(中国环境保护产业协会机动车污染防治技术专业委员会,北京 100037)
机动车污染防治行业2014年发展综述
(中国环境保护产业协会机动车污染防治技术专业委员会,北京 100037)
综述了2014年我国机动车污染防治行业的总体概况及发展环境,介绍了行业主要(骨干)企业的发展情况,分析了行业发展中存在的主要问题,提出了解决对策和建议,并对行业的发展进行了展望。
机动车;污染防治;行业发展;对策建议
1.1 行业发展环境
环境保护部发布的《2014年中国机动车污染防治年报》中数据显示:2013年全国机动车保有量达到约2.32亿辆,机动车污染已成为我国空气污染的重要来源,是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因,机动车污染防治的紧迫性日益凸显。
2010~2013年,全国机动车四项污染物排放总量呈增长态势,由4451.1万吨增加到4570.9万吨,年均增长0.9%。其中,一氧化碳排放量由3362.2万吨增加到3499.7万吨,年均增长0.8%;碳氢化合物排放量由429.7万吨增加到431.2万吨,年均增长0.1%;氮氧化物(NOx)排放量由599.4万吨增加至640.6万吨,年均增长2.2%;颗粒物排放量由59.8万吨削减至59.4万吨,年均削减0.2%。据测算,未来五年我国还将新增机动车1亿辆以上,新增车用汽柴油消耗1亿~1.5亿吨,由此带来的大气环境压力巨大。
2014年4月14日,工业和信息化部第27号公告指出:为落实《节能减排“十二五”规划》和《大气污染防治行动计划》,促进大气污染防治,减少汽车尾气排放,保护消费者权益,定于2014年12月31日废止适用于国家第三阶段汽车排放标准(以下简称国三)柴油车产品《公告》,2015年1月1日起国三柴油车产品将不得销售。由此,自2015年1月1日起,全国范围内柴油车实施国四阶段排放标准。
我国对新生产机动车开展的环保管理,主要是通过制定和实施国家机动车污染物排放标准,从设计、定型、批量生产、销售等环节加强环境监管,保证机动车能够稳定达到排放标准的要求。新生产机动车的环保管理是从源头预防和控制机动车污染物排放的重要手段。
在用机动车的环保管理由各级环境保护行政主管部门依法组织实施。目前已建立了机动车环保定期检验、环保检验合格标志核发、“黄标车”加快淘汰等管理制度。各地法规、标准和专职机构建设不断加强,在用机动车环保管理体系基本形成。此外,南京、武汉以及山东等地区正在对购买时价格昂贵、使用里程较少、目前残值较高的黄标柴油车进行在用车改造,进一步推动了机动车排放后处理行业的发展。
环境保护部加大了工作力度,全面实施机动车污染控制,进一步加强机动车生产、使用、淘汰等全过程环境监管;同时与有关部门密切合作,从行业发展规划、
城市公共交通、清洁燃油供应等方面采取综合措施,协调推进“车、油、路”同步发展,大力防治机动车尾气排放对大气环境的影响。
环境保护部和机动车污染严重城市的环保部门正进一步完善对新生产机动车、在用机动车的环境监管,全力削减机动车污染物排放量。机动车污染治理主要是指以汽油与柴油为燃料的发动机汽车的污染排放防治问题。我国近三十年来快速发展的经济,推动了汽车工业的迅猛发展,但随着汽车保有量的急剧增长也引发了严重的汽车尾气排放问题。汽车排放源主要来自三个方面:尾气排放、燃油蒸发排放和曲轴箱通风。相对于尾气排放而言,通常燃油蒸发排放和曲轴箱通风所造成的一氧化碳、氮氧化物的排放量占总排放量的1%~2%,碳氢化合物为20%左右。因此,汽车排放主要来自发动机燃烧产生的尾气。
因此,国家政策和法规的执行是机动车污染防治产业发展的主要推动力量,政策法规方面和执行力度对机动车污染防治行业的发展起着至关重要的作用。国家及地方近几年出台的相关法规、政策,显示出政府有关部门对机动车污染防治工作的重视和关注,并取得了斐然成绩。同时,相关促进行业发展的重要政策法规也频频出台,使机动车污染防治行业得到了快速发展。
1.2 国家及地方政策动态
1.2.1 国务院明确2014年各地“黄标车”及老旧车淘汰任务
2014年5月15日,为贯彻落实《大气污染防治行动计划》和2014年《政府工作报告》的要求,国务院办公厅印发《2014~2015年节能减排低碳发展行动方案》,将2014年“黄标车”及老旧车淘汰任务分解下达到全国31省(区、市)。
2014年国务院总计下达“黄标车”及老旧车淘汰任务600万辆,其中京津冀、长三角和珠三角等重点地区7省市淘汰“黄标车”和老旧车243万辆,占淘汰任务的40.5%;非重点地区24个省(区、市)淘汰357万辆,占淘汰任务的59.5%。
要完成“黄标车”和老旧车淘汰工作任务,各地必须加强政策引导,及时出台“黄标车”及老旧车提前淘汰激励政策;进一步加大执法力度,划定“黄标车”限行和禁行区域,对达到《机动车强制报废标准规定》的坚决予以强制报废;从严查处检测机构违规行为;同时鼓励汽车生产和销售企业对提前淘汰“黄标车”及老旧车后购买新车用户实行让利销售,通过市场手段推进“黄标车”和老旧车淘汰等措施。
1.2.2 5部委联合发布新生产机动车环保达标监管工作方案
2014年8月1日,为贯彻落实《大气污染防治行动计划》,改善环境空气质量,从源头控制机动车污染,环境保护部、工业和信息化部、公安部、工商总局、质检总局联合下发《关于印发新生产机动车环保达标监管工作方案的通知》(环发 〔2014〕115号),决定在全国范围内联合开展新生产机动车环保达标监督检查工作,要求各有关部门要积极组织开展监督检查,以中重型柴油车为重点,在新车型检测、生产、销售、注册登记等环节开展联合执法专项行动,并于2014年9月30日前将检查情况报送环境保护部。
1.2.3 北京市环境保护局关于重型车排放控制的有关规定
2014年6月16日,北京市环境保护局发布《北京市环境保护局关于重型车排放控制有关规定的通知》(京环发〔2014〕67号),规定了OBD系统功能的要求以及环保目录申报要求,详情如下:
为确保在京销售及使用车辆排放符合《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段)》(GB17691-2005)、《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物限值及测量方法(台架工况法)》(DB11/964-2013)(以下简称《台架工况法》)、《重型汽车排气污染物排放限值及测量方法(车载法)》(DB11/965-2013)(以下简称《车载法》)和《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车车载诊断(OBD)系统技术要求》(HJ 437-2008)(以下简称《OBD技术要求》)的有关要求,现就有关事项通知如下:
一、OBD系统功能要求
拟在京销售的重型柴油车和燃气车,OBD系统需满足《OBD技术要求》的规定,禁止采用车辆熄火停机解除报警和限扭的策略。
(一)氮氧化物(NOx)排放超标导致车辆报警和限扭的解除应符合下述条件之一:
1.引发排放超标的故障得到修复;
2.车辆OBD系统通过3个或以上连续的NOx检测循环,车辆排放不超过其申报的自检限值。
(二)如因车辆尿素溶液缺失引发的车辆直接限扭,加注尿素溶液后,可立即解除车辆限扭功能。
(三)整车上OBD诊断接口必须布置在驾驶室内易于接近的位置,方便插拔,有醒目的提示标志。
二、环保目录申报要求
(一)申报车型需按照《车载法》标准进行3辆整车车载法排放试验和1辆OBD功能确认试验。特种车辆及小批量车型,只需要进行1辆整车车载法排放试验和1辆OBD功能确认试验。试验车型与视同车型合计年销售量不超过50辆,可作为小批量处理。如年度销售量超过50辆,在下一年度3月31日前补充2辆整车车载法排放试验。
(二)整车进行车载法排放试验时,如满足以下条件可认定为视同车型:
1.发动机为同一系族;
2.适用测试工况相同且为同一生产企业生产的底盘;
3.采用的后处理方式、产品型号与原车型一致;
4.发动机排气口至后处理产品的进气口距离增加不超过5%。
如有其它特殊情况可进行情况说明。
(三)按照《车载法》(DB11/965-2013)进行整车试验时,需同时依据《OBD技术要求》进行车辆OBD功能确认并在报告中说明。功能确认内容包括:OBD基本功能检测、OBD通用诊断仪检测和人为制造诊断故障检测。
(四)各整车生产企业应提交《车载法》测试报告、车载法试验原始数据和车辆符合《OBD技术要求》的OBD说明文件,同时提交所使用的检测仪器设备清单及其计量检定证书。
(五)对于提前申报符合第六阶段排放标准(相当于欧Ⅵ)的重型车,可提交符合欧Ⅵ指令EC No 595/2009和EC No 582/2011要求的国外检测报告(中文附后)或国内检测报告。报告内容包括发动机排放测试报告(WHTC、WHSC、WNTE,OBD和NOx验证、整车测试报告);OBD说明文件、发动机技术参数说明(包括技术清单、后处理工作原理和布置方法)和发动机系族清单。
三、其他事项
(一)各检测机构及整车生产企业在进行OBD测试工作时,须使用第三方OBD通用诊断仪设备。
(二)为进一步改善本市细颗粒物(PM2.5)污染,按照《北京市2013~2017年清洁空气行动计划》要求,2014年底前,新增重型柴油车全部实施第五阶段排放标准,其中在本市行政区域内使用的重型柴油车(公交车、环卫车、邮政车、渣土车、班车、校车、机场巴士)建议使用净化效率高的壁流式颗粒捕捉器(DPF),采用其他技术路线的车辆,其发动机在台架测试循环(WHTC)的颗粒物个数(PN)不大于6×1012。
(三)对于符合欧Ⅵ排放标准的发动机,如采用的选择性催化还原(SCR)后处理装置为钒基催化器,且其进口处排气温度超过600℃,需提交不产生五氧化二钒等有害气体的相关证明及数据。
(四)各整车生产企业要确保北京市在用国Ⅳ及以上重型柴油车和国Ⅴ燃气车辆满足本通知的相关要求。
(五)自本通知发布之日起,新申报北京市环保车型目录且按工业和信息化部要求应进行整车油耗测试的柴油和燃气车型,需参照《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》(GB/T 27840-2011)和《压缩天然气汽车燃料消耗量试验方法》(GB/T29125-2012),同时测量能耗和整车气态污染物排放(CO、HC、NOx和CO2)。排放测试设备应采用全流稀释系统或车载排放测试系统。
1.2.4 北京市环境保护局发布实施轻型汽车第五阶段标准中车载诊断系统两项排放监测功能有关事项的公告
2014年8月15日,北京市环境保护局发布《北京市环境保护局关于实施轻型汽车第五阶段标准中车载诊断系统两项排放监测功能有关事项的公告》(2014年第6号),详情如下:
为减少机动车排放污染,改善本市大气环境质量,经国务院批准,我市自2015年1月1日起,对新增点燃式轻型汽油车实施《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》(GB18352.5-2013)标准(以下简称《国五标准》)中的车载诊断系统(OBD)两项排放监测功能,即车载排放诊断系统实际监测频率(IUPR)和车载排放诊断系统监测氮氧化物的相关要求。现将有关事项公告如下:
一、经国务院批准,自2015年1月1日起,凡在本市销售、注册登记的点燃式轻型汽车必须满足《国五标准》要求,且具备车载排放诊断系统实际监测频率(IUPR)和车载排放诊断系统监测氮氧化物等两项排放监测功能。同时停止销售和注册(含转京、拍卖、赠予等车辆)不具备第五阶段标准中两项排放监测功能的轻型汽油车。
凡在2015年1月1日之前(以购车正式发票的开票日期或机动车注册登记证书的最后一个转移登记日期为
准)购买和转京的符合第五阶段排放标准但不具备两项排放监测功能的轻型汽油车(最大总质量3.5吨以下),可继续办理环保手续。
二、环保目录的有关要求
(一)自2015年1月1日起,原发布在北京环保车型目录中的“达五阶段排放标准的轻型汽车(相当于欧五标准,且不带IUPR和监控氮氧化物判断催化器效率下降的OBD功能)”目录无效,且不再受理汽车企业申报不具备两项排放监测功能的第五阶段标准轻型汽油车型,并停止发布该车型环保目录。
(二)新申报车型需在国家有关部门第五阶段车型公告发布后,汽车生产企业(或经汽车生产企业委托的申报单位)按照《北京市关于申报第五阶段车型环保目录有关事项的通知》(京环发〔2013〕14号)的要求向我局申报符合国Ⅴ排放标准的车型目录,对于OBD两项监测功能的测试按照国五标准和环境保护部的相关要求进行试验,并提供相关资料。其中,IUPR只进行功能验证试验,待汽车生产企业提交在用车符合性检查报告时,必须提供IUPR具体数值,且应满足国五标准限值要求。
(三)申报车型已在我局发布的“达五阶段排放标准的轻型汽车(相当于欧五标准,且不带IUPR和监控NOx判断催化器效率下降的OBD功能)”车型目录中,现欲重新申报该车型的企业需注意以下问题:
1.原车型可以满足国五标准,且发动机、排放净化系统等零部件(包括机外净化器、氧传感器、燃油蒸发装置、电控单元(ECU)等)没有做任何变动,带有车载排放诊断系统实际监测频率(IUPR)和车载排放诊断系统监测氮氧化物等两项监测功能,则可使用原检测报告,并补充OBD系统两项监测功能试验后,无须更改原车型号,即使用该车型原型号重新申报环保目录。
2.原车型的发动机、排放净化系统等零部件(包括机外净化器、氧传感器、燃油蒸发装置、电控单元(ECU)等)无论做了任何变动,须使用新车型号重新进行各项试验后,再申报环保目录。
三、按照国五标准要求,汽车生产企业必须确保车载排放诊断系统实际监测频率(IUPR)的分子计数器和分母计数器的数值不能重置或更改。
1.2.5 上海市人民政府发布实施第五阶段国家机动车排放标准的通告
2014年3月27日,上海市人民政府发布《上海市人民政府关于本市实施第五阶段国家机动车排放标准的通告》(沪府发〔2014〕25号),详情如下:
为进一步改善本市环境空气质量,保障人民身体健康,经国务院同意,结合本市实际,自2014年4月30日起,对在本市办理注册登记(含外省市转入)的轻型点燃式发动机汽车以及在本市使用的公交、环卫、邮政行业重型柴油车,实施第五阶段国家机动车大气污染物排放标准。对2014年4月30日后(不含30日)销售或转入的第四阶段排放标准车辆,停止办理注册登记。现将有关事项通告如下:
一、实施第五阶段国家机动车大气污染物排放标准的车辆具体范围为:
(一)轻型点燃式发动机汽车,包括轻型汽油车、轻型代用燃料汽车和轻型两用燃料汽车,具体是指《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》(GB18352.5-2013)规定的、最大总质量不超过3500kg的M1类、M2类、N1类车辆。
2014年暂不实施标准中OBD系统对NOx在线监测频率(IUPR)的控制要求。该控制要求从2015年1月1日起,统一实施。
(二)用于公交、环卫、邮政行业的重型柴油车,具体是指《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段)》(GB17691-2005)规定、最大总质量大于3500kg的N2类、N3类车辆。
二、在本市办理注册登记(含外省市转入)的机动车,必须符合以上标准规定。办理注册登记(含外省市转入)的时间,以本市公安车辆管理部门受理时间为准。
三、准予在本市申领牌证的机动车车型,由市环保局根据环境保护部核定的第五阶段机动车达标车型公告,定期在市环保局网站(www.sepb.gov.cn)发布。
四、市公安车辆管理部门对机动车办理注册登记(含外省市转入)时,应当根据环境保护部核定的第五阶段机动车达标车型公告,作出是否受理的决定。对未列入车型公告的机动车产品,不予注册登记(含外省市转入)。
五、符合以下情况之一的,可以在本市办理注册登记(含外省市转入):
(一)在2014年4月30日前(含30日)已销售并开具机动车统一销售发票的第四阶段排放标准车辆;
(二)已经过市环保局登记并且在2014年4月30日前(含30日)签订销售合同或开具机动车统一销售发票的第四阶段排放标准库存车辆;
(三)2014年4月30日前(含30日)在原车辆注册地车辆管理所办结转出登记手续欲转入本市的国四标准车辆。
六、各机动车制造和销售企业应当根据本通告,组织安排生产和销售计划。各销售企业应当在经营场所,明示本通告的有关内容,履行向购车者告知通告有关规定的义务,并在与购车者签订购销合同时,予以书面提示。
七、成品油供应企业及自备车用燃料企业应当提供第五阶段的车用燃油或代用燃料,并建立柴油车车用尿素的供应体系,以确保机动车产品的正常使用。
八、自2014年4月30日起,《上海市人民政府关于本市提前实施第四阶段国家机动车排放标准的通告》(沪府发〔2009〕21号)停止实施。
1.2.6 12部委联合印发《加强“车、油、路”统筹,加快推进机动车污染综合防治方案》
2014年10月30日,发改委、环保部、财政部、交通部、质检总局等12部委联合印发《加强“车、油、路”统筹,加快推进机动车污染综合防治方案》(下简称《方案》)的通知,按照“标本兼治、综合施策、落实责任、限期完成”的原则,加强改革创新,建立强有力的工作协调和推进机制,统筹推进“车、油、路”各项工作,显著降低机动车尾气污染。《方案》的主要目标是:
加快淘汰“黄标车”和老旧车。2014年底前,全国范围内淘汰“黄标车”和老旧车600万辆;2015年底前,京津冀、长三角、珠三角等区域内基本淘汰“黄标车”;2017年底前,全国范围内基本淘汰“黄标车”。
大力推广新能源汽车。2015年起,在公交车、出租车等城市客运以及环卫、物流、机场通勤、公安巡逻等领域加大新能源汽车推广应用力度,新能源汽车推广应用城市公共服务领域新增或更新车辆中的新能源汽车比例不低于30%;2014至2016年,中央国家机关以及新能源汽车推广应用城市的政府机关及公共机构购买的新能源汽车占当年配备更新汽车总量的比例不低于30%,以后逐年扩大规模。
加快油品质量升级。2015年底前,京津冀、长三角、珠三角等区域内重点城市全面供应符合国家第五阶段标准的车用汽、柴油,停止销售第四阶段标准的车用汽、柴油;2017年底前,全国供应符合国家第五阶段标准的车用汽、柴油,停止销售第四阶段标准的车用汽、柴油。
加强城市交通管理。到2015年,北京、上海中心城区公共交通机动化出行分担率达到60%以上;到2017年,京津冀、长三角、珠三角等区域人均公共交通设施拥有水平比2012年提高30个百分点,市区人口超过100万的城市公共交通机动化出行分担率达到60%左右;特大城市和大城市步行、自行车出行分担率提高5个百分点左右,中小城市步行、自行车出行分担率提高10个百分点左右。
1.2.7 工业和信息化部印发《关于开展低速货车生产企业及产品升级并轨工作的通知》
2014年11月6日,工业和信息化部印发《工业和信息化部关于开展低速货车生产企业及产品升级并轨工作的通知》(工信部产业〔2014〕473号),详情如下:
为贯彻落实《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》(国发〔2013〕37号),执行《产业结构调整指导目录》等要求,进一步推动道路机动车辆节能减排和安全水平的提高,经研究,我部决定开展低速货车生产企业及产品升级并轨工作。现将有关事项通知如下:
一、自2017年1月1日起,在《车辆生产企业及产品公告》管理中取消低速货车产品类别,相关企业应停止生产、销售低速货车产品。
自2016年1月1日起,低速货车新产品执行与轻型载货汽车同等的节能与排放标准。
二、低速货车生产企业应加大产品结构调整力度,及时转产专用汽车及挂车、汽车零部件等其他产品,其中转产专用汽车及挂车的,应满足《专用汽车和挂车生产企业及产品准入管理规则》(工产业〔2009〕第45号公告)的要求。
三、低速货车生产企业在2017年前满足以下条件的,可申请升级为轻型载货汽车生产企业:
(一)与汽车生产有关的总资产(不含土地价值等无形资产)不低于18亿元人民币,净资产(不含土地价值等无形资产)不低于5亿元人民币;
(二)应具备年产5万辆轻型载货汽车整车和车身、车架、车桥的生产能力;应建立产品研究开发机构,掌握车身、底盘等关键技术,具备必要的研发及测试能力;
(三)应符合《商用车生产企业及产品准入管理规则》(工产业〔2010〕第132号公告)中有关轻型载货汽车生产企业准入条件要求;
(四)企业2011年至2013年的低速货车平均年产销量应超过1千辆,或2014年及以后每年平均产销量应超过5千辆。为鼓励企业兼并重组,对于多家低速货车生产企业组成的企业集团,2011年至2013年的低速货车平均年产销量应超过3千辆,或2014年及以后每年平均产销量应超过1万辆(该企业集团中只能有一家企业升级,其他企业不得升级);
(五)低速货车生产企业或其所在企业集团已具有载货汽车生产资质的,则该企业不得升级。
四、低速货车生产企业升级为轻型载货汽车生产企业后,该企业及集团内其他企业均应注销低速汽车(三轮汽车、低速货车)生产资质。
1.2.8 青岛市实施黄标车“黄改绿”,车主可自愿申请治理改造
2014年,青岛市环保局会同市公安局、市财政局、市交通运输委联合印发《青岛市黄标车“黄改绿”工作方案》。“黄改绿”是指,对部分车辆技术状况较好、行驶里程较短且符合改装要求的国Ⅱ标准柴油“黄标车”,通过加装尾气净化装置系统,使其污染物排放达到国Ⅲ以上标准的绿标车水平,将黄色标识换为绿色标识。自愿进行“黄改绿”的“黄标车”车主,经机动车环保检验机构检测,排放达到环保标准的,由环境保护主管部门核发“黄改绿”环保检验标志,财政部门应及时发放补贴。
根据《青岛市黄标车“黄改绿”工作方案》,自2014年12月17日(周三)起,符合条件的国Ⅱ“黄标车”车主可以自愿申请治理改造。本次黄改绿的对象是在本市注册登记的在用柴油“黄标车”,并应满足下列条件:一是取得黄色环保检验合格标识;二是非危险货物运输车辆;三是2005年1月1日后注册登记、排放达到国Ⅱ标准且行驶里程不超过30万公里的车辆;四是车况及发动机应处于良好工作状态。
1.2.9 武汉市实施黄标车“黄改绿”
武汉市政府从2014年10月1日起,全天禁止高污染排放机动车在三环线(含)区域内道路通行。2014年6月26日,武汉市颁布了《武汉市黄标车提前淘汰更新补贴办法(试行)》(武政规〔2014〕10号),要求采用政府补助加车企让利销售的形式鼓励提前淘汰“黄标车”,也规定对通过治理改造后达到国Ⅳ排放标准的,可换发绿色环保标志。
武汉市在用车改造对象是购买时价格昂贵、使用里程较少、目前残值较高,且排放达到国Ⅱ标准的柴油车,距强制报废期至少4年以上(含4年)的车辆。改造目标是国Ⅱ标准的柴油车经加装排气后处理系统后,使其排放的烟度、NOx两项指标达到国Ⅳ在用车的排放标准。另外,武汉市要求改造的在用车要具备在线监控的能力,将改造后机动车排气后处理系统及排气污染物排放信息与武汉市机动车排气污染防治监控平台联网。
1.3 2014年国家及地方标准动态
1.3.1 环保部发布《城市车辆用柴油发动机排气污染物排放限值及测量方法(WHTC工况法)》(HJ 689-2014)
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,防治机动车污染物排放对环境的污染,改善环境空气质量,制定本标准。本标准是对《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段)》(GB 17691-2005)的补充,规定了装用柴油发动机的城市车辆及其发动机的污染物排放限值和测量方法。本标准为首次发布。(HJ689-2014将于2015年1月1日起实施,所有注册登记/销售和使用的城市车辆应符合本标准要求。)
1.3.2 环保部《关于发布国家污染物排放标准《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》的公告》
2014年5月16日,环境保护部发布《关于发布国家污染物排放标准《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》的公告》(公告 2014年 第36号),内容如下:
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,防治污染,保护和改善生态环境,保障人体健康,现批准《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》为国家污染物排放标准,并由我部与国家质量监督检验检疫总局联合发布。
标准名称、编号如下:
非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)(GB20891-2014)。
按有关法律规定,该标准具有强制执行的效力。
该标准自发布之日起生效,即自发布之日起,可依
据该标准进行型式核准。自2014年10月1日起,凡进行排气污染物排放型式核准的非道路移动机械用柴油机都必须符合该标准第三阶段要求。
该标准由中国环境科学出版社出版,标准内容可在环境保护部网站查询。
《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅰ、Ⅱ阶段)》(GB 20891-2007)自2016年4月1日起废止。
1.3.3 《金属催化转化器中铂、钯、铑含量的测定方法》于2014年10月1日实施
《金属催化转化器中铂、钯、铑含量的测定方法》(QC/T 968-2014)规定了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定金属催化转化器中铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)含量的测定方法。
该标准适用于以金属为载体并附载贵金属作活性组分的催化转化器中贵金属Pt、Pd、Rh含量的测定。
1.3.4 《重型商用车辆燃料消耗量限值》(GB 30510-2014)于2014年7月1日实施
汽车强制性国家标准《重型商用车辆燃料消耗量限值》(GB 30510-2014)已由国家标准化管理委员会批准发布,并将于2014年7月1日正式实施。该标准规定了重型商用车辆燃料消耗量限值。适用于最大设计总质量大于3500kg的重型商用车辆,包括货车、牵引车、客车、自卸汽车及相关专用汽车。
2.1 行业总体技术现状
关于汽车排放控制技术,机动车污染防治行业涉及的技术可划分为六大子系统:尾气后处理系统(载体、催化剂、衬垫、封装、尿素喷射系统);发动机管理系统(喷油器、传感器、电磁阀、电机等);燃油蒸发系统(碳罐);曲轴箱通风系统(PVC);涡轮增压系统(涡轮增压器,增压中冷器);废气再循环系统(EGR、EGR中冷器)等。
柴油车主要排放控制技术包括:排气后处理技术(DPF、SCR、POC)、电控高压喷射(共轨、泵喷嘴、单体泵等)技术、发动机综合管理系统、发动机本身结构优化设计技术、可变增压中冷技术、废气再循环(EGR)技术等。
汽油车主要排放控制技术包括:电控发动机管理系统以及配备三元催化转化器技术等。
摩托车主要排放控制技术包括:对传统燃油摩托车所采用的发动机进行优化设计、优化改进化油器;电控化油器、二次进气装置、燃油蒸发排放控制装置、点火系统的优化;电控燃油喷射系统和排气催化转化技术等。
2.2 国Ⅳ/Ⅴ柴油车排放控制技术
2014年4月14日工业和信息化部第27号公告:为落实《节能减排“十二五”规划》和《大气污染防治行动计划》,促进大气污染防治,减少汽车尾气排放,保护消费者权益,我部定于2014年12月31日废止适用于国家第三阶段汽车排放标准(以下简称国三)柴油车产品《公告》,2015年1月1日起国三柴油车产品将不得销售。请各生产企业积极做好产品排放升级生产准备,合理安排国三柴油车产品库存销售,做好车辆生产一致性管理工作。由此可以看到,2015年1月1日全国范围内柴油车实施国四阶段排放标准。
一般来说,重型柴油车的欧Ⅲ技术路线是运用了电控高压喷射技术,增加进气中冷,同时改进了燃油喷射系统以在整个发动机运行区域内更好的控制空燃比等方法实现的。对于欧Ⅳ排放法规,NOx排放从欧Ⅲ的5g/kW·h降低到3.5g/kW·h,PM排放从0.1g/kW·h降低到0.02g/kW·h,仅仅依靠发动机内优化燃烧技术或废气再循环技术(EGR)已经无法达到排放法规的要求,因此对柴油发动机需加装尾气后处理装置才能进一步降低NOx和PM排放,其技术路线见图1。
图1 柴油车NOx和PM排放控制技术路线
2.3 重型柴油车排放后处理技术
根据欧美发展经验及中国国情,对于重型柴油车从国Ⅲ到国Ⅳ主要有两条技术路线,如图2所示:
图2 国Ⅳ重型柴油机主要技术路线方案
SCR技术路线主要通过提高喷油压力,优化喷射定时,改善燃烧过程,来降低发动机机内颗粒物排放,而此过程产生的较高NOx排放则采用选择性催化还原器(SCR)还原成N2和O2。目前,SCR系统用催化剂形式主要可以分为涂覆式和挤压式两种。
EGR + DPF技术路线通过EGR将NOx排放降低到标准要求以下,此过程产生的较高颗粒物排放则通过DPF将其降低到满足标准的要求。为避免DPF装置堵塞,须采用再生策略,对于EGR + DPF系统涉及到的DPF再生,根据再生方式不同,主要分为主动再生型、被动再生型和辅助再生等几种情况:
(1)主动再生型
通过发动机缸内后喷燃油或者在排气管中喷入燃油,燃油在DOC内燃烧提供DPF再生所需要的高温,从而达到减少DPF内颗粒物的目的。另外,还有一种使用燃烧加热再生系统,燃烧燃油使DPF达到再生温度的系统,这种系统无须使用贵金属涂层,对柴油硫含量不太敏感。目前欧美主要采用主动再生型DPF技术。
(2)被动再生型
废气中的NO在DOC内反应生成NO2,NO2与碳粒反应达到被动再生的目的。但由于被动再生需要低硫燃油,同时还受到发动机工况、负载以及排温的影响,所以在安装被动再生系统之前一定要保证能够提供再生所需要的条件。
(3)辅助再生型(FBC型)
利用安装在载体前部的电加热棒自动从车载电源取电进行加热,同时结合FBC(燃油添加剂)的使用,使柴油发动机排出的颗粒物燃点降低,从而实现颗粒物的持续再生。
两种技术路线性能分析情况见表1。
表1 SCR与EGR + DPF系统技术对比
综合来看,SCR系统在燃油经济性、燃油喷射压力、机油含碳、对硫敏感度等方面比EGR+DPF具有明显的技术优势。因此国内国四阶段重型柴油车均采用SCR技术路线。未来,发动机以及后处理企业正研究将采用DPF+ SCR的技术路线来满足欧六阶段排放标准的要求。
2.4 轻型柴油车排放后处理技术
轻型柴油车国四排放标准的技术路线:燃油喷射系统的主流技术路线是高压共轨技术,小部分企业也采用电控单体泵技术和电控分配泵技术。高压共轨技术外资企业优势明显,本土企业技术研发水平进步显著,但批量化产品的生产一致性保障能力还须提升,部分企业已经研发和试配经济型高压共轨产品。电控单体泵技术和电控分配泵技术具有油品适用性强、装配成本低及售后服务难度低等优势,部分企业已经具有较强的技术储备和研发能力,并开始根据特定车型和特定市场试制。后处理系统的技术路线主要采用EGR+DOC、EGR+DOC+ POC和EGR+DOC+DOC三种,其中主流技术路线是EGR +DOC。
轻型柴油车国五排放标准的技术路线:燃油喷射系统应采用高压共轨技术,后处理系统应采用EGR+DPF或者EGR+DOC+DPF技术。
轻型柴油车国四排放标准经过了多年的推迟实施,全产业链上的主流企业均进行了国四产品的生产线和生产设备的扩充,准备了较为充裕的产能,可根据国四排放标准的实施与市场需求状态,快速滚动式提升产能,基本能够满足国四排放标准实施后的市场需求。
截止到2013年4月底,已经有40家整车企业的1315个轻型柴油车车型通过了国四排放标准的环保型式核准,涉及22家发动机企业的51款机型、5家燃油喷射系统企业的25款产品和28家后处理系统企业的产品。其中,燃油喷射系统主要有高压共轨(占99.39%)和电控分配泵(占 0.61%)两种;后处理系统主要有EGR + DOC(占88.67%)、EGR + DOC + POC(11.33%)两种。
2.5 柴油车排放后处理技术原理
(1)选择性催化还原技术SCR
Urea-SCR(Selective Catalytic Reduction)集成及匹配控制系统主要由SCR催化消声器、尿素箱、尿素泵、尿素喷嘴、NOx传感器、OBD监控等6部分组成(见图3)。使用尿素作为还原剂Urea-SCR(尿素选择性催化还原器)系统已广泛应用。SCR催化器主要通过还原剂氨气将发动机排放物中的NOx转化为N2和H2O,起燃温度一般需要在220℃以上。
图3 SCR系统基本结构
(2)柴油氧化催化转化器(DOC)
DOC(Diesel Oxidation Catalyst)通过催化氧化反应,同时可降低柴油车尾气中CO、THC和颗粒物污染物排放量,其结构主要由载体、垫层和壳体组成。载体形式有陶瓷载体和不锈钢金属两种,催化剂成分主要是铂(Pt)和钯(Pd)等贵金属。不同类型的DOC中铂、钯、铑等贵金属比例和含量不同,因此受燃油硫含量的影响不同。DOC外形见图4。
图4 DOC外形结构
表2列出了不同类型DOC对气态污染物和颗粒物的削减率及硫含量水平。
表2 不同类型DOC对气态污染物和颗粒物的削减率及硫含量水平
(3)壁流式颗粒物捕集器(DPF)
DPF(Diesel Particulate Filters)可以降低PM达85%以上,同时可大大减少CO和HC的排放量。
DPF是降低车用柴油机颗粒物排放的最有效手段,是应对更严格的颗粒物排放标准的关键技术之一。依据不同的车型和不同的过滤需求,DPF可以分为直流式(FT-DPF)和壁流式(WF-DPF)。通常情况下,直流式颗粒物捕集器过滤效率为40%~60%,而壁流式颗粒捕集器的过滤效果可能达到80%~95%。按照再生方式,DPF还可以分为主动再生式和被动再生式,再生的方法有电子式的、机械式的(燃烧器)和化学方式的。
直流式颗粒物捕集器为一个内装织物状载体和催化剂的不锈钢筒, 能够很好地弥补低端的氧化催化器(DOC)与高端的壁流式颗粒捕集器对颗粒物削减率的差距,直流式颗粒捕集器由于再生方式的不同要求选用不同硫含量的燃油。DOC + DPF尾气处理装置的结构见图5。
图5 DOC + DPF尾气处理装置的结构
不同类型直流式颗粒物捕集器对颗粒物的削减率及硫含量水平见表3。
表3 不同类型直流式颗粒物捕集器对颗粒物的削减率及硫含量水平
壁流式颗粒物捕集器主要通过尾气流经载体壁面进行过滤的方式来减少柴油机排放出的颗粒物,使用一段时间后颗粒会积累在捕集器中,积累到一定程度后会影响到发动机的正常运转。因此设计时必须考虑到清除积累颗粒物的方法,最方便的途径就是在适当的温度下使之燃烧或氧化,这种使DPF重新变得清洁的过程我们称之为“再生”。“再生”并非在所有的温度条件下都会产生,催化剂技术便被用来降低颗粒物燃烧的温度。催化剂可以放在WT-DPF前端,也可放在WT-DPF上或直接添加到燃油中(燃油催化剂)。此外,催化剂还起着减少CO和HC排放的作用。不同类型壁流式颗粒物捕集器对颗粒物的削减率及硫含量要求见表4。
表4 不同类型壁流式颗粒物捕集器对颗粒物的削减率及硫含量水平
(4)流通式颗粒物捕集器(POC)
POC(Partial Oxidation Catalyst)再生需要一定的排气温度,以及一定的NO2/PM比例,还需要处理尾气中的CO和HC,因此需要与DOC联合使用(如图6所示)。POC的工作原理是在前级DOC催化器的氧化作用下,尾气中NO+O2→NO2,以及柴油机本身缸内的燃烧,也会产生一定量的NO2,NO2进入POC,在含有贵金属的特殊化学涂层的催化作用下,NO2分子键在较低温时(250℃左右)就可断裂,NO2→NO+O,产生的O与被捕捉到的C颗粒燃烧,生成CO2。
图6 DOC + POC结构
车用柴油机不同类型排气后处理装置对比见表5。
(5)燃油喷射系统
关于燃油喷射系统的研发能力,各主要电喷企业在国内都设立了相应的研发中心,利用国内研发中心引进了国外的先进技术和产品,并进行了本地化生产及技术支持。目前,技术和产品基本成熟。
(6)涡轮增压器系统
涡轮增压器能够有效提高重型柴油机功率、改善经济性能、降低污染物排放。目前,涡轮增压器在柴油车上已得到了广泛应用,国Ⅲ、国Ⅳ重型柴油机都已装配了涡轮增压器,未来技术发展方向是可变截面涡轮增压系统。
2.6 国Ⅳ/Ⅴ汽油车排放控制技术
对于国Ⅳ/Ⅴ汽油车排放控制技术应不断优化和提高。主要有:1)催化剂性能的优化,包括提高耐硫性能、耐久性能,涂层更耐高温,起燃温度更低,贵金属含量少等方面。2)发动机标定策略的优化,主要包括发动机标定的精细化,对更多不同工况下参数进行数据的采集和优化,并且对OBD性能进行优化。
碳罐属于汽油蒸发控制系统(EVAP)的一部分,该系统是为了避免发动机停止运转后燃油蒸汽逸入大气
而被引入的。从1995年起,我国规定所有新出厂的汽车必须具备此系统。其工作原理是发动机熄火后,汽油蒸汽与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性炭罐中,当发动机启动后,装在活性炭罐与进气歧管之间的电磁阀门打开,活性炭罐内的汽油蒸汽在进气管的真空度作用下被洁净空气带入气缸内参加燃烧。这样做不但降低了排放,而且也降低了油耗。
随着排放法规的升级,车载加油油气回收系统ORVR(Onboard Refueling Vapor Recovery)逐渐在汽车上得到应用。
2.7 国Ⅲ摩托车排放控制技术
摩托车排放标准技术路线主要采用基于化油器的技术方法:“化油器+两级催化转化器+二次补气装置+炭罐”或“电控化油器+催化转化器+炭罐”的应对方案,和基于电喷的技术方法:采用“电喷+催化转化器+炭罐”两种。
3.1 企业总体情况
据统计,2014年机动车环保产业链上相关企业依然保持在150多家,其中载体生产企业有10多家、催化剂涂层企业有10多家、隔热衬垫企业有5家以上、催化器封装企业有60多家、尿素喷射系统有5家以上、发动机管理系统相关产品生产企业有17家左右、涡轮增压系统生产企业有10多家、EGR系统生产企业有7家以上、燃油蒸发系统生产企业有25家左右、曲轴箱通风装置生产企业有15家左右。主要生产企业见表6。
3.2 产业总体规模分布情况
目前的150多家企业中,江苏、上海、北京、浙江的企业数目列为前四位。通过调研,华东地区(沪、苏、浙等)的机动车污染防治生产企业大约占到总数的66%,是机动车污染防治产品的主要生产基地(见图7);国内后处理行业主要技术来源见图8;国内后处理行业中研发费用比重见图9。(说明:图7至图9所述的数据均来自机动车污染防治委员会行业调研统计分析结果,未统计所有后处理企业,仅供参考)。
由图7至图9可以看出,国内后处理行业研发费用占销售额10%以上的企业约占58%,表明现阶段后处理行业非常重视后处理产品的开发和升级。目前国内后处理行业的主要自主技术仅占23%,而来源于国外的技术约占77%,其中来源于美国的约占31%,欧洲的约占25%,这可能与国内的机动车排放标准现状以及油品质量等多方面因素有关,因此国内后处理行业的自主研发技术还有待于进一步提高。同时,国内后处理企业主要分布在
华东地区,其企业数量约占全国后处理行业企业总量的66%,主要集中在上海、南京、苏州、无锡、杭州等地区,这也主要与这些地区的机动车排放标准现状以及油品质量等方面因素有关。
表6 机动车环保产品主要生产企业
图7 全国排放后处理产业规模分布
图8 国内后处理行业主要技术来源
图9 国内后处理行业主要技术来源
3.4 市场竞争状况分析
虽然我国机动车环保产业起步较晚,但发展很快。特别是国家出台了一系列政策,使机动车污染防治企业得到了激励和发展。随着机动车排放标准的实施,加速了跨国公司在国内的合资、独资企业的建设步伐,以及新技术的应用速度,也加快了国内科研单位的技术产业化进程。我国机动车环保产业充分体现了国内外产品市场化竞争格局,国际上主要的跨国公司都在国内合资或独资建厂,如康宁(上海)有限公司不断扩大生产规模。有些公司还建有技术中心或研发中心,如巴斯夫催化剂(上海)有限公司、庄信万丰(上海)化工有限公司、优美科汽车催化剂(苏州)有限公司和联合汽车电子有限公司、博世汽车系统股份有限公司等。国内的骨
干企业,如无锡威孚力达催化净化器有限责任公司和昆明贵研催化剂有限责任公司等,在生产规模、产品和技术装备等方面也达到了国际先进水平,可以满足国内部分机动车的需求。
由于目前机动车环保产品生产企业大部分都是合资、独资企业,市场份额占有80%以上,其核心技术都是从国外引进的,所以技术水平与国外技术水平相当。
为了达到机动车排放标准的要求,采用的排放后处理装置基本是由国内生产企业供应的,但是关键技术基本都掌握在跨国企业手中,还有一小部分是从国外采购的。可以看出,对于关键后处理零部件的研发和投产,还应加大投入力度研究其核心技术,因此我国机动车污染防治产业发展任重而道远。
3.5 国内机动车后处理装置市场规模
随着机动车排放防治工作的加强,一方面新车排放法规不断升级,新生产车的污染排放通过采用更先进的尾气后处理装置大幅降低;另一方面在用车“黄标车”和非道路机械等成为机动车污染物控制的重点,其排放必将通过尾气治理技术得到有效的大幅削减。这些都将为国内的机动车后处理装置带来巨大的市场潜力。
2011年底全国“黄标车”保有量1520.3万辆,按照柴油车占17%的比例来计算,全国柴油“黄标车”约占258万辆。假如每年对10%的“黄标车”进行治理,目前的后处理装置市场足以满足“黄标车”治理的需求,而且能满足新车(柴油车)市场的需求。
针对新车和在用车治理需求的后处理装置,假定轻中型柴油车以170万辆/年来计算,每年将有100亿元的后处理市场,重型柴油车以180万辆/年计算,每年将有至少200亿元的后处理市场,轻型汽油车年增长量以1500万辆/年计算,每年至少有300亿元的后处理市场。此外,还将拉动下游环保载体、催化剂、电控装置、尿素、机械加工等相关产业,将形成以千亿的产业规模,必将是新的经济增长点。
由于机动车尾气后处理装置行业经过十多年的发展,企业产品技术水平、产业装备和制造水平都有明显提升。但是随着行业规模的迅速发展,也出现一些问题亟待解决。
(1)尾气后处理装置售后市场混乱
当前尾气后处理装置售后市场管理不严,不合格催化净化产品泛滥。这些产品的质量比绝大多数正规的污染控制装置生产厂家的产品要差得多,但由于其价格十分低廉,因此占据了部分售后市场。这样不仅导致了售后市场的无序竞争,同时严重影响了在用车污染排放控制水平,将会对环境造成难以估量的损害。
(2)国内自主企业整体发展比较落后
近几年来我国自主企业技术进步迅速,产品产业技术成果丰硕,但与技术先进国家相比较仍存在差距。例如:技术的快速发展及法规的日趋严格,凸显出国内对机动车环保技术基础性研究、新技术开发和应用工作滞后,系统性研究不足,缺乏大量的试验研究手段和试验数据等问题。这直接导致了国内自主企业新技术更新换代速度慢于技术先进的国家,满足更高排放法规的高端技术储备也落后于相关国家。
(3)企业技术水平参差不齐,部分企业产品生产一致性存在问题
随着法规的加严,技术水平较高的企业能及时为市场提供满足质量要求的尾气后处理装置。但是,国内还有许多尾气后处理装置生产企业,存在技术水平还比较低下,工艺管理流程不规范、研发和检测设备和手段缺乏等问题,应加强对这些企业的产品质量进行一致性的监控。
(4)外国公司在国内建立生产基地
外国零部件企业纷纷来华进行投资生产,这对我国机动车环保产业起到了极大的推动作用,促进了最新排放控制技术在汽车上的应用。为了使技术不外流,国外企业仅在国内建立生产基地,而关键的零部件测试、开发工作都在国外进行,要引起关注。
2015年1月1日起全国范围内正式实施柴油车国Ⅳ排放标准,环境保护部以及北京市环境保护局正在开展第六阶段排放标准的研究工作,各省市也正在开展“黄标车”淘汰与治理改造,因此2015年机动车污染防治工作重点仍是保证国Ⅳ排放标准的实施、淘汰和改造“黄标车”,以及研究探讨国家第六阶段排放标准。机动车排放控制的相关企业开展后处理装置技术研究工作,开展相关试验研究工作,制造出应用新技术的产品,并形成一定的生产能力和规模,以及满足更高排放标准的需求。
2014年,环境保护部、工业和信息化部、公安部、
工商总局、质检总局(以下简称五部门)决定在全国范围内联合开展新生产机动车环保达标监督检查工作。建立机动车环保达标联合监管工作机制,严格实施国家机动车排放标准。坚持专项整治和日常监管相结合,以中重型柴油车为重点,在新车型检测、生产、销售、注册登记等环节开展联合执法,坚决打击制造、销售环保不达标机动车违法行为,减少机动车污染排放。因此2015年机动车排放控制企业要开展行业自律,严厉打击机动车污染排放控制造假行为。
同时,环保部下一步将着重推出机动车环保召回制度,建立全生命周期的环境监管,生产企业需要对环保不达标的产品进行召回。
目前南京、武汉、青岛等地区正在对部分购买时价格昂贵、使用里程较少、目前残值较高的“黄标车”开展改造,因此在2015年各地区还将会进一步推进“黄标车”改造工作。
目前国内部分柴油车(机)企业的产品,发动机已经采用了先进技术,匹配了后处理装置产品,并达到了国Ⅳ及以上标准的要求。国内大型企业已开始着手进行国Ⅴ和国Ⅵ标准技术的储备,进行高压共轨系统、DPF和SCR后处理装置等与发动机相匹配的试验研究,以及选择性催化还原(SCR)系统在排气低温情况下性能的稳定性等方面正在做进一步的研究。所以,机动车污染防治新技术和新产品将会不断呈现和广泛应用。
柴油机排放的氮氧化物和颗粒物机动车排放控制重点。相比较而言,各种重型商用车、农用车,工程机械用柴油机技术更加落后,基本没有采用任何排放控制装置来控制氮氧化合物和颗粒物排放,因此具有较大的节能减排潜力,柴油机后处理装置的市场也将是很大的。
总之,应在大气环保新政的新形势下,继续引领行业,进一步推动机动车环保事业的发展。研究探讨机动车污染控制装置行业(尤其是颗粒物排放控制)的机遇和挑战,以及应对策略,同时为相关政府科学决策提供对策支持。
Development Report on Motor Vehicle Pollution Control Industry in 2014
(Specialty Committee of Motor Vehicle Pollution Control Technology of CAEPI, Beijing 100037,China)
The paper sums up the overall general situation and development environment of the automotive pollution control industry in 2014, and the technical and developing progress of the industry; presents the development of key enterprises; analyzes the main problems existed in the industry development; puts forward the countermeasures and suggestions to be settled; and makes the prospect on the industry development.
motor vehicle;pollution control; ndustry development; countermeasures and suggestions
X324
A
1006-5377(2015)10-0010-14