我國(guó)工程機(jī)械節(jié)能減排研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

尹 超，徐林勛，孫興玉

（山東京博石油化工有限公司，山東 濱州256500）

我國(guó)早在上世紀(jì)五六十年代就已開(kāi)始設(shè)計(jì)和制造一些工程機(jī)械，經(jīng)過(guò)六七十年的發(fā)展，取得了不錯(cuò)的成績(jī)，在這期間涌現(xiàn)出一批像徐工集團(tuán)、三一重工、中聯(lián)重科等工程機(jī)械領(lǐng)頭企業(yè)，2017年全球工程機(jī)械制造商50強(qiáng)名單中，中國(guó)企業(yè)占據(jù)九席，其中徐工集團(tuán)排名最高，位列全球第八。

中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)積極貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享五大發(fā)展理念，行業(yè)面臨的國(guó)內(nèi)外環(huán)境依然復(fù)雜，困難與希望同在，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。2017年，是中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)實(shí)施“十三五”規(guī)劃的至關(guān)重要的一年，在“中國(guó)制造2025”發(fā)展戰(zhàn)略下，工程機(jī)械要繼續(xù)堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、綠色發(fā)展、節(jié)能減排、質(zhì)量效益”的發(fā)展模式，積極推動(dòng)工程機(jī)械全面健康發(fā)展。

十八大以來(lái)，習(xí)近平主席反復(fù)強(qiáng)調(diào)“綠水青山就是金山銀山”，這也充分體現(xiàn)出國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的重視程度，工程機(jī)械同樣面臨著此類(lèi)問(wèn)題。

目前，工程機(jī)械技術(shù)在不斷升級(jí)，但仍不能解決其節(jié)能減排根本問(wèn)題，探索工程機(jī)械油品與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配將成為未來(lái)工程機(jī)械節(jié)能減排的重要手段。

1 工程機(jī)械領(lǐng)域節(jié)能減排研究現(xiàn)狀

面對(duì)日趨緊張的能源短缺以及環(huán)境污染問(wèn)題，如何將高能耗、高污染的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變成低能耗、低排放為標(biāo)準(zhǔn)的可持續(xù)性發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，目前來(lái)看依然不容樂(lè)觀。

一直以來(lái)，工程機(jī)械就以能耗高、排放差的形象存在于大家心中，這也是不爭(zhēng)的事實(shí)，工程機(jī)械油耗較大，類(lèi)型不同油耗也有所不同，調(diào)研信息顯示，工程機(jī)械油耗一般在20～70 L/h不等，排放方面如一臺(tái)20 t挖掘機(jī)廢氣排放量相當(dāng)于二三十輛小型汽車(chē)的廢氣排放量。對(duì)于2015年1月后，未達(dá)到第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)的非道路動(dòng)力機(jī)械[1]，依法禁止在京銷(xiāo)售和使用。因此，如何解決工程機(jī)械能耗高、排放差等問(wèn)題，將會(huì)成為工程機(jī)械行業(yè)節(jié)能減排重要任務(wù)[2]。

針對(duì)目前工程機(jī)械存在的能耗、排放等問(wèn)題，各大工程機(jī)械制造廠商以及工程機(jī)械科研機(jī)構(gòu)紛紛對(duì)此進(jìn)行研究。一般對(duì)工程機(jī)械節(jié)能減排的研究大都集中在提高相關(guān)元件的性能、改善液壓系統(tǒng)以及提高動(dòng)力系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的功率匹配等方向?，F(xiàn)階段，各大型工程機(jī)械廠家已經(jīng)將節(jié)能減排研究方向轉(zhuǎn)移至如元件級(jí)技術(shù)、系統(tǒng)級(jí)技術(shù)、新能源以及混合動(dòng)力技術(shù)上，并取得的良好的節(jié)能減排的效果[3]。其中新能源以及混合動(dòng)力技術(shù)的改進(jìn)在工程機(jī)械節(jié)能減排方面效果較為明顯，但我國(guó)混合動(dòng)力工程機(jī)械目前基本上都處于試驗(yàn)樣機(jī)階段，混合動(dòng)力技術(shù)不夠成熟，許多核心的關(guān)鍵的技術(shù)還未掌握，而且混合動(dòng)力一旦出現(xiàn)蓄電不足，尤其在礦山這種環(huán)境，很難及時(shí)解決。

縱觀以往工程機(jī)械節(jié)能減排研究發(fā)現(xiàn)，研究大都集中在提高工程機(jī)械工作元件（柴油機(jī)和液壓元件）性能、改進(jìn)液壓系統(tǒng)等方向，然而這些對(duì)于解決工程機(jī)械節(jié)能減排等問(wèn)題依然不夠全面。對(duì)于一臺(tái)價(jià)值千萬(wàn)級(jí)別的進(jìn)口工程機(jī)械，各種機(jī)械、系統(tǒng)設(shè)計(jì)都很先進(jìn)的前提下，依然會(huì)出現(xiàn)在國(guó)外使用良好，而在國(guó)內(nèi)使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障、大修期提前、使用壽命縮短等問(wèn)題，這將引起對(duì)此問(wèn)題的認(rèn)真思考。

2 對(duì)工程機(jī)械節(jié)能減排研究出現(xiàn)問(wèn)題的思考與認(rèn)識(shí)

追溯歷史，從1924年第一臺(tái)柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)開(kāi)始用于單斗挖掘機(jī)到現(xiàn)在，已經(jīng)走過(guò)了九十多個(gè)春秋，工程機(jī)械在此期間發(fā)生了數(shù)次翻天覆地的變化。在工程機(jī)械作業(yè)場(chǎng)所，作為工程機(jī)械動(dòng)力源泉的柴油內(nèi)燃機(jī)被大量使用，柴油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響其工作性能、工作效率及使用壽命[4]，然而目前對(duì)于工程機(jī)械油品與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的研究可謂是少之又少。

為了更好地認(rèn)識(shí)工程機(jī)械油品與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配問(wèn)題，通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研及市場(chǎng)了解到，目前工程機(jī)械油品市場(chǎng)沒(méi)有太多的規(guī)范，油品指標(biāo)比較籠統(tǒng)，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的工程機(jī)械專(zhuān)用油品來(lái)匹配工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)。

關(guān)于油品與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配，美國(guó)、日本和歐盟早在20世紀(jì)90年代已開(kāi)展“汽油-油品”項(xiàng)目來(lái)探討油機(jī)匹配問(wèn)題，如歐盟的EPEFE項(xiàng)目[5]、美國(guó)的AQIRP項(xiàng)目[6]和日本的JCAP項(xiàng)目[7]等，其中美國(guó) AQIRP項(xiàng)目是由美國(guó)國(guó)內(nèi)3個(gè)汽車(chē)公司和14個(gè)石油公司聯(lián)合進(jìn)行的。其中美國(guó)AQIRP項(xiàng)目使用近百種燃料在100輛不同的汽油機(jī)汽車(chē)上，共進(jìn)行了五千余次排放測(cè)試試驗(yàn)。通過(guò)諸多測(cè)試獲得了大量燃料性質(zhì)和發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)，并建立了對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。由于汽油車(chē)在當(dāng)時(shí)美國(guó)市場(chǎng)占主導(dǎo)地位，與柴油相關(guān)的汽車(chē)并沒(méi)有在AQIRP項(xiàng)目中。二十世紀(jì)末，美國(guó)市場(chǎng)出現(xiàn)大量柴油車(chē)，又相繼開(kāi)展了如DECSE和APBF-DEC項(xiàng)目[8]關(guān)于柴油排放的相關(guān)研究。

隨著環(huán)保節(jié)能形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，我國(guó)各大煉油廠以及科研院校陸續(xù)展開(kāi)對(duì)汽車(chē)-油品-排放研究。2002年，中國(guó)石油依據(jù)我國(guó)汽油發(fā)展現(xiàn)狀以及汽車(chē)制造技術(shù)，在歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)下針對(duì)汽油烴類(lèi)組成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能展開(kāi)研究。2005年，在汽油國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，中國(guó)石化在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架和清凈性試驗(yàn)上研究了不同硫含量以及烯烴含量對(duì)油品性能的影響。

通過(guò)資料顯示，我國(guó)對(duì)于油品與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的匹配研究不是很多，工程機(jī)械領(lǐng)域基本屬于空白狀態(tài)，分析原因可能是工程機(jī)械一直以來(lái)就以一種“粗線條”的形象出現(xiàn)在人們面前，高油耗高排放是一種常態(tài)，“冒黑煙”成為家常便飯，所以研究人員沒(méi)有把過(guò)多的精力放在工程機(jī)械油品與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配方向上。當(dāng)然，隨著工程機(jī)械制造技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，以及油品升級(jí)，工程機(jī)械排放也已進(jìn)入到第三階段排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)期，油耗也相應(yīng)的有所改善，但是面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求，北京地區(qū)從2015年1月起就已做出新增非道路動(dòng)力機(jī)械必須達(dá)到第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)才能在京銷(xiāo)售和使用的嚴(yán)厲要求，這些充分說(shuō)明工程機(jī)械依然面對(duì)著嚴(yán)峻的節(jié)能減排形勢(shì)。

3 關(guān)于未來(lái)工程機(jī)械節(jié)能減排研究的建議

工程機(jī)械作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作業(yè)機(jī)械，加之我國(guó)實(shí)行的“一帶一路”發(fā)展理念，此時(shí)正是我國(guó)工程機(jī)械發(fā)展黃金時(shí)期。但是也要深刻認(rèn)識(shí)到工程機(jī)械自身存在的“高能耗、高排放”的弊端，環(huán)保事業(yè)是全社會(huì)的共同責(zé)任，政府、行業(yè)協(xié)會(huì)和工程機(jī)械企業(yè)應(yīng)共同推進(jìn)環(huán)保工作；同時(shí)這也是工程機(jī)械行業(yè)人的義務(wù)，工程機(jī)械行業(yè)人應(yīng)愛(ài)護(hù)和保護(hù)好所服務(wù)的企業(yè)和用戶(hù)，以“藍(lán)天白云、綠水青山”為工程機(jī)械行業(yè)人的重要任務(wù)。

通過(guò)前期工程機(jī)械領(lǐng)域相關(guān)資料的查閱以及工作經(jīng)驗(yàn)，未來(lái)對(duì)于工程機(jī)械節(jié)能減排，在進(jìn)一步優(yōu)化工程機(jī)械油品加注、儲(chǔ)存環(huán)境，將一切影響工程機(jī)械能耗、排放等因素影響降到最低的同時(shí)，研究人員要把多一點(diǎn)的精力放在工程機(jī)械油品與發(fā)動(dòng)機(jī)研究方向上來(lái)，根據(jù)工程機(jī)械作業(yè)特點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)作業(yè)工況特征，有針對(duì)性的研發(fā)出與工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的工程機(jī)械專(zhuān)用油品，充分發(fā)揮每一點(diǎn)油的價(jià)值，將工程機(jī)械燃油消耗率、發(fā)動(dòng)機(jī)排放等指標(biāo)降到最低，最終實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械油品與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配，早日實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械“藍(lán)天白云、綠水青山”節(jié)能減排任務(wù)。

[1]李 遼.減排，倒計(jì)時(shí)[J].今日工程機(jī)械，2015（3）：39-47.

[2]張大慶.工程機(jī)械節(jié)能環(huán)保研究趨勢(shì)[J].建筑機(jī)械化，2015（6）：27-30，57.

[3]李浩語(yǔ).芻議工程機(jī)械節(jié)能環(huán)保研發(fā)趨勢(shì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（5）：1832.

[4]柳耀麗，杜海燕.使用燃油存在的問(wèn)題及解決方法[J].黑龍江交通科技，2008（10）：83.

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[6]Wendy Clark，George M.Sverdrup J.Goguen，“Overview of DieselControl-Sulfur Effects Program，”SAE 2000-01-1879[Z].

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[8]U.S.Department of Energy.“Sulfur（DECSE）Program Final Report：Diesel Oxidation Catalysts and Lean-NOx Cata lysts.”June 2001[Z].