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        淺談內(nèi)燃機車目前環(huán)?,F(xiàn)狀和發(fā)展方向

        2021-01-14 11:58:32
        關(guān)鍵詞:車齡黑煙內(nèi)燃機車

        安徽省馬鋼股份鐵路運輸公司 安徽 馬鞍山 243000

        1 引言

        公司當(dāng)前機車保有量54臺,自1993年至今,機車平均車齡已經(jīng)18年,其中超過設(shè)計壽命25年的機車8臺,占比15%;車齡20—25年的機車10臺,占比19%;車齡15—20年的機車18臺,占比33%;車齡10—15年的機車16臺,占比33%;車齡5年以內(nèi)的機車2臺,占比5%。除了近幾年購進的2臺機車,其它52臺機車因購置時國家尚未出臺內(nèi)燃機車排放限值,能否滿足國家日漸嚴(yán)格的環(huán)保政策要求。

        2 排放標(biāo)準(zhǔn)分析

        2.1 國際標(biāo)準(zhǔn) 目前國際上常用的排放標(biāo)準(zhǔn)有以下3種:

        1)UIC(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)鐵路內(nèi)燃牽引排放要求(國際通用)

        2)EPAtier(1、2、3)美國鐵路內(nèi)燃牽引排放要求

        3)EURO(Ⅰ、Ⅱ、ⅢA、ⅢB)歐洲非道路柴油機排放要求

        2.2 國家標(biāo)準(zhǔn)

        1)GB20891-2014非道路移動機械用柴油機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第三、四階段)。國四標(biāo)準(zhǔn)沒有具體的實施時間,只是明確有條件的地域選擇型執(zhí)行。

        2)GB/T3688-2018非道路柴油機移動機械排放煙度限制

        類別 功率(kW) 光吸收系數(shù) 林格蔓黑度數(shù)P<19 3Ⅰ類19≤P<37 2Ⅰ37≤P<560 1.6 P<19 2 ⅠⅡ類19≤P<37 1 Ⅰ不能見黑煙P>37 0.8 Ⅰ不能見黑煙Ⅲ類 P≥37 0.5 Ⅰ不能見黑煙P<37 0.8 Ⅰ不能見黑煙

        說明:

        GB20891(國2)之前的階段的排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行Ⅰ類

        GB20891(國3)之后的階段的排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行Ⅱ類

        特別限制排放的區(qū)域選擇執(zhí)行Ⅲ類。

        2.3 鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 目前執(zhí)行的主要有《TB/T-2783-2017牽引動力裝置用柴油機排放試驗》和《TB/T-3016-2001內(nèi)燃機車柴油機排氣不透光度測量》兩個標(biāo)準(zhǔn)。2019年10月,國家鐵路局召集國內(nèi)主要機車制造廠,修訂鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),至今仍未形成新的鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

        基于公司目前機車現(xiàn)狀,針對不同型號的機車,選擇機車油電混合動力改造方案,或尾氣排放改造,參照UICⅡ進行比較滿足達標(biāo)排放和運用需求。

        3 機車柴電混合動力改造

        方案是電池+柴油機方案,改造后的機車通過一臺或兩臺牽引電機驅(qū)動傳動箱,傳動箱前后兩端通過萬向軸輸出到前后轉(zhuǎn)向架為機車提供動力閉合動力蓄電池開關(guān)后,動力蓄電池電流通過牽引變流模塊的控制給交流牽引電機供電,機車輔助變流模塊從中間直流電壓取電給機車輔助系統(tǒng)如生活用電、牽引通風(fēng)機供電,以及給110VDC蓄電池充電。

        4 機車尾氣排放改造

        為解決早期生產(chǎn)的內(nèi)燃機車超標(biāo)排放問題,目前國際上主要使用了尾氣循環(huán)(EGR)、催化還原(SCR)、顆粒捕捉(DPF)、氧化催化(DOC)等尾氣后處理排放提升技術(shù)。國內(nèi)外常用成熟可靠的幾種柴油機尾氣處理的技術(shù)有如下幾種:

        ※ EGR尾氣循環(huán)技術(shù),針對柴油機機內(nèi)提升技術(shù)。

        ※ SCR脫銷處理技術(shù),針對的NOx化物的處理技術(shù)。

        ※ DPF催化還原技術(shù),針對PM顆粒物(黑煙)的處理技術(shù)。

        ※ DOC催化氧化技術(shù),針對CO、CH化物的處理技術(shù)。

        ※ 組合方式:EGR+DPF或EGR+SCR

        SCR+DPF+SCR或DOC+DPF+SCR

        具體采用哪一種技術(shù)或各種技術(shù)單獨使用,跟柴油機自身排放水平,及需要達到的目標(biāo)確定。

        污染物功率(kw)2003年起 功率(kw)2006年起 功率(kw)2009年起P≤560 P>560 P>130 130≤P<560 130≤P<560 P>2000 CO 2.5 3 3.5 3.5 3.5 3.5 NOx 6 >1000r/9.5≤1000r/9.9 6 7.4 4 4 HC 0.6 0.8 0.5 0.4 PM 0.25 0.25 0.2 0.2 0.2 TB/T2783-2014(升版修訂中)

        5 機車實施油電混合動力改造后,具有比較突出的經(jīng)濟和社會效益,主要體現(xiàn)在以下幾方面

        5.1 排放達標(biāo) 采用每班次地面充電可降低排放指標(biāo)約84.5%;

        5.2 噪音極低,大大提升乘務(wù)員舒適性;

        5.3 節(jié)約能源,采用地面充電比同等工況傳統(tǒng)內(nèi)燃機車節(jié)約58%,不用地面充電也比傳統(tǒng)內(nèi)燃機車節(jié)約能源8%以上;

        5.4 技術(shù)改造后,機車性能改善,維保作業(yè)任務(wù)量大幅減少,機車可靠性提升,滿足公司的運輸要求。

        6 機車尾氣排放改造

        6.1 采用SCR技術(shù),采用標(biāo)準(zhǔn)中的NOx部分要求進行評判,對機車的尾氣排放中NOx降低40%,可以滿足UICⅡ。

        6.2 采用DPF技術(shù),對PM(黑煙)進行降低??梢詤⒄詹捎肎B3688進行評定,雖然此標(biāo)準(zhǔn)的功率等級范圍是<560kW。但采用DPF技術(shù)可以降低尾氣排放中PM(黑煙)值30%左右,有效改善排氣的感官效果。

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