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非道路柴油机如何争取烟度排放达标

发布日期 2017-03-29 17:41:35  作者:  浏览次数:

国家环境保护部为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,防治污染,保护和改善生态环境,保障人体健康,发布了《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》的公告。

紧随着,北京、天津、上海、深圳相继出台了当地地方的《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》,其目的以消除非道路移动机械排气冒黑烟问题,争取实现PM2.5下降,降低在用非道路移动机械排放导致雾霾形成的排放物数量。

这说明在用非道路移动机械环保政策逐渐走向成熟:各地在初级阶段的政策主要是发展经济,内燃机业也是大干快干,对发展的考虑重于排放的要求;而高级阶段的政策则重于“发展与治理并举”。逐渐实现把环保的理念生根于企业与每一个人心中。

按照深圳市《在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值及测量方法》要求,开展对非道路移动机械排气烟度的治理显得尤为重要,今后在深圳市的建筑工地、工厂、机场、港口码头的非道路移动机械排气的光吸收系数要小于或等于0.5m-1,超限值排放的非道路移动机械不得进入深圳的建筑工地、工厂、机场、港口码头承揽业务。否则,根据有关大气污染防治的规定,将面临1万~10万元的罚款。其他立法城市也有类似的要求。

非道路移动机械按照设备工作场地可分为以下几类:1)常用、备用发电机组;2) 建筑工程机械(装载机、推土机、挖掘机压路机、非道路用卡车等);3)港作机械(起重机械、吊塔机械等);4)企业场(厂)内机械(叉车、厂内运输车辆、材料装卸机械等);5)农林机械(包括大型拖拉机、联合收割机、木材切割运输机械等);6)机场地勤设备;7)铁路机车;8)船舶发动机;

不同地方标准分别采用启动烟度、自由加速和自由加载以及以无量纲林格曼黑度表示的林格曼烟度法等测量方法,不透光烟度(单位:m -1 )作为计量单位,制定的检测方法有不小差异。

北京地标DB11/ 184-2003以及2013年修订版中提出的测量方法有以量纲m -1 为计量单位的自由加速法、自由加载法以及以无量纲林格曼黑度表示的林格曼烟度法等三种测量方法。2013 年 12 月 31 日以前注册登记或销售的非道路移动机械,执行旧车排气烟度的光吸收系数都应不超过1.6m -1限值。2014 年 1 月 1 日以后登记注册或销售的非道路移动机械,执行排气烟度的光吸收系数都应不超过0.5m -1。相对而言,北京地标出台最早,规范起草单位是北京理工大学,为其它城市的非道路移动机械用柴油机排气污染治理提供政策、技术等方面的有效借鉴。

深圳市对非道路移动机械排气烟度的治理要求较高,虽然仅采用自由加速和自由加载两种测量方法,但要求在用非道路移动机械只要在正常工作状态下,无论发动机新旧排气烟度的光吸收系数都应不超过0.5m -1,只有采用在排气管安装颗粒物捕集器等措施才能确保排气达标。深圳地标的规范起草单位是深圳市环境科学研究院、北京理工大学。因此,总体深圳地标的设计思路与北京地标一致(都有北京理工大学参与),但由于出台时间晚于北京地标,因而要求更加严格,在此要求条件下,国三柴油非道路发动机在使用半年后能够达标的只有采用合适的后处理系统才可以确保烟度排放无忧。柴油发动机在使用1年后,很难再达到深圳市的政策标准。

上海则采用了相对变通的方法:分阶段法,在2017年1月1日之前,采用“新机新标准,老机老标准”原则予以实施,而在2017年1月1日(含)之后,采用“新机老机统一标准”原则予以实施。同时标准采用启动烟度、自由加速和自由加载三种测量方法,不透光烟度(单位:m -1 )作为计量单位。2015年10月1日以前注册登记或销售的非道路柴油机械限值,执行排气烟度(自由加速烟度法或自由加载烟度法)的光吸收系数都应不超过1.6m -1限值;启动烟度法的光吸收系数不大于3.0 m -1。2015年10月1日(含)以后登记注册或销售的非道路柴油机械限值,执行排气烟度(自由加速烟度法或自由加载烟度法)的光吸收系数都应不超过1.0m -1限值;启动烟度法的光吸收系数不大于2.0 m -1。从2017年1月1日(含)开始,所有非道路移动机械执行该限值要求排气烟度(自由加速烟度法或自由加载烟度法)的光吸收系数都应不超过0.5m -1限值;启动烟度法的光吸收系数不大于1.0 m -1。

上海市结果判定合格与否的依据是:根据各非道路用柴油机械的实际情况,可以选择自由加速烟度和自由加载烟度两种方法其中之一作为检测,并加做启动烟度测量,如任一测量结果超过规定限值,均可判定该机械烟度排放检验不合格。虽然看起来上海市地标的限值低于其他地区特别是深圳市,但上海市要求的启动烟度测量对非道路用柴油机械来说是比较高的(启动烟度测量是其他城市所没有强制要求的,特别于其他城市的地标要求,需要引起柴油车辆制造厂家的高度关注),这块更多的要求在于发动机制造厂家自身加强机内控制技术的研发与推广来实现排放水平的提高,除了采用DPF技术(易堵塞,推广困难)可以达到启动烟度的限值要求外,其它颗粒捕集技术都无法实现捕捉效果。

国内非道路移动机械排放标准实施日期与欧美国家相比较晚,与我国车用发动机相应排放阶段标准实施也相对滞后。因此我国现针对排气烟度不合格的非道路移动机械,应当鼓励采用合适的技术改造方案治理(从成本与可技术实现角度来看,道路车辆适用的不一定是非道路车辆可以适用),万不可技术方案未经验证之前就一拥而上,导致社会资源浪费,挫伤企业的改造积极性和增大企业负担。

由于非道路移动机械的价格相对较高,老旧产品的剩余价值也相对较高。如果强行报废的话,企业的经济损失相对比较大,特别是当今经济持续下行的大环境下更加需要保护好企业利益。通过对其排放水平进行治理要采用一种相对经济可行的排放治理措施,实现企业、地区、百姓的三方利益共赢的方案才是最佳的。

根据目前的技术水平和排放治理的目标,有以下三种治理措施:

1)对喷油泵进行调整或更新;

2) 加装颗粒捕集器/DPF/DOC等后处理产品;

3)更换同型号的燃气发动机或者满足国四及以上排放要求的柴油发动机。

采用第一种方法——对喷油泵进行调整或更新,产品的采购费用大约在 2000 元左右,费用较低但实际作用效果有限,由于旧发动机的调校代价远远大于采购产品的费用,且大部分旧发动机由于磨损程度不一无法得出满意的一致性和排放效果,得不偿失。

采用第二种方法——加加装颗粒捕集器/DPF/DOC等后处理产品,分为主动式与被动式。其中主动式治理的费用大约在 22000-45000 左右,主要应用在产值较高的道路车辆上面,非道路车辆特别像叉车之类产品的自身货值较低(3吨柴油叉车不及5万)以及安装空间有限,不太适宜。

而被动式后处理产品的售价不等,基本只有主动式后处理产品的10-20%之间,企业及个人比较容易接受,但堇青石陶瓷滤芯结构的产品非常容易堵塞,导致背压过大,发动机无法正常工作(因此相当数量的后处理制造企业使用直接在产品的出气端打孔方式来改变滤芯的真实功能,从而起到稍微延迟堵塞的时间周期,但烟度治理的实际效果大大降低),几乎每周都需要定期拆卸下来拿去专门的高温电炉进行长达4小时的高温焚烧(温度必须控制在550-650度之间),花费较为高昂的时间与电力成本进行再生,经过再生以及清洗干净后重新再装配,因此对DPF/DOC产品的推广需要更多的对比了解。对干式颗粒捕集器进行技术改革是一个切实可行的技术方案,绿谷净化干式颗粒捕集器解决了该痛点(根据发动机排量不同,费用不同),费用与性能效果相比,属于可接受价格范围。

采用第三种方法——更换先进的国四排放柴油发动机,治理费用大约在 20000-60000 元(先进喷油控制技术以及后处理技术),因此更换先进的柴油发动机价格比较昂贵;还有一种方案就是应用柴改气产品。采用柴改气(柴油发动机改型为同款LPG、CNG等型号发动机)产品后,烟度几乎降低为零,但是适用范围有限。

综上所述,第二种方法加装合适的柴油烟度净化器后处理产品,是在用非道路移动机械用柴油机排气烟度排放限值达标的最经济有效治理方案。




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