為及時反映生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)過往一年的發(fā)展動態(tài)，預測新一年的發(fā)展趨勢，我會組織各分支機構(gòu)編寫了《2023年行業(yè)評述及2024年發(fā)展展望》，供環(huán)保企事業(yè)單位、專家和管理者參考。
本文為《2023年機動車船污染防治行業(yè)評述及2024年發(fā)展展望》，作者為中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會機動車船污染防治專業(yè)委員會王計廣、方茂東、武兆。
2023年行業(yè)評述
01
#主要政策標準#
5月，生態(tài)環(huán)境部等5部門聯(lián)合發(fā)布《關于實施汽車國六排放標準有關事宜的公告》(公告 2023年 第14號)，要求自2023年7月1日起，全國范圍全面實施國六排放標準6b階段，禁止生產(chǎn)、進口、銷售不符合國六排放標準6b階段的汽車。
12月，國務院印發(fā)《空氣質(zhì)量持續(xù)改善行動計劃》(國發(fā)〔2023〕24號)，提出加快
提升機動車清潔化水平，強化新生產(chǎn)貨車監(jiān)督抽查，實現(xiàn)系族全覆蓋，加強重型貨車路檢路查和入戶檢查，全面實施汽車排放檢驗與維護制度和機動車排放召回制度，強化對年檢機構(gòu)的監(jiān)管執(zhí)法，鼓勵重點區(qū)域城市開展燃油蒸發(fā)排放控制檢測。強化非道路移動源綜合治理，到2025年，基本消除非道路移動機械、船舶及重點區(qū)域鐵路機車“冒黑煙”現(xiàn)象，基本淘汰第一階段及以下排放標準的非道路移動機械；年旅客吞吐量500萬人次以上的機場，橋電使用率達到95%以上。
12月，生態(tài)環(huán)境部辦公廳印發(fā)《關于征求國家生態(tài)環(huán)境標準〈鐵路內(nèi)燃機車及其發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法(中國第一、二階段)(征求意見稿)〉意見的通知》(環(huán)辦標征函〔2023〕30號)，規(guī)定了鐵路內(nèi)燃機車及其牽引用柴油發(fā)動機所排放的氣體和顆粒污染物的排放限值及測試方法。
12月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《關于發(fā)布〈重點行業(yè)移動源監(jiān)管與核查技術(shù)指南〉等兩項國家生態(tài)環(huán)境標準的公告》(公告 2023年 第38號)，發(fā)布《重點行業(yè)移動源監(jiān)管與核查技術(shù)指南》(HJ 1321-2023)、《非道路移動機械排放遠程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范》(HJ 1322-2023)兩項標準，進一步完善了非道路移動機械監(jiān)管體系，規(guī)范了機械排放遠程監(jiān)控技術(shù)。
02
#行業(yè)發(fā)展#
2.1強化源頭管控
我國對新生產(chǎn)機動車開展的環(huán)境管理，主要通過制定和實施機動車污染物排放標準，從設計、定型、生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)加強環(huán)境監(jiān)管，保證機動車能夠穩(wěn)定達到排放標準的要求。源頭預防是新生產(chǎn)機動車環(huán)境管理的重要手段。
《中華人民共和國大氣污染防治法》第五十二條規(guī)定，省級以上人民政府生態(tài)環(huán)境主管部門可以通過現(xiàn)場檢查、抽樣檢測等方式，加強對新生產(chǎn)、銷售機動車和非道路移動機械大氣污染物排放狀況的監(jiān)督檢查。目前京津冀、云南、安徽、廣東、山東、河南等省級生態(tài)環(huán)境部門以及唐山、廣州等地市級生態(tài)環(huán)境部門在生產(chǎn)、銷售等環(huán)節(jié)開展新車環(huán)保一致性核查工作，強化源頭管控。
此外，近年來隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、燃煤和機動車污染防治力度的加大，非道路移動源(主要包括工程機械、農(nóng)業(yè)機械、小型通用機械、船舶、飛機、鐵路機車等)排放逐漸凸顯。目前，非道路移動源環(huán)境管理制度體系初步形成，制定并實施了新生產(chǎn)非道路移動機械用柴油機、小型點燃式發(fā)動機、船舶發(fā)動機污染物排放標準和非道路移動柴油機械煙度排放標準，建立了非道路移動機械環(huán)保信息公開制度，劃定了船舶排放控制區(qū)和禁止使用高排放非道路移動機械的區(qū)域，并嚴格開展監(jiān)督執(zhí)法。
2.2政策監(jiān)管，嚴控在用車排放
針對在用車的環(huán)保監(jiān)管，國內(nèi)各地以柴油貨車和非道路移動機械為監(jiān)管重點，堅持源頭防控、過程防控和協(xié)同防控相結(jié)合，充分運用移動源污染科技化監(jiān)管手段，推進車輛(機械)排污清潔化水平持續(xù)提升，持續(xù)降低移動源污染物排放總量。在柴油車的專項整治中，各地為全面提升機動車環(huán)境管理系統(tǒng)化、科學化、法制化、精細化和信息化水平，推進完善機動車遙感監(jiān)測系統(tǒng)建設，提高柴油車遙感監(jiān)測覆蓋率。各地落實在柴油車流量大的重點路段開展常態(tài)化的路檢路查，依法查處排放不合格車輛上路行駛違法行為。實際中根據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整或新增路檢點，在機動車遙感監(jiān)測點位下游路段設置聯(lián)合檢查點，采取“前方遙感監(jiān)測、后方設點執(zhí)法”的模式開展路檢路查工作。
2.3 協(xié)同防控，推進油品升級
車用燃料是機動車環(huán)境管理的重要內(nèi)容，直接影響機動車的實際排放。目前，全國范圍內(nèi)均已供應符合國Ⅵ標準的車用汽柴油，柴油實現(xiàn)了車用柴油、普通柴油和部分船舶用油的“三油并軌”。從技術(shù)上來說，車用汽油的發(fā)展方向是無硫化、降低烯烴和芳烴含量以及夏季蒸氣壓值；車用柴油的發(fā)展方向是無硫化、提高十六烷值和降低多環(huán)芳烴含量。在碳達峰、碳中和的大背景下，發(fā)展低碳燃料是未來車用燃料發(fā)展的重要方向。
2.4 標準升級，推動排放控制技術(shù)提升
為控制機動車排氣污染，持續(xù)改善環(huán)境質(zhì)量，我國機動車排放標準在不斷推陳出新，國家已出臺多項移動源污染物排放標準，對污染源排入環(huán)境的污染物質(zhì)或各種有害因素作了數(shù)項限制性規(guī)定。
當前我國通過實施嚴格的新車排放標準，逐步淘汰老舊車，我國汽車保有量的結(jié)構(gòu)得到了很大的優(yōu)化提升，新車和在用車污染物排放量大幅削減，排放總量也得到了初步的遏制。但長期來看，我國機動車污染防治工作仍有較大進步空間，VOCs、氮氧化物排放仍處于較高水平，機動車污染防治工作精細化程度還有待進一步提高。
03
#關鍵核心技術(shù)#
3.1 汽油機排放控制技術(shù)
(1)三元催化轉(zhuǎn)化器技術(shù)
三元催化轉(zhuǎn)換器是利用裝置中
貴金屬催化劑將汽車尾氣排出污染物通過氧化還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害氣體。催化劑的催化作用靠廢氣本身的熱量激發(fā)，催化反應開始后，因氧化反應放熱，催化劑自動保持較高的溫度，使一氧化碳和碳氫化合物的氧化過程能夠正常進行。
為了保證三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)換效率，采用閉環(huán)電控燃油噴射系統(tǒng)，用氧傳感器檢測排氣中氧的濃度變化，“閉環(huán)電控燃油噴射+三元催化轉(zhuǎn)化器”已成為當前汽油發(fā)動機降低排放的基本技術(shù)；對于二氣門或多氣門、非增壓或增壓發(fā)動機的汽油車，可采用“閉環(huán)電控燃油噴射系統(tǒng)+低起燃溫度三元催化轉(zhuǎn)化器”，降低CO、HC和NOx排放。
(2)汽油機顆粒捕集器技術(shù)
汽油機顆粒捕集器技術(shù)工作原理為，排氣以一定的流速通過多孔性的壁面，相鄰的兩個孔道分別堵住出口端和進口端，排氣需要流經(jīng)兩個通道間的載體壁面到達相鄰的孔道出口并流出，排氣中顆粒物在這個過程中被捕集到載體壁面。GPF載體多為堇青石材質(zhì)，其成本低、熱膨脹系數(shù)小以及耐高溫和機械強度高，在過濾效率、初始背壓、被動再生以及成本等屬性上有較優(yōu)異的性能。
GPF可以有效減少顆粒物排放，是汽油機顆粒物排放滿足不斷升級排放法規(guī)的重要技術(shù)手段，但經(jīng)過持續(xù)不斷地微粒捕集，顆粒物沉積在載體中，排氣系統(tǒng)背壓也會隨之升高而影響汽車的動力性與經(jīng)濟性。促使顆粒捕集器中的碳煙顆粒再次氧化燃燒，去除捕集到的顆粒物的技術(shù)稱為再生技術(shù)。當前GPF的研究主要方向為再生控制與發(fā)動機控制系統(tǒng)結(jié)合，灰分對GPF的影響及老化后對過濾效率、油耗的影響，GPF相關OBD故障診斷監(jiān)控及失效處理，GPF與TWC整合為四元轉(zhuǎn)化器等方面。
(3)車載油氣回收系統(tǒng)(ORVR)技術(shù)
車載油氣回收系統(tǒng)被設計固定在油箱和燃油加注管之間，能夠在車輛加油過程中以及油箱溫度變化時有效吸附燃油揮發(fā)排放出的油氣(揮發(fā)性有機化合物VOCs)。當汽車加油時，油箱中的燃油蒸氣會被一個具有吸附作用的碳罐吸收。當發(fā)動機開始運轉(zhuǎn)，碳罐中的油氣就會進入發(fā)動機進氣管，從而作為燃料使用。
ORVR主要包括以下幾個部分：輸油管、截止閥、油箱、浮閥、碳罐、碳罐關閉閥、壓力傳感器、清洗閥、旋轉(zhuǎn)閥等，其通過動態(tài)液封法和機械法生成密封輸油管，目前市場上普遍采用的是動態(tài)液封法。
3.2 柴油機排放控制技術(shù)
(1)柴油機氧化催化器技術(shù)
柴油機氧化催化器(DOC)主要作用在于消除可溶性有機物及細小顆粒物數(shù)量；消除絕大部分CO和HC，將部分的NO氧化為NO2，放出熱量提高DOC出口排氣溫度，為下游DPF的低溫再生提供反應物和條件，并起到加速SCR反應的效果。DOC不僅可以單獨使用，也可與其他后處理技術(shù)、機內(nèi)凈化技術(shù)共同使用以滿足當今嚴格的排放法規(guī)。
DOC優(yōu)點主要包括結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低；缺點主要包括需要高質(zhì)量高噴射壓力的燃油系統(tǒng)、需要高度優(yōu)化的燃燒技術(shù)，對顆粒物的降低能力有限(<30%，主要降低可溶性有機成分)，將尾氣中SO2轉(zhuǎn)化為SO3從而增加了硫酸鹽顆粒物。僅通過DOC后處理技術(shù)，不具備從國四階段升級至國五階段的技術(shù)連續(xù)性。由于DOC中鉑、鈀等貴金屬催化劑對燃油中硫特別敏感，易引起催化劑中毒，因此DOC一般適用于低硫柴油(通常硫含量<50ppm)。
(2)柴油機顆粒捕集器技術(shù)
柴油機顆粒捕集器(DPF)是目前降低柴油機顆粒物排放最有效的技術(shù)，其核心部件除載體外，還包括了催化劑、再生控制裝置、再生相關零部件、傳感器、遠程數(shù)據(jù)傳輸裝置等。DPF工作原理與GPF相同，通過載體孔壁完成排氣中顆粒物的捕集而達到凈化尾氣排放的效果。
當來自柴油機排氣顆粒物的持續(xù)累積達到一定程度，DPF內(nèi)部顆粒物增加引起發(fā)動機背壓升高，發(fā)動機性能下降，通過一定技術(shù)手段除去沉積的顆粒物以恢復DPF的過濾性能的過程稱為再生。DPF系統(tǒng)應用的重點和難點在于尋求既可靠又實用的再生方法。根據(jù)再生原理的不同，再生技術(shù)分為主動再生技術(shù)和被動再生技術(shù)兩大類：主動再生技術(shù)利用外部能量，提高進入DPF的尾氣溫度或DPF本身溫度，從而將微粒通過燃燒清理掉；被動再生技術(shù)利用化學方法降低顆粒物的起燃點，顆粒物可以在正常尾氣溫度下燃燒。
(3)選擇性催化還原技術(shù)
選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是在催化劑的作用下，通過尿素噴射系統(tǒng)向SCR入口端噴入車用尿素水溶液，把尾氣中NOx還原成N2和H2O。影響SCR系統(tǒng)NOx轉(zhuǎn)換效率的因素很多，除催化劑材料、尿素噴射的控制策略等相關設計參數(shù)外，與發(fā)動機排氣溫度有著密切關系。當排氣溫度低于某個閾值時，被噴射的尿素無法轉(zhuǎn)化為氨氣，在低溫條件下，催化劑的活性也會顯著降低。研究發(fā)現(xiàn)，城市公交車裝用的SCR在部分低速、低溫工況下存在系統(tǒng)不起作用、車用尿素溶液結(jié)晶等問題，導致車輛NOx實際超標，甚至高于同車型、國三階段柴油車NOx排放。
國六階段重型柴油車排放控制系統(tǒng)同時采用DPF和SCR技術(shù)，特別是SCR系統(tǒng)位于DPF下游時，激活DPF再生可能會導致SCR失效。此外，釩基催化劑在高溫時(600℃)還會釋放出有毒的釩基化合物(如V2O5)。同時，冷啟動的減排已成為實際應用和改進SCR性能的關鍵，特別是在城市道路駕駛和其他低負荷條件下。因此，SCR催化劑需在低溫下具有更高的活性來有效減少NOx的實際排放，同時滿足燃油經(jīng)濟性。
相比SCR，固態(tài)氨ASDS技術(shù)直接向排氣管注入氨氣，沒有高溫水解過程，不受排氣溫度過多的限制。ASDS技術(shù)在發(fā)動機低負荷、低溫階段能夠更好地降低尾氣中的氮氧化物。但受產(chǎn)業(yè)鏈及存儲運輸、罐體尺寸非標準化、售后、市場因素等多方面影響，現(xiàn)階段ASDS技術(shù)在工程應用規(guī)模較SCR小。
(4)固體儲氨技術(shù)
固體儲氨技術(shù)(SSCR)使用固體形式的存儲氮氧化物還原劑(能釋放氨氣)材料，主要為銨鹽或氨化合物。SSCR系統(tǒng)儲氨材料容器包括主固體氨源和啟動單元，通過加熱使主固體氨源中的氨氣釋放出來。當主固體氨源內(nèi)的氨氣壓力滿足設定的工作壓力時，計量閥根據(jù)發(fā)動機的ECU數(shù)據(jù)進行定量噴射，使氨氣進入催化轉(zhuǎn)化器，氮氧化物在催化劑和還原劑的作用下凈化生成氨氣和水。
(5)氨逃逸催化器
氨逃逸催化器(ASC)在載體內(nèi)壁使用貴金屬等催化劑涂層，用于催化氧化還原反應，其主要原理是將NH3氧化為N2、N2O及NOx(后兩種為不希望生成的中間產(chǎn)物)，并能將NOx還原為N2。其主要功能是防止尿素分解產(chǎn)生的氨氣排入大氣。
傳統(tǒng)ASC結(jié)構(gòu)在溫度為200℃～250℃范圍內(nèi)能夠很好地氧化NH3，中間產(chǎn)物也較少。但是在中等溫度下，N2O生成量明顯增多，而在高溫下，NOx生成量明顯增多。為了解決這一問題，將SCR涂覆在ASC的氧化層表面。SCR涂覆層可以直接與NH3和NOx反應生成N2，同時儲存NH3，這部分NH3可將氧化層中生成的中間產(chǎn)物NOx轉(zhuǎn)化為N2，明顯降低中間產(chǎn)物生成，特別是NOx生成量。
(6)排放遠程監(jiān)測技術(shù)(OBD3)
通信技術(shù)的應用，使得遠程實時監(jiān)測機動車排放狀況成為可能。對于新車及在用重型柴油車，在車載OBD的基礎上結(jié)合車載無線技術(shù)、遠程監(jiān)測和管理技術(shù)，及時將車輛排放相關數(shù)據(jù)、故障代碼及車輛運行數(shù)據(jù)實時上傳至監(jiān)測平臺。根據(jù)平臺接收的數(shù)據(jù)，環(huán)境主管部門可以根據(jù)GPS技術(shù)檢測到排放超標車輛位置，減少車輛超標排放。
OBD3技術(shù)即第三代車載診斷系統(tǒng)，其突出的技術(shù)特點是數(shù)據(jù)傳輸方式由原來的有線式變?yōu)榱朔墙佑|無線式，已經(jīng)廣泛應用于我國的機動車排放監(jiān)管與整車開發(fā)中，新生產(chǎn)滿足國六排放標準的重型汽車須采用OBD3遠程監(jiān)控技術(shù)上傳車輛運行數(shù)據(jù)；多省(自治區(qū)、直轄市)先后開展在用車采用OBD3技術(shù)開展在用車排放監(jiān)管；經(jīng)排放治理的在用車利用OBD3技術(shù)實時檢測排放治理裝置和車輛的運行情況，通過安裝衛(wèi)星定位及遠程排放監(jiān)控裝置、電子圍欄平臺建設、數(shù)據(jù)庫動態(tài)分析等方法，逐步實現(xiàn)對新生產(chǎn)和在用機動車的OBD遠程排放監(jiān)控。同時機動車排放控制產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)利用OBD3技術(shù)獲取車輛實際道路運行及排放狀態(tài)數(shù)據(jù)，指導整車標定開發(fā)。
2024年發(fā)展展望
我國生態(tài)環(huán)境保護形勢依然嚴峻，結(jié)構(gòu)性、根源性、趨勢性壓力總體上尚未根本緩解，實現(xiàn)美麗中國建設和碳達峰碳中和目標愿景任重道遠，移動源污染防治工作也將面臨復雜多樣的深層次矛盾和問題，國家及地方政府將繼續(xù)探索全方位、多角度地推進移動源排放降低，加速實現(xiàn)凈零排放。
1、打通科技信息化監(jiān)管瓶頸
基于已經(jīng)發(fā)布并實施的非道路移動機械國四排放標準和即將實施的國6b排放標準，非道路移動機械和汽車排放的定期檢驗信息將實現(xiàn)按日上傳至國家平臺。2024年，為打破傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析方式，打造數(shù)字化強國，強化大數(shù)據(jù)登記平臺集成度，國家將建設并完善重型柴油車和非道路移動機械遠程在線監(jiān)控平臺，探索超標識別、定位、取證和執(zhí)法的數(shù)字化監(jiān)督模式，推進數(shù)據(jù)信息共享和應用。通過遠程在線監(jiān)控技術(shù)，挖掘分析重型柴油車和非道路移動機械實時數(shù)據(jù)，對排放、運行和加油等實際情況進行連續(xù)監(jiān)控，能夠快速識別、預警高排放車輛，建立排放監(jiān)控一管控一溯源一評估全鏈條的技術(shù)防控體系，這不僅能實現(xiàn)移動源排放控制的精準監(jiān)管，更能為機動車碳排放領域在機動車全生命周期內(nèi)實現(xiàn)低碳減排提供有力的數(shù)據(jù)支持。
2、科技創(chuàng)新推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型
《減污降碳協(xié)同增效實施方案》提出強化源頭防控要求，在2024年移動源污染防治工作中，可圍繞超低/近零排放技術(shù)研發(fā)、低碳/零碳產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程碳減排展開科技創(chuàng)新，從環(huán)境污染物和碳排放主要源頭處提升減污降碳科技成果轉(zhuǎn)化力度和效率，提出源頭處實現(xiàn)能源節(jié)約和高效利用的技術(shù)路線，加快重點領域綠色低碳共性技術(shù)示范、制造、系統(tǒng)集成和產(chǎn)業(yè)化，推動形成有利于減污降碳的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
具體地，為滿足歐七國七排放標準要求，汽油車碳氫吸附技術(shù)、汽車排氣電加熱技術(shù)等超低排放技術(shù)將會是減污創(chuàng)新的熱點；氫發(fā)動機技術(shù)、氫氨混合燃燒技術(shù)等零碳技術(shù)將是降碳創(chuàng)新的熱點。
3、加強移動源VOCs排放控制
近年來，我國移動源污染問題逐步顯現(xiàn)，臭氧污染的濃度逐年上升。夏季臭氧污染，已成為我國打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要“攔路虎”，與秋冬季PM2.5污染一起成為擋在我們面前的“兩座大山”。研究發(fā)現(xiàn)，減少VOCs的排放是降低臭氧濃度的重要方式。2024年，圍繞降低VOCs排放工作方向，加強空氣污染監(jiān)測手段，通過移動源污染監(jiān)測手段的優(yōu)化，更加準確、快速和及時地實現(xiàn)VOCs源頭、過程、末端全流程檢測，促進移動源防治污染產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升和產(chǎn)品優(yōu)化。
機動車船污染防治專業(yè)委員會、技術(shù)部
QQ: 751594915網(wǎng)站客服
浙公網(wǎng)安備 33010602009452號
昵稱 驗證碼 請輸入正確驗證碼
所有評論僅代表網(wǎng)友意見，與本站立場無關