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柴油車尾氣治理政策措施探討

從2011至2015年，全國機動車氮氧化物排放占比由26%上升到31%，其中柴油貨車的排放分擔率過半。以2016年為例，全國柴油車(其中貨車約占85%)總數(shù)為1 878萬輛，僅占機動車保有量的6.4%，但其氮氧化物排放量為367.3萬噸，占比高達63.6%，柴油車排放的顆粒物更是占到機動車排放的99%以上。按照相關(guān)部委要求，自2018年1月1日起，所有制造、進口、銷售和注冊登記的輕型柴油車，須符合國五排放標準。此前，重型柴油車已于2017年7月1日完成切換，這就意味著自今年開始，全國范圍內(nèi)所有銷售的柴油車均為國五排放標準，“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”全面展開。在此筆者就如何開展柴油車尾氣治理問題進行探討，以期拋磚引玉。

柴油貨車排放超標原因及后處理技術(shù)要求

1.機動車的顆粒物和氮氧化物排放

國Ⅲ及以上柴油車，成為機動車顆粒物和氮氧化物排放的主要來源。相比2015年，2016年全國國Ⅲ及以下階段汽車保有量成明顯下降趨勢，特別是國Ⅲ階段保有量削減27%，這表明全國高排放老舊車淘汰治理效果明顯。但同樣也能看出，2017年底，全國基本淘汰黃標車之后，國Ⅲ及以上，特別是柴油車，將成為機動車顆粒物和氮氧化物排放的主要來源，急需長期、常態(tài)化的控制措施(圖1)。各類型汽車顆粒物及氮氧化物排放量分擔情況如圖2所示。

2.排放超標原因簡析

新車注冊登記環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴，存在國Ⅰ、國Ⅱ車輛冒充國Ⅲ、國Ⅳ、國Ⅴ車輛流入使用環(huán)節(jié)的問題。這是柴油貨車排放超標根源，加劇了排放超標程度和達標治理的通用性柴油車污染控制裝置產(chǎn)品難度。再就是燃油本身質(zhì)量問題，務必加大小煉油廠的關(guān)停轉(zhuǎn)措施力度。

3.柴油車尾氣污染物排放后處理裝置技術(shù)要求

尾氣科學治理首要條件是滿足《機動車維修業(yè)開業(yè)條件》(GB/T 16739-2014)的設備條件要求，同時具備滿足重型柴油車治理所需的專用設備，能夠?qū)嵤﹪覙藴省盾囉脡喝际桨l(fā)動機和壓燃式發(fā)動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法》(GB 3847-2005)規(guī)定的柴油車排放檢測方法，即自由加速試驗和加載減速試驗(LUG-DOWN)，以及重型柴油車尾氣科學治理信息化管理科學手段。

自由加速試驗可采用不透光煙度法和濾紙法，對應的檢測設備是不透光煙度計和濾紙式煙度計。《車用壓燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機汽車排氣煙度限值及測量方法(征求意見稿)》(GB3847-20XX)在加載減速試驗(LUG-DOWN)中增加了氮氧化物的檢測；加載減速試驗(LUG-DOWN)使用的檢測設備是柴油車工況法污染物排放檢測系統(tǒng)。

檢測、診斷是尾氣科學治理的可視化重要環(huán)節(jié)，精準檢測、準確診斷、科學維修直接關(guān)系到保持治理長期完整合規(guī)的閉環(huán)一體化有效性的管理。根據(jù)柴油車排放污染物治理的需要，在用重型柴油車需要加裝污染控制裝置。2017年10月1日，中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會標準《柴油車排氣后處理裝置技術(shù)要求》(T/CAEPI12－2017)實施，對DPF、SCR等柴油車污染控制裝置提出具體要求。

2.現(xiàn)有成熟柴油機尾氣污染物排放治理技術(shù)概述

根據(jù)柴油車排放污染物的需要，污染控制裝置可以分別或集中控制顆粒物和氮氧化物，技術(shù)上較為成熟可靠的有以下幾種具體產(chǎn)品。

1.柴油顆粒捕集器

柴油顆粒捕集器diesel particulate filter (DPF)產(chǎn)品主要分為主動、被主動結(jié)合、被動等三種技術(shù)路線。三種技術(shù)路線差別主要體現(xiàn)在：①相對于被動再生，主動和被動主動技術(shù)在結(jié)構(gòu)上多了一個主動再生裝置，通常是一個燃燒器；②應用對象不同，主動和被動主動技術(shù)基本可以覆蓋全車型，而被動再生的選擇會受到車輛運行工況的影響。

典型DPF產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。選用DOC+CDPF催化消聲器方案(圖4)，通過DOC催化氧化反應來降低排氣中CO、THC和SOF等污染物的排放量，同時DOC將NO轉(zhuǎn)化成NO2，使NO2在適當溫度條件下與CDPF中PM產(chǎn)生化學反應(連續(xù)被動再生，降低了PM的累積量)。當達到主動再生的條件后，控制噴油裝置在DOC前噴油/燃燒，提升排氣溫度，使CDPF中碳顆粒燃燒(主動再生)，最終達到凈化尾氣的目的。

某污染控制裝置生產(chǎn)廠的產(chǎn)品型號及參數(shù)如表1所示。DPF適應柴油機排量為3~13L，基本覆蓋所有的柴油貨車。

表1 某污染控制裝置生產(chǎn)廠的產(chǎn)品型號及參數(shù)

2.選擇性催化還原裝置

選擇性催化還原裝置 (selective c ataly tic reductiondevice SCR)系統(tǒng)目前采用的還原劑是尿素。尿素加水后在較高的溫度下分解成氨氣(NH3)和二氧化碳(CO2)，氨氣和柴油車排放的氮氧化物(NOx)在SCR催化劑作用下發(fā)生化學反應，生成氮氣(N2)和水(H2O)，SCR裝置適應發(fā)動機排量為3~13L。SCR后處理系統(tǒng)主要部件及在排氣管路上的安裝如圖5所示。

3.DPF+SCR

同時降低顆粒物和氮氧化物排放的組合治理技術(shù)DPF+SCR也逐漸成熟，并已經(jīng)在國V國Ⅵ新重型柴油車上得到應用，適應發(fā)動機排量為3~13L。

3 重型柴油車尾氣治理診斷、維修常用設備

尾氣檢測治理應具備的主要通用設備(表2)。承擔重型柴油車維修的企業(yè)按照GB/T 6739.1-2014和GB/T 18344-2016規(guī)定必須配備不透光煙度計，在進廠檢驗和竣工檢驗時必須有尾氣排放檢驗指標，不合格不能簽發(fā)出廠合格證。但是，GB/ T6739.1-2014和GB/T 18344-2016僅限于靜態(tài)檢驗，即自由加速檢驗方法。

表2 檢測、診斷、維修治理專用設備

只有采取與所在轄區(qū)大氣污染防治主管部門規(guī)定的柴油車尾氣污染物排放檢驗相一致的方法，才能夠在同一個平臺上對治理結(jié)果進行有效評價，驗證經(jīng)過治理的車輛是否達標。因此，機動車維修企業(yè)應與轄區(qū)環(huán)保尾氣檢測機構(gòu)應用相同的檢驗方法及設備，執(zhí)行相同的檢驗方法和評價標準，這樣才會減少矛盾沖突，同時也會使檢驗結(jié)果的互認工作便于實施，在尾氣治理完畢后車輛不必再回檢測站重復檢測車輛，進而減輕車主負擔，也是政府便民措施的體現(xiàn)。