国Ⅳ将至 详解SCR

2011-08-23 19:58:39来源: 中国汽车报

  离我国重型车实施国Ⅳ排放标准的时间还有4个多月,重型柴油车升级国Ⅳ的技术路线是否确定?未来应用过程中可能出现哪些问题?8月16日,由中国城市公路交通协会科学技术分会举办的《柴油商用车国Ⅳ排放及SCR技术应用高峰论坛》在南京召开。来自全国各地的行业主管部门领导、整车及发动机企业、科研机构、相关设备提供商和用户代表齐聚一堂,就实施国Ⅳ标准后SCR技术可能遇到的问题和前期SCR国Ⅳ产品使用的经验进行了交流。

  大限将至 实施国Ⅳ仍有障碍

  根据环境保护部的规定,重型车国Ⅳ排放开始实施的时间是2012年1月1日。随着这个日期的日益临近,整个行业对国Ⅳ的关注度也越来越高。国Ⅳ标准能否按期执行?很多人心里还是没底。

  据统计,2010年,我国汽车NOx的排放量约为600万吨(不包括非道路机械),其中占汽车保有总量不到20%的重型柴油车排放了60%左右的NOx。“十二五”规划要求到“十二五”末,NOx排放量比2010年减少10%。

  据环境保护部有关专家预测,到“十二五”末,如果重型车保有量与2010年持平,且其中50%符合国Ⅳ排放标准,那么重型车的NOx排放量将比2010年下降15%以上。根据这一指标来看,要实现“十二五”规划中NOx减排的约束性指标,并非遥不可及。目前,国内主流柴油机企业都对满足国Ⅳ排放标准的发动机进行了技术储备和升级,整车厂取得环境保护部公告的国Ⅳ车型已有2000多种。

  与此同时,实施重型车国Ⅳ排放标准所需的低硫清洁柴油和尿素溶液加注网络建设等汽车行业无法控制的问题依然部分存在,这将直接影响新的排放标准能否在明年如期实施。

  SCR主导国Ⅳ已成定局

  对于选用EGR还是SCR作为重型柴油车升级国Ⅳ的技术路线,国内企业早已达成共识。

  相对于EGR技术路线,使用SCR技术的发动机燃烧效率更高,排气背压更小,燃油经济性更高,更符合我国节能减排的大趋势。而且,选用SCR技术进行升级对原有发动机的改动相对较小,在核心零部件方面对国外技术的依存度也更低。此外,另一个促成国内企业选择SCR技术的重要原因是,相对EGR技术路线而言,SCR对含硫量较高的柴油耐受能力明显要强。

  既然选择了SCR,在享受其优势的同时也不得不忍受它的缺点。第一,使用SCR技术需要在车上安装的一套选择性催化还原系统不仅占用空间、增加车重,而且需要整个社会建设一套完整的尿素溶液加注基础设施;第二,使用SCR系统对OBD监控系统提出了更高要求,发动机和整车企业在电子系统的开发难度上都有所增加;第三,也是业界争议最大的,是SCR系统使用中的诚信问题,其中不仅存在无良供应商用伪劣尿素以次充好的可能,更让人担心的是,如果用户在利益驱使下不使用SCR系统,将带来排放严重超标的问题。

  值得一提的是,记者在论坛上了解到,尽管目前控制中国绝大部分加油站的两大石化巨头还没有开始着手尿素溶液加注设备的基础建设,但像江苏可兰素这样的尿素溶液供应商正着手与宇通等在全国建有完善服务网络的整车企业积极合作,通过整车企业的服务网络为用户提供尿素溶液的加注服务,以满足用户对尿素溶液的加注需求。

  选对技术 更要选对产品

  对于国Ⅳ阶段使用SCR技术虽然行业已经没有太多分歧,但就这种技术路线而言,由于后处理系统生产商、尿素溶液供应商不同,汽车生产企业后期匹配相同,将会产生截然不同的效果。

  公交行业在国内最早使用SCR技术。在此次研讨会上,南京市公共交通总公司技术机务处长葛唯奋反映,该公司在2010年年底购置的50辆使用SCR技术的国Ⅳ公交车,在今年5、6月陆续出现严重的尿素结晶现象,排气管被严重堵塞,导致车辆无法行驶。一位来自企业的技术人员也反映,他们在台架试验中曾遇到过类似的“肾结石”现象。这种现象可能与公交车长期处于低转速、低负荷的工作情况和生产企业的技术匹配能力有关。

  不过据上海巴士公交集团的高级工程师张民影介绍,他们的400多辆使用SCR技术的国Ⅳ公交车使用时间更长,却没有出现此类情况。据他总结,这一方面在于他们挑选的都是进口发动机和相关系统匹配成熟的机型;另一方面,他们对尿素溶液的选择进行了严格的考核与招标,而不是单纯选择最便宜的产品,并严格按照技术规程进行加注,避免人为操作不当引起的尿素溶液污染。

  据张民影测算,目前上海巴士公交集团国Ⅳ车辆尿素溶液和燃油消耗比约为2.5%,平均每升燃油增加0.13元左右的尿素成本,使用费用在可控范围内。

  我国已有成熟尿素供应商

  作为SCR系统的必备消耗品,尿素溶液的品质直接关系到整车的排放和SCR系统的寿命。在论坛上,有专家给出了一个具体案例:一大桶尿素溶液中只要不慎掉入一个汗滴,就能使钠离子等多种杂质的指标超出限值。

  目前,江苏可兰素汽车环保科技有限公司作为国内惟一一家取得德国VDA认证,产品符合欧洲标准的企业,其AdBlue尿素溶液已经出口到美国、欧洲、日本、新加坡等多个海外市场,其国内市场份额也已达到70%。据该公司总经理石俊峰预测,在国内重型车实施国Ⅳ排放以后,第一年市场对尿素溶液的需求总量约为200万吨,第二年将跃升至400万~500万吨,市场前景非常广阔。

  作为一项还比较年轻的技术,SCR车用尿素的技术仍在不断发展,相关企业也在进行积极的技术储备。正常情况下的尿素溶液冰点在-11℃,但这并不能满足北方等冬季气候寒冷地区的使用要求。开发冰点为-25℃、-35℃,适应低温气候的尿素溶液产品,需要企业具备相当的技术实力。

  目前,在符合国际标准的车用尿素溶液中,水占了67%,其体积和重量给车上携带和物流运输造成了很大浪费,开发固体尿素产品已经成为SCR领域的前沿课题。

  据一汽集团技术中心张苡铭介绍,按照标准设计使用尿素溶液的车辆,一次加注能够行驶3000~8000公里,如果考虑超载情况,此距离要缩短到2000~5000公里,而使用固体尿素的话,一次添加将可以行驶15000~20000公里。

  合格油品供应情况不乐观

  尽管SCR对于柴油含硫量的耐受度是各种技术路线中最高的,但据企业技术人员估计,国内要想正常实施国Ⅳ标准,依然需要柴油的含硫量低于350ppm。而在欧洲满足欧Ⅳ标准的柴油含硫量不得高于50ppm。

  美国润英联公司(integer)在中国进行的柴油质量调查报告显示,2010年,我国只有在北京、上海等中心城市和少数经济发达地区能够取得含硫量在350ppm以下的柴油,而在绝大多数地区,柴油的含硫量都在500~1500ppm。

  从今年7月1日起,《车用柴油》(GB19147—2009)标准进入强制实施阶段。根据该标准,柴油含硫量应在350ppm以下,达不到该标准的车用柴油属于不合格产品。

  从市场情况来看,标准实施已1个月有余,除了少数地区开始出售标称清洁柴油的低硫柴油以外,很多地区的加油站并没有响应。原因是由于成本问题,很多炼油厂没有着手生产新标准柴油,合格油品供应情况不乐观。

  SCR使用过程监管难度大

  加注尿素溶液对于用户来说肯定要增加使用成本,如果不按企业要求加注尿素,也不会像机油、滤芯等易耗品那样直接影响车辆寿命。所以,用户先天缺乏主动加注尿素溶液的积极性,如果单纯靠道德约束,尿素少加、不加的现象肯定会出现,这在先期实施欧Ⅳ标准的欧洲地区已经出现。因此在我国,如何在实施国Ⅳ后,保证用户按规定加注合格的尿素溶液就成为一个不可回避的问题。

  据专家介绍,采用SCR技术路线的国Ⅳ柴油发动机,如果没有尿素溶液对尾气中的NOx进行催化还原,那么,发动机排放不仅达不到国Ⅳ,甚至还不如国Ⅱ,反而会造成更加严重的污染。

  为了解决这个问题,欧洲采用了OBD系统对SCR系统进行监控。如果SCR系统没有正常工作,车辆将会报警、降低发动机功率和扭矩、直至强制熄火,这在一定程度上约束了用户。

  有专家认为,在我国,这种监控机制能否起到同样的效果很难说。因为不论是用户自身素质还是企业对法规标准的遵守程度,我国都和欧洲存在一定差距。要想保证国Ⅳ在实施中达到应有的效果,相关监管和处罚制度必须迅速建立和完善。

关键字:将至  详解

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0823/article_4259.html
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