探索非道路國四升級:不僅僅是排放升級
探索非道路國四升級:不僅僅是排放升級
每次排放升級都帶給行業(yè)帶來不小的震動,國二升級令農(nóng)機(jī)行業(yè)進(jìn)入了實質(zhì)性排放控制階段,國三升級推動農(nóng)機(jī)行業(yè)進(jìn)入了電控時代……
2月22日,環(huán)保部發(fā)布《非道路移動機(jī)械及其裝用的柴油機(jī)污染物排放控制技術(shù)要求》征求意見稿(以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》),將國四升級提上日程。
那么,什么是國四排放?如何升級到國四排放?有哪些技術(shù)方案可以選擇?國四升級又將帶給行業(yè)哪些影響?在此小編給大家做一簡單介紹。
什么是國四排放?
為了控制大氣污染,我國對不同領(lǐng)域的動力機(jī)械污染物排放量進(jìn)行了限制。在非道路領(lǐng)域,國三排放標(biāo)準(zhǔn)的實施令氮氧化物(NOx)排放量降低了50%左右。國四標(biāo)準(zhǔn)則主要加嚴(yán)了NOx和顆粒物的限制要求,尤其是顆粒物限制幅度更大,其中NOx削減13%~45%,顆粒物削減50%~94%。
非道路移動機(jī)械國三及國四排放污染物限值對比
這一標(biāo)準(zhǔn),將我國與世界主流國家的非道路排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步拉近。
2008年,美國實施非道路T4過渡標(biāo)準(zhǔn),2011年,歐盟實施與其相當(dāng)?shù)姆堑缆窔WⅢB排放標(biāo)準(zhǔn)。2014年,美國和歐盟又分別切換至T4最終標(biāo)準(zhǔn)和歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。而我國即將實施的國四標(biāo)準(zhǔn),則相當(dāng)于歐盟的歐ⅢB和美國的T4過渡標(biāo)準(zhǔn)。
而在《標(biāo)準(zhǔn)》的編制說明文件中,又提出了鼓勵性的更高目標(biāo)性要求,相當(dāng)于美國與歐盟的四階段標(biāo)準(zhǔn),目的在于引導(dǎo)企業(yè)提早規(guī)劃非道路新產(chǎn)品的技術(shù)路線。
如何升級到國四排放?
從技術(shù)上說,國三升級與國四升級是一脈相承的關(guān)系,邁入國三電控時代后,國四升級的技術(shù)壁壘就不再明顯,只是要求更加嚴(yán)格。
在國三時代,非道路柴油機(jī)技術(shù)迎來了大的變革。電控技術(shù)首次應(yīng)用在非道路柴油機(jī)上,通過精確控制燃油噴射時間以及噴射量,達(dá)到國三排放標(biāo)準(zhǔn)。
到了國四升級,由于對顆粒物的限制更高,所以在電控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,需加裝后處理系統(tǒng)。由于國三時期已經(jīng)解決了電控技術(shù)在非道路柴油機(jī)上的應(yīng)用難題,所以國四升級的技術(shù)方案選擇更多的是在后處理上。
在《標(biāo)準(zhǔn)》中,環(huán)保部已經(jīng)明確37~560 kW的非道路移動機(jī)械應(yīng)加裝壁流式顆粒物捕集器(DPF)。
然而,盡管降低顆粒物的方案已經(jīng)明確,但國四升級的整體技術(shù)路線仍需企業(yè)按照成本及技術(shù)實現(xiàn)難易程度的平衡點,找到最佳排放路線。
技術(shù)路線如何選擇?
在這里,我們需要清楚的是環(huán)保部限制的是哪些排放污染物,分別有哪些技術(shù)方案與之對應(yīng)。
在《標(biāo)準(zhǔn)》給出的污染物排放限值中,主要是對一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔铮℉C)、氮氧化物(NOx)以及顆粒物(PM)做出了限定。一般來說,CO和HC的排放限值容易達(dá)到,所以并不需特別對待,需采取措施的是氮氧化物和顆粒物。
高壓共軌或單體泵技術(shù)可以在燃燒階段很好地減少排放污染物的產(chǎn)生,增壓中冷及廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)則是進(jìn)一步改善燃燒環(huán)境,減少排放。這3者是國三升級普遍采用的技術(shù)方案,也是國四階段可選擇的缸內(nèi)減排技術(shù)。
在后處理方面,降氮氧化物的措施有選擇性催化還原轉(zhuǎn)換器(SCR),降HC、CO的有氧化催化轉(zhuǎn)換器(DOC),降顆粒物的有顆粒氧化催化轉(zhuǎn)化器(POC)以及顆粒捕集器(DPF)。效果和實現(xiàn)難度各不相同。由于環(huán)保部已經(jīng)推薦DPF,所以POC一般來說均不再選擇。
國外的企業(yè),大多技術(shù)路線采用高壓共軌+EGR(可選)+不同的后處理技術(shù),具體見下表。而國內(nèi)企業(yè)最終選擇哪種技術(shù)路線,仍需企業(yè)綜合考量決定。
國際各企業(yè)針對T4過渡標(biāo)準(zhǔn)采取的技術(shù)路線
對企業(yè)和用戶有哪些影響?
如果說國三升級是柴油機(jī)技術(shù)升級,那么國四升級,更多的則是監(jiān)管升級。從《標(biāo)準(zhǔn)》中,我們可以看到國家對推動排放升級的決心,并為配合監(jiān)管給出了不少技術(shù)手段。
首先,由點到面控制排放。《標(biāo)準(zhǔn)》引入控制區(qū)的概念,消除之前典型的點工況無法代表整個工況的情形。
其次,實施實時在線及遠(yuǎn)程監(jiān)管?!稑?biāo)準(zhǔn)》明確,柴油機(jī)系統(tǒng)需配備排放控制診斷系統(tǒng)(NCD與PCD),實時診斷排放故障,并給出故障代碼和應(yīng)對機(jī)制,比如降低在用設(shè)備使用性能,迫使使用者處理故障等。
排放控制診斷系統(tǒng)還需提供標(biāo)準(zhǔn)化或無限制訪問接口,以便于監(jiān)管。
此外,《標(biāo)準(zhǔn)》要求37~560 kW非道路機(jī)械配裝精準(zhǔn)定位系統(tǒng),采集時間、經(jīng)緯度信息實時上傳至監(jiān)控中心,實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
再次,實施全壽命、實際工況監(jiān)管。國三階段標(biāo)準(zhǔn)僅要求發(fā)動機(jī)進(jìn)行臺架試驗,并不能覆蓋全生命周期和實際工況。因此,《標(biāo)準(zhǔn)》提出在用符合性的要求,即對已銷售的機(jī)械進(jìn)行田間抽查測試,以實現(xiàn)全壽命和實際工況監(jiān)管。
在此要求中,提出了企業(yè)自查的概念,即除了環(huán)保部抽查外,企業(yè)還需定期對已銷售產(chǎn)品進(jìn)行自查,并報送和公開自查結(jié)果。
最后,信息透明化?!稑?biāo)準(zhǔn)》要求,在不涉及生產(chǎn)企業(yè)機(jī)密內(nèi)容的情況下,包括產(chǎn)品信息、測試及自查結(jié)果等進(jìn)行信息公開。
而在升級成本方面,環(huán)保部給出了調(diào)研結(jié)果,不同功率段的成本增加大致在5%~20%。
各功率段國四升級增加成本情況
因此,國四升級不僅僅是排放升級,更需要全行業(yè)認(rèn)真對待。
而在新一輪的排放升級過程中,企業(yè)、用戶等行業(yè)參與者如何看待?敬請關(guān)注農(nóng)業(yè)機(jī)械雜志社的后續(xù)報道。
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