q

恒溫時間10min

B.5.2定量

用保留時間與標準質(zhì)譜的對比確定目標化合物，并用特征離子來定量，目標化合物為甲醉、保留

時間8.47min,定量離子31/(m/z),定性離子29/(m/z)或30/(m/z)o

B.5.3校準曲線的繪制

B.5.3.1選用標準溶液繪制校準曲線，將標準溶液稀釋至適當濃度梯度后進行進樣分析，至少配制

五個曲線濃度點，梯度濃度范圍0.1