北京借鉴欧美经验实现欧IV标准.docx

北京借鉴欧美经验实现欧IV标准姓名：李静 学号10121148 专业：环境工程目前，世界汽车排放标准并立，分为欧洲、美国、日本标准体系。欧洲标准测试要求相对而言比较宽泛，是发展中国家大多沿用的汽车尾气排放体系。由于我国的轿车车型大多从欧洲引进生产技术，中国大体上采用欧洲标准体系。 欧IV是指欧IV排放标准，该标准于2005年底开始实施，是汽车废弃排放的一个重要标准，目前在多数国家施行。该废气排放标准如下：汽油车；HC:0.46%；CO：1.5%；NOx: 3.5% ；PM:0.02%；柴油车：HCNOx:0.3% ；CO：0.5% ；PM:0.025%。本文主要介绍北京如果想彻底实施欧IV 标准，如何在建立相应的车用尿素溶液配套加注设备这个方面上借鉴欧美经验。1欧IV 标准国内外实施现状1.1国内现状1.1.1国IV 标准我国制定了等效于欧洲“欧IV 标准”的国IV 标准。国IV 标准全称为“国家第四阶段机动车排放标准”，汽车排放污染物主要有HC（碳氢化合物）、NOx（氮氧合物）、CO（一氧化碳）、PM（微粒）等，通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用，控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。在排放控制上，国IV 标准机动车需要在国III基础上再进一步降低30%50%的污染物才能达标。目前内地只有北京、上海、珠三角地区实施该标准。研究表明，一辆符合国IV 标准的汽车污染物的排放量，比同类型的国III标准的可降低50%。自2008年3月1日起，凡是注册登记北京牌照的轻型点燃式发动机汽车，即最大总质量3.5吨以下的乘用和商用汽油车，实施国家排放标准第四阶段排放控制要求(即“国IV排放标准”)，同时停止销售、注册不符合上述要求的车辆。1.1.2 SCR系统适合中国市场原因分析在汽车上配备以Adblue（车用尿素溶液）作为还原剂的SCR技术可以降低汽车尾气中NOX排放量。SCR系统适合中国市场有以下几个原因：1) 能够节省燃油消耗。SCR系统的燃油消耗相对于其它系统稍低一些，它的AdBlue的消耗量也可在燃油消耗上得到补偿。2) 现在采用了此技术，在很长时间内都可以满足排放法规定的要求，一直到欧标准的引进。3) 此系统不同于其他系统，它只需一个附加的贮藏罐，这对于车辆驾驶室的设计影响不大。4) 发动机复杂性低。SCR系统可以同时满足欧和欧标准，可以在部分地区提前引进，只需设立尿素加注站。1.1.3车用尿素溶液需求现状目前国内实施国排放标准的城市及地区较少，对车用尿素的需求则更少。如国排放标准如期实施，则到2011年，车用尿素市场需求会大幅增加。按欧洲每辆重型车平均每年消耗1.5吨2吨的车用尿素溶液，中国重型车约有200万辆，如果全部更换为国发动机，那么全国将需要350多万吨的车用尿素溶液，将耗用100多万吨的车用尿素。由于目前车用尿素主要集中在北京、深圳等大城市的公交公司，社会市场还没有需求，因此，目前车用尿素的销售方式为直接供给，采用桶装方式添加。目前，国内北京地区是国内实施国标准最早的地区，也是车用尿素用量最大的地区，月需求在500吨左右，其尿素价格为4500元/吨。用SCR发动机技术的车辆要想达到国标准，必须使用Adblue（车用尿素溶液）作为还原剂，由于国标准目前尚未全面实施，加上Adblue产品对尿素及水的纯度都有着极高的要求，因此在我国目前大约只有不到十家企业具备生产这一产品的实力。据了解，车用尿素溶液加注设备目前在国内只有可兰素一家品牌生产。2010年10月，一批全新的车用尿素溶液加注设备从可兰素公司新落成的加注设备生产线上完成装配，运往位于长春的一汽集团；这标志着由该公司在国内率先研发的车用尿素溶液加注设备全面投入商用化生产。1.2 国外现状备受业界瞩目的2010年亚洲柴油车排放暨Adblue论坛于3月23日至25日在北京威斯汀大酒店隆重举行， 100多家知名企业的近300位代表共同商讨在国标准即将实施的形势下，整车、发动机及Adblue企业的应对之道。在为期三天的会议中，来自中国、英国、法国、德国、意大利、美国、日本、印度等数十个国家的二百多名业内资深专家详细介绍了各自企业在控制尾气排放这一科研领域内的最新进展，而伴随着国标准的主流发动机技术SCR技术成长起来的Adblue（车用尿素溶液）产品更是成为本次会议代表们热烈讨论的焦点之一。2借鉴国外先进经验及相关技术2.1装填喷嘴方面德国汉堡的Elaflex公司研发了具有实际作用的柴油机专用尿素还原剂装填喷嘴。根据柴油机专用尿素还原剂标准和附件7得到的以下技术数据对于国内的装填喷嘴制造商来说是值得参考的。数据如下所示：泵排量：40升/分钟；泵压力：2-3巴；末端喷嘴的外直径：19毫米；末端喷嘴的内直径：17毫米；末端喷嘴的长度：70毫米。2008年10月8日，中国第一汽车集团公司研发了一种带辅助冷却功能的尿素还原剂喷嘴，本实用新型、带辅助冷却功能的尿素还原剂喷嘴，其特征在于：在精密雾化喷嘴外部焊装一个厚度为1.52.5mm的不锈钢板隔热保护空腔，保护空腔与精密雾化喷嘴之间的间隙最大2mm，喷嘴离发动机增压器出口最近处；最小0.5mm，喷嘴离发动机增压器出口最远处以及两个侧面；保护空腔中装有冷却介质；保护空腔中的冷却介质可以是自来水、车用防冻液或空气。此设备应用于车载SCR后处理装备中的尿素还原剂的雾化和喷射，对于解决尿素喷射中的结焦堵塞问题，具有极高的可靠性。2.2罐式集装箱（液体集装箱）在欧洲的一些国家中私人加油站和载货汽车停车场都配备了专用的小型柴油机尿素还原剂供应站设备，这些具有适用性和抗冻性的室外设备即使在零下40度的低温下仍然可以使用。我国直到2010年5月为了服务世博会，国内首个欧IV车用尿素加注站才投入使用。图1 雅苒中化车用尿素溶液加注站为保证世博会期间的客流的畅通，世博园内投入了巴士专线，但同时客车的废气排放也增加了一定的环境负担。为了保持世博园区的环境质量，同时也为了响应上海世博会“城市，让生活更美好”的绿色环保主题。上海巴士集团与雅苒中化环保（青岛）有限公司合作，迅速建立起专用的车用尿素加注站并投入使用。2010年6月可兰素公司在浦东公交公司上南巴士高科西路停车场附近建成了一座单次加注容量达四吨的移动式车用尿素溶液加注站。3尿素技术对相关产业的影响3.1尿素技术对欧洲汽车产业的影响3.1.1 欧洲汽车产业的注意事项和需求原因分析欧洲汽车产业的注意事项和需求起因于以下三点：1) 在1999年欧盟发布了更加严格的尾气排放极限新条例，它要求商用车辆分别在2005年和2008年两次大大的减少氮氧化物和颗粒物的排放。2) 为了满足这些更加严格的要求欧洲汽车业已经研究了各种技术上的可能。2002年他们在一个技术上取得了一致的意见：在重负荷商用车辆上使用选择性催化还原法，因为它不损害汽车性能，还能节约发动机的燃料，同时还满足欧盟规章中的废气标准，并且它是唯一的方法。3) 选择性催化还原法需要在氮氧化物中使用还原剂。汽车业对一种化学物质取得了一致意见：一种含量为32.5%的尿素水溶液，即车用尿素。3.1.2尿素技术优势欧洲汽车业从2004年开始给他们的重荷载商用车辆配备选择性催化还原/尿素技术。欧洲车用尿素销售已形成一定规模，其2006年的销售网络如图2所示：图2 2006年欧洲车用尿素销售网络依据他们对尿素溶液分配的想法，车用尿素将在一下三方面有优势：第一：可以通过大型的便捷的汽车加油站得到供给；第二：在欧洲可以通过高速公路沿线上的汽车加油站得到供给；第三：在欧洲按照平衡的分配方，通过公共汽车加油站得到供给。首先，在允许载重量超过6吨的重荷载商用车辆上配备选择性催化还原技术，所以它们能满足更加严格的2005年发布的关于氮氧化合物排放的欧洲标准。按照汽车业的这个想法，在欧洲，卡车可以最先配备车用尿素，既可以在承运人的汽车加油站也可以在高速公路沿线上其他经营者的较大的店提供。最后一步，汽车业需要平衡分配欧洲范围内的车用尿素。这可以通过目前石油公司的公共汽车加油站来完成，它将最终给装备着选择性催化还原技术的所有柴油发动机提供车用尿素，包括内燃机轿车。为了这个目的石油工商业应该给他们的加油站配备必须的设备，例如大容器、管道、装填系统。据欧洲汽车业所说，选择性催化还原/尿素技术已经通过现场检验成功地证明了它的适用性。所以国内可以放心的使用这种技术。国内的尿素生产者必须能够提供大量的具有高品质的车用尿素。3.2尿素技术对石油业的影响因为前面列出的欧洲汽车业对石油业的相关影响，欧洲的石油业不得不考虑以下三个问题：1) 他们是否要准备提供车用尿素还原剂，他们的加油站是否需要掌握选择性催化还原技术；2) 他们是否要准备安装一些车用尿素需要的附加大容器、管线和装填设备；3) 他们是否宁愿提供移动容器来装载车用尿素，这样卡车司机就可以自己来装满他们的车用尿素箱。因此，国内的石油业也必须认真的考虑以上三个问题。4尿素技术的应用情况4.1配备尿素技术需解决的主要问题汽车业要求车用尿素以燃料那样的方式通过加油站来加载，导致很多关于技术和后勤上未解决的问题。这些问题主要包括：1) 车用尿素质量的标准和维护（从生产者的产品配送到加油站的销售）；2) 车用尿素到汽车加油站的配送；3) 在汽车加油站车用尿素的存储；4) 车用尿素和柴油机灌注泵在构造上和技术上的准备；5) 温度效应（凝结、水解作用）；6) 原料的兼容性；7) 对地表水和油水分离器的危害；8) 到达车用尿素灌注泵最理想的途径；9) 对于车用尿素的防水层填充喷嘴和接管嘴的分界面；10) 车用尿素滴在车道上时混凝土路面的耐久性；11) 加油站顾客的统计数；12) 大量的官方允许的可用于测量的标有刻度的仪器4.2问题的解决方案为了解决这些问题中的一部分，自2003年3月开始在德国石油与煤科学技术学会的协调下，巴伐利亚州丁格芬的奥地利油气公司的一个加油站中一个现场试验一直在实施中。初步意念是检查它们在实验中的适用性，特别是冬天。与现场试验平行进行的是一个小规模的试验，它是一个在咸海研究中心的人工气候室进行的试验。它模拟了正常温度和非常低的温度下的防水层运作，确定了滴下的损耗，研究了在油水分离器中和混凝土表面的车用尿素的性能。另外，检查各种温度下尿素溶液的耐储存性，从零下15度到零上70度进行排列。德国石油与煤科学技术学会得到的现场试验结果在德国石油与煤科学技术学会研究报告616-2（2004年中期出版）中报道。报告将包括：巴伐利亚州丁格芬的奥地利油气公司加油站的现场试验；波鸿市咸海研究中心的试点和实验室试验；壳牌和法国道达尔公司的特别装备的加油站中的冬季测试。在2003年的夏天和冬天汽车制造商戴姆勒克-克莱斯勒汽车公司和曼恩集团做的车辆测试5国内建设车用尿素配套的加注设施的现状如果国内要建设车用尿素配套的加注设施，欧洲的试验结果可以直接作为参考依据，根据这些试验结果来设置加注设施的一些参数。对重卡生产企业而言，及时添加足量的尿素，至关重要。据调查，国内尿素产量完全可以满足农业和工业使用。SCR技术涉及到尿素加注问题，国内目前只有公交系统可以解决这一问题，比如北京公交总站建有尿素加注站。这是在政府监督下实现的，公路货运车辆就难以找到添加尿素的地点，再加上这还需要一笔支出，司机很难做到主动花钱加尿素。目前，政府部门有建尿素加注点的想法，但是没有具体的实施计划。另外，尿素可以以什么样的价格用于机动车加注也是一个考虑的问题。作为化肥的一种，国家是以微利或者不盈利的价格把尿素销售给农民，如果用于工业用途的价格就不一定了。如果国家明确使用这种路线，合理的规划与管理，那么在加油站、维修站等地，车用尿素加注站会像雨后春笋一样出现，这样就可以解决尿素添加难的问题。6结论可以减少废气中氮氧化物排放量的选择性催化还原技术结合作为还原剂的尿素水溶液，已证明了其在固定设施中的适用性，比如在电力产品和废物焚烧方面。这种方法也可转移到移动系统，尤其重荷载卡车的柴油发动机上，该方法已被欧洲汽车制造商通过一系列指导性实地测试成功的证明了。一些仍然没有得到解决的问题，目前正在采用附加试验进行调查研究。车用尿素生产工艺简单，易于制造，价格比燃油低。在国外，SCR技术已经很普及，司机一般可以在加油站或是高速公路服务区买到桶装的尿素溶液，将来我们可以做的比这更好。SCR技术柴油机已经在北京、上海、广州、杭州、沈阳等几个城市的客车上率先使用，总保有量已经达到6000台以上。如果想完全实现欧IV，那么需要政府、企业共同努力。首先尿素供应商就应该完善他们的销售网络。他们可以和中石油、中石化协商，在每个加油站都能提供车用尿素，并最终达到平衡分配。这样就可以大力推广SCR技术，彻底全面的实施欧IV。参考文献：1Dr. Wolf-Peter Trautwein, Hamburg, AdBlue as a Reducing Age