罗地亚公司于2000年在欧洲推出了基于柴油颗粒捕集器技术的再生技术方案——EOLYSTM+DPF,这一方案的推出为在复杂工况,特别是排气温度较低条件下的再生,以及适应各种油品质量,尤其是对于高硫含量的柴油使用柴油机颗粒捕集器满足日趋严格的排放法规提供了可能性。
如何降低油耗、节约日渐昂贵的矿物燃料以及减少对环境的污染,已经成为所有机动车制造者、使用者和法规制订者都在思考的问题。替代燃料、混合动力及电动汽车等无数的课题正在被研究,然而,现实总是不能尽如人意,绝对零排放的车辆面临着技术成熟度以及经济性的挑战,现有的车辆初始排放总是有这样那样的问题。因此,我们只有找到一个无论在技术还是经济可承受性上都有现实可操作性的技术,尽力减少我们对环境的污染和能源的消耗。
欧洲的经验和技术发展表明,采用先进燃烧技术和后处理技术的柴油机是当前最具经济性和环保性的移动动力。柴油机具有良好的动力性,通常而言其动力输出比同等排量的汽油机车高出30%。使用高压共轨的柴油机有着更好的表现。柴油发动机技术所具有的功率强劲、功率范围广、可靠性好、使用寿命长、续航能力强、热效率高、燃烧性好、排放低以及温室气体排放低等诸多优点已得到了广泛认可。目前在欧洲,人们已经普遍接受了采用柴油作为燃料的汽车,欧洲销售的轻型轿车中超过一半都是柴油轿车,重型车几乎全部都是柴油发动机。然而,柴油机也面临着难以克服的缺陷,那就是较高的颗粒物排放(也就是我们常见的黑烟)或者较高的NOx。所幸的是,如今针对这一问题的众多解决方案已经应运而生,其中以采用柴油颗粒捕集器(DPF)技术去除碳烟和选择性还原催化剂(SCR)技术除去NOx最为成熟,并成功实现市场化运作。
目前,全球公认的颗粒消除技术是采用陶瓷过滤器,该技术可以有效地减少柴油机车的烟尘排放,其消除黑烟的原理如图1所示。
图1 颗粒消除技术消除黑烟的原理图
然而,需要指出的是,过滤器可以拦截和捕获的颗粒是有限量的,一旦过滤器被颗粒物填满,发动机系统会被堵塞,这时就需要将拦截和捕获的颗粒处理掉,由于这些颗粒的主要成分是碳和少量可溶性有机挥发物,可以通过燃烧将其转化成CO2和水,从而减少对环境的污染。这一过程被称之为“DPF再生”。通常碳烟燃烧需要600℃以上的高温,由于过滤器通常安装在远离发动机的排气管内,而排气管内的温度通常不会超过300℃,在严重堵车的城市路况下,由于发动机长时间处于怠速状态,所以排气温度会更低,只有大约不到100℃,管内的温度不足以燃烧碳烟。这时就需要催化剂的辅助来降低碳烟的起燃温度或者额外能量的输入提高排气管内温度,确保碳烟可以被完全燃烧。DPF再生技术就成为应用颗粒捕集器的关键技术。
为了配合汽车工业的这种要求,罗地亚公司于2000年在欧洲推出了基于柴油颗粒捕集器技术的再生技术方案——EOLYSTM+DPF,这一方案的推出为在复杂工况,特别是排气温度较低条件下的再生,以及适应各种油品质量,尤其是高硫含量的柴油的条件下使用柴油机颗粒捕集器满足日趋严格的排放法规提供了可能性。EOLYSTM+DPF的工作原理如图2所示。
图2 EOLYSTM+DPF工作原理图
EOLYSTM是一种燃料添加型的液态催化剂,类似于一种燃油添加剂,在车载系统中,这个添加型催化剂罐就附着在油箱上,通过计算机滴加系统,加入到柴油油箱中,能够和柴油充分混合均匀,然后催化剂在柴油机燃烧过程中生成,并附着在碳烟上,并被颗粒捕集器截获。催化剂的主要作用是能够降低碳烟的点燃温度,通过这种催化剂,碳烟的起燃温度可以降低到350~450℃之间,同时由于这种催化剂是添加在柴油中的,它在发动机燃烧过程中会以纳米晶体的形式牢牢附着在碳烟颗粒上,所以对柴油中的硫含量不会太敏感,可以忍耐达到0.05%硫含量的柴油。同时由于其添加量非常低,相对于仅有几十个ppm的加入量,使得这种催化剂的使用量非常少,罗地亚开发的第三代EOLYSTM,一个小于3L的催化剂罐可以确保一部柴油轿车行驶25万km而不用考虑补充催化剂。更可贵的是,这种催化剂由于添加量少,不会对发动机系统带来任何影响。欧洲的实践证明:这种过滤器系统的效果出奇地好。它可以减少超过85%的颗粒物排放,其效率最高可达99%。图3是针对欧洲柴油版轿车在行驶80 000km后加装与不加装该过滤系统的颗粒物排放对比:加装前为3 000g,而加装后则降为100g。
图3 欧洲柴油版轿车行驶80 000km的颗粒物排放由加装过滤系统前的3 000g下降到加装后的100g
这套系统成功地在全球的柴油机车上得到应用。从推出这套系统至今,全球已有超过260万辆的柴油机车出厂时配置了该系统。与此同时,罗地亚及其在各个国家的合作伙伴正在全力推广该系统在再用车改造方面的应用。在欧洲、北美和亚太地区,这套系统已经成功地安装在超过1 000辆在用柴油车上。经过和目前主要的再用车改造技术对比,在达到同样净化效果的情况下,EOLYSTM+DPF系统是经济性最好的系统,从综合成本(安装成本+使用成本+维护成本)看,该系统在保障过滤效率、寿命以及减少维护方面都有着杰出的表现。
今天,罗地亚正在通过积极地与中国政府和企业合作将这一技术带到中国,用来降低由于柴油机车带来的烟尘污染。过去几年来,罗地亚公司协同其合作伙伴在北京就这套系统的适用性展开了长达3年的示范性试验研究,针对北京市的实际车况、路况,选择了不同类型的柴油再用车进行颗粒捕集器系统的改装试验。结果表明,在满足一定基础排放的再用柴油车上,EOLYSTM+DPF系统完全可以消除超过85%的黑烟排放。2007年,这套系统参加了北京市环保局主持的示范性招标项目,在总计100套招标系统中安装了多套该系统,加装该系统的车辆(包括邮政运输车、环卫清扫车和客运车等)完全没有了可见黑烟现象,明显降低了烟尘排放。测试数据表明,加装该系统后烟尘排放降低了85%,同时由于该系统的可靠性好,加之罗地亚及其中国合作伙伴提供了良好的跟踪维护服务,确保了这些车辆安全高效率地运转,目前有些系统已经运行超过30 000km,仍保持着非常良好的排放水平。
评论
加载更多