治理機動車排放汙染是藍天保衛戰的重要一環, 其中以柴油車的治理最為重要. 在這個過程中, 如何控制, 相關技術是否成熟直接決定著治理的效果, 而這也成為行業普遍關心的問題. 6月8日, 在第十六屆中國國際環保展覽會柴油機排放治理技術論壇上, 《中國汽車報》記者獨家獲悉了柴油車汙染防治技術的最新進展, 也了解到監管平台發揮的實質性作用.
柴油車是汙染主要來源
目前, 我國大氣汙染形勢相當嚴峻, 引起行業廣泛關注. 《2018年中國機動車環境管理年報》揭示, 機動車尾氣是大氣主要汙染來源, 而柴油車在機動車尾氣排放中所佔比例又是最高的.
柴油貨車是NOx, PM的主要貢獻者, 分別佔比為57.3%, 77.8%. 不過, 在柴油車中, 國三與國四車輛的汙染情況不同, 國三柴油貨車的NOx, PM排放佔比分別為63%, 68.9%, 國四柴油貨車的NOx, PM排放佔比分別為26.8%, 17.6%. 中國科學院生態環境研究中心大氣汙染控制中心研究員餘運波告訴《中國汽車報》記者: '柴油貨車是機動車汙染排放控制重點, 在用柴油車排放治理應以國三, 國四車為主, 分別重點對待. '
此外, 全國各地機動車的汙染情況也不盡相同, 京津冀及周邊地區擁有重型貨車241.5萬輛, 在全國重型貨車總量中佔比30.7%, 這也導致京津冀及周邊地區成為全國汙染最嚴重的地區之一.
總體來看, 針對柴油車的汙染治理, 目前全國已形成 '2+26' (京津冀大氣汙染傳輸通道, 包括北京, 天津及周邊26座城市)汙染治理態勢, 並提出三年行動計劃. 在這26座城市之中, 擁有重型貨車131.9萬輛, 在全國佔比16.8%. '從地區分布來看, 京津冀及周邊 '2+26' 城市柴油貨車需重點控制, 重型貨車大多數集中於這些地區, 造成了嚴重的空氣汙染. ' 餘運波說.
後處理技術已經成熟
機動車尾氣中汙染物眾多, PM 2.5, NOx是最主要的兩種汙染物, 然而, 這兩種汙染物的特性又有差別, 也因此解決途徑也就不一樣, 應該用什麼技術解決不同汙染物排放問題?餘運波說: '中科院承擔了一項課題研究, 針對在用柴油車汙染排放問題進行了專門研究, 形成了適用於不同用途在用柴油機的後處理改造升級技術, 研發了適用於在用柴油機改造升級的後處理關鍵材料, 並形成了關鍵裝備的生產技術. '
餘運波告訴記者, 課題組評估了不同PM和NOx技術路線的減排效果, 建立了不同汙染物治理技術的評估方法和流程, 篩選出最佳可行的治理技術. 確定技術路線後, 課題組著手研發低起燃溫度, 低貴金屬含量且抗老化的DOC和CDPF催化材料及高效耐久的SCR催化劑, 並且把研發成果從實驗室轉化成科研成果, 進而應用到實際中. '課題組研究出了後處理改造升級關鍵材料的工業化生產工藝以及定量塗覆技術, 以保障大規模生產一致性和產品可靠性. ' 餘運波說.
柴油機後處理改造技術升級的關鍵之一是柴油車顆粒物過濾器(DPF), 這一技術可以藉助DOC(柴油氧化催化)氧化NO為NO2, 通過NO2氧化捕集炭煙顆粒, 並利用CDPF催化劑塗層進一步降低起燃溫度.
為了實現這一目標, 課題組開發了性能優異的1%Pt/CeO2-NP催化劑, 實驗室測試結果表明, CO起燃溫度47℃, C3H6起燃溫度140℃, 催化劑經過800℃焙燒10小時仍然保持熱穩定性. 在CDPF催化劑開發方面, 課題組開發了性能優異的非貴金屬SOOT催化劑, 經過700℃焙燒也有良好的熱穩定性. 在SCR催化劑開發方面, 課題組通過改進催化劑組分的耦合方式, 實現了多種化合物的緊密耦合, 使各組成部分發揮更強的協同作用, 這種改進非常適合在用柴油機後處理改造升級工作.
餘運波說: '課題組還開發了關鍵材料與部件的量產化技術, 形成了柴油機後處理改造升級成套產品, 比如, DOC+ CDPF設備總成和SCR催化轉化器, 這些裝置能夠滿足不同改造空間要求的後處理裝置布局設計. ' 據了解, 課題組的研究成果已經通過實踐檢驗, 天津市400輛在用輕型和重型柴油車, 以及邯鄲市230輛重型柴油車經過改造後, 平均減排率達到83.1%.
不同車輛需要甄別管理
好的技術必須得到合理的應用才能實現其價值, 因此必須把最新研發出來的技術針對其特性應用在具體實踐中. 我國機動車尾氣治理是一個老大難問題, 針對前期驗證出現的問題, 中科院課題組對於在用柴油車排放汙染控制提出了具體建議, 概括來說就是, 以國三車排放治理為抓手, 加上線上監控技術, 確保柴油車達標運行.
具體而言, 目前, 我國還有相當數量的國三柴油車, 另外, 我國曾有過假國三車輛泛濫的情況, 因此, 課題組建議甄別適合加裝DPF的車輛, 對假國三, 殘值低, 年久失修車輛直接限行報廢;對燒機油, 碳煙超標, 漏水, 漏油, 漏氣車輛進行DPF改造, 並加裝全天候排放線上監控設備.
餘運波說: '國三柴油貨車NOx, PM排放佔比相當高, 分別為63%和68.9%, 必須對其進行改造. '
機動車進入國四, 國五排放階段後, 我國對機動車尾氣排放治理問題重視程度更高, 普遍要求車輛加裝SCR後處理系統, 這一系統對於淨化尾氣起到了較好的效果. 但有些車輛由於系統失效, 或人為屏蔽等, 導致部分車輛超標排放嚴重. 餘運波說: '在SCR系統失效的情況下, 國五重型柴油車NOx是正常車輛排放量的10倍以上. 2016年, 全國車用尿素實際消費量僅占理論需求量的1/3左右, 這說明有些車輛在具體使用中並沒有加註尿素. 因此, 應該對國四, 國五車輛加裝全天候排放線上監控設備, 即時監控車輛的排放情況, 通過數據甄別SCR系統是否失效, 是否存在未加尿素等行為. '
餘運波還指出, 天然氣汽車並不是絕對環保的產品, 他告訴記者, 國五天然氣汽車NOx排放實測值是國四柴油車的2.5倍, 這需要引起大家的重點關注. 目前, 天然氣價格比柴油便宜, 在商用車領域越來越受歡迎, 儘管目前基數較小, 但未來的數量將非常可觀, 因此, 有必要對天然氣汽車加裝全天候排放線上監控設備, 即時監控NOx排放情況, 根據掌握的實際排放情況再制定下一步工作方案.
監管平台發揮效用
好技術, 好方法還需要好的監管, 協同作用才能發揮最優效能. 在論壇上, 中國汽車技術研究中心有限公司工程師方熙宇介紹了目前機動車汙染排放監管平台的作用. 總體來看, 監管平台劃分為控制准入, 規範安裝, 嚴格驗收和長期監管四大環節.
方熙宇說, 目前監管平台已在多地投入應用, 8個省市的車輛接入到了監控平台當中, 接入車輛4539輛, 平台的車輛累計運行時間超過80萬小時, 累計運行裡程超過1400萬公裡, 監管成效顯著.
具體而言, 方熙宇介紹, 監控平台包括五大功能菜單和14個子功能模組, 監測了包括車速, 地理位置資訊, 排放資訊等關鍵性能參數在內的共計17項參數, 在同一平台實現了車輛的基本資訊管理, 動態參數監控, 故障告警查詢以及減排效果的統計分析, 既可滿足環保部門監管的需求, 也可以為企業產品性能優化提供數據支撐.
此外, 監控平台還建立了車速, DPF前後端溫度和DPF前後端壓差的智能化判斷模型, 可實現所有監控車輛的即時監測告警, 幫助相關部門實施高效管理. '除了監管功能外, 平台對各輛車安裝的後處理系統也有詳細記錄, 通過實際使用對比, 也可以看出哪種後處理系統更先進, 有利於企業進行產品性能改進. ' 方熙宇說.
目前來看, 我國機動車後處理技術已然成熟, 先進技術加上高效監控平台的共同努力, 必將有效控制機動車汙染排放, 助力藍天保衛戰.