王志江(濟(jì)南市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)院，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

柴油車是我國重型載重汽車應(yīng)用的重要形體，其將柴油作為動力來源，實(shí)現(xiàn)了汽車油耗和動力的有效優(yōu)化。所不足之處在于：柴油車應(yīng)用會帶來較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。節(jié)能減排背景下，為解決汽車應(yīng)用所帶來的環(huán)境污染問題，我國制定了第VI階段機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)指出國內(nèi)柴油車發(fā)動機(jī)均需進(jìn)行車輛排放尾氣的處理?，F(xiàn)階段，選擇性催化還原技術(shù)是車輛排放尾氣處理的技術(shù)支撐，其在應(yīng)用中會使用一定的車用尿素溶液。車用尿素溶液的應(yīng)用效果直接關(guān)系著汽車尾氣的催化還原效果，本文就車用尿素溶液的具體應(yīng)用展開深入分析。

1 車用尿素溶液的管理標(biāo)準(zhǔn)

1.1 國外管理標(biāo)準(zhǔn)

歐洲是最先使用車用尿素溶液控制柴油車尾氣排放的地區(qū)，到目前為止，該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于世界各國。在全球節(jié)能減排背景下，為實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)排放的規(guī)范控制，國際上在制定柴油機(jī)排放規(guī)范的基礎(chǔ)上，配套制定了車用尿素溶液的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，AdBlue認(rèn)證和DEF認(rèn)證是車用尿素溶液應(yīng)用的兩大主要認(rèn)證體系，前者由德國汽車工業(yè)協(xié)會提出，而后者來自美國石油協(xié)會。在這兩大認(rèn)證體系下，車用尿素溶液的應(yīng)用需滿足ISO 22241相關(guān)體系的應(yīng)用規(guī)范，這些規(guī)范涉及柴油發(fā)動機(jī)氮氧化物還原劑質(zhì)量要求、試驗(yàn)方法、運(yùn)輸、處理、存儲要求等。值得注意的是，美國石油協(xié)會的DEF認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用較多，作為一種產(chǎn)品認(rèn)證，其被全球100多個(gè)國家所引用。目前，全球大多汽車廠商采用DEF認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.2 國內(nèi)管理標(biāo)準(zhǔn)

我國重視柴油車尾氣排放的系統(tǒng)管理，現(xiàn)階段，GB29518-2013、Q/SHPRD0449-2012等標(biāo)準(zhǔn)對柴油發(fā)動機(jī)氮氧化物還原劑的應(yīng)用做出了詳細(xì)規(guī)范。需注意的是，Q/SHPRD0449-2012來源于中國石化企業(yè)，其參考了ISO22241-2006的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，并且在此基礎(chǔ)上，新標(biāo)準(zhǔn)對于不溶物的控制更加嚴(yán)格，譬如，長城佳藍(lán)柴油車在SCR尾氣凈化液應(yīng)用中，就采用了該標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。在我國中石化Q/SHPRD0449-2012標(biāo)準(zhǔn)下，不溶物的含量不得超過18mg/kg[2]。

表1 長城佳藍(lán)柴油車SCR尾氣凈化液應(yīng)用部分指標(biāo)

2 車用尿素溶液具體應(yīng)用要求

車用尿素溶液的應(yīng)用具有較高專業(yè)性、復(fù)雜性，在實(shí)際應(yīng)用中，其涉及運(yùn)料、生產(chǎn)、儲運(yùn)、檢查、銷售和使用等多個(gè)環(huán)節(jié)，在這些環(huán)境中，車用尿素溶液的應(yīng)用必須堅(jiān)持“專、”和“凈”兩個(gè)要求。

2.1 車用尿素溶液應(yīng)用原理

車用尿素溶液應(yīng)用的價(jià)值主要體現(xiàn)在其能實(shí)現(xiàn)柴油車尾氣的凈化處理，進(jìn)而達(dá)到汽車節(jié)能減排的作用。在柴油車發(fā)動機(jī)持續(xù)作用時(shí)，車用尿素溶液處于同步工作狀態(tài)；其包含了尿素水解和氮氧化物轉(zhuǎn)化兩個(gè)環(huán)節(jié)。具體而言，柴油車中安裝有尿素泵設(shè)備，該設(shè)備能將車用尿素溶液從尿素罐中抽出，隨后實(shí)現(xiàn)其與壓縮空氣的充分混合，并對混合物質(zhì)進(jìn)行霧化處理，霧化液能通過噴嘴噴入到排氣管當(dāng)中。此時(shí)，柴油車排氣管的尾氣溫度較高，其多為300～500℃，在高溫及其氣流作用下，車用尿素霧化溶液會發(fā)生分解，并產(chǎn)生CO2和NH3。在后期反應(yīng)中，NH3起到還原劑的作用，其不僅能其將氮氧化物轉(zhuǎn)化氮?dú)夂退?，而且能吸收有害的煙氣顆粒，有效地達(dá)到了 汽車尾氣凈化處理的密度[3]。

車用尿素溶液水解過程可表述為：

氮氧化物的轉(zhuǎn)化大致可分為三種形式，其產(chǎn)物均為氮?dú)夂退?；具體轉(zhuǎn)化過程如下：

2.2 原料要求

車用尿素溶液的原材料對于后期溶液成品生產(chǎn)及應(yīng)用具有重大影響。現(xiàn)階段，國內(nèi)有部分企業(yè)采用農(nóng)用尿素重結(jié)晶來生產(chǎn)車用尿素溶液，從應(yīng)用效果來看，這種生產(chǎn)方式的成本較高，并且農(nóng)用尿素重結(jié)晶的來源難以控制、純度較低，這使得所生產(chǎn)車用尿素溶液中的雜質(zhì)較多，如醛、不溶物、磷酸鹽等超出國標(biāo)管理規(guī)范。

車用尿素溶液規(guī)范生產(chǎn)模式下，其原料多采用車用超純尿素，該材料所含雜質(zhì)主要是縮二脲，且為有限量。相比于農(nóng)用尿素，車用超純尿素中沒有醛和抗結(jié)塊劑，同時(shí)，其在溶液生產(chǎn)中不會出現(xiàn)硫化物、氯化物、硝酸鹽和其他化合物，從源頭上保證了車用尿素溶液的清潔性。需要注意的是，在車用超純尿素原料使用中，國內(nèi)尚沒有相對明確的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，這使得各個(gè)車用尿素溶液生產(chǎn)廠家所采用的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，對于車用尿素溶液生產(chǎn)原料的控制有待加強(qiáng)。

2.3 生產(chǎn)應(yīng)用設(shè)備要求

車用尿素溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性，在其生產(chǎn)包裝環(huán)節(jié)，需要經(jīng)過較多的容器、管道、閥門、連接件等設(shè)備單元。對此，應(yīng)就這些和設(shè)備與車用尿素溶液的兼容性進(jìn)行系統(tǒng)管理，避免溶液對其造成腐蝕。在生產(chǎn)包裝環(huán)節(jié)中，應(yīng)確保車用尿素溶液的清潔性，嚴(yán)禁溶液被污染；在此，應(yīng)格外重視塑料添加劑的應(yīng)用，避免塑料添加劑的應(yīng)用污染溶液。在車用尿素溶液生產(chǎn)、加注設(shè)備選擇中，應(yīng)確保所選擇的設(shè)備化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、組分穩(wěn)定。通常，除銅、銅合金、鋅、鉛鋁鎂及其合金外，含鉛銀、鋅或銅元素的焊錫等設(shè)備，均不得用于車用尿素溶液生產(chǎn)，這是因?yàn)檫@些材料的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，容易污染車用尿素溶液。實(shí)際生產(chǎn)中，為避難尿素溶液受到污染，應(yīng)對不確定兼容性的材料進(jìn)行測試，就測試條件而依然，其不僅要反應(yīng)目標(biāo)溫度范圍，同時(shí)要評價(jià)目標(biāo)的接觸時(shí)間，這樣能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)材料對車用尿素溶液影響的具體把控。

2.4 儲運(yùn)要求

做好車用尿素溶液的運(yùn)輸管理極為重要。在實(shí)際運(yùn)輸中，車用尿素溶液運(yùn)輸人員應(yīng)注意以下控制要點(diǎn)：其一，空氣中含有一定的雜質(zhì)，對此當(dāng)車用尿素溶液沒有加注完時(shí)，應(yīng)對其進(jìn)行密封處理，并且應(yīng)將其放在室內(nèi)，這樣能有效防止車用尿素溶液污染問題。其二，當(dāng)車用尿素溶液盛放在非密封容器當(dāng)中，且存放區(qū)域溫度較高時(shí)，則尿素溶液會發(fā)生分解。在溶液保存時(shí)，應(yīng)避免去存放的溫度超過30℃，同時(shí)要求運(yùn)輸?shù)能囕v具有一定的隔熱功能；此外，應(yīng)避免該溶液在過低溫度下存放，這是因?yàn)闇囟冗^低時(shí)， 溶液有結(jié)冰的可能，對此，還應(yīng)保證車用尿素溶液的存放溫度不低于-5℃。其三，研究表明，當(dāng)車用尿素溶液結(jié)晶時(shí)，其體積會增大7%作用，這不僅有尿素溶液泄漏溢出容器的風(fēng)險(xiǎn)，而且基于導(dǎo)致容器脹裂開，對此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溶液有結(jié)晶狀況時(shí)，應(yīng)對其進(jìn)行加熱處理，加熱溫度不超過30℃，直至固化結(jié)晶消失。其四，車用尿素溶液運(yùn)輸中應(yīng)規(guī)范搬運(yùn)、放置，避免過分顛簸[4]。

2.5 應(yīng)用要求

新時(shí)期，基于節(jié)能減排控制需要，車用尿素溶液的應(yīng)用不斷深入，其中車廠裝填使用、車輛加注使用是較為常見的兩種應(yīng)用形式，其在應(yīng)用中具有特殊要求。就OEM車廠使用而言，在車用尿素溶液裝填前，先應(yīng)系統(tǒng)化的開展裝填系統(tǒng)的匹配性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)基本要求為：在一定行車?yán)锍滔拗葡拢绻龅綇?fù)雜路況，則汽車的SCR尾氣凈化系統(tǒng)仍然能夠持續(xù)性、穩(wěn)定性的運(yùn)作，確保車輛尾氣凈化滿足相應(yīng)的管理要求。需要注意的是，一旦在匹配性實(shí)驗(yàn)中，車輛尾氣排放不符合相應(yīng)的管理標(biāo)準(zhǔn)，則需要進(jìn)行SCR尾氣凈化系統(tǒng)的參數(shù)校正處理。

車用尿素溶液加注中，應(yīng)注重以下操作要點(diǎn)：其一，就尿素溶液加注方式而言，其包含了大型公用加注站、車隊(duì)及OEM車廠集中加注、個(gè)人加注三種方式。在實(shí)際加注中，各種方法的應(yīng)用具有一定差異性。其二，當(dāng)車用尿素溶液采用1000kg包裝時(shí)，簡易改傳統(tǒng)的罐裝為一次性液袋裝，這樣不僅能確保車用尿素溶液加注的方便性，而且能降低加注成本，避免罐回收、清洗中造成污染。其三，在具體加裝中，還應(yīng)注重包裝的潔凈程度，這樣能有效防止噴霧孔堵塞問題發(fā)生。

3 車用尿素溶液應(yīng)用過程節(jié)能減排控制

3.1 選擇性催化還原技術(shù)應(yīng)用

選擇性催化還原技術(shù)是車用尿素溶液應(yīng)用的技術(shù)支撐，同時(shí)其實(shí)柴油車汽車尾氣排放控制的關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，基于選擇性催化還原技術(shù)的車用尿素溶液應(yīng)用不斷深入。在實(shí)際應(yīng)用中，人們生產(chǎn)、檢驗(yàn)、儲運(yùn)、應(yīng)用等多方面的綜合管理，有效地提升了車用尿素溶液的應(yīng)用效率，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境污染的有效治理。新時(shí)期，針對選擇性催化還原技術(shù)的應(yīng)用，還應(yīng)注重兩個(gè)層面的管理。一方面，應(yīng)進(jìn)一步完善車用尿素溶液應(yīng)用全過程的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，以此來為選擇性催化還原技術(shù)及車用尿素溶液的應(yīng)用提供有效參考。另一方面，該技術(shù)應(yīng)用包含水解和氮氧化物轉(zhuǎn)化兩個(gè)階段，而氮氧化物轉(zhuǎn)化有包含了三種形式，因此應(yīng)注重最優(yōu)反應(yīng)條件的選擇，提升技術(shù)應(yīng)用的靈活性。

3.2 應(yīng)用問題及改進(jìn)建議

新時(shí)期，我國對于柴油車汽車尾氣的排放提出了較高要求，在節(jié)能減排管理中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)車用尿素溶液的應(yīng)用管理。在實(shí)際應(yīng)用中，部分車主處于利益考慮，拆除了汽車的尾氣凈化裝置，加重了環(huán)境污染。另一方面，車用尿素溶液的儲運(yùn)過程缺乏隔熱和保溫處理，這使得尿素溶液容易水解，影響了應(yīng)用質(zhì)量。尿素溶液加注站加注過程不夠合理，造成車用尿素溶液的污染、浪費(fèi)較為嚴(yán)重。基于此，在未來車用尿素溶液及選擇性催化還原技術(shù)應(yīng)用中，各地區(qū)應(yīng)嚴(yán)格按照我國第1V階段排放標(biāo)準(zhǔn)及國標(biāo)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)車用尿素溶液的規(guī)范使用。應(yīng)擴(kuò)大節(jié)能減排的教育宣傳，不斷補(bǔ)充和完善車用尿素溶液加注站，并對尿素溶液的加注過程進(jìn)行規(guī)范管理，確保車用尿素溶液應(yīng)用的規(guī)范性，減少溶液的污染及浪費(fèi)。

4 結(jié)語

車用尿素溶液的規(guī)范使用對于柴油車尾氣排放控制具有深刻影響。新時(shí)期，人們只有充分認(rèn)識到車用尿素溶液應(yīng)用的原理和價(jià)值，然后在相關(guān)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、要求的指導(dǎo)下，從車用尿素溶液生產(chǎn)、檢驗(yàn)、儲運(yùn)、應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)管理，并在應(yīng)用中優(yōu)化選擇性催化還原技術(shù)，處理車用尿素溶液應(yīng)用問題，這樣才能提升車用尿素溶液的應(yīng)用質(zhì)量，促進(jìn)汽車節(jié)能的有序發(fā)展。