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        重型車排放控制技術(shù)初步研究

        2013-08-23 09:31:20楊悅
        關(guān)鍵詞:技術(shù)路線

        楊悅

        【摘 要】主要介紹重型卡車的后處理技術(shù)及其技術(shù)路線,并具體介紹了不同路線的特點和優(yōu)劣。

        【關(guān)鍵詞】排放控制;后處理技術(shù);SCR;技術(shù)路線

        環(huán)保部發(fā)布的《中國機(jī)動車污染防治年報》顯示,機(jī)動車污染日益嚴(yán)重,已經(jīng)是大氣環(huán)境最突出、最緊迫的問題之一。2010年我國機(jī)動車排放顆粒物(PM)近60萬噸,在機(jī)動車中,汽車是污染物總量的主要貢獻(xiàn)者,其排放的一氧化碳和碳?xì)浠衔锍^70%,氮氧化物超過90%,顆粒物超過90%。按車型分類重型車是主要貢獻(xiàn)者。因此,嚴(yán)格控制重型車的排放,是保證空氣質(zhì)量的關(guān)鍵。

        1.法規(guī)

        1.1國外法規(guī)

        當(dāng)前世界范圍內(nèi)實施的排放法規(guī)主要有歐洲、美國和日本三大體系,歐洲和美國的排放法規(guī)被世界各國廣泛引用。其中,歐洲2000年起實施歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn),2005年起實施歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn),2008年實施歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)。

        1.2我國目前及未來的排放法規(guī)要求

        表1 中國重型車用柴油機(jī)ESC(穩(wěn)態(tài))試驗限值,單位:g/(KW.h)

        我國在充分參考?xì)W美經(jīng)驗后,選擇了參考?xì)W盟的排放法規(guī)及指令,并在此基礎(chǔ)上制定了中國排放法規(guī)體系。

        2.汽車排放的控制措施

        2.1柴油機(jī)排放污染物的控制技術(shù)

        發(fā)動機(jī)的排放控制技術(shù)分機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)(包括電子控制燃油噴射技術(shù)、進(jìn)氣增壓中冷技術(shù)等)和機(jī)外控制技術(shù)(包括顆粒物的捕集技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)等)。發(fā)動機(jī)微粒(PM)和氮氧化物(NOx)一同降低是達(dá)到嚴(yán)格的排放法規(guī)的主要瓶頸,而對微粒和氮氧化物減排的兩種技術(shù)一直彼此制約。從長遠(yuǎn)的角度看,采用排放后處理系統(tǒng)是同時減低PM和 NOx的排放的有效手段。

        2.2汽車排放控制技術(shù)

        2.2.1汽車排放控制技術(shù)路線

        汽車排放控制主要有SCR路線和EGR路線:EGR路線是在發(fā)動機(jī)排放達(dá)到第三階段的要求下,先采冷卻廢氣再循環(huán)(EGR COOLER)降低NOx,通過柴油機(jī)顆粒捕捉技術(shù)(PM-FILTER)達(dá)到第Ⅳ階段要求,再通過引入SCR技術(shù)達(dá)到第Ⅴ階段要求。SCR路線是通過最佳發(fā)動機(jī)技術(shù)優(yōu)化燃燒降低PM,通過SCR技術(shù)降低NOx達(dá)到第Ⅳ階段要求,然后通過提升SCR率和增加氨捕捉技術(shù)達(dá)到第Ⅴ階段要求。

        圖2 排放技術(shù)路線

        2.2.2兩種系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用成本分析

        SCR方案能解決柴油含硫量高的難題,而含硫高時中國國內(nèi)柴油短期難以突破的技術(shù)難題,且SCR也可以節(jié)約6%左右的油耗;其劣勢在于需要建設(shè)尿素相關(guān)的配套設(shè)施,和整車SCR裝置的成本。EGR方案則需對發(fā)動機(jī)進(jìn)行改進(jìn),另外DPF再生問題、復(fù)雜的標(biāo)定提升發(fā)動機(jī)成本及標(biāo)定難度;且要求低含硫量柴油和高質(zhì)量潤滑油,油耗提高。其優(yōu)勢是不需額外裝置和費用,用戶只要定期更換DPF即可。

        3.路線選擇及主要原因

        我國在技術(shù)路線選擇時需考慮排放法規(guī)在實際執(zhí)行時存在管理難度、尿素的供應(yīng)和使用,低含硫燃油的供應(yīng)及燃油消耗、發(fā)動機(jī)平臺的可持續(xù)性等問題,綜合其主要考慮點如下:

        (1)能源:我國能源資源有限,50%以上依賴進(jìn)口。SCR技術(shù)比EGR技術(shù)節(jié)油6%~8%。EGR路線比國三多消耗2%的燃油,到國V階段需采用主動式再生DPF,燃油消耗進(jìn)一步增加,預(yù)計比國三高7%。

        (2)油品:我國目前煉油水平不高,硫含量在250ppm以上,EGR要求含硫量在50ppm以下。硫化物氧化產(chǎn)生的SO3與機(jī)油中的某些組分反應(yīng)生成灰粉,造成DPF過濾器堵塞。

        (3)升級潛力:SCR技術(shù)有較好的達(dá)到國IV以上的排放標(biāo)準(zhǔn)潛力,國IV和國V機(jī)型可選用同一發(fā)動機(jī)技術(shù)平臺。 而EGR路線升級國V需要更高噴油壓力(1800bar)、更高EGR率的能力和主動再生PDF系統(tǒng),發(fā)動機(jī)平臺需要進(jìn)行技術(shù)升級,技術(shù)升級連續(xù)性較差。

        綜合考慮各種因素,采用SCR技術(shù)應(yīng)該是符合中國國情的首要之選。

        4.結(jié)束語

        柴油機(jī)由于具有油耗低、扭矩大的優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用,但柴油機(jī)排放污染物NOx和PM的治理難度使得柴油機(jī)的應(yīng)用受到一定的限制,因此,采用有效的手段和措施控制柴油機(jī)污染物是柴油機(jī)得以發(fā)揮更大作用的必然之道。SCR技術(shù)路線充分保證NOx等排放污染物更少,滿足更嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下,還保證柴油機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性更好,對冷卻系統(tǒng)要求低等。從適應(yīng)中國國情來看,重型車選擇SCR路線來達(dá)到嚴(yán)格的國Ⅴ階段的排放控制要求是最佳選擇。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]陶建忠.濰柴國四柴油機(jī)SCR技術(shù)匹配應(yīng)用介紹,2010,1.20.

        [2]鮑軍.尿素SCR系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)報告,2010,1.5.

        [3]國家環(huán)境保護(hù)總局國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB17691-2005.車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國第 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段).

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