機動車尾氣排放：市場巨大但困難重重
數(shù)據(jù):
中國大地到底有多少機動車？統(tǒng)計顯示，截至去年年末，全國民用汽車保有量達到7619萬輛(包括三輪汽車和低速貨車1331萬輛)，比上年末增長17.8％。但在給生活帶來便利的同時，機動車污染問題也成為關注的焦點。根據(jù)第一次全國污染源普查公報，全國機動車氮氧化物排放量為549.65萬噸，在全國氮氧化物排放總量中所占比例超過30％。
2010年9月起，珠三角地區(qū)正式執(zhí)行第四階段國家機動車污染物排放標準，同時停止銷售、注冊不符合國Ⅳ要求的車輛。在此之前，北京和上海已經(jīng)進入了國Ⅳ時代。相比國Ⅲ標準，國Ⅳ標準對機動車排放控制更趨嚴格，需要在滿足國Ⅲ標準基礎上進一步降低30％～50％的污染物排放才能達標，按標準規(guī)定全國范圍內(nèi)最晚于2011年實施國Ⅳ標準。同時，在即將到來的“十二五”期間，如果對氮氧化物排放總量進行控制，機動車也是其中一個重要方面。
然而，國Ⅲ轉(zhuǎn)國IV不是一個輕易能跨過去的門檻。“國Ⅲ提升至國Ⅳ并不像國Ⅱ升國Ⅲ那樣簡單，只需改裝電噴系統(tǒng)，國Ⅳ標準涉及到整個發(fā)動機技術的全面提升。”福田康明斯公司總經(jīng)理王寧這樣表示。
柴油車成控制重點，后處理產(chǎn)業(yè)國內(nèi)企業(yè)競爭力較強
柴油車氮氧化物排放量超過機動車總排放量的60％，控制技術更復雜，但國內(nèi)部分企業(yè)已取得一些研究成果，生產(chǎn)能力可滿足需求
控制機動車氮氧化物排放，重點在柴油車。雖然汽油車的保有量大，但氮氧化物分擔率低，而以大型載客車和重型貨車為主的柴油車排放的氮氧化物量超過了60％。相比汽油車的三效催化劑，柴油車在氮氧化物控制方面還沒有成熟的技術路線，技術也更為復雜。
中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員賀泓在接受記者采訪時表示，柴油車氮氧化物控制應該從燃油品質(zhì)、機內(nèi)凈化和后處理技術3個方面同時著手、協(xié)調(diào)發(fā)展。同時，氮氧化物控制也是即將在全國推行的國Ⅳ排放標準中明確要求的。
對于潛在的市場需求，國內(nèi)企業(yè)準備好了嗎？
賀泓告訴記者，柴油車尾氣中氮氧化物的濃度與汽油車相當，碳氫和一氧化碳的濃度較低，顆粒物卻是汽油機的幾十倍。但是，三效催化劑已經(jīng)成功開發(fā)并被廣泛應用，可將汽油車排放的主要污染物削減90％以上。與此形成鮮明對比的是，至今沒有成熟的后處理技術廣泛應用于柴油機主要污染組分氮氧化物的治理，國內(nèi)也尚未對柴油車尾氣顆粒物排放進行有效的機外凈化與處理。
一位內(nèi)燃機排放后處理行業(yè)的專家在接受采訪時說，“從國Ⅱ到國Ⅲ，關鍵在于燃油噴射系統(tǒng)，而從國Ⅲ到國Ⅳ，就必須使用排放后處理技術。”他同時表示在國外，由于對汽油車控制技術的研究已經(jīng)成熟，后處理行業(yè)企業(yè)與汽車廠商都有良好的合作關系，而我國汽油乘用車品牌多為國外獨資或者中外合資，在這些汽車品牌進入中國的時候，相應的后處理企業(yè)也隨之進入了中國市場并占據(jù)了相當大的份額。在他看來，相比于汽油車，在柴油車后處理方面國內(nèi)企業(yè)還是有很大機會的。對此，賀泓表示同意，他說:“在這方面，我們與國外企業(yè)基本處于一個起跑線上，甚至在某些方面還領先于國外。”正因如此，加強對柴油車后處理技術的研究對于打破國外企業(yè)的技術壁壘有很重要的作用，至少會迫使國外企業(yè)降低價格、降低技術應用的成本。
賀泓告訴記者，國內(nèi)幾家柴油機生產(chǎn)商、整車廠和尾氣凈化企業(yè)在柴油車后處理技術方面已經(jīng)進行了很多研究并取得了一定成果，“我認為，如果推行柴油車國Ⅳ標準，對氮氧化物排放進行控制，目前國內(nèi)企業(yè)的技術馬上就能應用，生產(chǎn)能力很快就能滿足市場需求。”
千億市場潛力引各方關注，激烈競爭或?qū)⒌絹?/strong>
利潤豐厚，市場廣闊，企業(yè)投資積極性高，需防止惡性壓價競爭
“目前，歐洲排放后處理產(chǎn)業(yè)約有800億元的產(chǎn)值。以中國汽車保有量來推算，實施國Ⅳ標準限值后，排放的后處理產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生上千億元的市場份額。”中國汽車工業(yè)協(xié)會有關人士說，“柴油發(fā)動機排放后處理的利潤十分豐厚，受到跨國公司的重視。”
比如，巴斯夫表示，一直致力于和主機廠緊密合作優(yōu)化氮氧化物的排放，包括為發(fā)動機標定選擇合適的技術。巴斯夫上海生產(chǎn)基地于2000年開始機動車排放催化劑的商業(yè)化生產(chǎn)，并經(jīng)歷3次大規(guī)模擴建，與時俱進，以滿足區(qū)域的發(fā)展需求。目前，巴斯夫催化劑在中國運行有3個研發(fā)設施，分別是設在上海生產(chǎn)基地的亞太區(qū)研發(fā)中心，以及位于上海、桂林的發(fā)動機測試實驗室。
國內(nèi)企業(yè)也在開發(fā)柴油機后處理產(chǎn)品，這些企業(yè)主要是一些原有的汽油機后處理系統(tǒng)供應商。據(jù)了解，目前國內(nèi)已形成幾家柴油機后處理系統(tǒng)重點企業(yè)，包括無錫威孚力達催化凈化器有限公司、四川中自尾氣凈化公司、昆明貴研催化劑公司等。
正是因為看到了巨大的市場潛力，很多企業(yè)都躍躍欲試。而在后處理系統(tǒng)中，催化劑造價僅占成本的1/3左右，更大比例的研發(fā)成本要花在與發(fā)動機匹配的控制和還原劑供給系統(tǒng)上。很多知名企業(yè)不愿公開自身發(fā)動機的相關數(shù)據(jù)，因此其采用的后處理系統(tǒng)要么是自己研制的，要么是參股企業(yè)研制的。賀泓告訴記者，國內(nèi)很多企業(yè)包括整車企業(yè)在這方面投資的積極性很高，“這會讓市場競爭更為激烈，我不擔心滿足不了市場，但如果導致惡性競爭，競相壓價，就可能導致產(chǎn)品質(zhì)量下降，最終危害整個行業(yè)。”
SCR 技術路線將成主流，油品成阻礙
SCR在節(jié)油、升級以及適應性等方面優(yōu)勢明顯，但油品提高滯后將影響氮氧化物減排進度
2008年北京奧運會前，一批柴油公交車已開始應用巴斯夫SCR(選擇性催化還原)后處理系統(tǒng)，成為國內(nèi)第一批達到國Ⅳ標準的柴油公交車。巴斯夫SCR催化劑優(yōu)化發(fā)動機控制系統(tǒng)節(jié)油最高達8％，同時實現(xiàn)氮氧化物減排30％(國Ⅳ標準)～60％(國Ⅴ標準)。目前，已有超過6000輛此類公交車行駛在中國街頭。
據(jù)介紹，柴油機后處理行業(yè)從歐Ⅲ發(fā)展到歐Ⅳ，主要有兩種基本體系。大體上，歐洲傾向于SCR(選擇性催化還原)體系，利用尿素溶液對尾氣中的氮氧化物進行選擇性還原處理；美國和日本傾向于EGR(廢氣再循環(huán))體系，即通過微粒捕集器或微粒催化轉(zhuǎn)換器(DPF)，針對燃燒產(chǎn)生的微粒進行處理。據(jù)了解，國內(nèi)主流柴油機生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)基本達成共識，SCR將是未來國內(nèi)柴油機排放升級的主要技術方向。目前，康明斯、濰柴、玉柴等都采用了SCR技術。
專家給記者分析了選擇SCR的原因。第一，SCR系統(tǒng)能有效節(jié)省燃油消耗。據(jù)介紹，相對于國Ⅲ發(fā)動機，國Ⅳ發(fā)動機可節(jié)約燃油5％，SCR后處理系統(tǒng)因尿素消耗導致燃油經(jīng)濟性損失為4％～6％；到國Ⅴ階段，SCR后處理系統(tǒng)尿素消耗折合為燃油經(jīng)濟性損失增加到5％～7％，但是發(fā)動機燃油消耗可進一步減少到6％。而EGR＋DPF國Ⅳ發(fā)動機需多消耗2％的燃油；到國Ⅴ階段，EGR技術路線的尾氣后處理裝置需要進行主動再生，燃油消耗將進一步增加，預計比國Ⅲ發(fā)動機增加7％。第二，SCR系統(tǒng)還具有升級潛力，能夠在將來滿足國Ⅴ標準的要求，而DPF升級潛力有限。第三，雖然SCR系統(tǒng)需要建設尿素站等基礎設施，前期投資較大，但對油品含硫量的適應性較高；而采用DPF系統(tǒng)必須首先解決低硫柴油的問題。
燃油品質(zhì)是讓賀泓和很多專家最為擔心的問題。燃油品質(zhì)提高了，機動車污染物排放量自然會相應下降。“國外是油品先行，國內(nèi)則正好倒過來了。今年，全國正在推廣國Ⅲ標準的油品，汽油含硫量為150ppm、柴油含硫量為350ppm。目前只有北京、上海、廣州等地在油品上跟上了步伐，其他地方都是滯后的。”賀泓說。
他向記者解釋說，雖然SCR技術對燃油含硫量不敏感，但含硫量過高會導致顆粒物排放增加，而且在進行尾氣后處理去除氮氧化物的時候，容易形成硫酸鹽腐蝕管道。據(jù)有關專家介紹，要將國Ⅲ標準的燃油提高到國Ⅳ標準，需要進行煉油方法的轉(zhuǎn)變，這將會是一筆巨大的投資。因此，燃油品質(zhì)的提高不可能一蹴而就。
[分析] 硬件、軟件均為空白政府支持不可或缺
尿素站建設、催化劑研發(fā)等硬性投入是汽車尾氣氮氧化物減排關鍵；嚴密監(jiān)督是保障法規(guī)有效執(zhí)行的必要手段。相關產(chǎn)業(yè)均需政府前期扶持
雖然國內(nèi)科研院所和企業(yè)在SCR方面進行了很多研究，但仍有很多問題亟待突破。采用這一技術需要給車輛加裝尿素箱，這也就意味著以后車輛不僅要及時加油，還要加還原劑尿素。但是，國內(nèi)的尿素站建設基本上還是空白。如果這一技術在全國大范圍推行，那么尿素站建設將是一筆巨大的投資，并將直接影響最終的減排效果。
雖然國內(nèi)科研院所和企業(yè)在SCR方面進行了很多研究，但仍有很多問題亟待突破。采用這一技術需要給車輛加裝尿素箱，這也就意味著以后車輛不僅要及時加油，還要加還原劑尿素。但是，國內(nèi)的尿素站建設基本上還是空白。如果這一技術在全國大范圍推行，那么尿素站建設將是一筆巨大的投資，并將直接影響最終的減排效果。
參考國外的經(jīng)驗，歐洲是在加油站中出售尿素，而美國則是由汽車分銷商負責尿素供應。此外，在美國，汽車制造商應負責建立尿素供應應急計劃，比如開通全天24小時服務熱線，當用戶需要添加尿素而無法在汽車分銷商或其他可及地點得到時，可以撥打電話，制造商應保證通過熱線電話訂購尿素的價格不能超過汽車分銷商供應的尿素價格？傊蛩毓⿷镜幕A設施建設很難一步商業(yè)化，初期政府支持不可或缺。
催化劑問題也是這一技術路線推行中需要解決的。據(jù)賀泓介紹，目前采用的SCR催化劑與電廠脫硝的催化劑成分類似，含有活性組分五價釩。五價釩具有生物毒性，但電廠距離人群較遠，而且煙氣排放溫度基本恒定，因此危險性不大。而機動車距離人群近，且排氣溫度變化較大。排氣溫度升高，會導致活性組分釩的升華，同時二氧化鈦載體會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化，使催化劑失效，還會使二氧化硫到三氧化硫的轉(zhuǎn)化率升高，增加顆粒物的排放和對管道的腐蝕。鑒于此，美國、日本已經(jīng)禁止含釩催化劑用于機動車尾氣凈化。
與電廠脫硝面臨的問題相同，機動車用SCR催化劑的主要載體原料也是鈦白粉，目前還主要依靠進口。不過，據(jù)賀泓介紹，這一問題已經(jīng)引起了有關部門重視，將會安排進行科研和技術攻關。
“因此，開展非釩SCR催化劑研究是國內(nèi)柴油車尾氣排放控制技術儲備的重點。”賀泓告訴記者，他們已經(jīng)開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權的以碳氫化合物及含氧碳氫化合物為還原劑的HC—SCR催化凈化技術，這一技術不僅不需要加尿素等還原劑，還有望直接利用車載柴油還原氮氧化物，從而大幅度簡化柴油車尾氣后處理系統(tǒng)，降低投資成本。
硬件之外，軟件問題也需要解決，車主的誠信是一個重要方面。一位內(nèi)燃機行業(yè)專家向記者表達了他的擔憂:“尿素沒有了，SCR系統(tǒng)就不能正常工作，但車還是能照樣跑。”按照有關規(guī)定，執(zhí)行國Ⅳ標準后，車輛要裝載車載自動診斷系統(tǒng)(OBD)，可將車輛系統(tǒng)情況及時通知車主。據(jù)介紹，歐美國家都采用技術手段來保證排放法規(guī)能嚴格執(zhí)行。這不僅要求車輛必須安裝OBD系統(tǒng)，還能夠通過技術手段控制不滿足OBD設計條件的車輛無法運行。比如，限制發(fā)動機啟動次數(shù)策略。當尿素溶液減少到某一個最低水平時，系統(tǒng)設定發(fā)動機最多還可以重新啟動的次數(shù)，當發(fā)動機重新啟動的次數(shù)超過規(guī)定次數(shù)時，發(fā)動機將不能被重新啟動，直到添加尿素為止。此外，還可在汽車加油時限制發(fā)動機啟動。當尿素溶液減少到某一最低水平，如果此時對汽車加油，而沒有同時添加尿素，加油后的汽車將不能被啟動。
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