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柴油車(chē)尾氣治理政策措施探討

從2011至2015年，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)氮氧化物排放占比由26%上升到31%，其中柴油貨車(chē)的排放分擔(dān)率過(guò)半。以2016年為例，全國(guó)柴油車(chē)(其中貨車(chē)約占85%)總數(shù)為1 878萬(wàn)輛，僅占機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的6.4%，但其氮氧化物排放量為367.3萬(wàn)噸，占比高達(dá)63.6%，柴油車(chē)排放的顆粒物更是占到機(jī)動(dòng)車(chē)排放的99%以上。按照相關(guān)部委要求，自2018年1月1日起，所有制造、進(jìn)口、銷(xiāo)售和注冊(cè)登記的輕型柴油車(chē)，須符合國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)。此前，重型柴油車(chē)已于2017年7月1日完成切換，這就意味著自今年開(kāi)始，全國(guó)范圍內(nèi)所有銷(xiāo)售的柴油車(chē)均為國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)，“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”全面展開(kāi)。在此筆者就如何開(kāi)展柴油車(chē)尾氣治理問(wèn)題進(jìn)行探討，以期拋磚引玉。

柴油貨車(chē)排放超標(biāo)原因及后處理技術(shù)要求

1.機(jī)動(dòng)車(chē)的顆粒物和氮氧化物排放

國(guó)Ⅲ及以上柴油車(chē)，成為機(jī)動(dòng)車(chē)顆粒物和氮氧化物排放的主要來(lái)源。相比2015年，2016年全國(guó)國(guó)Ⅲ及以下階段汽車(chē)保有量成明顯下降趨勢(shì)，特別是國(guó)Ⅲ階段保有量削減27%，這表明全國(guó)高排放老舊車(chē)淘汰治理效果明顯。但同樣也能看出，2017年底，全國(guó)基本淘汰黃標(biāo)車(chē)之后，國(guó)Ⅲ及以上，特別是柴油車(chē)，將成為機(jī)動(dòng)車(chē)顆粒物和氮氧化物排放的主要來(lái)源，急需長(zhǎng)期、常態(tài)化的控制措施(圖1)。各類(lèi)型汽車(chē)顆粒物及氮氧化物排放量分擔(dān)情況如圖2所示。

2.排放超標(biāo)原因簡(jiǎn)析

新車(chē)注冊(cè)登記環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán)，存在國(guó)Ⅰ、國(guó)Ⅱ車(chē)輛冒充國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ、國(guó)Ⅴ車(chē)輛流入使用環(huán)節(jié)的問(wèn)題。這是柴油貨車(chē)排放超標(biāo)根源，加劇了排放超標(biāo)程度和達(dá)標(biāo)治理的通用性柴油車(chē)污染控制裝置產(chǎn)品難度。再就是燃油本身質(zhì)量問(wèn)題，務(wù)必加大小煉油廠的關(guān)停轉(zhuǎn)措施力度。

3.柴油車(chē)尾氣污染物排放后處理裝置技術(shù)要求

尾氣科學(xué)治理首要條件是滿足《機(jī)動(dòng)車(chē)維修業(yè)開(kāi)業(yè)條件》(GB/T 16739-2014)的設(shè)備條件要求，同時(shí)具備滿足重型柴油車(chē)治理所需的專(zhuān)用設(shè)備，能夠?qū)嵤﹪?guó)家標(biāo)準(zhǔn)《車(chē)用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)排氣煙度排放限值及測(cè)量方法》(GB 3847-2005)規(guī)定的柴油車(chē)排放檢測(cè)方法，即自由加速試驗(yàn)和加載減速試驗(yàn)(LUG-DOWN)，以及重型柴油車(chē)尾氣科學(xué)治理信息化管理科學(xué)手段。

自由加速試驗(yàn)可采用不透光煙度法和濾紙法，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備是不透光煙度計(jì)和濾紙式煙度計(jì)。《車(chē)用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)排氣煙度限值及測(cè)量方法(征求意見(jiàn)稿)》(GB3847-20XX)在加載減速試驗(yàn)(LUG-DOWN)中增加了氮氧化物的檢測(cè)；加載減速試驗(yàn)(LUG-DOWN)使用的檢測(cè)設(shè)備是柴油車(chē)工況法污染物排放檢測(cè)系統(tǒng)。

檢測(cè)、診斷是尾氣科學(xué)治理的可視化重要環(huán)節(jié)，精準(zhǔn)檢測(cè)、準(zhǔn)確診斷、科學(xué)維修直接關(guān)系到保持治理長(zhǎng)期完整合規(guī)的閉環(huán)一體化有效性的管理。根據(jù)柴油車(chē)排放污染物治理的需要，在用重型柴油車(chē)需要加裝污染控制裝置。2017年10月1日，中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《柴油車(chē)排氣后處理裝置技術(shù)要求》(T/CAEPI12－2017)實(shí)施，對(duì)DPF、SCR等柴油車(chē)污染控制裝置提出具體要求。

2.現(xiàn)有成熟柴油機(jī)尾氣污染物排放治理技術(shù)概述

根據(jù)柴油車(chē)排放污染物的需要，污染控制裝置可以分別或集中控制顆粒物和氮氧化物，技術(shù)上較為成熟可靠的有以下幾種具體產(chǎn)品。

1.柴油顆粒捕集器

柴油顆粒捕集器diesel particulate filter (DPF)產(chǎn)品主要分為主動(dòng)、被主動(dòng)結(jié)合、被動(dòng)等三種技術(shù)路線。三種技術(shù)路線差別主要體現(xiàn)在：①相對(duì)于被動(dòng)再生，主動(dòng)和被動(dòng)主動(dòng)技術(shù)在結(jié)構(gòu)上多了一個(gè)主動(dòng)再生裝置，通常是一個(gè)燃燒器；②應(yīng)用對(duì)象不同，主動(dòng)和被動(dòng)主動(dòng)技術(shù)基本可以覆蓋全車(chē)型，而被動(dòng)再生的選擇會(huì)受到車(chē)輛運(yùn)行工況的影響。

典型DPF產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。選用DOC+CDPF催化消聲器方案(圖4)，通過(guò)DOC催化氧化反應(yīng)來(lái)降低排氣中CO、THC和SOF等污染物的排放量，同時(shí)DOC將NO轉(zhuǎn)化成NO2，使NO2在適當(dāng)溫度條件下與CDPF中PM產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(連續(xù)被動(dòng)再生，降低了PM的累積量)。當(dāng)達(dá)到主動(dòng)再生的條件后，控制噴油裝置在DOC前噴油/燃燒，提升排氣溫度，使CDPF中碳顆粒燃燒(主動(dòng)再生)，最終達(dá)到凈化尾氣的目的。

某污染控制裝置生產(chǎn)廠的產(chǎn)品型號(hào)及參數(shù)如表1所示。DPF適應(yīng)柴油機(jī)排量為3~13L，基本覆蓋所有的柴油貨車(chē)。

表1 某污染控制裝置生產(chǎn)廠的產(chǎn)品型號(hào)及參數(shù)

2.選擇性催化還原裝置

選擇性催化還原裝置 (selective c ataly tic reductiondevice SCR)系統(tǒng)目前采用的還原劑是尿素。尿素加水后在較高的溫度下分解成氨氣(NH3)和二氧化碳(CO2)，氨氣和柴油車(chē)排放的氮氧化物(NOx)在SCR催化劑作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)?N2)和水(H2O)，SCR裝置適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量為3~13L。SCR后處理系統(tǒng)主要部件及在排氣管路上的安裝如圖5所示。

3.DPF+SCR

同時(shí)降低顆粒物和氮氧化物排放的組合治理技術(shù)DPF+SCR也逐漸成熟，并已經(jīng)在國(guó)V國(guó)Ⅵ新重型柴油車(chē)上得到應(yīng)用，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量為3~13L。

3 重型柴油車(chē)尾氣治理診斷、維修常用設(shè)備

尾氣檢測(cè)治理應(yīng)具備的主要通用設(shè)備(表2)。承擔(dān)重型柴油車(chē)維修的企業(yè)按照GB/T 6739.1-2014和GB/T 18344-2016規(guī)定必須配備不透光煙度計(jì)，在進(jìn)廠檢驗(yàn)和竣工檢驗(yàn)時(shí)必須有尾氣排放檢驗(yàn)指標(biāo)，不合格不能簽發(fā)出廠合格證。但是，GB/ T6739.1-2014和GB/T 18344-2016僅限于靜態(tài)檢驗(yàn)，即自由加速檢驗(yàn)方法。

表2 檢測(cè)、診斷、維修治理專(zhuān)用設(shè)備

只有采取與所在轄區(qū)大氣污染防治主管部門(mén)規(guī)定的柴油車(chē)尾氣污染物排放檢驗(yàn)相一致的方法，才能夠在同一個(gè)平臺(tái)上對(duì)治理結(jié)果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，驗(yàn)證經(jīng)過(guò)治理的車(chē)輛是否達(dá)標(biāo)。因此，機(jī)動(dòng)車(chē)維修企業(yè)應(yīng)與轄區(qū)環(huán)保尾氣檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)用相同的檢驗(yàn)方法及設(shè)備，執(zhí)行相同的檢驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才會(huì)減少矛盾沖突，同時(shí)也會(huì)使檢驗(yàn)結(jié)果的互認(rèn)工作便于實(shí)施，在尾氣治理完畢后車(chē)輛不必再回檢測(cè)站重復(fù)檢測(cè)車(chē)輛，進(jìn)而減輕車(chē)主負(fù)擔(dān)，也是政府便民措施的體現(xiàn)。