在今年的“兩會”上,空氣環(huán)境和節(jié)能減排議題受到高度關(guān)注?!墩ぷ鲌蟾妗分赋?,2014年政府要出重拳強化污染防治,年內(nèi)要在全國供應(yīng)國四標(biāo)準(zhǔn)車用柴油。報告稱:“我國政府將以霧霾頻發(fā)的特大城市和區(qū)域為重點,以細顆粒物(PM2.5)和可吸入顆粒物(PM10)治理為突破口,抓住產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源效率、尾氣排放和揚塵等關(guān)鍵環(huán)節(jié),健全政府、企業(yè)、公眾共同參與新機制,實行區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控,深入實施大氣污染防治行動計劃。”
沒有國四油就沒有商用車的排放升級
可見,國四標(biāo)準(zhǔn)車用柴油與國四排放標(biāo)準(zhǔn)升級緊密聯(lián)系,而排放標(biāo)準(zhǔn)升級又與大氣污染防治密不可分,而要真正實施國四排放標(biāo)準(zhǔn),國四柴油必須先到位。如果車油分離,即只有車本身到達國四標(biāo)準(zhǔn),油卻到不了位,不僅不能減少顆粒物排放,還會對車輛造成嚴重損害。
防治空氣污染亟需國四柴油
“政府工作報告”在防治空氣污染的背景下提出年內(nèi)普及國四柴油,反映了防治空氣污染的緊迫性。近兩年,包括北京在內(nèi)的一些地區(qū)遭遇霧霾、酸雨等區(qū)域性大氣污染問題。這與車輛尾氣排放有關(guān)聯(lián),引發(fā)社會各界對提高油品質(zhì)量的廣泛呼聲,車用柴油質(zhì)量升級的呼聲也日漸高漲。
其實,這一工作,我國早已在做。資料顯示,為降低機動車污染物排放量,改善大氣環(huán)境,合理利用資源,根據(jù)柴油的不同用途和不同應(yīng)用,2003年我國首次制定了車用柴油標(biāo)準(zhǔn)。車用柴油標(biāo)準(zhǔn)從輕柴油標(biāo)準(zhǔn)中獨立出來,開創(chuàng)了我國分用途執(zhí)行不同標(biāo)準(zhǔn)的先河,既滿足了柴油的多用途需要,又降低了生產(chǎn)成本,對我國提高柴油質(zhì)量具有重要意義。由于諸多原因,GB/T19147-2003《車用柴油(Ⅱ)》標(biāo)準(zhǔn)并未真正落實。
在接下來的修訂中,為保證車用柴油標(biāo)準(zhǔn)的有效實施,故將推薦性標(biāo)準(zhǔn)改為強制性標(biāo)準(zhǔn),先后發(fā)布并實施了車用柴油標(biāo)準(zhǔn)GB19147-2009《車用柴油(Ⅲ)》、GB19147-2013《車用柴油(Ⅳ)》和GB19147-2013《車用柴油(Ⅴ)》。GB19147-2009《車用柴油(Ⅲ)》于2011年7月1日起在全國范圍內(nèi)實施,至2015年1月1日廢止。
在開展“滿足國家第五階段排放要求的清潔燃油組成與排放關(guān)系研究”的工作中,結(jié)合煉油實況及環(huán)保要求,在參考歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN590:2004《汽車燃油-柴油-要求和試驗方法》的基礎(chǔ)上,我國制定出符合第四、第五階段排放要求的GB19147-2013《車用柴油(Ⅳ)》標(biāo)準(zhǔn),在2013年2月7日發(fā)布并實施,過渡期至2014年12月31日,于2015年1月1日起全面執(zhí)行,至2018年1月1日廢止。
從法規(guī)層面來說,我國的車用柴油標(biāo)準(zhǔn)已較完備,但在實際操作層面還存在問題。記者在調(diào)查走訪中發(fā)現(xiàn),個別地區(qū)甚至至今連國三柴油還沒到位。所以,《政府工作報告》提出的年內(nèi)普及國四柴油很有針對性,為國四排放標(biāo)準(zhǔn)升級準(zhǔn)備了前提。
兩種技術(shù)路線都離不開國四油
近年來,我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛,柴油的需求量隨汽車的大量使用而不斷增加,大量柴油消耗造成的空氣污染日益嚴重,直接威脅著人民的健康。圍繞尾氣治理,除了采用先進的尾氣后處理技術(shù)外,最直接的辦法就是提高油品質(zhì)量。而將這兩者結(jié)合起來才能真正實現(xiàn)排放標(biāo)準(zhǔn)升級。
重型柴油機從國三到國四,顆粒物排放限值從0.1g/kWh降低到0.02g/kWh,NOx排放限值從5g/kWh降低到3.5g/kWh。在國三的基礎(chǔ)上僅僅對發(fā)動機內(nèi)部參數(shù)進行優(yōu)化雖然可以繼續(xù)降低污染物排放,但是不足以滿足國四標(biāo)準(zhǔn),還需要增加其他技術(shù)。
要使得NOx和顆粒物的排放達到法規(guī)要求,現(xiàn)有兩種方案可以選擇:
第一種是EGR(廢氣再循環(huán))+DPF(柴油微粒過濾器)系統(tǒng),通過EGR降低NOx,用DPF捕集顆粒物并通過再生技術(shù)除去顆粒物。或者采用E-GR+POC(顆粒物氧化催化劑),其工作原理和EGR+DPF相似,只是顆粒物轉(zhuǎn)化效率較低;
第二種是改變發(fā)動機技術(shù),使顆粒物排放達到法規(guī)要求,但是同時會增加NOx的排放,所以在排氣管中安裝SCR(選擇性還原催化器)系統(tǒng)來降低NOx的排放。歸結(jié)起來,重型柴油機達到國四標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線有兩條,即俗稱的EGR和SCR。
但不管是EGR還是SCR,離開國四油都無法真正實現(xiàn)國四排放標(biāo)準(zhǔn),自然也無法實現(xiàn)節(jié)能減排、防治污染的目標(biāo),特別是減排PM,即顆粒物更無從實現(xiàn)。中石油蘭州研發(fā)中心燃料油與燃料油添加劑工程師董紅霞對這一問題作了解釋。
她表示,柴油中硫化物對NOx和PM能產(chǎn)生明顯促進作用,并可使汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器催化劑中毒,因此硫含量在柴油中作為一項比較重要的指標(biāo)予以限制。柴油中的硫98%在燃燒過程中轉(zhuǎn)化成二氧化硫,其余2%作為硫酸鹽排放,二氧化硫通過排氣催化劑會轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,最終成為PM的一部分。
按照美國環(huán)境保護局的定義,柴油機排放的顆粒物PM包含以碳為主的碳煙、未氧化或未完全氧化的HC、硫酸鹽、與硫酸鹽結(jié)合的水和其他雜質(zhì)。因此降低柴油中的含硫量就相應(yīng)地降低了PM排放量,也降低了排氣煙度。
歐洲汽車油料研究也表明,柴油中硫的含量從500ppm減少到30ppm將使得輕型車PM排放降低7%,重型車PM排放降低4%。國四排放法規(guī)要求更低的PM和Nox排放,柴油機后處理技術(shù)如NOx選擇催化還原器(SCR)、顆粒捕集器(DPF)等遂得到廣泛應(yīng)用。但隨著燃料硫含量的增加,一些排氣后處理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率會降低甚至?xí)l(fā)生硫中毒而永久失效。
當(dāng)油品硫含量為3ppm時,柴油顆粒過濾器使得PM排放下降率為95%,而當(dāng)柴油中硫含量增至30ppm后,PM排放下降率僅為70%左右。當(dāng)柴油硫含量達到350ppm時,PM排放下降率為0,此時柴油顆粒過濾器已失效。當(dāng)燃油硫含量大于350ppm時,使用DPF裝置后PM排放甚至大于發(fā)動機直接排放。
而國三油硫含量恰恰為350ppm,所以無論如何,要實施國四排放標(biāo)準(zhǔn),國四油必須到位。
不使用國四油會對國四車造成損害
由于國四柴油遲遲不到位,重型柴油機國四排放標(biāo)準(zhǔn)實施的時間一推再推。但也有人提出“車油分離”的觀點,認為車可先于油品進入國四,遭到汽車行業(yè)的反對。因為這樣做會對車輛產(chǎn)生損害。
那么,不使用國四油會對國四車產(chǎn)生何種損害呢?董紅霞稱,EGR帶有貴金屬涂層的顆粒物后處理系統(tǒng)的一個弱點是,如果廢氣中有硫的話會將硫轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。只有燃油中的硫含量低于20ppm時(假設(shè)不包括燃油中所含的硫的情況下,發(fā)動機排放的微粒物不超過0.01g/kWh)才可能達到國四要求的顆粒物排放限值,所以如果采用此方案,肯定不能使用燃油中硫含量高達350ppm的國三油。
因為如果使用了,不僅達不到顆粒物排放限值,而且可能使EGR系統(tǒng)受到損害。例如:發(fā)動機可能會受EGR系統(tǒng)產(chǎn)生的硫酸的腐蝕;DPF再生會被硫酸鹽鈍化;過濾器會被堵塞并不可恢復(fù)。
SCR系統(tǒng)對油品的要求不如EGR高,這也是中國商用車廠家,特別是重卡企業(yè)廣泛使用SCR系統(tǒng)的重要原因。但即便如此,SCR系統(tǒng)對油品硫含量的最高容忍度也只有200ppm,依然低于國三油的硫含量,所以要使SCR系統(tǒng)順利運轉(zhuǎn)也需要國四油。勉強使用國三油雖然不會產(chǎn)生像EGR系統(tǒng)那樣嚴重的問題,但對SCR系統(tǒng)來說也相當(dāng)于“慢性自殺”,會降低商用車發(fā)動機的使用壽命,并增加其故障率。----商用車