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国三升国四是节能减霾必要手段

时间:2014-03-11 作者:hanjing 浏览数:209

   近期,全国近60%的地区几乎都经历了一场雾霾的黄色预警,大气污染问题的治理再一次提到"紧急、迫切"的高度。作为雾霾形成的"元凶"之一,机动车排放问题一直为人们所诟病。虽然至今仍未有一个清晰的数据显示机动车排放在PM2.5形成中所占的比例,但它的作用是不容忽视的,全世界各国极为重视机动车排放污染控制,不断提升的机动车排放法规要求,是城市大气治理的必要手段。治理雾霾,要从各角度共同努力,对于汽车制造与使用行业来说,加快完成机动车排放"国三"升"国四"的环保升级是当前面临的关键问题。


  2014年2月24日,中国卡车网记者采访了康明斯副总裁、中国区首席技术官彭立新博士,探讨了汽车尾气对环境的危害、"国三"升"国四"等相关问题。康明斯是全球领先的动力设备制造商,是最早在华进行发动机本地化生产的美国柴油机公司,早在二十年前,美国政府已经在通过EPA排放法规来控制机动车排放污染来改善城市空气质量,而康明斯也因此有了近二十年排放控制的技术研究与应用实践。彭立新博士结合雾霾形成机理与长年柴油发动机技术研究经验阐述雾霾与排放治理。

  重视商用车尾气排放对雾霾的影响

  "虽然没有明确的数据,但汽车尾气排放对环境污染中的影响是显而易见的。"彭立新博士说道,"最明显的就是雾霾具有局部性的特征,这就为我们研究雾霾的形成原因提供了很大的便利。例如,北京河北地区的雾霾天气,肯定与其大量的汽车保有量是分不开的。"

  在所有汽车尾气排放污染源中,商用卡客车尾气的排放污染是较为突出的,尤其是重型卡车。有数据统计,重卡在北京的保有数量只占到5%,但其尾气排放却占到50%。而根据北京24小时PM值线性跟踪显示,晚上12:00至凌晨4点是全天PM值最高的时间段,这段时间正是允许卡车进城的时间。

  汽车尾气的排放是怎样形成雾霾的呢?通过彭立新博士的介绍我们了解到,柴油机对雾霾的影响主要体现在其含硫量上,含硫柴油发动机内燃烧产生动力的过程,就会直接产生二氧化硫,并在排放过程中转换成硫酸盐,以颗粒状的形式排放到空气中,直接形成PM2.5,硫酸盐排放到空气中后,还继续结合空气中水气、粉尘等,产生反应形成第二次污染,类似光化学烟雾,从而形成雾霾天气。因此,对于柴油机来说,降低燃油硫含量、改善燃烧充分性、加油后处理技术等手段来降低氮氧化物和颗粒物排放,从而改善排放水平,分阶段性逐步严格控制汽车排放污染物排放水平,是世界各国环境治理的基本共识。这项法规在一些发达国家如欧盟、美国、日本等地执行严格,而在中国、印度、巴西等发展中国家也在积极推中。

  当下,乘用车排放控制较为严格,城市乘用车排放基本上达到或超过当前排放法规控制要求,然而,对商用车来说,排放法规的制订和严格实施是一项牵一发而动全身的事。早在2012年,国家颁布了国四排放法规要求,但一直难于严格执行,一方面,全国范围内含硫量的一致降低并非易事,其二,排放法规执法难度很大,其三,排放法规的实施势必引起用户购置成本的增加,对于获利本就微薄的商用运输行业来说自然也是一笔不小的开支。

  面对这些挑战,有些问题并非是一时可以解决的,我们要着眼于环境保护这个主旋律,朝着接近解决问题的方向去努力,一个一个的突破,一步一步地改善。

  燃油品质备受诟病,国四柴油机能否吃"粗粮"?

  对于燃油品质来说,国三油升级国四油主要是硫含量的降低,硫对汽车排放的影响很大,按有关规定,国四油含硫量50PPM,国三含硫量350PPM,含硫量是油品质量的关键性指标,2013年,国务院明确划定油品升级路线图,到2014年年底前汽柴油全部完成"国四"标准的过渡,到2017年年底前完成"国五"标准的过渡。在这样的背景下,很多省市区都加快了自己迈向国四标准的步伐。但由于实施的难度及很多现实的利益问题一时难以解决,造成推广力度不足,我国燃油品质的提升仍是举步维艰,国三油甚至是国二油仍是"大行其道"。

  然而,目前国内所有柴油机厂商早已具倍了国四技术净化能力,国四乃至欧五排放技术已经在欧洲、美国、日本有着多年的使用经验,国四排放法规的严格实施可谓是万事俱备,只欠"油品"。我们不仅要问,如果用国四的发动机而国三的油,是否可行?

  彭立新博士表示:"我们非常希望国四发动机用国四的油,然而,按当前情况,环保部要在2013年7月1日实施国四标准,而油品质量只能在2014年12月31日前完成国四全面过渡。我们不得不面临两种选择,一、等到2015用国四机烧国四油,真正达到国四水平,二、用国四机烧国三油,尽量接近国四水平,如果非要做一个选择的话,我建议选择后者。"

  彭立新博士用详尽的实验数据来诠释他的上述观点,国三机用国三油达到国三排放标准,国四机用国四油达到国四排放标准。从标准上来讲,从国三到国四,氮氧化物值从5.0降到3.5,降低了30%;颗粒物从0.1降低为0.02,下降80%。但当油品无法完全满足要求时,国四机用国三的油,我们的实验结果是,氮氧排放达国四水平,降为3.5,颗粒物值为0.04,虽然未完全达到国四0.04的标准,但与国三相比下降到了60%。

  当然这个实验结果有一个前提条件,就是要采用共轨燃油系统以及适合的后处理技术。因为SCR与EGR两种技术都能达到国四排放标准,但EGR对油品质量非常敏感;而SCR技术则可以得到上述数据。需要指出的是,通常SCR系统可以容忍350PPM硫含量并进行自我净化平衡,不会损坏排放处理系统,而对于350PPM以上甚至达到2000PPM含硫油品时,过高地硫含量可能对发动机的后处理系统造成不同程度的损害。

  国四车使用国三油,相当于汽车"吃上了粗粮",对车辆本身会不会产生大的影响。硫含量的高低对机动车的影响,主要体现在排放效果上,对于机动车的安全性、动力性能等并无影响。在燃油品质普遍不能达到国四标准的情况下,配有国四发动机的汽车使用国三品质的油,仍可以达到减少污染物排放的效果,也可以作为油品质量全面提升前的权宜之计。

  天然气发动机也是减排治霾的好办法

  天然气公交、天然气客车、天然气卡车成为近年来的热门话题,越来越多的用户转向这种节能减排成本低的燃料形式。彭立新博士非常支持天然气减排方式:"天然气减排有着先天的优势,尤其对于降低颗粒物排放有着卓越的效果,柴油与天然气相比,从分子结构碳氢比例来话,柴油的碳氢比最高16:23;天然气1:4,碳氢比例越高,越不容易充分燃烧,容易产生不完全燃烧碳颗粒,使用天然气的颗粒排放则可以忽略不计。"

  当然天然气有很多问题,压缩天然气(CNG)储能有限,只适合城市交通,液化天然气(LNG)储能丰富,但需要在零下160度下保持液态,气化过程会有一些甲烷到空气中,这些都是天然气发动力的一些技术挑战。

  康明斯是最早倡导将压缩天然气(CNG)发动机用于城市公交客车,康明斯在天然气发动机方面,有着自己成熟的经验和技术优势。早在2008年,北京公交总公司向康明斯一次性的购买了一千台天然气环保发动机,组建了当时全球最大天然气车队,这也成为全球天然气发动机推广的一个典范。中国商用卡客车技术在天然气使用上一发不可收拾,不断技术进步,当前天然气发动机已经涵盖压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)等多种选择,应用范围也从城市公交客车发展到中短途客运车辆,中长途货运车辆等领域,为节能减排作出了巨大贡献。

  近年来,由于成本原因,把美国的天然气发动机直接进口到中国来,价格不被市场接受,康明斯正在开发适合中国市场的发动机。据了解,2014年内,康明斯将有满足市场要求,满足价格要求,继续保证可靠性声望的产品投放市场。目前,20多辆康明斯天然气样车已经在路试,2014年有望全面投放市场。

  排放持续升级,是节能减霾必经之路

  排放升级,在技术上已经毫无悬念。彭立新博士谈到:"康明斯非常了解柴油机排放进步的前沿与方向,中国排放标准也是参照欧洲标准制订和推进的,康明斯也是对标着欧盟、美国标准进行产品研发与应用开发。更为重要的是,康明斯在研究生产发动机同时,还研发生产柴油发动机的关键零部件包括后处理系统、燃油系统、增压器、滤清器等系统,康明斯电子技术(CE)系统等,能把关键零部件集成起来,达到最优匹配,这是康明斯的关键技术能力,这些关键零部件正在与国内发动机同行分享。排放控制有技术,但技术分享是开放的。到2019年,康明斯就有100年柴油机制历史,近100年来,康明斯摸索出了丰富的经验,积累了丰富的数据,在排放控制、油耗管理及成本控制等方面达到了最佳的平衡。

  技术已经无难点、油品全面提长,最终能否顺利地排放升级,达到节能减霾的目的,最终还是要在制造源头落实,在用户层面推广,避免假国四闹剧。(转载:中国卡车网)

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