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重型柴油车污染排放控制技术:为大气治理添利器
2019-09-11 16:17:18

  柴油车尾气是造成雾霾的重要原因之一。有数据表明,重型柴油车仅占我国汽车保有量的5%,但排放的氮氧化物却占机动车排放总量的50%,颗粒物占60%以上。获得2014年度国家科技进步二等奖的重型柴油车污染排放控制高效SCR(选择性催化还原)技术研发及产业化项目,将柴油机PM排放降低80%以上,SCR系统净化氮氧化物排放减少90%以上,成为雾霾治理利器。


  该成果由中国科学院生态环境研究中心、中国重型汽车集团有限公司、北京奥福(临邑)精细陶瓷有限公司、无锡威孚力达催化净化器有限责任公司等共同完成。中国大气污染控制首席专家、中国工程院院士郝吉明,中科院院士赵进才评价该技术:技术总体达到国际水平,填补了国内空白。


  “重型柴油车污染排放控制是燃油品质、内燃机技术与后处理技术的整合。高效SCR催化剂是重型柴油车尾气后处理系统的核心。根据我国燃油品质和内燃机技术水平现状,满足环保标准要求的重型柴油车排放控制应采用SCR技术路线,即通过发动机内部调整控制PM排放,通过SCR后处理系统控制氮氧化物排放,以消除大气污染。”中科院生态环境研究中心研究员、项目主要完成人贺泓介绍。


  从2000年起,我国加快了追赶欧洲排放立法的脚步,但燃油品质升级与法规制定并不同步。我国重型柴油车缺乏与国产发动机相匹配的高含硫燃油的后处理技术。开发适合我国国情的重型柴油车排放控制后处理技术,满足国内标准升级的市场需求,并为今后参与国际竞争做好技术储备,成为迫切的需求。


  从2007年开始,由贺泓领衔的创新团队开始了攻关。该项目针对重型柴油车氮氧化物和颗粒物两大污染物的排放控制问题,突破适用于燃油品质的高效催化体系设计与催化转化器生产核心技术,攻克了后处理技术匹配与集成等薄弱环节的技术难题,从而将氧化物转换成水蒸气和氮,大大减少了一氧化氮的排放。


  其中,SCR催化剂是重型柴油车尾气后处理系统的核心。在我国柴油含硫量较高的国情下,抗硫性能优越的钒基SCR催化剂成为首选。但钒基催化剂也存在一些问题,如在低温条件下对NOx的净化效率有待提高,同时高温稳定性也较差。项目组经过大量实验室研究,通过制备方法与技术的创新,增加了催化剂中活性位点的数量,显著提升了低温活性。针对研发过程中排气管尿素结晶、泵磨损老化等问题,项目组自主创新研制了智能尿素箱,使还原剂供给更精确。


  高效SCR技术应用于尾气处理系统并实现产业化,是产学研结合的成功典范。中科院生态环境研究中心、重汽集团、奥福陶瓷等合作方,经过大量实验室研究,通过制备方法与技术的创新,打造了具有自主知识产权、完备的国产化技术产业链,形成了国内最大的重型柴油车SCR后处理系统生产供应体系,打破了国外企业垄断,使处理系统价格较同类进口产品降低50%以上。


  中国重汽在该项目中主要承担钒基催化剂-尿素SCR体系及其配套设备的规模扩大化生产、非钒基催化剂的涂覆工艺开发、柴油机排放特性研究及调整、SCR后处理系统匹配集成研究、示范运行与耐久性考核等方面的工作。


  SCR项目的投产为我国重型汽车后处理产业带来了信心。目前,中国重汽集团是国内重卡前三强企业,高品质绿色环保重卡得到国际认可。

来源:中国化工报


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