低硫燃油对排放影响及供给可行性分析11

1、PAGE PAGE 11低硫燃油对排放影响及供给可行性分析摘要：本文简要介绍了国内外车用燃油标准中硫含量限值发展进程，综述了国内外研究硫含量对排放的影响，及燃油硫含量对排放控制技术 、氧化催化转化器和 NOx 催化剂的影响，以及低硫燃油的成本分析和我国的可行性方案，为国内进行相关研究提供参考及借鉴。关键词： 低硫燃油，排放控制技术，成本，可行性分析Absttracct: In thiis ppapeer, thee chhangges of sullfurr coonteent in dieesell fuuel of somme ccounntriies andd reegioons wer

2、reinntrooducced. Thhe iinflluenncess off suulfuur cconttentt onn diieseel eexhaaustt emmisssionns wweree suummaarizzed. Annd ttheiinflluenncess off diieseel ssulffur conntennt oon eemisssioon cconttroll teechnnoloogiees, succh aas ddiessel parrticculaate fillterr, ddiesselooxiddatiion cattalyystss a

3、nnd NNOx cattalyystss, wweree annalyyzedd. AAnd loww-suulfuur ffuell coost anaalyssis andd feeasiibillityy off thhe pproggramm inn Chhinaa .Thhis mayy prroviide sugggesstioon ffor dommesttic ressearrch onddiessel exhhausst eemisssioon.Key worrds: Loow ssulffur fueel, emiissiionss coontrrol tecchnool

4、oggy, cosst, feaasibbiliity anaalyssis1 引言言中国机机动车排排放标准准不断加加严，我我国已实实施机动动车排放放国一、国二标标准，并并已发布布中国三三、四标标准。北北京等城城市标准准实施较较全国提提前一步步。燃油油硫含高高硫含量量会加速速催化剂剂的老化化，降低低催化剂剂的效率率。并且且增加CCO、HHC、NNOx和和有毒有有害物质质的排放放，机动动车超细细颗粒物物的产生生与硫含含量有显显著的关关系，硫硫含量为为3500ppmm和400ppmm的燃油油相比，前者会会生成粒粒径小于于20纳纳米的二二次颗粒粒物，对对健康产产生不利利影响。丹麦的车车用燃油油硫含量

5、量从5000pppm降至至50pppm时时，超细细颗粒物物浓度与与NOxx浓度的的比值有有较大的的降低。国际际上许多多国家已已开展车车用燃油油低硫化化工作部部分国家家的车用用燃油硫含含量限制制在500ppmm，一些些国家限限制在110pppm。中中国车用用油品质质量标准准在油品品质量控控制方面面，我国国已经发发布了车用无无铅汽油油179930-19999轻燃油油2522-20000车用用汽油有有害物质质控制标标准GWWKB11-19999(20000年年1月11日实施施)北京京等部分分城市提提前进行行了燃油油低硫化化的工作作，随着经济济的发展展，汽车车保有量量强劲增增长，发发动机作作为主要要动

6、力的的各种机机动车辆辆日益增增多。与与此同时时，发动动机排放放所带来来的环境境污染也也日益引引起人们们的关注注。发动机有有害排放放物中，CO 和 HHC 比比汽油机机少得多多，NOOx 的的排放与与汽油机机相当,颗粒物物的排放放则较汽汽油机高高许多。发动机的的排放与与燃油中十十六烷值值、密度度、粘度度、芳烃烃含量、馏程和和硫含量量等有密密切关系系，其中中硫含量量直接影影响燃油油机的烟烟度与颗颗粒物排排放浓度度,也影影响发动动机排气气催化净净化器的的净化效效果。燃燃油中其其他杂质质对车辆辆的影响响都没有有硫的大大。脱硫硫与在汽汽油中禁禁铅很相相似，可可以让催催化器发发挥最大大功效本文分析析了国内

7、内外车用用发动标准准中对硫硫含量限限值发展展进程，综述了了国内外外关于燃燃油硫含含量对排排放和后后处理技技术影响响的研究究成果，同时分分析了低低硫燃油油的成本本控制和和售价，以及我我国低硫硫燃油供供给日程程可行性性分析，为国内内进行相相关研究究提供参参考及借借鉴。2硫对排排放控制制技术影影响分析析从 200 世纪纪 600 年代代到 880 年年代，美美国燃油油标准一一直比较较稳定，硫含量量在 00.222%00.3%之间波波动。990 年年代初，EPAA 要求求燃油硫含含量从 30000g/gg（平均均值）降降到 5500g/gg，从 19993 年年10 月 11 日起起实施。继而美美国燃

8、油油质量标标准中硫硫含量直直接从 19993 年年的 5500g/gg 降至至 20006 年的 15g/gg。200 世纪纪 900 年代代初，当当美国引引领世界界汽油向向着 RRFG 汽油、向着更更加清洁洁的汽油油方向发发展的时时候，欧欧洲国家家，尤其其是北欧欧几个国国家开始始关注本本国未来来燃油的发发展方向向。欧盟盟EN5590-20002 标标准中规规定燃油油硫含量量不大于于 500g/gg，西欧欧等欧盟盟先进发发达国家家的燃油油标准走走在世界前前列，例例如瑞典典、德国国、英国国等燃油油通过税税收优惠惠政策，在 220055 年就就已实施施硫含量量10g/gg 的标标准。为为适应燃燃油

9、低硫硫化发展展的世界界趋势，日本石石油联盟盟早在 19889 年年 6 月就提提出燃油油低硫化化目标和和炼油工工业应该该采用的的相应措措施，并并分两步步走。第第一步 19993 年年燃油硫含含量降到到20000g/gg，第二二步从 19995 年年起要求求燃油硫含含量降到到 5000g/gg 以下下，20005 年日本本燃油标准准中硫含含量已经经将到了了 500g/gg 以下下。我国长期期以来没没有专门门的车用用燃油品质质标准,一直沿沿用轻燃燃油的品品质标准准，20002 年起实实施的国国家轻燃燃油标准准 GBB2522-20000，将轻燃燃油等级级分为优优级品、一级品品和合格格品，其其中硫含

10、含量要求求不大于于 0.2%，大大高高于发达达国家车车用燃油油的标准准。我国国 20003 年参考考欧盟车车用燃油油品质标标准 EEN5990-119988，制定定了国家家标准车车用燃油油 GBB/T1191447-220033，该标标准将车车用，特特别是城城市车用用燃油和轻轻燃油进行行了区分分，设定定了比一一般轻燃燃油更高高的品质质要求，目标是是与我国国第二阶阶段汽车车排放标标准(相相当于欧欧水平)适应。一些国国家与地地区的车车用燃油油标准中中规定的的硫含量量见表 1。美、欧、日等国国家车用用燃油标准准正向着着无硫的的方向发发展（小小于 110g/gg），我我国车用用燃油标准准中对硫硫的控制

11、制落后于于欧洲、美、日日等发达达国家和和香港地地区，目目前市场场供给的的车用燃燃油还是是采用轻轻燃油标准准，不能能与我国国 20003年年 9 月 11 日开开始实施施的燃油油车第 2 阶阶段排放放标准相相适应。表 1 各国和和地区燃燃油硫含含量限值值标准硫含量，%（mm/m）备注美国 UUSA22，199930.055美国 UUSA22，200060.00015高速公路路用燃油油EN 5590-930.2满足欧 I 排排放标准准EN 5590-980.055满足欧 II 排放标标准EN 5590-990.0335满足欧 IIII 排放放标准EN 5590-200020.0005满足欧 IV

12、排放标标准日本燃油油标准 JISS K2220440.000520055 年实实施中国轻燃燃油 GGB25522200000.220022 年实实施中国车用用燃油 GGB/TT191147200030.05520033 年颁颁布2.1 燃油硫含含量对排排放的影影响燃油中的的硫 998%在在燃烧过过程中转转化为 SO22，其余余 2%作为硫硫酸盐排排放，SSO2 通过排排气催化化剂会转转化为硫硫酸盐，最终成成为 PPM 的的一部分分。按照照美国环环境保护护局的定定义，燃燃油机排排气PMM 包含含以 CC 为主主的碳烟烟、未氧氧化或未未完全氧氧化的 HC、硫酸盐盐以及与与硫酸盐盐结合的的水和其其杂

13、质。因此降降低燃油油中硫的的含量就就相应降降低了PPM的排排放，也也降低了了排气的的烟度。欧洲的汽汽车油料料研究表表明，燃燃油中硫硫的质量量分数从从 5000g/gg 减少少到 330g/gg，将使使得轻型型车 PPM 排排放降低低了 77%，重重型车 PM 排放降降低了 4%1。燃油含硫硫量在220033年轻型型车上对对PM和和NOxx的排放放的影响响见图11和图222. PPM排放放在 EEUDCC 循环环阶段，NOxx 排放放在 UUDC、EUDDC 和和 NEEDC 循环阶阶段均随随油品硫硫含量增增加而增增加。图 1 硫含量量对 PPM 排排放影响响图 22 硫含含量对 NOxx 排放

14、放影响JCAPP 研究究结果发发现，减减少燃油油的硫含含量，同同时车辆辆使用 DPFF 系统统和高氧氧化性能能的催化化剂，可可有效减减少 PPM、NNOx 和 CCO 及及非常规规排放6。为了测测试燃料料硫含量量对排放放的累积积影响JJCAPP 使用用硫含量量分别为为 100ppmm、500ppmm 和 1000ppmm 的油油品进行行了 3300000kmm 行车车试验和和发动机机试验7，研究结结果发现现，随行行驶里程程的增加加 COO、NOOx 排排放也增增加，并并且硫含含量越大大排放增增加得越越多。2.2 燃油硫含含量对排排气后处处理技术术的影响响随着排放放法规的的日益严严格，燃燃油机单

15、单靠燃烧烧改进等等机内净净化技术术已很难难满足排排放法规规的要求求，排气气后处理理技术日日益显示示出重要要作用。目前燃燃油机中中使用的的排放控控制技术术主要有有：废气气再循环环装置（EGRR）、氧氧化催化化转化器器(DOOC)、燃油颗粒粒过滤器器(DPPF)、和 NNOx 催化转转化器等等。先进进的排放放控制技技术可有有效减少少燃油机排排放，特特别是 PM 和 NNOx 排放，但燃油油中的硫硫会使催催化剂中中毒，严严重影响响了排气气后处理理技术的的效率。2.2.1 硫硫含量对对燃油颗粒粒过滤器器的影响响目前，燃燃油颗粒粒过滤器器是公认认的最有有效的后后处理技技术，常常用的燃燃油颗粒粒过滤器器有

16、连续续再生型型燃油颗粒粒过滤器器（CRR-DPPF）和和催化型型颗粒过过滤器（CDPPF）两两种。燃燃油机排排气中绝绝大部分分是固体体炭粒和和吸附了了可溶性性有机成成分的碳碳烟，使使用颗粒粒过滤器器可使排排气中碳碳颗粒的的过滤效效果达到到 600%以上上。燃油油中硫含含量对 DPFF 装置置效率有有很大影影响。研研究发现现8，当油油品硫含含量为 3pppm 时时，燃油油颗粒过过滤器使使得 PPM 排排放下降降率为 95%，而当当燃油中硫硫含量增增至 330pppm 后后， PPM 排排放下降降率仅为为 700%左右右。当燃燃油硫含含量达到到 1550pppm 时时，PMM 排放放下降率率为 0

17、0，此时时燃油颗粒粒过滤器器已失效效。当燃燃油硫含含量大于于 1550pppm 时时，使用用 DPPF 装装置后 PM 排放甚甚至远大大于发动动机直接接排放。硫含量量对 DDPF 装置影影响见表表 2。表 2 硫含量量对 PPM 排排放下降降率影响响硫含量，ppmm装置PM 排排放下降降率硫含量，ppmm装置OICAA 循环环Peakk toorquueRoadd looad3CDPFF9593943CR-DDPF95919730CDPFF74728030CR-DDPF727381150CDPFF018-25150CR-DDPF-3-19-38350CDPFF-1222-2111-327735

18、0CR-DDPF-1555-1399-4011DPF 装置中中配备有有金属催催化剂，可有效效减少固固体物质质及氧化化 SOOF，也也可将废废气中的的 SOO2氧化化为硫酸酸盐，随随油品中中硫含量量的增加加，硫酸酸盐组分分增加，导致 PM 增加。同时 DPFF 装置置可使 HC 排放下下降 770%80%，使 CO 排放下下降 990%99%，并且且燃油颗粒粒过滤器器对 TTHC、CO 排放的的降低率率与油品品硫含量量无关。2.22.2 硫含量量对氧化化催化转转化器的的影响氧化催化化转化器器（DOOC）主主要用于于消除排排气中的的可燃气气体和可可溶性有有机组分分，它可可将排放放物中的的 COO、

19、HCC、芳烃烃类和醛醛类排放放物氧化化为 CCO2 和水，有效减减少有害害物排放放。在重重型燃油油机上燃燃用含硫硫量为 0.001%的的燃油，使用氧氧化催化化转化器器可使 HC 排放减减少 660%70%，PMM 减少少 277%554%。但由于于氧化催催化剂可可将 SSO2 氧化为为 SOO3，生生成硫酸酸或硫酸酸盐，额额外增加加 PMM 排放放量，所所以加装装氧化催催化转化化器的燃燃油机应应燃用含含硫量低低的燃油油。国外外研究发发现99，在在稳态工工况下，当排气气温度较较高时，经过氧氧化催化化剂后 PM 排放高高于发动动机排放放 PMM（图 4），主要是是由于氧氧化催化化剂将 SO22 氧

20、化化为 SSO3，使得硫硫酸盐排排放增加加，硫含量越越高影响响越明显显。催化化剂经 2500houurs 老化后后，燃油油硫含量量较低时时，催化化剂老化化对 PPM 排排放影响响较小，而当硫硫含量大大于 1150pppm 时，老老化后 PM 排放远远大于新新鲜催化化剂及发发动机排排放。图4硫含含量对氧氧化催化化转化器器的影响响图5硫含含量对 NOxx 催化化转化器器的影响响2.2.3 硫硫含量对对 NOOx 催催化转化化器的影影响燃油机排排气中 NOxx 比汽汽油机低低，但由由于燃油油机排气气中含有有大量 O2 使得机机外 NNOx 控制变变得非常常困难，因此燃燃油机 NOxx 净化化处理成成

21、为最近近十多年年学术界界和汽车车制造业业的研究究热点。目前对对降低燃燃油机 NOxx 排放放的研究究主要集集中在稀稀燃 NNOx 催化剂剂和 NNOx 吸附转转化器。NOxx 吸附附催化剂剂的工作作效率与与排气温温度密切切相关，在排气气温度 30005000时，NNOx 吸附催催化剂可可减少 NOxx 排放放 800%990%。催化剂剂转化效效率依赖赖于发动动机/NNOx 吸收系系统的稀稀燃富燃的的精确控控制。燃燃油中的的硫含量量影响 NOxx 转化化效率， 图 5）NNOx 转化效效率随催催化剂使使用时间间而下降降，并且且硫含量量越高，NOxx 转化化效率下下降越多多。燃油中硫硫含量对对 P

22、MM 排放放影响最最大，在在燃油燃燃烧中，其中硫硫最终会会生成硫硫酸及硫硫酸盐附附着在碳碳烟颗粒粒上，约约占 PPM 排排放的 13%222%。另另一方面面硫含量量对 DDPF、NOxx 净化化装置等等排放控控制装置置的影响响极大，硫使得得后处理理技术效效率下降降，并且且越来越越多的车车辆上安安装了氧氧化催化化器，它它会对 SO22 进一一步氧化化，从而而增加颗颗粒物排排放，也也相应削削减了氧氧化催化化器的作作用。3低硫燃燃油的成成本控制制3.1低低硫燃油油成本价价格分析析燃油的成成本估计计是个复复杂的分分析过程程，本文文只对低低硫燃油油的成本本相对于于普通燃燃油做一一个简单单的比较较。很显显

23、然，由由于设备备，技术术更新，炼油企企业必须须投入大大量的资资金，势势必导致致低硫燃燃油的成成本上升升。中石石化投3300亿亿降汽油油硫含量量将满足足欧3排排放标准准中国石石化将投投入近3300亿亿元降低低车用汽汽油中的的硫含量量。近期期召开的的第二届届机动车车污染控控制国际际研讨会会上，中国石石油化工工股份有有限公司司科技开开发部副副主任徐徐惠表示示，在科科技部支支持下，中国石石化已经经完成了了满足欧欧3排放放的燃油油质量组组成与排排放关系系的研究究项目，其中一一些企业业已经具具备生产产硫含量量小于1150pppm汽汽油的能能力。我我国大量量的进口口原油硫硫含量数数值偏高高，中石石化在220

24、066年1月月至100月进口口的原油油平均硫硫含量已已经达到到1.111，而该公公司19999年年进口原原油的硫硫含量仅仅0.117。燃料清清洁化必必须应对对加工原原油劣质质化的挑挑战。中中国石化化将投入入近3000亿元元，改造造生产设设备和工工艺，将将汽油含含硫量降降到1550pppm以下下，并供供应满足足欧3排排放标准准的城市市车用燃燃油。有业内内人士分分析称，燃油低低硫化是是发展趋趋势，但但会有一一个新问问题，那那就是如如何推动动低硫燃燃油的使使用。33.2低低硫燃油油的政府府政策分分析“低硫车车用燃料料政策的的制定有有两个关关键问题题。”哈佛大大学肯尼尼迪政府府学院的的奥列佛佛先生分分

25、析，“一是成成本如何何分担，是由消消费者还还是由炼炼油企业业来负担担，或是是让政府府也就是是全体纳纳税人来来负担；二是如如何确定定合理的的燃油价价格。我国国政府可可以运用用经济手手段来鼓鼓励低硫硫车用燃燃料的应应用：“例如日日本政府府在将含含硫量从从20000pppm降至至5000ppmm的过程程中，就就连续77年免征征了炼油油企业77的企企业所得得税，这这激发了了企业的的积极性性。”我国政府府可以通通过以下下手段推推动低硫硫燃油的的应用。“对燃油油供应商商来说，政府可可以通过过提供低低息贷款款，给予予税收优优惠，加加速固定定资产折折旧等方方法刺激激企业发发展的动动力。对对消费者者来说，主要是

26、是通过增增加优劣劣质燃油油之间的的价格差差别来推推动消费费取向。”我国政府府可以通通过以下下手段推推动低硫硫燃油的的应用。“对燃油油供应商商来说，政府可可以通过过提供低低息贷款款，给予予税收优优惠，加加速固定定资产折折旧等方方法刺激激企业发发展的动动力。对对消费者者来说，主要是是通过增增加优劣劣质燃油油之间的的价格差差别来推推动消费费取向。”4低硫燃燃油供给给日程可可行性分分析燃油油低硫化化的意义义提高催催化剂效效率，减减少机动动车污染染物排放放与新车车排放标标准相匹匹配，保保证污染染控制新新技术的的应用促促进在用用车，特特别是重重型燃油油车的的的控制技技术改造造。与国际际接轨，提高新新车和炼

27、炼油产品品的国际际竞争力力4需要回答答的问题题：可能性性，中国的的车用燃燃油低硫硫化分几几步走？各步骤骤的实施施时间和和实施范范围如何何确定？各方案案的减排排效果，健康效效益和经经济效益益评估，各方案案的石油油炼制成成本评估估，各方案案管理和和操作的的可行性性。计算至至20220年，全国分分省的逐逐年不同同技术类类型（EEuroo0-EEuroo5）的的车辆保保有量模模拟各种种低硫化化计划情情景下的的逐年机机动车污污染物排排放量不不同实施施时间表表不同实实施地域域不同目目标车型型方案设设计及分分析方案案设计原原则：借借鉴国际际经验结结合中国国情况参参考多方方意见，考虑可可操作性性方案案设计的的基本考考虑借鉴鉴欧洲燃燃油标准准各阶段段限值，实施时时间与中中国机动动车污染染排放标标准相配配套。加加装燃油油催化氧氧化器（DOCC）的欧欧