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替代燃料车和摩托车污染排放控制技术与系统研究

导读: 围绕我国天然气车和摩托车发展需求和环保要求,整合行业内优势技术研发力量与产业化资源,联合开展满足更高排放标准要求的“替代燃料车和摩托车污染排放控制技术与系统研究”具有非常重要的现实意义。

  近日,中自环保科技股份有限公司联合国内14家优势单位合作申报国家重点研发计划“大气污染成因与控制研究”专项“替代燃料车和摩托车污染排放控制技术与系统研究”项目获准立项。项目负责人陈启章为国家“万人计划”科技创新领军人才入选者、中自环保科技股份有限公司董事长兼总经理。

  近年来,随着我国汽车工业的快速发展,汽油车、柴油车、替代燃料车和摩托车等机动车保有量大幅度增加。据《2014机动车污染防治年报》公布:2013年全国机动车保有量达23163.0万辆,居世界第一。机动车是空气污染物总量的主要贡献者,机动车排放的污染物主要有非常规污染物CH4和常规污染物非甲烷碳氢(NMHC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)。

  我国拥有丰富的天然气资源,近年来天然气汽车获得迅猛发展。2013年我国燃气汽车保有量达163万辆,居世界首位。燃气汽车年排放量:一氧化碳(CO)78.9万吨,碳氢化合物(HC)10.6万吨,氮氧化物( NOx) 21.8万吨。天然气车排放的尾气中,常规污染物主要是NMHC、NOx、CO,非常规污染物主要是甲烷(CH4),其中CH4占总HC的比例超过90%, CH4是主要的温室效应气体,年排量约10万吨,这相当于至少排放250万吨的CO2(CH4 20年期的温室效应约为CO2的25倍)。天然气汽车主要用于城市公交和出租车,集中分布于人口密集的大中城市,由此可见,天然气汽车尾气污染不可小觑。因此控制天然气车污染排放将是解决城市和人口密集区空气污染问题的有效措施。

  我国也是摩托车最大生产国和使用国。摩托车保有量接近全球的50%。2013年我国摩托车年产量为2581.1万辆(国内销售约1600万辆),占世界的40%以上,居世界第一。目前,我国汽油车和摩托车分别执行国IV和国Ⅲ排放标准,标准按里程规定其排放限值,以CO为例,汽油车限值是1.0 g/km,摩托车限值是2.0 g/km,因此,一辆摩托车的排放量实际相当于两辆汽车,与2007-7-1前生产的国Ⅲ汽油车排量相当(限值是2.3 g/km),可见,摩托车的污染排放问题也非常严重。据统计,2013年我国摩托车排放总量为748万吨,其中CO排放量513.1万吨,占机动车CO总排放量的14.9%;HC排放量66.4万吨,占机动车HC总排放量的15.4%;NOx排放量10.0万吨,占机动车NOx总排放量的1.6%。

  从尾气PM2.5排放特征来看,天然气车与摩托车排放的PM2.5粒度均小于<0.1μm,小于柴油车排放的PM2.5的粒度(0.3μm,H.Burtscher,Aerosol Science,2005,36,896-932)。PM2.5的粒度越小对人体的毒害越大,因此,有必要更加严格控制天然气车和摩托车的污染物排放。

  随着大气污染的日趋严重,我国在不同阶段相继制定并实施了不同等级机动车排放标准,以大幅度降低机动车污染物的排放。我国替代燃料车从2014年1月1日起实施国V排放标准,摩托车从2008年7月1日起执行国Ⅲ排放标准,而部分发达国家摩托车排放已经开始实施欧IV标准,天然气车排放也正式执行欧VI标准。而我国天然气车国VI标准(相当于欧VI标准)和摩托车国IV标准也正在积极制定中,预计“十三五”期间将全面实施。

  从排放标准升级的技术要求来看,即将执行的天然气车国Ⅵ标准对CO、NMHC、NOx和CH4主要污染物排放及排放耐久里程提出了更高要求。而已经完成意见征集的摩托车国Ⅳ标准,在提升污染排放控制系统寿命的同时污染物排放限值与国Ⅲ标准相比降低50%。为满足天然气车国Ⅵ标准和摩托车国Ⅳ标准要求,作为污染排放控制系统的核心,污染排放控制催化剂的性能及催化剂与发动机或整车匹配技术均需全面提升,面临技术与产品升级的双重挑战。

  综上可见,围绕我国天然气车和摩托车发展需求和环保要求,整合行业内优势技术研发力量与产业化资源,联合开展满足更高排放标准要求的“替代燃料车和摩托车污染排放控制技术与系统研究”具有非常重要的现实意义。

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