機(jī)動(dòng)車尾氣排放：市場(chǎng)巨大但困難重重
數(shù)據(jù):
中國(guó)大地到底有多少機(jī)動(dòng)車？統(tǒng)計(jì)顯示，截至去年年末，全國(guó)民用汽車保有量達(dá)到7619萬(wàn)輛(包括三輪汽車和低速貨車1331萬(wàn)輛)，比上年末增長(zhǎng)17.8％。但在給生活帶來(lái)便利的同時(shí)，機(jī)動(dòng)車污染問(wèn)題也成為關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)，全國(guó)機(jī)動(dòng)車氮氧化物排放量為549.65萬(wàn)噸，在全國(guó)氮氧化物排放總量中所占比例超過(guò)30％。
2010年9月起，珠三角地區(qū)正式執(zhí)行第四階段國(guó)家機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)停止銷售、注冊(cè)不符合國(guó)Ⅳ要求的車輛。在此之前，北京和上海已經(jīng)進(jìn)入了國(guó)Ⅳ時(shí)代。相比國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)動(dòng)車排放控制更趨嚴(yán)格，需要在滿足國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低30％～50％的污染物排放才能達(dá)標(biāo)，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定全國(guó)范圍內(nèi)最晚于2011年實(shí)施國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，在即將到來(lái)的“十二五”期間，如果對(duì)氮氧化物排放總量進(jìn)行控制，機(jī)動(dòng)車也是其中一個(gè)重要方面。
然而，國(guó)Ⅲ轉(zhuǎn)國(guó)IV不是一個(gè)輕易能跨過(guò)去的門檻。“國(guó)Ⅲ提升至國(guó)Ⅳ并不像國(guó)Ⅱ升國(guó)Ⅲ那樣簡(jiǎn)單，只需改裝電噴系統(tǒng)，國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)涉及到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的全面提升。”福田康明斯公司總經(jīng)理王寧這樣表示。
柴油車成控制重點(diǎn)，后處理產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)
柴油車氮氧化物排放量超過(guò)機(jī)動(dòng)車總排放量的60％，控制技術(shù)更復(fù)雜，但國(guó)內(nèi)部分企業(yè)已取得一些研究成果，生產(chǎn)能力可滿足需求
控制機(jī)動(dòng)車氮氧化物排放，重點(diǎn)在柴油車。雖然汽油車的保有量大，但氮氧化物分擔(dān)率低，而以大型載客車和重型貨車為主的柴油車排放的氮氧化物量超過(guò)了60％。相比汽油車的三效催化劑，柴油車在氮氧化物控制方面還沒(méi)有成熟的技術(shù)路線，技術(shù)也更為復(fù)雜。
中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員賀泓在接受記者采訪時(shí)表示，柴油車氮氧化物控制應(yīng)該從燃油品質(zhì)、機(jī)內(nèi)凈化和后處理技術(shù)3個(gè)方面同時(shí)著手、協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，氮氧化物控制也是即將在全國(guó)推行的國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)中明確要求的。
對(duì)于潛在的市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)企業(yè)準(zhǔn)備好了嗎？
賀泓告訴記者，柴油車尾氣中氮氧化物的濃度與汽油車相當(dāng)，碳?xì)浜鸵谎趸嫉臐舛容^低，顆粒物卻是汽油機(jī)的幾十倍。但是，三效催化劑已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)并被廣泛應(yīng)用，可將汽油車排放的主要污染物削減90％以上。與此形成鮮明對(duì)比的是，至今沒(méi)有成熟的后處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)主要污染組分氮氧化物的治理，國(guó)內(nèi)也尚未對(duì)柴油車尾氣顆粒物排放進(jìn)行有效的機(jī)外凈化與處理。
一位內(nèi)燃機(jī)排放后處理行業(yè)的專家在接受采訪時(shí)說(shuō)，“從國(guó)Ⅱ到國(guó)Ⅲ，關(guān)鍵在于燃油噴射系統(tǒng)，而從國(guó)Ⅲ到國(guó)Ⅳ，就必須使用排放后處理技術(shù)。”他同時(shí)表示在國(guó)外，由于對(duì)汽油車控制技術(shù)的研究已經(jīng)成熟，后處理行業(yè)企業(yè)與汽車廠商都有良好的合作關(guān)系，而我國(guó)汽油乘用車品牌多為國(guó)外獨(dú)資或者中外合資，在這些汽車品牌進(jìn)入中國(guó)的時(shí)候，相應(yīng)的后處理企業(yè)也隨之進(jìn)入了中國(guó)市場(chǎng)并占據(jù)了相當(dāng)大的份額。在他看來(lái)，相比于汽油車，在柴油車后處理方面國(guó)內(nèi)企業(yè)還是有很大機(jī)會(huì)的。對(duì)此，賀泓表示同意，他說(shuō):“在這方面，我們與國(guó)外企業(yè)基本處于一個(gè)起跑線上，甚至在某些方面還領(lǐng)先于國(guó)外。”正因如此，加強(qiáng)對(duì)柴油車后處理技術(shù)的研究對(duì)于打破國(guó)外企業(yè)的技術(shù)壁壘有很重要的作用，至少會(huì)迫使國(guó)外企業(yè)降低價(jià)格、降低技術(shù)應(yīng)用的成本。
賀泓告訴記者，國(guó)內(nèi)幾家柴油機(jī)生產(chǎn)商、整車廠和尾氣凈化企業(yè)在柴油車后處理技術(shù)方面已經(jīng)進(jìn)行了很多研究并取得了一定成果，“我認(rèn)為，如果推行柴油車國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)氮氧化物排放進(jìn)行控制，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)馬上就能應(yīng)用，生產(chǎn)能力很快就能滿足市場(chǎng)需求。”
千億市場(chǎng)潛力引各方關(guān)注，激烈競(jìng)爭(zhēng)或?qū)⒌絹?lái)
利潤(rùn)豐厚，市場(chǎng)廣闊，企業(yè)投資積極性高，需防止惡性壓價(jià)競(jìng)爭(zhēng)
“目前，歐洲排放后處理產(chǎn)業(yè)約有800億元的產(chǎn)值。以中國(guó)汽車保有量來(lái)推算，實(shí)施國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)限值后，排放的后處理產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生上千億元的市場(chǎng)份額。”中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)有關(guān)人士說(shuō)，“柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放后處理的利潤(rùn)十分豐厚，受到跨國(guó)公司的重視。”
比如，巴斯夫表示，一直致力于和主機(jī)廠緊密合作優(yōu)化氮氧化物的排放，包括為發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定選擇合適的技術(shù)。巴斯夫上海生產(chǎn)基地于2000年開(kāi)始機(jī)動(dòng)車排放催化劑的商業(yè)化生產(chǎn)，并經(jīng)歷3次大規(guī)模擴(kuò)建，與時(shí)俱進(jìn)，以滿足區(qū)域的發(fā)展需求。目前，巴斯夫催化劑在中國(guó)運(yùn)行有3個(gè)研發(fā)設(shè)施，分別是設(shè)在上海生產(chǎn)基地的亞太區(qū)研發(fā)中心，以及位于上海、桂林的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。
國(guó)內(nèi)企業(yè)也在開(kāi)發(fā)柴油機(jī)后處理產(chǎn)品，這些企業(yè)主要是一些原有的汽油機(jī)后處理系統(tǒng)供應(yīng)商。據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)已形成幾家柴油機(jī)后處理系統(tǒng)重點(diǎn)企業(yè)，包括無(wú)錫威孚力達(dá)催化凈化器有限公司、四川中自尾氣凈化公司、昆明貴研催化劑公司等。
正是因?yàn)榭吹搅司薮蟮氖袌?chǎng)潛力，很多企業(yè)都躍躍欲試。而在后處理系統(tǒng)中，催化劑造價(jià)僅占成本的1/3左右，更大比例的研發(fā)成本要花在與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的控制和還原劑供給系統(tǒng)上。很多知名企業(yè)不愿公開(kāi)自身發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，因此其采用的后處理系統(tǒng)要么是自己研制的，要么是參股企業(yè)研制的。賀泓告訴記者，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)包括整車企業(yè)在這方面投資的積極性很高，“這會(huì)讓市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，我不擔(dān)心滿足不了市場(chǎng)，但如果導(dǎo)致惡性競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)相壓價(jià)，就可能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，最終危害整個(gè)行業(yè)。”
SCR 技術(shù)路線將成主流，油品成阻礙
SCR在節(jié)油、升級(jí)以及適應(yīng)性等方面優(yōu)勢(shì)明顯，但油品提高滯后將影響氮氧化物減排進(jìn)度
2008年北京奧運(yùn)會(huì)前，一批柴油公交車已開(kāi)始應(yīng)用巴斯夫SCR(選擇性催化還原)后處理系統(tǒng)，成為國(guó)內(nèi)第一批達(dá)到國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)的柴油公交車。巴斯夫SCR催化劑優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)節(jié)油最高達(dá)8％，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氮氧化物減排30％(國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn))～60％(國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn))。目前，已有超過(guò)6000輛此類公交車行駛在中國(guó)街頭。
據(jù)介紹，柴油機(jī)后處理行業(yè)從歐Ⅲ發(fā)展到歐Ⅳ，主要有兩種基本體系。大體上，歐洲傾向于SCR(選擇性催化還原)體系，利用尿素溶液對(duì)尾氣中的氮氧化物進(jìn)行選擇性還原處理；美國(guó)和日本傾向于EGR(廢氣再循環(huán))體系，即通過(guò)微粒捕集器或微粒催化轉(zhuǎn)換器(DPF)，針對(duì)燃燒產(chǎn)生的微粒進(jìn)行處理。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)主流柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)基本達(dá)成共識(shí)，SCR將是未來(lái)國(guó)內(nèi)柴油機(jī)排放升級(jí)的主要技術(shù)方向。目前，康明斯、濰柴、玉柴等都采用了SCR技術(shù)。
專家給記者分析了選擇SCR的原因。第一，SCR系統(tǒng)能有效節(jié)省燃油消耗。據(jù)介紹，相對(duì)于國(guó)Ⅲ發(fā)動(dòng)機(jī)，國(guó)Ⅳ發(fā)動(dòng)機(jī)可節(jié)約燃油5％，SCR后處理系統(tǒng)因尿素消耗導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性損失為4％～6％；到國(guó)Ⅴ階段，SCR后處理系統(tǒng)尿素消耗折合為燃油經(jīng)濟(jì)性損失增加到5％～7％，但是發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗可進(jìn)一步減少到6％。而EGR＋DPF國(guó)Ⅳ發(fā)動(dòng)機(jī)需多消耗2％的燃油；到國(guó)Ⅴ階段，EGR技術(shù)路線的尾氣后處理裝置需要進(jìn)行主動(dòng)再生，燃油消耗將進(jìn)一步增加，預(yù)計(jì)比國(guó)Ⅲ發(fā)動(dòng)機(jī)增加7％。第二，SCR系統(tǒng)還具有升級(jí)潛力，能夠在將來(lái)滿足國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的要求，而DPF升級(jí)潛力有限。第三，雖然SCR系統(tǒng)需要建設(shè)尿素站等基礎(chǔ)設(shè)施，前期投資較大，但對(duì)油品含硫量的適應(yīng)性較高；而采用DPF系統(tǒng)必須首先解決低硫柴油的問(wèn)題。
燃油品質(zhì)是讓賀泓和很多專家最為擔(dān)心的問(wèn)題。燃油品質(zhì)提高了，機(jī)動(dòng)車污染物排放量自然會(huì)相應(yīng)下降。“國(guó)外是油品先行，國(guó)內(nèi)則正好倒過(guò)來(lái)了。今年，全國(guó)正在推廣國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的油品，汽油含硫量為150ppm、柴油含硫量為350ppm。目前只有北京、上海、廣州等地在油品上跟上了步伐，其他地方都是滯后的。”賀泓說(shuō)。
他向記者解釋說(shuō)，雖然SCR技術(shù)對(duì)燃油含硫量不敏感，但含硫量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致顆粒物排放增加，而且在進(jìn)行尾氣后處理去除氮氧化物的時(shí)候，容易形成硫酸鹽腐蝕管道。據(jù)有關(guān)專家介紹，要將國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的燃油提高到國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行煉油方法的轉(zhuǎn)變，這將會(huì)是一筆巨大的投資。因此，燃油品質(zhì)的提高不可能一蹴而就。
[分析] 硬件、軟件均為空白政府支持不可或缺
尿素站建設(shè)、催化劑研發(fā)等硬性投入是汽車尾氣氮氧化物減排關(guān)鍵；嚴(yán)密監(jiān)督是保障法規(guī)有效執(zhí)行的必要手段。相關(guān)產(chǎn)業(yè)均需政府前期扶持
雖然國(guó)內(nèi)科研院所和企業(yè)在SCR方面進(jìn)行了很多研究，但仍有很多問(wèn)題亟待突破。采用這一技術(shù)需要給車輛加裝尿素箱，這也就意味著以后車輛不僅要及時(shí)加油，還要加還原劑尿素。但是，國(guó)內(nèi)的尿素站建設(shè)基本上還是空白。如果這一技術(shù)在全國(guó)大范圍推行，那么尿素站建設(shè)將是一筆巨大的投資，并將直接影響最終的減排效果。
雖然國(guó)內(nèi)科研院所和企業(yè)在SCR方面進(jìn)行了很多研究，但仍有很多問(wèn)題亟待突破。采用這一技術(shù)需要給車輛加裝尿素箱，這也就意味著以后車輛不僅要及時(shí)加油，還要加還原劑尿素。但是，國(guó)內(nèi)的尿素站建設(shè)基本上還是空白。如果這一技術(shù)在全國(guó)大范圍推行，那么尿素站建設(shè)將是一筆巨大的投資，并將直接影響最終的減排效果。
參考國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，歐洲是在加油站中出售尿素，而美國(guó)則是由汽車分銷商負(fù)責(zé)尿素供應(yīng)。此外，在美國(guó)，汽車制造商應(yīng)負(fù)責(zé)建立尿素供應(yīng)應(yīng)急計(jì)劃，比如開(kāi)通全天24小時(shí)服務(wù)熱線，當(dāng)用戶需要添加尿素而無(wú)法在汽車分銷商或其他可及地點(diǎn)得到時(shí)，可以撥打電話，制造商應(yīng)保證通過(guò)熱線電話訂購(gòu)尿素的價(jià)格不能超過(guò)汽車分銷商供應(yīng)的尿素價(jià)格？傊，尿素供應(yīng)站的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)很難一步商業(yè)化，初期政府支持不可或缺。
催化劑問(wèn)題也是這一技術(shù)路線推行中需要解決的。據(jù)賀泓介紹，目前采用的SCR催化劑與電廠脫硝的催化劑成分類似，含有活性組分五價(jià)釩。五價(jià)釩具有生物毒性，但電廠距離人群較遠(yuǎn)，而且煙氣排放溫度基本恒定，因此危險(xiǎn)性不大。而機(jī)動(dòng)車距離人群近，且排氣溫度變化較大。排氣溫度升高，會(huì)導(dǎo)致活性組分釩的升華，同時(shí)二氧化鈦載體會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化，使催化劑失效，還會(huì)使二氧化硫到三氧化硫的轉(zhuǎn)化率升高，增加顆粒物的排放和對(duì)管道的腐蝕。鑒于此，美國(guó)、日本已經(jīng)禁止含釩催化劑用于機(jī)動(dòng)車尾氣凈化。
與電廠脫硝面臨的問(wèn)題相同，機(jī)動(dòng)車用SCR催化劑的主要載體原料也是鈦白粉，目前還主要依靠進(jìn)口。不過(guò)，據(jù)賀泓介紹，這一問(wèn)題已經(jīng)引起了有關(guān)部門重視，將會(huì)安排進(jìn)行科研和技術(shù)攻關(guān)。
“因此，開(kāi)展非釩SCR催化劑研究是國(guó)內(nèi)柴油車尾氣排放控制技術(shù)儲(chǔ)備的重點(diǎn)。”賀泓告訴記者，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以碳?xì)浠衔锛昂跆細(xì)浠衔餅檫原劑的HC—SCR催化凈化技術(shù)，這一技術(shù)不僅不需要加尿素等還原劑，還有望直接利用車載柴油還原氮氧化物，從而大幅度簡(jiǎn)化柴油車尾氣后處理系統(tǒng)，降低投資成本。
硬件之外，軟件問(wèn)題也需要解決，車主的誠(chéng)信是一個(gè)重要方面。一位內(nèi)燃機(jī)行業(yè)專家向記者表達(dá)了他的擔(dān)憂:“尿素沒(méi)有了，SCR系統(tǒng)就不能正常工作，但車還是能照樣跑。”按照有關(guān)規(guī)定，執(zhí)行國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)后，車輛要裝載車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)(OBD)，可將車輛系統(tǒng)情況及時(shí)通知車主。據(jù)介紹，歐美國(guó)家都采用技術(shù)手段來(lái)保證排放法規(guī)能嚴(yán)格執(zhí)行。這不僅要求車輛必須安裝OBD系統(tǒng)，還能夠通過(guò)技術(shù)手段控制不滿足OBD設(shè)計(jì)條件的車輛無(wú)法運(yùn)行。比如，限制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)次數(shù)策略。當(dāng)尿素溶液減少到某一個(gè)最低水平時(shí)，系統(tǒng)設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)最多還可以重新啟動(dòng)的次數(shù)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)的次數(shù)超過(guò)規(guī)定次數(shù)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將不能被重新啟動(dòng)，直到添加尿素為止。此外，還可在汽車加油時(shí)限制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)尿素溶液減少到某一最低水平，如果此時(shí)對(duì)汽車加油，而沒(méi)有同時(shí)添加尿素，加油后的汽車將不能被啟動(dòng)。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
