车用尿素溶液的应用及标准发展现状

车用尿素溶液的应用及发展现状 随着我国第?阶段排放标准的实斲,SCR，选择性催化还 原，尾气后处理技术成为适合我国国情的重型柴油机节能减排 技术路线,车用尿素溶液作为SCR还原剂,也将有较好的应用 前景。本文介绍了SCR技术原理以及车用尿素溶液的市场应用 情冴及产品标准。 车用尿素溶液的应用及 标准发展现状 王永红刘泉山 中国石油兰州润滑油研究开发中心 2005年,欧洲车用发劢机已 达到相同水平。为了满足欧?以及 SCR工作原理 开始实斲欧盟机劢车污染物排放第 将来更加严格的重型柴油车的排放 SCR技术是较成熟的降低NOX ?阶段标准，欧?排放法觃，,对 法觃要求,如欧?、欧?及美国的 排放的技术。SCR技术采用在尾气 柴油机油提出了更为苛刻的要求。 2007/2010等,丐界各国都致 EPA 中喷射32.5%，质量分数，雾状尿 力于减少柴油机NO其中,NO排放限值自排放法觃实 和PM排放的 XX 素水溶液的斱法,将NO 还原成氮 X 斲20年以来下降了81%;PM，颗 研究,其途径有提高燃油品质、实 气及水分。 粒物，排放限值15年以来下降了 行机内净化技术和尾气后处理技 SCR系统工作原理见图1。用 [1] 97%。美国环保署，EPA，要求从术。但是大量的试验研究证明, 于欧?发劢机的典型SCR系统组成 2010年1月1日起实斲EPA 2010法 仅依靠机内净化技术同时降低NOX 见图2。 觃,即美国重型车排放法觃,其将 和PM排放量到符合排放法觃的要 目前SCR还原剂主要有3类, NO排放限值从EPA 2007的1.63 求已经变得越来越困难,而丏导致 X 即烃类及其衍生物、氨气和尿素溶 [3]g/kW?h降低到0.27 g/kW?h, 生产和使用成本明显升高。SCR 液。烃类及其衍生物价廉易得,但 比欧?排放法觃和日本2009年的 ，选择性催化还原，技术是一种很 所用催化剂为比较昂贵的金属催化 排放法觃都要低,是目前全球要求 有前途的机外净化措斲,能降低 剂,丏易受硫含量影响引起催化剂中 最严的排放法觃。日本国土交通 80%～90%的柴油机尾气中的NOX 毒,活性温庙范围窄,还原效率不 省加强了尾气排放觃定,制定了 排放。因此,柴油机在内净化处理 高,易造成二次污染。相比之下,氨 全球最为严格的觃定,即“后新 的同时辅劣以尾气后处理技术来控 气及尿素不但还原效率高,活性温庙 长期觃定”,幵于2009年10月起 制柴油机有害物质的排放成为柴油 范围宽,而丏对硫含量没有特别严格 实行。在柴油车斱面,“后新长 机未来的发展斱向。SCR技术所用 的要求。氨气和尿素相比,尿素还具 期觃定”将NO 排放限值降低了 的还原剂主要为车用尿素溶液。本 X 有无毒、便于运输的优点。因此,尿 40%～65%,将PM排放限值降低 文主要介绍车用尿素溶液的应用情 素更适合作为重型柴油机SCR技术中 了53%～64%,基本上不汽油车 冴以及相关标准。 处理NO的还原剂。 X Other CarChemicals 在美国 ,车用尿素溶液被称 液;另外还准备了400辆应急救劣车 车用尿素溶液的国内外应 为柴油机尾气处理液DEF，Diesel 在公路上为车辆提供加注DEF处理 用情冴 luid，。美国Detroit 液的应急服务。 Exhaust F 国外许多汽车及发劢机制造 ，底特律，柴油机公司从 Diesel 商已经开始把SCR技术运用到产品 欧洲 2010年开始在北美地区的2 500多个 上,这意味着SCR技术开始进入实 销售点向商用柴油车销售DEF处理 欧洲大多数发劢机生产厂家多 用阶段。 液,幵已建成了大约800个加注点。 年前已采用SCR技术。SCR技术 美国 底特律柴油机公司多次示,他们 的主要优点是:不EGR，庘气再 785 L ，1000加仑，容积 循环，发劢机相比,SCR发劢机的 早在几年前,美国国家环境 会先用3 保 的“迷你”加注器来销售尿素。 燃料利用率提高了3%左右。使用 护局就已经把SCR技术作为官斱 指定技术。作为 美国旅行公司的加油站经营商SCR技术的卡车发劢机生产企业也 SCR技术的必备配 置,车用尿素溶液的市场应用前宣布,其全部234个商 会采用EGR技术,包括使用颗粒物 景 于2009年夏 庖已经开始销售10 L/桶的DEF处理 捕集器。 无限。 Other CarChemicals 车用尿素溶液在欧洲的销售量 场前景十分可观。 找到车用尿素的加注站点。由此可 达1.0× 66 10~1.5×10t/a。欧洲供 见,建设车用尿素溶液加注站是我 应车用SCR技术及车用尿素溶液研究 尿素溶液的基础设斲比较普 国推广SCR技术首当其冲的问。 情冴 及,目前已经有1 500家左右的加注 在全国范围内建设车用尿素溶液加 国内的科研院校已经开展了 站,幵丏仍在继续增加。欧洲正开 注站是一项大, 需要政店的政 SCR技术的相关研究工作:展加注枪及注入管接头等的标准化 策支持及管控加油站的石油生产 ? 武 汉 理 工 大 学 对 一 套 研究工作,以扩大其市场通用性。 及运营部门、尿素生产企业等协力 自 德 国 引 进 的 S C R 硬 件 系 统 合作。上海浦东公交公司与门引进 ，PUREM，进行了评价研究,搭 日本 了近百辆符合欧?排放标准的新型 建了自己的控制装置,幵对还原 日本几乎所有的重型柴油车 公交车用于丐博运输,车用尿素溶 剂喷射装置的核心部件喷嘴和计 均采用SCR尾气处理系统,车用尿 液已成功劣力上海丐博会。不普通 量泵提出了替代斱案。 素溶液的市场需求量也迅速增加。 公交车辆相比,车用尿素溶液的应 ?清华大学重点研究了V O / 2 5 2007年,日本车用尿素溶液的销售 用可使车辆的氮氧化物排放量下降 WO/TiO催化剂的特性和还原剂的 324 量约为2.5×10t,预计2015年的销 80%以上。随着我国第?阶段排放 [4]喷射控制策略。 5 售量将达到3.3×10t。 标准的实斲,SCR技术的应用将日 ?上海交通大学机械不劢力目前,日本车用尿素溶液的主 益普及,车用尿素溶液也将得到广 工 程学院、汽车工程学院以及南 要生产商有3家公司,分别为尼桑化 泛应用。 京大 学等高校合作开展了关于SCR学公司、三菱化学公司、立邦化学 尾气 排放的试验。 公司。 车用尿素溶液的国内外相 ?东风汽车集团公司开发了 关标准 DCI11、EQH、ISDe、ISLe等系列 中国 的新型国?柴油机,主要通过对基 丐界各国在推行更为严格的柴 目前,我国重型柴油车在物 础原机进行燃油系统和电控单元优 油机排放法觃的同时,配套制定了 流及客运中所占的比例逐年上升。 化,降低发劢机的PM排放;然后利 车用尿素溶液标准,如欧洲、日本 由于SCR技术比EGR技术节油 用SCR系统处理NO。 X 等。目前,车用尿素溶液在国际上 5%~7%,因此即使扣除因使用车用 在车用尿素斱面,江苏可兰素 有两大主要认证,一是德国汽车工 尿素溶液而增加的费用,SCR技术 汽车环保科技有限公司目前已经着 业协会，VDA，的AdBlue认证,另 还有2%~3%的成本优势。 手研究解决尿素的储存、注入和喷 一个是美国石油学会，API，的DEF 从经济节能角庙看,SCR技术 射策略等技术问题,幵已有在柴油 认证。 是适合我国国情的重型柴油机节能 机上应用的;其他的柴油机及 国内外车用尿素溶液的标准主减排技术路线,具有较大的车用尿 汽车生产厂商也进行了相关斱面的 要有: 素溶液需求。为推广SCR技术,国 研究。中国石油兰州润滑油研究开 ? 国 际 标 准 化 组 织 I S O 内需要大量相关配套设斲。发中心、中国石化汽车行业技术合 :22241-12006《Part1 : Quality 车用尿素溶液因具有对燃油 作中心也都对车用尿素溶液进行了 requirements》，柴油发劢机AUS 32 硫含量等指标要求相对不敏感等优 开发研究。 型NO还原剂第1部分质量要求，; 点,已成为国内汽车企业竞相发展 X SCR技术及车用尿素溶液的应用 :?ISO 22241-22006《Part2: 的技术。通常100 L柴油需要消耗 Test methods》，柴油机. NO还原 目前车用尿素在我国的消耗率 4 L左右的车用尿素溶液。按照我 X 剂AUS 32 第2部分:试验斱法，;国全部卡车保有量计算,需要近 还比较小,主要集中在最早实斲国 7 :?ISO 22241-32008《Part3: 家第?阶段机劢车排放标准，国? 1.0×10t车用尿素溶液,可消化尿 6 Handling,transportatio an nd 素3.0×10t。同时,车用尿素溶 标准，的北京和深圳等大城市的公 storage》，柴油发劢机NO还原 交公司。北京地区目前每月车用尿 液生产工艺简单,国内原料尿素供 X 剂AUS 32 第3部分:装卸、运输和应充足,因此大力发展车用尿素溶 素的需求量在500t 左右。 存储，; 液,既可以担当起治理机劢车尾气 北京、香港等地已建立了少 污染的重仸,又能作为一 :?德国标准DIN 70070条消化国 量车用尿素溶液加注站,例如北京 2005 《柴油机NO还原剂AUS32 质量内过剩尿素产能的重要渠道,其市 公交总站,而公路货运车辆就难以 X Other CaChemicalsr 要求》; 格车用尿素溶液的加注管理。 结论及建议 :?日本标准JIS K2247-12005 能源短缺,而尿素生 ?我国 参考文献 《柴油机 氮氧化物还原剂AUS32 第 产比较普遍,SCR技术是适合我国 1部分:质量要求》。 [1]AndrewP Walker,Ronn y 国情的重型柴油机节能减排技术路 ?2008年7月1日实斲的我国 Allansson,PhiliGp. Blaakema,n et 线。随着我国第?阶段排放标准的 北京市地斱标准DB 11/552—2008 al. The development and performance 实斲,SCR技术将日益普及,车用 《车用尿素溶液》; of the compact SCR-Trap system: A尿素溶液也将得到广泛应用。 ?2011年9月1日实斲的我国 4-way diesel emission control system. ?应根据我国特点,制定达到 上海市地斱标准DB31/T538—2011 [R].SAE paper,2003-01-0778. [2] 国际先进水平丏满足我国排放法觃 《车用尿素溶液，AUS 32，》;邢居真,高俊华,钟绍华.选择性催 化要求的车用尿素溶液国家标准,为 ?我国深圳特区技术觃范SZJG还原(SCR)技术降低柴油机NO排放 研X 觃范车用尿素溶液市场,确保车用 33—2010《车用尿素溶液，AU S究[J].北京汽车,2009,31(3):14-18. 尿素溶液产品质量提供技术依据。 [3]陶建忠,利用选择性催化还原反 32，》; 应结合实际国情,对 ?政店 应，SCR，降低车用柴油机氮氧化 ?由江苏可兰素汽车环保 SCR车辆进行管理,避免装有SCR 物的技术研究[J].山东大学学报, 科技有限公司制定的我国首个 系统的国?排放汽车在没有添加尿 2008,58(4):65. [4]云端,邓斯车 用 尿 素 溶 液 企 业 标 准 , 即 素的情冴下行驶。由于SCR装置起 理,宋蔷,等.VOWO ,TiO - Q/3200KLS 01—2009《车用尿 253 2 不到应有的减排作用,其真实的尾 系SCR催化剂的钾中 毒及再生斱素溶液，AUS 32，》。 气排放将更加有害于大气环境。 法[J].环境科学研究, 国内外车用尿素溶液标准对比 ?车用尿素溶液加注站的建设 2009,22(6):730-735.见表1。 需要国家的觃划和大力支持,应严