两大排放控制技术路线应用成本对比
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2车用尿素溶液(AUS 32)深圳经济特区技术规范编制说明二〇〇九年六月车用尿素溶液(AUS 32)深圳经济特区技术规范编制说明一、任务来源和起草单位2009年2月23日,我市《政府工作报告》中明确提出要争取在2009年全市机动车和车用燃油全面实施国Ⅳ标准。
2009年3月10日,市政府出台[2009]35号文件《2009年深圳市实施治污保洁工程主要目标及任务分解方案》,明确要求市质监局今年6月底要制定车用尿素溶液(AUS 32)深圳经济特区技术规范。
2009年4月3日,市质监局下发《关于印发〈深圳市质量技术监督局2009年实施治污保洁工程主要目标及任务分解方案〉的通知》(深质监[2009]79号),要求深圳市计量质量检测研究院(以下简称市质检院)承担车用尿素溶液(AUS 32)地方标准编制工作,并随后向市质检院下达了标准编制任务。
车用尿素溶液(AUS 32)深圳特区技术规范由深圳市计量质量检测研究院负责起草。
二、编制背景、目的和意义(一)柴油机发展的需要柴油机以其高压缩比而具有比汽油机更高的燃油效率,由于它具有良好的燃油经济性、动力性、耐久性而广泛应用于客货车上。
柴油车的HC、CO、CO2排放量比汽油车低,并能够作为生物柴油等新能源的最佳使用平台,因此柴油车应用前景非常好。
但是柴油车排放的NOx(氮氧化物)和PM(颗粒物)远高于汽油车,且无法像汽油车那样使用三效催化剂而达到国Ⅳ排放,图1为2008年我市三项空气污染物负荷系数,可知这两种排放物占了80%以上,严重污染空气质量,制约着柴油机的发展。
NOx可形成有毒的光化学烟雾和具有腐蚀作用的酸雨,硫氧化物和氮氧化物正是导致酸雨的主要物质,由上述我市三项空气污染物负荷系数可知:氮氧化物占形成酸雨物质的比例已接近70%。
据市环境保护局近日刚发布的《2008年环境状况公报》显示,2008年酸雨频率为64.4%,比上年上升7.9个百分点。
2009年第一季度深圳降水pH值为4.89,酸雨频率为64.1%,虽然比2008年略有好转,但酸雨的防控形势仍然比较严峻,而氮氧化物是这一阶段的防控重点。
EGR、SCR两种技术路线的比较(转)(2009-09-20 23:50:30)转载▼标签:两种技术路线的比较1.选择性催化还原SCRSCR 系统通过机内净化降低PM 排放,然后利用SCR 系统降低NOX 排放。
2.废气再循环EGREGR 系统通过EGR 将NOX 排放降低到标准要求以下,通过DOC(柴油氧化催化剂)或者DOC+DPF(颗粒捕捉器)将TPM(总颗粒物)降低到排放标准以下。
EGR 系统有以下几种形式:(1)EGR+DOC:通过EGR 降低NOX 排放,同时大幅提高喷油压力并增加DOC 以降低TPM 排放。
斯堪尼亚在EGR 基础上,在机内系统采用了同康明斯联合研发的XPI(超高压燃油喷射系统,不同我们之前讨论的三大主流主机技术),喷油压力增加到220MPa 以上,再加上DOC,实现了欧Ⅳ排放。
可见该路径需要较高的喷油压力,并不适用于之前讨论的主流主机技术。
(2)EGR+DOC+DPF:根据过滤器再生方式不同,又分为主动再生型和被动再生型,目前欧美都以主动再生以技术为主。
被动再生技术曾广泛用于欧美在用车改造,但由于被动再生需要低硫燃油,同时受发动机工况、负载以及排温的影响,所以在安装被动再生系统前一定要保证能够提供再生所需要的条件。
目前欧美单纯采用被动再生技术已经越来越少。
(3)另外,也有制造商通过使用EGR+DOC+POC(颗粒氧化催化器,通过氧化碳烟来降低颗粒数)系统作为过渡技术达到欧Ⅳ排放,该系统需要与被动再生技术相同的工作条件。
但是该系统最大的优点是价格相对较低,依照中国的现实情况和目前所知,国Ⅳ排量3.9L 以内的车辆极可能采用该技术(其中3.5 吨以上车辆则采用DOC+POC 的技术)。
通过以上分析,我们可以得到EGR+DOC+DPF 系统为目前主流的重型车EGR 技术的结论。
通过以上对比,我们得到两种技术路线的比较:(1)SCR 系统:优势在于无需对机体进行改动,即国Ⅲ电控裸机加上SCR 即可实现国Ⅳ;发动机耐久性好;燃油经济性好;对燃油和机油品质要求低;无催化器堵塞风险;技术升级连续性较好;维护费用低。
燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术路线选择一、本文概述随着全球气候变化问题日益严峻,减少温室气体排放成为国际社会关注的焦点。
作为全球最大的碳排放源之一,燃煤电厂的碳排放控制和减排显得尤为重要。
近年来,燃煤电厂碳捕集、利用与封存(CCUS)技术作为一种有效降低碳排放的手段,受到了广泛关注。
本文旨在探讨燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术的不同路线,分析其技术特点、经济性、环境影响等方面,以期为我国燃煤电厂碳减排提供科学合理的决策依据。
本文首先介绍了燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术的基本原理和关键技术环节,包括碳捕集技术、碳运输技术、碳利用技术和碳封存技术。
本文详细分析了各种碳捕集技术路线的优缺点,如化学吸收法、物理吸收法、膜分离法等,并对比了各种技术的适用范围、成熟度和经济性。
本文还探讨了碳捕集后二氧化碳的利用途径,如 Enhanced Oil Recovery(EOR)、化工合成、生物固定等,并分析了各种利用途径的经济性和环境影响。
在分析碳捕集、利用技术的基础上,本文进一步探讨了碳封存技术路线的选择,包括地质封存、海洋封存和矿物碳化封存等。
本文分析了各种封存技术的可行性、安全性和环境影响,并探讨了碳封存项目的风险管理。
本文结合我国燃煤电厂的实际情况,提出了适合我国国情的燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术路线选择建议,以期为我国燃煤电厂碳减排提供参考。
本文的研究成果对于推动我国燃煤电厂低碳发展、实现能源结构优化具有重要意义。
二、燃煤电厂碳排放现状及影响燃煤电厂作为能源供应的主要来源之一,在全球范围内发挥着重要作用。
其产生的二氧化碳(CO2)排放也是全球温室气体排放的主要来源。
据统计,全球约40的CO2排放来自燃煤电厂。
在我国,煤炭作为主要能源,燃煤电厂的碳排放量占据了全国碳排放总量的近一半。
这一现状不仅加剧了全球气候变化的危机,也对环境、经济和社会造成了深远影响。
燃煤电厂排放的CO2是造成全球气候变暖的主要原因之一。
四大汽车集团下属中重型柴油机企业国Ⅳ排放达标控制策略对比分析为应对排放升级,国内商用车及发动机企业均未雨绸缪,加快推出满足国Ⅳ标准的产品。
与2008年的两条一、中国重汽集团有限公司中国重汽的发动机事业由济南动力有限公司(济南动力)和杭州发动机有限公司(杭发)组成。
2009年7月15日,中国重汽(香港)有限公司与全球卡车技术领先的工业集团德国曼(MAN)公司在技术和资中国重汽发动机的后续规划如下:以MAN项目为主线,加快产品结构的调整升级,加速开发生产具有国际先中国重汽部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线二、第一汽车集团公司一汽集团的中重型柴油发动机事业由一汽解放无锡柴油机厂(锡柴)和道依茨一汽大连柴油机公司(大柴)锡柴国Ⅳ中重型发动机的技术路线主要采用SCR和EGR+DOC+POC;大柴国Ⅳ中重型发动机的技术路线主要采用一汽锡柴部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线一汽大柴部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线三、上海汽车工业(集团)总公司上汽集团的中重型柴油发动机事业由上海日野发动机公司、上海柴油机股份公司和上汽菲亚特红岩动力总1、上海日野发动机公司上海日野国Ⅳ发动机采用EGR+与SCR并举的技术路线。
日本日野公司在EGR技术的应用方面已经非常成熟上海日野部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线2、上海柴油机股份公司上柴股份早年是我国柴油机生产的摇篮,如今已发展成为国家特大型专业柴油机设计制造商,其拥有的D1上柴股份2010年1月4日公告,公司满足国IV排放要求的12L发动机项目获上海市财政补助3619万元,并上柴国Ⅳ发动机的技术路线以采用SCR为主,SC8DT系列将采用EGR+DOC。
上柴股份部分6缸国Ⅳ发动机供油系统型式和排放控制技术路线3、上汽菲亚特红岩动力总成有限公司上汽菲亚特红岩动力总成有限公司柴油发动机Cursor9与NEF6两款国IV重型发动机均采用SCR技术路线,与CURSOR9可应用于重型卡车、客车、工程机械、农用机械以及发电机组。
排放法规与燃油经济性要求对车用发动机技术路线选择的影响研究伍赛特【期刊名称】《《交通节能与环保》》【年(卷),期】2019(015)005【总页数】6页(P5-10)【关键词】内燃机; 柴油机; 汽车; 排放法规; 燃油经济性; 节能减排【作者】伍赛特【作者单位】上海汽车集团股份有限公司上海 200438【正文语种】中文【中图分类】U471.230 引言近20年来,满足标准污染物排放一直是全球范围内车用发动机研发的主要工作重心[1]。
对于大多数车用发动机而言,不论是轻型还是重型,道路用或非道路用,迄今为止均在控制排放上取得了巨大进展,尤其是美国、欧洲及日本等国的产品。
就目前而言,全新的车用发动机技术革新和产品竞争的时代已经到来,其发展重点在于满足严格的排放法规并显著改进发动机的燃料经济性。
由公路、航空、水路和铁路所组成的世界运输业每年消耗大量能源[2-5],例如2007年消耗能量达128 EJ。
目前据估计,如果不控制燃料消耗的话,到2050年能量消耗量将增加到309 EJ。
然而,如果采取积极措施减少发动机排放并重点改善其油耗特性,至2050年的能量消耗总量将能够减少到121 EJ。
该数据表明了在运输行业减少发动机燃料消耗的迫切需求。
在运输业中,以公路运输的能耗所占比例最大,大约可占75%~85%。
因此,减少车用发动机的能耗是当务之急。
同时,由法规控制的发动机排放通常包括以下四种标准污染物:氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)。
排放限值不仅适用于新的量产化柴油机,而且也适用于其排放耐久性和质保期,通常要求在一定的最低里程数或时间段内柴油机需满足相关排放标准。
1 世界范围车用发动机排放法规及相关治理措施1.1 排放与温室气体法规排放和温室气体法规的终极目的是为了引导车用发动机工业界采用先进而成本低廉的技术以实现低碳运输。
世界各地的排放法规各有不同,其中以美国、欧洲和日本最为严格。
超洁净排放技术简介随着经济的发展和地区环境容量的限制,国家对提高了燃煤机组火电机组排放标准,即排放废气中粉尘、SO2和NO x分别小于5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3。
以较少污染物的排放,改善当地环境。
针对我国燃煤电厂超低排放需求,我公司研发自己的超低排放技术路线及产品,用低成本和简洁可靠的技术使SO2及粉尘的排放达到超低要求。
下面就我们的超低排放技术的两种技术进行简要介绍。
一、SO2超低排放技术:加装双气旋气液耦合脱硫增效装置1、常规湿法喷淋式吸收塔在进一步提高脱硫效率时存在的几个问题:1)吸收塔内烟气偏流造成烟气短路(俗称:烟气爬壁)导致脱硫效率低。
2)浆液与烟气接触时间短、接触频率低,为提高脱硫效率得增加喷淋层。
3)喷淋层下部区域烟气温度过高,不利于浆液对二氧化硫的吸收2、湿法喷淋式吸收塔加装双气旋气液耦合器对提高浆液吸收二氧化硫效率的理论依据:1)浆液吸收二氧化硫过程可分三个步骤(见下图1)(1)溶质(二氧化硫)由气相(烟气)主体扩散到气液两相界面;(2)气相(烟气)穿过液相(浆液)界面;(3)气相(烟气)由液相(浆液)界面扩散到浆液主体。
图一因此,如果能使气相(烟气)穿透液相(浆液)液膜,便可使吸收反应加快。
由于在液相中任一点化学反应都是平衡状态,二氧化硫一旦到达气液界面,就在界面与液体反应达到平衡,但由于反应是可逆的,界面必有平衡分压,在界面发生中和反应,使其液相(浆液)的钙离子浓度相应减少,而反应物(亚硫酸钙)浓度相应增加。
因此,二氧化硫在气液界面平衡分压必较浆液主体要高一些,这就在气液界面液膜中溶解了未被完全反应的二氧化硫,溶解的二氧化硫形成了向浆液主体扩散和继续反应的倾向。
反应速率方程可表达为取单位面积的微元液膜,其离界面深度为x,微元液膜厚度为dx,(见图2)从界面情况来分析,被吸收的二氧化硫到达气液界面,一部分被反应生成平衡状态,在界面上,由于活性组分钙离子浓度较低,而产物亚硫酸钙浓度较高,因此界面处二氧化硫组分必向平衡分压较低的浆液主体方向扩散,同时,界面上已经反应了的二氧化硫与浆液中的钙离子生成物亚硫酸钙态向液体主体扩散,而未反应的二氧化硫则以溶解态的二氧化硫继续向液体主体方向扩散,二氧化硫的吸收速率等于已反应了的二氧化硫组分与未反应的二氧化硫组分向液膜扩散速度之和。
国四排放技术路线国iv排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放标准,汽车排放污染物主要有hc(碳氢化合物)、nox(氮氧合物)、co(一氧化碳)、pm(微粒)等,通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用,控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。
国四标准比国三对nox和pm要求更为严格。
在国四时代也有两种主要的升级方案,一类是通过使用选择性催化还原(scr)技术,利用尿素溶液对尾气中的氮氧化物进行处理;还有一类是通过微粒捕集器(dpf)或微粒催化转换器(doc),针对燃烧产生的微粒进行处理的egr(废气再循环)技术。
1.原理不同:egr的工作原理就是少部分废气经egr阀步入进气口系统,将一部分排气循进气管与新鲜空气混合后步入汽缸冷却,废气中的co2可以减少混合气的热容量,减少冷却时的最低温度,遏制nox的分解成,从而减少了废气中的nox的含量,同时,对于产生的pm(液态微粒)则通过dpf(微粒钓集器)或doc等后处理方法过滤器掉。
scr相比egr采用废气减少nox产生的环境,scr则更多的把功夫做在后头。
首先通过调整喷射软件及其它措施,在发动机汽缸内让其充分燃烧,使本机pm排放达到国四。
对于产生的nox,在车辆的排气系统中加上一套电控尿素喷射系统,通过“选择性催化还原”过程,将废气中的nox转化成氮气和水排出车外。
2.结构区别:scr技术结构相对更加直观,只需在发动机的基础上创建,须要减少一套尿素还原剂的系统,并且须要定期嵌入尿素水溶液。
相比之下,egr发动机则少了这方面的麻烦,不需要添加任何东西。
不过,egr发动机的温度对于冷却的排放物影响很大,为了确保正常的egr温度,在长途运输的车辆上必须加装小流量、高效率的冷却系统。
这对于中国目前平头载重车驾驶室设计来说,也就是个轻微的考验。
3.对燃油的建议为了达到更清洁的排放,发动机当然也要使用更为洁净的燃油。
国内外生活垃圾焚烧发电及烟气控制技术比较分析国内外生活垃圾焚烧发电及烟气控制技术比较分析摘要:随着人们对环境方面要求的日益增长,垃圾合理处理在践行绿色发展理念和推动生态文明建设进程中发挥着越来越重要的作用.生活垃圾焚烧发电技术作为固废资源利用的一种方法,如今已经演变成为一种成熟的资源利用技术.分别从垃圾焚烧发电行业的上、中、下游,即从垃圾焚烧的原料性质、燃烧发电技术以及烟气控制方面对国内外生活垃圾焚烧技术进行了比较分析,认为随着生活垃圾量日益增长,生活垃圾焚烧技术仍是一种实现减量化、资源化必不可少的手段,但是需要提升焚烧技术,改进国产焚烧工艺,严格控制焚烧烟气中污染物的排放,建立实时监测点,避免造成二次污染。
引言目前,全世界每年产生的城市生活垃圾(municipalsolidwaste,MSW)达到了13亿t,预计到2025年,城市生活垃圾产量将达到22亿t/a,增幅达到70%。
这意味着在接下来的几年内,人均生活垃圾日产量会从1.2kg/人增加到1.42kg/人。
其中,中国是生活垃圾产量增速最快的国家,中国已经在2004年超过美国,成为全球最大的生活垃圾产生国家,预计到2030年,中国的垃圾产量将是美国的2倍。
如此多的生活垃圾如果得不到合适的处理和处置,极容易引发环境问题。
现今生活垃圾处理方法有以下3种:卫生填埋法、焚烧法和堆肥法。
垃圾卫生填埋法应用最早、最广,其工艺简单,处理成本最低,可是占地面积很大,并且填埋产生的渗滤液和填埋场臭气解决难度较大,被填埋的垃圾得不到充分的资源回收和利用,因此该法以后不再是主流的垃圾处理方向。
堆肥法通过微生物消化生活垃圾中的有机物质使其变成稳定的腐殖质。
但堆肥的条件控制较复杂,并且周期较长,不适合进行大量垃圾的处理。
“垃圾是放错地方的资源”这一点正在逐渐为人们所接受,垃圾焚烧法是将垃圾在高温条件下快速氧化燃烧,实现垃圾的减量化、资源化和无害化。
焚烧法与其他方法相比有较大的优势,焚烧法可以有效减少垃圾90%以上的体积,节约土地,并且垃圾焚烧产生的热量可以用来发电,因此焚烧法逐渐成为国内垃圾处理的主要方式。
燃煤电厂超低排放技术路线对比分析2014年9月12日,国家发改委、国家环保部、国家能源局联合发文“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》的通知”中要求,稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。
燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米。
针对“行动计划”,国内火力发电集团提出了“超净排放(50、35、5(氮氧化物、二氧化硫、烟尘浓度))”、“近零排放”、“超低排放”、“绿色发电”等类似的口号。
二、目前主流的超低排放技术介绍(一)脱硝改造1、低低氮燃烧器改造常规低氮燃烧器约75%的NOX是在燃尽风区域产生的,低低氮燃烧器是通过改造燃烧器,调整二次风和燃尽风的配比,增加燃尽风的比例,大幅度减少燃尽风区域产生的NOX,从而有效降低NOX排放。
图1 低低氮燃烧器改造的优势分析2、脱硝催化剂增加备用层催化剂加层是简单有效的提高脱硝效率、降低NOX排放的方法,目前在各大电厂超低排放改造中广泛使用。
通过增加催化剂和喷氨量,可以进一步增加烟气中NOX和氨的反应量,减少NOX排放。
小结:两种改造方式投资都比较高,相比之下,燃烧器改造的一次性投入大,而催化剂加层的运行成本很大,远期投资要比低低氮燃烧器要大得多。
低氮燃烧器改造用于四角切圆直流燃烧器的比较多,改造也都比较成功,而用于对冲布置的旋流燃烧器的案例较少,而且经常会带来屏过结焦严重、超温等影响锅炉安全运行的问题,对于炉膛出口烟温和排烟温度较高、容易结焦的锅炉来说不是太合适。
相比之下脱硝催化剂加层的效果是比较确定的,脱硝加层会带来100-150Pa的阻力增加,影响不大,但是单纯依靠加层和增加喷氨量来提高脱硝效率,将会带来氨逃逸的增多,同时SO2转SO3的数量也会增大,逃逸的NH3与SO3反应生成NH4HSO4,该物质在150-190℃时为鼻涕状粘稠物质,增加的 NH4HSO4可能会造成空预器差压上升甚至造成堵塞,影响空预器的运行效率和运行安全。
中国不同车型排放标准升级国六尾气后处理技术路线、载体单车价格及国六排放标准尾气后处理市场空间预测一、国六排放标准产业政策分析发动机尾气后处理行业主管部门主要是国家生态环境部、国家工业和信息化部,主要负责制定相关法规标准、产业政策,指导行业结构调整、行业体制改革、技术进步和技术改造等工作。
行业自律性组织主要为中国环境保护协会(CEPA)、中国环境保护产业协会机动车污染防治委员会(CVEC)、中国内燃机工业协会(CICEIA)内燃机排放后处理专业委员会等。
行业协会的职能是进行全行业基础资料与有关市场需求的调查、收集和整理分析工作;提供和发布与行业有关的技术经济情报和市场信息,开展咨询服务活动;组织行业技术成果的鉴定和推广应用;组织企业协商订立行业标准、行规、行约,并按章共同遵守等。
目前,我国发动机尾气排放环保管理范围包括轻型汽车(轻型汽油车、轻型柴油车、轻型气体燃料车等)、重型汽车(重型汽油车、重型柴油车、重型气体燃料车等)、车用发动机(重型汽油发动机、重型柴油发动机、重型气体燃料发动机等)、摩托车(普通摩托车、轻便摩托车)、非道路移动机械及船舶等。
汽车尾气中的有害气体都是在发动机在做功过程中产生,生成原因各异。
其中,HC(碳氢化合物)是燃料中未燃烧的物质,主要由于混合不均等原因造成的燃烧不充形成。
NOx(氮氧化物)是燃料在燃烧过程中产生的一种物质。
PM(颗粒物)也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质。
环保部分别于2007年、2010年、2012年和2016年颁布了轻型和重型商用车排放的国三、国四、国五和国六标准细则,并已于2017年7月和2018年1月正式实施中型柴油车、轻型柴油车国五排放标准。
2020年7月将开始实施国六a标准,2023年7月起所有销售和注册登记的轻型汽车应符合标准6b限值要求。
未来国六标准相对于国五标准在CO、HC、NOx等排放指标上更加严格,单一的技术将无法达到标准,无论是轻型柴油机还是重型柴油机都需要同时装备DPF、DOC、SCR才能满足排放要求,DPF的重要性日渐凸显,DPF需求将迎来爆发。
.浅谈轿车用轻型柴油机的两大控制排放技术路线学生姓名学院名称专业学号2015年12月31日浅谈轿车用轻型柴油机的两大控制排放技术路线摘要:通过对轿车柴油化发展史的了解,通过对国外两种主流降低NOx和PM 排放的途径,分析在我国推广所需条件的对比,提出适合我国国Ⅳ/国Ⅴ等排放要求的技术路线及建议。
关键词:内燃机;轿车柴油化;降低排放;技术路线目录引言 (4)一、轻型车用柴油机的发展状况 (4)1、国外车用柴油机的发展 (5)2、国内车用柴油机的发展 (6)二、主要污染物排放 (6)1、柴油车与汽油车的性能差异 (6)2、柴油机与汽油机排气污染物的一般比较 (7)3、欧洲和中国排放法规对比 (8)三、控制排放的两种技术路线及比较 (9)1、SCR路线 (11)2、EGR+路线 (12)3、国外主要生产企业产品技术路线状况 (15)4、国内两种路线的应用状况 (15)四、两种技术路径的发展前景 (15)参考文献 (17)引言节约能源消耗、降低排放污染直至实现“零排放”一直是内燃机研究的最主要课题,也是推动车用发动机技术进步和不断创新的主要动力。
柴油机由于具有体积小、重量轻、低速扭矩和功率大、加速性好、热效率高、油耗低、温室效应气体CO2排放量少、耐久性好、工作可靠等优点在工业、农业、工程建设、交通运输业等国民经济以及国防建设各领域得到了广泛的应用。
过去十多年来,随着石油资源短缺矛盾日益突出,油价不断上涨,对控制温室效应气体排放的呼声日益高涨,加上柴油机高压直喷燃烧技术、排放控制技术和电子控制技术等取得了巨大的进步,将柴油机推到了一个崭新的技术高度,使得我们对柴油机的认识发生了根本的变化。
现代柴油机与传统柴油机相比已经发生了根本性的变化,不可同日而语,成为一种排放清洁、节省能源的动力,应用范围进一步扩大,是国民经济建设的主动力。
但是,由于其特殊的燃烧方式,导致柴油机的NOx和PM 排放较高,在排放法规日益严格的今天,柴油机排放也成为制约其发展的主要因素。
潍柴国六培训应用工程中心课堂目标1、国六不简单2、国六变成了什么样子(后处理、EGR、ECU、整车)3、国六为什么变成这个样子4、国六对营销、服务、使用保养带来的挑战6、请关注关键子系统、子零部件目录1.后处理系统概述2.后处理子系统3.潍柴后处理简介4.国六排放法规5.EGR简介6.OBD简介7.再生简介8.国六新增零部件9.对营销、服务、使用保养带来的挑战10.故障案例DOC (c)DPF SCR ASC空气排气空滤 EGR☐国六主要新增DOC 、DPF 后处理系统(ASC 集成在SCR 内后端); ☐潍柴9H 及以上排量发动机不带EGR 系统,9H 以下排量发动机带EGR 系统; ☐ECU 硬件及软件做了全新升级。
节流阀◆柴油机国五后处理SCRD O C DPF SCRASC国六后处理1. DOC:氧化型催化器 Diesel Oxidation Catalyst2. DPF:壁流式颗粒捕集器 Diesel Particulate Filter3. SCR:选择性催化还原Selective Catalytic Reduction4. ASC:氨气氧化催化器 Ammonia Slip CatalystT :排气温度传感器,共4个,从左至右依次为:DOC 上游排温传感器、DPF 上游排温传感器、SCR 上游排温传感器和SCR 下游排温传感器 NOx :NOx 传感器,共2个,分别为上游NOx 传感器和下游NOx 传感器 ∆P :压差传感器,用于计算DPF 捕集的碳载量 DOC DPF SCR A S CT T T T NOx NOx ∆P国六后处理+传感器☐国六后处理+传感器+执行器D O C DPF SCRASCT T TT NOx NOx∆P燃油喷射:◆可增加额外的燃油喷射系统(“第7支喷油器”,自低压油路取油);◆“第7支喷油器”布置在上游NOx传感器后;◆也可借用喷油器的中远后喷,代替“第7支喷油器”。
两大排放控制技术路线应用成本对比2011-9-13柴油发动机的减排技术路线之争已延续多年,似乎依然是我行我素,谁也说服不了谁。
这与制造商的偏好、用户地区环境,以及使用成本等有密切关系。
因此,对这个问题还是采用因地制宜、实事求是的态度较好。
相信随着排放标准的不断提高,技术路线的孰优孰劣会越来越被实践所证明。
应用成本对比1.附加尿素成本采用SCR发动机的重型车大约每行驶5000km需要加一次尿素,尽管尿素本身成本并不高,但是,我国不同于欧洲,欧洲目前已经有6000多个尿素供应点,而我国还没有。
所以,在我国国Ⅳ实施初期阶段,采用SCR路线的汽车对于用户来说,使用成本会较高,而便利性也会很差。
对于中短途运输的重型车以及较大的运输车队这一矛盾还不会很突出,而对于长途运输和个体重型车用户而言,这一问题难以解决。
EGR发动机就完全没有上述问题,EGR发动机不需要添加尿素的基础设施,不需要定期添加尿素,EGR 发动机和SCR发动机的价格也不会有明显的差异。
从这一方面来看,EGR发动机的使用成本低于SCR。
2.燃油经济性欧洲汽车工业协会(ACEA)曾经宣称“SCR技术是唯一能够同时解决满足排放要求和燃油经济性要求的技术”。
从技术角度分析,相对于国Ⅲ发动机,SCR国Ⅳ发动机可节约燃油5%,同时消耗尿素4%-6%;而EGR+DPF 国Ⅳ发动机需多消耗2%的燃油。
到国Ⅴ阶段,SCR发动机尿素消耗增加到5%-7%,但是燃油消耗可进一步下降到6%。
而到国Ⅴ阶段,EGR技术路线的尾气后处理装置需要进行主动再生,燃油消耗将进一步增加,预计比国Ⅲ发动机增加7%。
(1)欧洲汽车工业协会(ACEA)的研究结果ACEA曾经就使用不同技术的欧Ⅳ/欧Ⅴ发动机的经济性进行过研究,研究结果显示,一台总重40吨的重型汽车采用SCR后处理技术的欧Ⅳ发动机,每100km平均消耗柴油29.8L,尿素1.5L。
与此相对,一台40t重型汽车采用EGR+DPF技术的欧Ⅳ发动机,每100km平均消耗柴油32.6L,没有尿素消耗。
(2)沃尔沃的试验结果如图,据沃尔沃试验表明,要减少每份NOx(如1g/hp-hr),SCR后处理的发动机要使用大约1.5%燃油量的尿素;例如,对于一个采用SCR系统的发动机,要把NOx由6g降低到1g(6-1=5g减少量),需要喷大约7.5%燃油重量(5g×1.5%/克=7.5%)的尿素。
在美国,尿素价格预计和柴油基本相同;因而,在上面例子中,发动机燃油经济性必须至少改善7.5%才能避免使用成本的负面效应;SCR系统在柴油价格远远高于尿素价格的市场上,有很大优势(在北美以外国家,如欧洲),但在北美优势不明显。
(3)康明斯的试验结果从美国康明斯的试验结果来看,采用EGR技术在满足较低排放标准时,油耗增加幅度较小,将SCR发动机消耗的尿素折合成4%-6%的油耗增加,此时,EGR发动机燃油经济性相对好一些。
两种技术的平台研发成本相当,EGR开发成本略高,加上换油周期短,二者的成本相差不大。
但是,当满足欧Ⅴ(EPA2007)以上排放标准时,EGR油耗增加成本要明显高于SCR尿素消耗,EGR的成本高于SCR。
虽然如此,康明斯的经验表明,对于在使用超低硫清洁燃油的情况下,选用EGR系统对于长途运输汽车来说是个最好的尾气处理解决办法。
其原因是由EGR技术的特点决定的。
(4)在中国应用的判断假设未来在中国,满足国Ⅳ阶段的柴油价格为8元人民币/L,满足SCR用的尿素(AdBlue)价格为6元人民币/L,按照欧洲汽车工业协会(ACEA)的研究结果,则每100km,相对于一辆40t重型车EGR+DPF 柴油机,对应SCR柴油机可净节约柴油2.8L,合人民币22.4元,但同时多支出尿素9元,节约净成本13.4元钱。
以每年行驶20万km,则一年可节约成本26800元人民币。
3.机油换油周期对于EGR+发动机来说,将废气与进气混合可以降低缸内氧气浓度,并且废气的热容量要比氧气大。
从而在燃烧过程中降低气体最高温度的同时降低氮氧化物的排放。
但是同时由于燃烧相对不完全,且因缸内氧气含量降低后,PM的排放随着EGR率的增大而急剧增大。
此外,目前我国的柴油中硫的含量基本大于500ppm,当EGR率高时,会出现燃油和润滑油中的硫在参与燃烧后形成SOx,SOx与水形成酸性腐蚀物,这些物质对EGR管路和发动机的金属结构形成非常严重的磨损腐蚀。
因此,EGR十发动机的机油换油周期要比SCR发动机短得多。
基础设施建设成本对比无论是SCR技术路线,还是EGR+技术路线,都要求建设或提升某些基础设施。
SCR面对的主要问题是尿素供应基础设施,而EGR面对的主要问题是如何解决低硫油的供应。
1,欧洲的AdBlue供应目前在全欧洲范围内的加油站都可以买到尿素(AdBlue),但主要的尿素还是以罐装形式供应,每罐的规格大概是1000L,用户能够买到的罐装尿素价格范围是0.3-0.45欧元/L。
罐装尿素主要来自封装和物流,因此,随着地域的差异价格会有所不同。
为方便使用者能够更容易地在其最方便的地方加注到AdBlue,汽车行业的领导者,包括Mercedes-Benz、VOLVO、DAF、IVECO等已联合创办了AdBlue供应网上查询系统。
用户可以通过上网搜索引擎,查询自己所在位置附近的AdBlue供应网点。
目前,这一联盟正在考虑将其联网范围扩大到亚洲和澳大利亚。
2.欧洲的尿素基础设施建设截至2008年,欧洲只有两家公司(OMV和TOTAL GROUP)在加油站建设自己的尿素(AdBlue)泵供应站。
而且由于基础设施建设成本较高,通过这种尿素泵管路供应的AdBlue价格在0.55-0.75欧元/L,比罐装尿素高。
但是,随着欧Ⅴ法规执行的进一步深入,尿素供应基础设施建设已经得到全面推进。
据最新资料显示:·全欧洲范围内的加油站都可以提供销售。
·主要的AdBlue是以桶装形式供应的,每桶规格是1000L。
·在欧洲,AdBlue的成本主要来自包装和物流成本,因地域差异,AdBlue的售价也有所不同。
一般桶装AdBlue终端售价在0.3-0.45欧元/L,管泵供应的AdBlue终端售价在0.55-0.75欧元/L。
可以看到,目前欧洲的尿素供应基础设施网络已基本建成。
尿素价格随着批量的增加和技术的进步也相应下调,2010年已经调整到0.4欧元/L。
3.美国尿素供应情况美国EPA于2006年正式公布期待已久的关于采用SCR技术的轻型和重型柴油车申请排放证书的程序,至此,困惑已久的问题终于揭晓,美国接受了SCR技术。
但就尿素供应基础设施建设问题,美国EPA则表现得相对保守,把更多的责任推给了汽车制造商。
以下是其提出的几种可行方法:(1)汽车分销商供应尿素还原剂汽车制造商负责向其分销商提供足够用的尿素还原剂,当其汽车客户需要添加尿素时,可在其汽车分销商处购买到。
(2)卡车服务站供应尿素还原剂卡车制造商应负责在卡车服务站或其他公用加油站建立足够的尿素供应,以满足卡车用户尿素添加的需要。
(3)应急计划汽车制造商应负责建立尿素供应应急计划,比如开通全天24小时服务热线,当用户需要添加尿素而无法在汽车分销商或其他地点得到时,可以拨打该电话。
制造商应保证通过热线电话订购尿素的价格不能超过汽车分销商供应的尿素价格。
相对而言,美国EPA对保证法规被正确实施方面,态度更为积极。
在证书申请程序文件中,同时规范了两种OBD控制策略。
①限制发动机起动次数策略当尿素溶液减少到某一个最低水平时,系统设计发动机最多还可以重新起动的次数,当发动机重新起动的次数超过规定次数时,发动机将不能被重新起动,直到添加尿素为止。
②在汽车加油时限制发动机起动当尿素溶液减少到某一最低水平,如果在此时对汽车进行加油,而没有同时添加尿素,则加油后的汽车将不能被起动。
欧美的应用经验1.欧洲经验在欧Ⅳ执行初期,针对SCR排放法规的执行与管理,欧洲政府依赖于一套诚信系统。
政府在颁布排放法规的同时,详细说明违反法规的后果。
用户可以冒风险不按要求添加尿素,但一旦被有关部门抓到,惩罚是极其严厉的。
用户基本上不会为了一点小的便宜承担巨额罚款的风险。
德国政府另外制定了一套激励措施,对满足欧Ⅳ排放标准的车辆免征或减少德国公路税,但如果车辆被发现没有满足实际的排放标准,则将被取消该项税收优惠政策。
当然,初期某些欺骗行为也被怀疑存在,随着欧Ⅳ、欧Ⅴ的逐步实施,强制技术控制手段(OBD)已列入法规中。
2.美国经验美国是依赖技术手段来控制排放法规的严格实施。
美国EPA对SCR车辆在无尿素情况下继续运行控制极其严厉,当尿素用完后只是警示灯亮是远远不够的。
要求车辆必须安装OBD系统,并且能够通过技术手段来控制不满足OBD设计条件的车辆无法运行。
3.政府在基础设施建设中的推动作用尿素基础设施建设很难一步实现商业化,初期政府的支持作用是不可或缺的。
我国采用SCR路线的成本分析SCR系统的优势在于无需对机体进行改动,即国Ⅲ电控裸机加上SCR即可实现国Ⅳ;发动机耐久性好;燃油经济性好;对燃油和机油品质要求低;无催化器堵塞风险;国Ⅳ之后技术升级连续性较好;维护费用低。
劣势在于初始成本高;质量较大,单车损失有效载荷在400kg左右;对封装要求较高;低温失效问题,尿素在零下11度会凝固,在黄河以北地区使用,需加装解冻装置,进一步增加了成本和损失了有效载荷;最主要的问题是随车携带的尿素一般一次仅能使用5000-10000km(重型车),需及时补充,面临尿素的供应和配给问题。
据2010年初统计,北京环保局自2008年以来公布的所有符合国Ⅳ排放标准的重型柴油车及重型柴油发动机型号目录,其中SCR系统占据了绝对领先的市场份额。
值得注意的是所有带OBD(车载自动诊断系统)的重型车和重型柴油机均选用了SCR系统,而在SCR系统供应商中仅有威孚力达一家国产供应商。
从北京奥运会期间国Ⅳ实施的实际情况来看,北京成功运行了约4500辆采用SCR技术的公交柴油车,由公交公司负责尿素供给。
沈阳、杭州、广州等其他城市也在试验这种车辆。
玉柴对配置YC6L(177kW)发动机的公交车运行在城区和城郊工况下的节能、减排效果进行了测试。
初步测试结果显示:1.使用国Ⅳ发动机相对国Ⅲ同型号发动机,油耗下降3060t/(年千台),NOx排放下降720(城区)-840(城郊)t/(年千台),PM排放下降3.6t/(年千台);2.使用国Ⅴ发动机相对国Ⅲ同型号发动机,油耗下降3060t/(年千台),NOx排放下降780(城区)-964(城郊)t/(年千台),PM排放下降3.6t/(年千台);3.春秋季节尿素溶液消耗量在2.1-2,8L/100km,夏季消耗量在2.5-3L/100km。