生物柴油在高原地区作用尤其明显

来源: 时间:2019-07-20 10:00:41 次数:

日前,生态环境部等11部门发布《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》,内容涉及清洁柴油车行动、清洁柴油机行动和清洁运输行动、清洁油品行动等四个方面,并以京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原相关省(市)以及内蒙古自治区中西部等区域作为重点区域进行治理。研究表明,生物柴油作为一种清洁的柴油替代品,尤其是在高原地区作用明显。笔者建议,在行动计划落地过程中,我国应加强高原地区排放标准制定,并藉此加快生物柴油的推广运用。

生物柴油可以为治理柴油机以及以柴油机为动力的机械包括:柴油货车、船舶以及非道路移动机械等污染发挥作用。需要注意的是,通过油品升级来降低柴油车的排放,尤其是硫氧化合物的排放,在平原地区非常有效,但在高原地区效果却并不明显。高原地区气压低、温差变化大、空气中的氧含量低的特点限制了油品升级对于柴油车排放的改善,常规柴油机污染治理措施效果并不理想。

近期有关汽车与发动机科研机构在高原地区(平均海拔2023-2027米)开展了高原特殊环境下重型柴油车燃用不同油品综合性能对比研究,结果显示:在高原地区,石化柴油从国五升级到国六,并不能有效改善重型柴油机的动力性;石化油品升级对国四、国五重型柴油车排放的改善效应有限,通过油品的进一步升级,以降低高原环境下国四、国五柴油车尾气排放(尤其是颗粒物数量,PN)的空间仍很大。

目前我国已有地方开始着手开展高原地区排放标准的制定。比如青海省科技厅就抓住国家机动车第六阶段排放标准增加高原环境(海拔2400米)限值要求的契机,利用青海地处青藏高原(西宁海拔2400米)的地理特性,扩大和发挥该省在高原环境适应性技术研究方面的积累和优势,在高原地区开展机动车及非道路机械排放和PEMS相关技术研究,为我国机动车国Ⅵ标准和非道路机械国Ⅴ标准落地实施提供技术支撑。同时该省亦全力促进生产服务业向专业化和价值链高端延伸,推动我国高原环境适应性技术和标准走向国际。

《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》指出:“2020年年底前,京津冀及周边地区、汾渭平原加快淘汰国三及以下排放标准营运柴油货车100万辆以上。”笔者认为,要达成此目标,技术的力量不容低估。

生物柴油在平原地区的减排效果已被实践证实,中石化已经在上海开展了217座加油站加注生物柴油,对上海市减排发挥了重要作用。

根据上述高原地区(平均海拔2023-2027米)特殊环境下重型柴油车燃用不同油品综合性能对比研究:相比国六柴油,全测试循环中,国五重型柴油车采用B5、B10(石化柴油填加5%、10%比例的生物柴油)时,PN比排放降低幅度分别为9.95%和8.11%;CO比排放降低幅度分别为23.18%和25.98%;CO2比排放水平大体相当,但从全生命周期考虑,生物柴油排放的二氧化碳要比石化柴油低;THC(总烃)排放水平总体都较低(远低于国五水平);NOx(主要有NO和NO2组成)比排放变化不大,但二者NO2(NO2的毒性约为NO的5倍)比排放分别降低2.48%和8.21%,因此在高原环境下使用生物柴油可减小NOx的排放毒性。相比国六柴油,低速工况运行时,国五重型柴油车采用B5、B10时,PN比排放降低幅度分别为10.26%和33.88%,CO比排放降低幅度分别为35.7%和67.64%,相比全测试循环时PN和CO降低效应更为显著,且二者降低幅度同时随生物柴油掺混比的增加而增大;此外,低速工况下,B5和B10的NOx比排放稍增加,但NO2比排放分别降低6.25%和5.21%。在国六石化柴油中,随着生物柴油掺混比的增加,B5和B10柴油的校正磨痕直径显著降低,降低幅度高达50%左右,油品的润滑特性显著改善,有效降低发动机机械磨损(如高压共轨系统燃油泵、活塞与气缸壁面等),延长使用周期及降低机油耗与燃油耗。此外,掺混一定比例生物柴油,在提升燃料氧的助燃效应的同时,可有效改善油品的润滑特性,降低发动机机械磨损,延长使用生命周期以及降低机油耗与改善实际燃油经济性。

同时,需要指出的是,添加生物柴油降低了发动机一次排放污染物的总量,对于目前市场上已加装了DPF(柴油颗粒过滤器)的国三在用柴油改装车与工程机械改装车辆(车辆PM原排较高)、以及采用DPF路线的国五柴油车或未来国六柴油车(尤其在高海拔贫氧大气环境中运行),借助在石化柴油中掺混一定比例含氧生物柴油的燃料优化技术可有效降低PM(颗粒物)原始排放,进而有利于减少DPF堵塞风险,降低发动机背压与DPF的主动再生频率。减少柴油机在非检测时间点排放不合格的几率,降低污染风险。

高原地区生态环境脆弱,承载能力差,恢复慢,机动车排放污染对高原地区影响甚于平原地区。笔者建议,我国应加强高原地区排放标准制定,加快生物柴油的推广运用,可以借鉴中国石化在上海的成功经验,在高原地区选择一地或多地开展封闭运行试点,取得经验,再进行推广。