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学科评估:初步建立了我国柴油机/车颗粒物排放后处理装置评价方法体系

机动车中心、总工办 | 2019-11-14 11:44:00

 

我国各类柴油车和非道路移动机械使用的柴油机排放的颗粒物占到了移动源颗粒物总体排放的九成以上,是环境空气质量和居民身体健康的重要影响因素。柴油机/车颗粒物减排是我国《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》等环境管理政策的重要内容。利用排放后处理装置进行柴油机/机颗粒物减排是近些年来国际上发展的新技术。通过科研积累和与国际同行广泛的交流合作,本学科针对我国在用柴油机/车使用特点和排放状况,有针对性地提出了我国柴油机/车颗粒物排放后处理装置评价方法体系,为国家和地方出台柴油机/车相关污染治理政策提供了技术支撑。

(1)吸收借鉴国际先进经验,初步形成适合中国特点的柴油机/车颗粒物后处理装置评价方法

长久以来,各类柴油车和非道路移动柴油机械排放测量主要使用台架稳态测试方法,测试工况与柴油车和非道路移动柴油机械在实际使用过程中的行驶工况有所不同,该方法测量柴油机/车颗粒物后处理装置的净化效果不能有效反映真实的颗粒物减排效果。本学科研究建立了代表性的柴油车和非道路移动柴油机械排放测试方法:对于非道路移动柴油机械,提出了8种工况下稳态排放测试和利用便携式排放检测系统(Portable Emission Measurement System, PEMS)实车作业任意行驶工况下颗粒物净化效果评价的测试方法;对于各类柴油车,提出了利用WHTC瞬态测试循环和利用PEMS进行实际行驶工况下综合进行颗粒物净化效果评价的测试方法。同时,结合国际交流合作经验,开展了颗粒物后处理装置颗粒物数量(Particle Number, PN)减排效果评价研究,把PN测量方法作为颗粒物后处理装置减排效果评价的重要内容融入到柴油车和非道路移动柴油机械颗粒物后处理装置整体测试评价方法,从而初步构建了适合中国柴油机/车使用和行驶工况的颗粒物后处理装置评价方法。

图1 柴油机/车颗粒物排放后处理装置评价方法研究

(2)初步建立了评估颗粒物后处理装置的指标体系

颗粒物净化效果是评估各类后处理装置性能好坏的主要内容,我国长久以来一直采用颗粒物质量(Particle Mass, PM)作为衡量柴油机颗粒物排放水平的指标。研究表明,PM作为柴油机后处理装置净化效果评价指标容易受到柴油中硫含量、测试条件等的影响,而PN则在各种测试条件下较为稳定,灵敏度更高;本学科还进行了颗粒物后处理装置使用对其他污染物造成影响的实验研究。通过实验研究和国际经验交流建立了评价颗粒物后处理装置使用对颗粒物数量PN、颗粒物质量PM、各类常规气态污染物(PM、CO、HC、NOx、NO2、CO2/油耗)和各类非常规污染物(烯烃类、酮醛类等化合物等)的指标评价体系。

图2 颗粒物排放后处理装置评价指标体系研究

(3)提出了利用颗粒物后处理装置进行在用柴油机/车排放改造升级的方法体系,为地方进行用柴油机/车排放治理提供技术支撑

通过长期实验和示范研究,提出了利用颗粒物后处理装置进行在用柴油机/车改造应遵循的方法体系,包括高效颗粒物后处理装置的筛选方法、拟改造在用柴油机/车筛选考虑内容和指标、颗粒物后处理装置和柴油机/车匹配原则和实车运行考核方法、在线报警系统(OBD)和远程在线监控系统在颗粒物后处理装置安装和运行监控应采用的方式方法和指标等,为地方和行业、企业进行在用柴油机/车排放改造提供技术支撑。

图3 地方改造示范试验

成果应用:柴油车/机污染以及治理方式、方法的提出等相关研究成果为我国《柴油货车污染治理攻坚作战行动计划》、 《加强机动车污染防治工作推进大气PM2.5治理进程的指导意见》、《非道路移动源排放清单编制技术指南》、黄标车淘汰等环境管理政策的制定提供支撑。相关成果已被生态环境部发布的《机动车污染防治技术政策等》、深圳市地标《在用柴油车及非道路移动机械改造治理安装颗粒捕集器技术规范》(SZDB/Z 280-2017)等采纳。科研成果推动了南京、厦门、深圳、郑州等地市的移动源颗粒物治理或示范工作,预估可带来1万吨以上的颗粒物减排效果。

机动车中心、总工办联合供稿