车用尿素溶液的应用及标准发展现状_王永红

世界各国在推行更为严格的柴 油机排放法规的同时，配套制定了 车用尿素溶液标准，如欧洲、日本 等。目前，车用尿素溶液在国际上 有两大主要认证，一是德国汽车工 业协会（VDA）的AdBlue认证，另 一个是美国石油学会（API）的DEF 认证。
国内外车用尿素溶液的标准主 要有：
◇国际标准化组织ISO 22241-1：2006《Part 1: Quality requirements》（柴油发动机AUS 32 型NOX 还原剂第1部分质量要求）；
文主要介绍车用尿素溶液的应用情
素更适合作为重型柴油机SCR技术中
了53%～64%，基本上与汽油车 况以及相关标准。
处理NOX 的还原剂。
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2012 October
第 五 期
车用尿素溶液的国内外应 用情况
在美国，车用尿素溶液被称 为柴油机尾气处理液DEF（Diesel
的技术。通常100 L柴油需要消耗
SCR技术及车用尿素溶液的应用
◇ISO 22241-2：2006《Part 2:
4 L左右的车用尿素溶液。按照我
目前车用尿素在我国的消耗率
Test methods》（柴油机. NOX 还原
国 全 部 卡 车 保 有 量 计 算 ， 需 要 近 还比较小，主要集中在最早实施国 剂AUS 32 第2部分：试验方法）；
剂，且易受硫含量影响引起催化剂中
最严的排放法规。日本国土交通
80%～90%的柴油机尾气中的NOX
毒，活性温度范围窄，还原效率不
省加强了尾气排放规定，制定了
排放。因此，柴油机在内净化处理
高，易造成二次污染。相比之下，氨
全球最为严格的规定，即“后新
的同时辅助以尾气后处理技术来控
气及尿素不但还原效率高，活性温度
车用尿素溶液的国内外相 关标准
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目前，我国重型柴油车在物 流及客运中所占的比例逐年上升。 由于SCR技术比EGR技术节油 5%~7%，因此即使扣除因使用车用 尿素溶液而增加的费用，SCR技术 还有2%~3%的成本优势。
从经济节能角度看，SCR技术 是适合我国国情的重型柴油机节能 减排技术路线，具有较大的车用尿 素溶液需求。为推广SCR技术，国 内需要大量相关配套设施。
指定技术。作为SCR技术的必备配
美国旅行公司的加油站经营商 SCR技术的卡车发动机生产企业也
置，车用尿素溶液的市场应用前景 于2009年夏宣布，其全部234个商 会采用EGR技术，包括使用颗粒物
无限。
店已经开始销售10 L/桶的DEF处理 捕集器。
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1.0×107 t车用尿素溶液，可消化尿 家第Ⅳ阶段机动车排放标准（国Ⅳ
◇ISO 22241-3：2008《Part3:
素3.0×106 t。同时，车用尿素溶 标准）的北京和深圳等大城市的公 Handling，transportation and
液生产工艺简单，国内原料尿素供 交公司。北京地区目前每月车用尿 storage》（柴油发动机NOX 还原
车用尿素溶液在欧洲的销售量 场前景十分可观。
找到车用尿素的加注站点。由此可
达1.0×106~1.5×106 t/a。欧洲供 应车用尿素溶液的基础设施比较普 及，目前已经有1 500家左右的加注 站，并且仍在继续增加。欧洲正开 展加注枪及注入管接头等的标准化 研究工作，以扩大其市场通用性。
日本
日本几乎所有的重型柴油车 均采用SCR尾气处理系统，车用尿 素溶液的市场需求量也迅速增加。 2007年，日本车用尿素溶液的销售 量约为2.5×104 t，预计2015年的销 售量将达到3.3×105 t。
☆车用尿素溶液加注站的建设 需要国家的规划和大力支持，应严
格车用尿素溶液的加注管理。
参考文献
[1]Andrew P Walker，Ronny Allansson，Philip G. Blaakeman ，et al. The development and performance of the compact SCR-Trap system：A 4-way diesel emission control system. [R].SAE paper，2003-01-0778. [2]邢居真，高俊华，钟绍华.选择性催 化还原(SCR)技术降低柴油机NOX排放 研究[J].北京汽车，2009，31(3)：14-18. [3]陶建忠，利用选择性催化还原反 应（SCR）降低车用柴油机氮氧化 物的技术研究[J].山东大学学报， 2008，58(4)：65. [4]云端，邓斯理，宋蔷，等.V2O5WO3／TiO2系SCR催化剂的钾中 毒及再生方法[J].环境科学研究， 2009，22(6)：730-735.
◇清华大学重点研究了V2O5/ WO3/TiO2催化剂的特性和还原剂的 喷射控制策略[4]。
◇上海交通大学机械与动力工 程学院、汽车工程学院以及南京大 学等高校合作开展了关于SCR尾气 排放的试验。
◇东风汽车集团公司开发了 DCI11、EQH、ISDe、ISLe等系列
见，建设车用尿素溶液加注站是我 国推广SCR技术首当其冲的问题。 在全国范围内建设车用尿素溶液加 注站是一项大工程, 需要政府的政 策支持及管控加油站的石油生产 及运营部门、尿素生产企业等协力 合作。上海浦东公交公司专门引进 了近百辆符合欧Ⅳ排放标准的新型 公交车用于世博运输，车用尿素溶 液已成功助力上海世博会。与普通 公交车辆相比，车用尿素溶液的应 用可使车辆的氮氧化物排放量下降 80%以上。随着我国第Ⅳ阶段排放 标准的实施，SCR技术的应用将日 益普及，车用尿素溶液也将得到广 泛应用。
目前，日本车用尿素溶液的主 要生产商有3家公司，分别为尼桑化 学公司、三菱化学公司、立邦化学 公司。
中国
SCR技术及车用尿素溶液研究 情况
国内的科研院校已经开展了 SCR技术的相关研究工作：
◇武汉理工大学对一套 自德国引进的SCR硬件系统 （PUREM）进行了评价研究，搭 建了自己的控制装置，并对还原 剂喷射装置的核心部件喷嘴和计 量泵提出了替代方案。
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随着我国第Ⅳ阶段排放标准的实施，SCR（选择性催化还 原）尾气后处理技术成为适合我国国情的重型柴油机节能减排 技术路线，车用尿素溶液作为SCR还原剂，也将有较好的应用 前景。本文介绍了SCR技术原理以及车用尿素溶液的市场应用 情况及产品标准。
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☆应根据我国特点，制定达到 国际先进水平且满足我国排放法规 要求的车用尿素溶液国家标准，为 规范车用尿素溶液市场，确保车用 尿素溶液产品质量提供技术依据。
☆政府应结合实际国情，对 SCR车辆进行管理，避免装有SCR 系统的国Ⅳ排放汽车在没有添加尿 素的情况下行驶。由于SCR装置起 不到应有的减排作用，其真实的尾 气排放将更加有害于大气环境。
柴油机油提出了更为苛刻的要求。
EPA 2007/2010等，世界各国都致
中喷射32.5%（质量分数）雾状尿
其中，NOX排放限值自排放法规实 施20年以来下降了81%；PM（颗
力于减少柴油机NOX 和PM排放的 研究，其途径有提高燃油品质、实
素水溶液的方法，将NOX 还原成氮 气及水分。
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粒物）排放限值15年以来下降了 97%。美国环保署（EPA）要求从 2010年1月1日起实施EPA 2010法
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要求》； ◇日本标准JIS K2247-1：2005
《柴油机 氮氧化物还原剂AUS32 第 1部分：质量要求》。
◇2008年7月1日实施的我国 北京市地方标准DB 11/552—2008 《车用尿素溶液》；
◇2011年9月1日实施的我国 上海市地方标准DB31/T538—2011 《车用尿素溶液（AUS 32）》；
长期规定”，并于2009年10月起
制柴油机有害物质的排放成为柴油
范围宽，而且对硫含量没有特别严格
实行。在柴油车方面，“后新长
机未来的发展方向。SCR技术所用
的要求。氨气和尿素相比，尿素还液。本
有无毒、便于运输的优点。因此，尿
40%～65%，将PM排放限值降低
王永红 刘泉山 中国石油兰州润滑油研究开发中心
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2 0 0 5 年 ， 欧 洲 车 用 发 动 机 已 达到相同水平。为了满足欧Ⅳ以及 SCR工作原理
开始实施欧盟机动车污染物排放第 Ⅳ阶段标准（欧Ⅳ排放法规），对
将来更加严格的重型柴油车的排放 法规要求，如欧Ⅴ、欧Ⅵ及美国的
SCR技术是较成熟的降低NOX 排放的技术。SCR技术采用在尾气
目前SCR还原剂主要有3类， 即烃类及其衍生物、氨气和尿素溶
g/kW·h降低到0.27 g/kW·h，
生产和使用成本明显升高。SCR
液[3]。烃类及其衍生物价廉易得，但
比欧Ⅵ排放法规和日本2009年的
（选择性催化还原）技术是一种很
所用催化剂为比较昂贵的金属催化
排放法规都要低，是目前全球要求
有前途的机外净化措施，能降低
液的应急服务。
欧洲 欧洲大多数发动机生产厂家多 年前已采用SCR技术。SCR技术 的主要优点是：与EGR（废气再
早 在 几 年 前 ， 美 国 国 家 环 境 会先用3 785 L （1000加仑）容积 循环）发动机相比，SCR发动机的
保护局就已经把SCR技术作为官方 的“迷你”加注器来销售尿素。
燃料利用率提高了3%左右。使用
行机内净化技术和尾气后处理技 术。但是大量的试验研究[1]证明， 仅依靠机内净化技术同时降低NOX
SCR系统工作原理见图1。用 于欧Ⅳ发动机的典型SCR系统组成 见图2。