治理机动车排放污染是蓝天保卫战的重要一环, 其中以柴油车的治理最为重要. 在这个过程中, 如何控制, 相关技术是否成熟直接决定着治理的效果, 而这也成为行业普遍关心的问题. 6月8日, 在第十六届中国国际环保展览会柴油机排放治理技术论坛上, 《中国汽车报》记者独家获悉了柴油车污染防治技术的最新进展, 也了解到监管平台发挥的实质性作用.
柴油车是污染主要来源
目前, 我国大气污染形势相当严峻, 引起行业广泛关注. 《2018年中国机动车环境管理年报》揭示, 机动车尾气是大气主要污染来源, 而柴油车在机动车尾气排放中所占比例又是最高的.
柴油货车是NOx, PM的主要贡献者, 分别占比为57.3%, 77.8%. 不过, 在柴油车中, 国三与国四车辆的污染情况不同, 国三柴油货车的NOx, PM排放占比分别为63%, 68.9%, 国四柴油货车的NOx, PM排放占比分别为26.8%, 17.6%. 中国科学院生态环境研究中心大气污染控制中心研究员余运波告诉《中国汽车报》记者: '柴油货车是机动车污染排放控制重点, 在用柴油车排放治理应以国三, 国四车为主, 分别重点对待. '
此外, 全国各地机动车的污染情况也不尽相同, 京津冀及周边地区拥有重型货车241.5万辆, 在全国重型货车总量中占比30.7%, 这也导致京津冀及周边地区成为全国污染最严重的地区之一.
总体来看, 针对柴油车的污染治理, 目前全国已形成 '2+26' (京津冀大气污染传输通道, 包括北京, 天津及周边26座城市)污染治理态势, 并提出三年行动计划. 在这26座城市之中, 拥有重型货车131.9万辆, 在全国占比16.8%. '从地区分布来看, 京津冀及周边 '2+26' 城市柴油货车需重点控制, 重型货车大多数集中于这些地区, 造成了严重的空气污染. ' 余运波说.
后处理技术已经成熟
机动车尾气中污染物众多, PM 2.5, NOx是最主要的两种污染物, 然而, 这两种污染物的特性又有差别, 也因此解决途径也就不一样, 应该用什么技术解决不同污染物排放问题?余运波说: '中科院承担了一项课题研究, 针对在用柴油车污染排放问题进行了专门研究, 形成了适用于不同用途在用柴油机的后处理改造升级技术, 研发了适用于在用柴油机改造升级的后处理关键材料, 并形成了关键装备的生产技术. '
余运波告诉记者, 课题组评估了不同PM和NOx技术路线的减排效果, 建立了不同污染物治理技术的评估方法和流程, 筛选出最佳可行的治理技术. 确定技术路线后, 课题组着手研发低起燃温度, 低贵金属含量且抗老化的DOC和CDPF催化材料及高效耐久的SCR催化剂, 并且把研发成果从实验室转化成科研成果, 进而应用到实际中. '课题组研究出了后处理改造升级关键材料的工业化生产工艺以及定量涂覆技术, 以保障大规模生产一致性和产品可靠性. ' 余运波说.
柴油机后处理改造技术升级的关键之一是柴油车颗粒物过滤器(DPF), 这一技术可以借助DOC(柴油氧化催化)氧化NO为NO2, 通过NO2氧化捕集炭烟颗粒, 并利用CDPF催化剂涂层进一步降低起燃温度.
为了实现这一目标, 课题组开发了性能优异的1%Pt/CeO2-NP催化剂, 实验室测试结果表明, CO起燃温度47℃, C3H6起燃温度140℃, 催化剂经过800℃焙烧10小时仍然保持热稳定性. 在CDPF催化剂开发方面, 课题组开发了性能优异的非贵金属SOOT催化剂, 经过700℃焙烧也有良好的热稳定性. 在SCR催化剂开发方面, 课题组通过改进催化剂组分的耦合方式, 实现了多种化合物的紧密耦合, 使各组成部分发挥更强的协同作用, 这种改进非常适合在用柴油机后处理改造升级工作.
余运波说: '课题组还开发了关键材料与部件的量产化技术, 形成了柴油机后处理改造升级成套产品, 比如, DOC+ CDPF设备总成和SCR催化转化器, 这些装置能够满足不同改造空间要求的后处理装置布局设计. ' 据了解, 课题组的研究成果已经通过实践检验, 天津市400辆在用轻型和重型柴油车, 以及邯郸市230辆重型柴油车经过改造后, 平均减排率达到83.1%.
不同车辆需要甄别管理
好的技术必须得到合理的应用才能实现其价值, 因此必须把最新研发出来的技术针对其特性应用在具体实践中. 我国机动车尾气治理是一个老大难问题, 针对前期验证出现的问题, 中科院课题组对于在用柴油车排放污染控制提出了具体建议, 概括来说就是, 以国三车排放治理为抓手, 加上在线监控技术, 确保柴油车达标运行.
具体而言, 目前, 我国还有相当数量的国三柴油车, 另外, 我国曾有过假国三车辆泛滥的情况, 因此, 课题组建议甄别适合加装DPF的车辆, 对假国三, 残值低, 年久失修车辆直接限行报废;对烧机油, 碳烟超标, 漏水, 漏油, 漏气车辆进行DPF改造, 并加装全天候排放在线监控设备.
余运波说: '国三柴油货车NOx, PM排放占比相当高, 分别为63%和68.9%, 必须对其进行改造. '
机动车进入国四, 国五排放阶段后, 我国对机动车尾气排放治理问题重视程度更高, 普遍要求车辆加装SCR后处理系统, 这一系统对于净化尾气起到了较好的效果. 但有些车辆由于系统失效, 或人为屏蔽等, 导致部分车辆超标排放严重. 余运波说: '在SCR系统失效的情况下, 国五重型柴油车NOx是正常车辆排放量的10倍以上. 2016年, 全国车用尿素实际消费量仅占理论需求量的1/3左右, 这说明有些车辆在具体使用中并没有加注尿素. 因此, 应该对国四, 国五车辆加装全天候排放在线监控设备, 实时监控车辆的排放情况, 通过数据甄别SCR系统是否失效, 是否存在未加尿素等行为. '
余运波还指出, 天然气汽车并不是绝对环保的产品, 他告诉记者, 国五天然气汽车NOx排放实测值是国四柴油车的2.5倍, 这需要引起大家的重点关注. 目前, 天然气价格比柴油便宜, 在商用车领域越来越受欢迎, 尽管目前基数较小, 但未来的数量将非常可观, 因此, 有必要对天然气汽车加装全天候排放在线监控设备, 实时监控NOx排放情况, 根据掌握的实际排放情况再制定下一步工作方案.
监管平台发挥效用
好技术, 好方法还需要好的监管, 协同作用才能发挥最优效能. 在论坛上, 中国汽车技术研究中心有限公司工程师方熙宇介绍了目前机动车污染排放监管平台的作用. 总体来看, 监管平台划分为控制准入, 规范安装, 严格验收和长期监管四大环节.
方熙宇说, 目前监管平台已在多地投入应用, 8个省市的车辆接入到了监控平台当中, 接入车辆4539辆, 平台的车辆累计运行时间超过80万小时, 累计运行里程超过1400万公里, 监管成效显著.
具体而言, 方熙宇介绍, 监控平台包括五大功能菜单和14个子功能模块, 监测了包括车速, 地理位置信息, 排放信息等关键性能参数在内的共计17项参数, 在同一平台实现了车辆的基本信息管理, 动态参数监控, 故障告警查询以及减排效果的统计分析, 既可满足环保部门监管的需求, 也可以为企业产品性能优化提供数据支撑.
此外, 监控平台还建立了车速, DPF前后端温度和DPF前后端压差的智能化判断模型, 可实现所有监控车辆的实时监测告警, 帮助相关部门实施高效管理. '除了监管功能外, 平台对各辆车安装的后处理系统也有详细记录, 通过实际使用对比, 也可以看出哪种后处理系统更先进, 有利于企业进行产品性能改进. ' 方熙宇说.
目前来看, 我国机动车后处理技术已然成熟, 先进技术加上高效监控平台的共同努力, 必将有效控制机动车污染排放, 助力蓝天保卫战.