柴油发动机的主要污染排放物是NOx(氮氧化物)和PM(微粒),减少这两种排放物所需的工作条件刚好是相反的,因此,出现了EGR(废气再循环)和SCR(选择性催化还原)两种技术方案来达到国四排放的要求。采取SCR技术路线的发动机在燃烧的过程中,已通过技术手段使柴油充分燃烧从而达到有效控制PM排放量的目标,而NOx则需要在排气的过程中将其还原为氮气(N2)和水(H2O),这一过程的还原剂就是车用尿素溶液。尾气从涡轮增压器出来后进入排气管,排气管上安装有尿素计量喷射装置,在温度达到300℃-500℃时喷入尿素溶液,在催化剂的作用下尿素(NH2CONH2)水解产生NH3和CO2 ,NH3与NOx反应,生成氮气和水排出。车用尿素溶液在催化还原反应中的控制是非常精细化的一个过程,尿素的喷入量要与NOx的浓度相匹配,尿素的喷入量过少,则达不到应有的处理水平,尿素的喷入量过多,则会使多余的氨气排入大气,导致新的污染SCR是Selective Catalytic Reduction的缩写,翻译为选择性催化还原转化器.。
CR安装在柴油汽车排气系统中, 将柴油发动机排气中的NOx催化还原成N2和O2的催化转化装置。尿素溶液通过一个加热的管道从尿素储液罐中被吸取, 然后用压缩空气将尿素溶液均匀地吹入尾气中, 尿素溶液被气化并释放出氨气, 然后在 SCR 系统的催化器中使 NOx 加速转化成纯净的氮气和水。由于重型车实现国Ⅳ排放普遍采用SCR技术路线,需要添加尿素溶液。众多企业看准这一市场,加入车用尿素溶液的生产和销售行列,而车用尿素溶液的质量直接关系到车辆能否正常运行,因此迫切需要得以规范。
中国的车用尿素产业从2008年前后才开始起步,据中国卡车网了解,中国某尿素企业,在面对假冒伪劣产品的冲击时,已经面临着“劣币驱逐良币”的困境。企业负责人提到:“现在困扰我们的,不仅仅是去年下半年以来市场上“一哄而上”的众多不达标车用尿素产品的冲击,从司机的角度,当然是省钱了,但是从排放控制的角度来说,这样就会架空国四标准。长此下去,雾霾治理从何谈起?”
行业内还有些不良商贩用农用尿素代替工业尿素调和成车用尿素溶液,加强车用尿素生产的监管,检测尿素产品的浓度,还要规范车用尿素在市场流通的管理;另外,客户自己也要加强对车用尿素真假伪劣的鉴别。加强车用尿素行业的监管力度才是为关键的对于规范车用尿素行业秩序有着重要的意义。
本文以北京市为例,主要从以下4个方面开展研究工作: (1)北京市车用尿素溶液需求及发展分析 包括:国Ⅳ重型柴油车保有量估算、单车车用尿素年消耗量估算、国Ⅳ标准实施后车用尿素溶液年需求量估算、车用尿素溶液的成本与效益分析; (2)北京市车用尿素溶液的供应方案 包括:北京市车用尿素溶液的供应方案规划、北京市车用尿素溶液的供应方式、北京市车用尿素溶液的经销方式、相关规范对加油站建立车用尿素溶液加注系统的要求; (3)车用尿素溶液的品质对SCR系统的运行效果影响评估 包括:国外进行的车用尿素溶液存储试验和SCR系统在极端气候条件下的运行试验、北京正常工况下公交车队车用尿素溶液的实际使用情况、北京市场上不同生产厂家的车用尿素溶液产品对NOx消减率的影响、车用尿素溶液浓度对NOx排放的影响; (4)车用尿素溶液供应体系的监管建议 包括:针对生产供应商的监管、针对产品经销商的监管、针对车用尿素溶液终端用户(社会营运柴油车和北京市特殊车队)的监管。 北京市作为我国环保行列以及历次新标准提前实施的示范地区,通过针对北京市开展推行国Ⅳ重型柴油车车用尿素供应体系的研究工作,提出一套车用尿素供应体系的方案建议,对未来我国其它城市以及全国范围内推广重型柴油车国Ⅳ排放标准具有普遍的指导意义。