非道路移動機械用柴油機尾氣標準研究與技術(shù)處治措施

于清 蔣波

摘 要：非道路移動機械在我國的各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛，是提高勞動效率的有效保證。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)證實，非道路移動機械工作中的尾氣排放污染，已成為現(xiàn)階段城市空氣污染的重要來源之一，因此，通過分析現(xiàn)階段非道路移動機械的使用現(xiàn)狀及排氣問題，分析了排氣標準制定的主要因素，并介紹了優(yōu)化排氣問題的主要技術(shù)方法和路線。

關(guān)鍵詞：非道路移動機械；尾氣；污染；標準；技術(shù)處理

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.09.001

隨著非道路移動機械在我國的工業(yè)、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，其在各個行業(yè)的發(fā)展與提升效率方面都起到了重要的作用，例如建筑上使用的推土機、壓路機、攤鋪機以及農(nóng)業(yè)上使用廣泛的拖拉機、收割機等，不僅顯著節(jié)省了人力資源的消耗，更提升了作業(yè)效率與作業(yè)效果。與此同時，非道路移動機械所使用的柴油機在排放環(huán)保性上出現(xiàn)了較為明顯的問題，特別是在我國主要城市空氣污染日益嚴重的今天，機動車的尾氣污染已經(jīng)成為了空氣污染的主要因素，非道路移動機械與普通的機動車相比，具有種類繁多、應(yīng)用廣泛、保有量大以及排放污染嚴重等眾多特點。因此，對非道路移動機械的尾氣排放標準和處置方法的研究具有重要意義。

1 非道路移動機械的排放及使用現(xiàn)狀

1.1 使用范圍大且數(shù)量多

我國的非道路移動機械所覆蓋的行業(yè)非常廣泛，且存在著流動作業(yè)、跨地區(qū)作業(yè)的特點。很多企業(yè)或個人購買非道路移動機械時，不會去相關(guān)的管理部門辦理登記手續(xù)，且沒有相關(guān)的政策要求對非道路移動機械進行強制登記，就使得非道路移動機械的購買與使用只是購買者的個人行為。由于缺乏對我國非道路移動機械的尾氣排放監(jiān)督與處罰的相關(guān)規(guī)定，非道路移動機械的環(huán)保性能只能依靠使用者的環(huán)保意識來保證。同時，由于流動性強，覆蓋范圍廣，對于地區(qū)性的非道路移動機械的數(shù)量統(tǒng)計十分困難，現(xiàn)階段擁有的數(shù)據(jù)與實際的使用量也存在較大的差距，參考意義不強。

1.2 相關(guān)標準及制度缺乏

針對于非道路移動機械尾氣排放的相關(guān)標準，我國頒布的可供使用的標準僅有《非道路移動機械用小型點燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值與測量方法》及部分地方性準則。而對于非道路移動機械的相關(guān)監(jiān)督與處罰規(guī)定仍然缺乏，這就導(dǎo)致了相關(guān)管理與執(zhí)法人員在對非道路移動機械進行檢查時，只能對其進行尾氣的檢測與評定，然后通過告知的方式通知使用者，但卻無法對排放不合格的非道路移動機械進行處罰或限期整改，這在一定程度上減弱了非道路移動機械管理的職能發(fā)揮。

1.3 監(jiān)督與管理工作不規(guī)范

現(xiàn)階段我國監(jiān)督管理部門對于非道路移動機械尾氣排放問題的管理還比較薄弱，盡管監(jiān)督部門對于非道路移動機械的使用和質(zhì)量有明確要求，但是，由于非道路移動機械在實際使用時租賃數(shù)量多、使用人員復(fù)雜、機械流動性大，所以監(jiān)督管理實施的過程難度很大。同時，監(jiān)督管理人員在進行監(jiān)管的過程中，往往更加重視機械的安全性和可靠性檢查，而對于排放質(zhì)量的檢查并不重視。一些對非道路移動機械的尾氣檢測，也多用于判斷機械性能的好壞，而對于排放過程中的環(huán)境污染是否合格并不做判斷。

1.4 排放污染問題嚴重

在非道路移動機械工作的過程中，其尾氣排放中的顆粒物量遠高于普通機動車，根據(jù)美國的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，非道路移動機械排放中的一氧化碳、氮氧化物總量遠高于普通道路行駛的機動車，且尾氣排放中的顆粒物超過60%以上來自于非道路移動機械。這說明使用量相對較小的非道路移動機械已逐漸成為動力機械污染的主要來源之一，對其尾氣排放的控制以及環(huán)保性能的檢測必須要不斷加強。

2 非道路移動機械尾氣標準分析

對于非道路移動機械的尾氣標準，各個國家所制定的細則和方向均存在較多不同。但是通過制定柴油發(fā)動機的排放新標準，來促使柴油機和非道路移動機械的生產(chǎn)制造企業(yè)研究和使用新技術(shù)，從而實現(xiàn)新排放標準是行之有效的手段。同時對于已經(jīng)售出和正在使用的非道路移動機械，可對其進行尾氣排放檢測，并參照《非道路移動機械用小型點燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值與測量方法》的相關(guān)細則進行評定，再就是有目的的對現(xiàn)有機械進行改造與升級，采用政府補貼的方式，減輕用戶改造自身機械的消費，通過對現(xiàn)有非道路移動機械的改造升級，不僅能達到尾氣排放的環(huán)保要求，更能夠提升機械的使用性能和壽命。要真正實現(xiàn)尾氣排放質(zhì)量達標，還應(yīng)對柴油的品質(zhì)進行一定的控制，保證高品質(zhì)燃油的足量供應(yīng)，嚴禁不合格燃油流入市場使用。

美國與歐盟的非道路移動機械的排放標準經(jīng)過多年的發(fā)展，具有較高的代表性。美國早在20世紀70年代就通過了《空氣凈化法案》，并同時成立了美國聯(lián)邦環(huán)保署，通過一系列的調(diào)查研究證實了非道路移動機械使用量很大（如圖1），且尾氣排放總量與道路發(fā)動機幾乎一樣高。就顆粒物排放而言，非道路發(fā)動機排放量還要遠高于道路發(fā)動機。從發(fā)達國家建立的排放標準與法規(guī)來看，對于小功率柴油機的排放標準要求日益嚴格，這說明越是小排量的發(fā)動機，應(yīng)用到非道路移動機械上時，越受到成本和用途的制約，而不會采用先進的增壓、E-GR、電控等技術(shù)來降低排放的污染程度。因此，針對于單缸發(fā)動機的尾氣排放必須要依靠機內(nèi)凈化解決，而高要求的排放限值也只能依靠機內(nèi)凈化再通過排氣后處理解決。由于我國單缸柴油機產(chǎn)量最大，按功率計算約占總產(chǎn)量的40%左右，從保護環(huán)境的角度出發(fā)，對全功率段提出排放限值要求是非常必要的。隨著科技的進步和計算機、新材料及新工藝等在發(fā)動機上的應(yīng)用，已使發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和性能煥然一新，排放標準的建立能夠有效推動工程機械柴油機技術(shù)進步，從而降低非道路移動機械尾氣排放的環(huán)境污染。

3 尾氣排放的技術(shù)處理

對于非道路移動機械的尾氣處理，主要應(yīng)從三方面進行考慮，即燃油噴射系統(tǒng)的改進，空氣系統(tǒng)的優(yōu)化以及增加尾氣后處理系統(tǒng)來實現(xiàn)（如圖2所示），其中常用的技術(shù)方法如下。

（1）廢氣再利用技術(shù)。主要是將產(chǎn)生的廢氣循環(huán)回發(fā)動機的汽缸，能夠在一定程度上降低氮氧化合物的排放。通過對循環(huán)廢氣進行降溫處理，能夠有效降低汽缸燃燒室的溫度，使氮氧化物的排放量減少近40%，但是也可能會因為汽缸溫度降低而產(chǎn)生過多的顆粒物，導(dǎo)致柴油機的效率降低，再生次數(shù)增加，油耗增加，發(fā)動機后處理設(shè)備的壽命減少，同時發(fā)動機操作性降低，使用和維護成本升高。

（2）降低排量與轉(zhuǎn)速。在保證發(fā)動機輸出功率不變的情況下，通過降低發(fā)動機的排量能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化排氣的效果，當(dāng)柴油機的排氣量下降10%左右，燃油效率則能夠提高1%～4%，這種做法較適用于非道路移動機械使用。同時，對于某些非道路移動機械的柴油機，在滿足實際工作要求的前提下，對其進行降速控制也能夠提高發(fā)動機的工作效率，當(dāng)柴油機的轉(zhuǎn)速下降200轉(zhuǎn)時，其燃油經(jīng)濟性能夠提高1%～3%。

（3）提升燃燒效率。柴油機的燃燒效率直接影響到排氣的環(huán)保程度，通過增加缸內(nèi)壓力，能夠有效提升汽缸的最大壓縮比，從而增強柴油機汽缸內(nèi)燃料燃燒的程度，減少有害物質(zhì)的排出，柴油機缸內(nèi)壓力的增加要求汽缸的強度也必須同時滿足要求，否則容易對汽缸造成一定程度的損壞。要提升燃燒效率，還可以考慮通過改善空氣與燃料的混合程度來優(yōu)化燃料的疏松與燃燒效果，以提高柴油機性能并減少污染物質(zhì)的排放。

（4）顆粒物的催化與過濾。通過催化器處理燃燒過程中產(chǎn)生的顆粒物，主要是利用鉑、鈀等貴金屬作為催化劑，通過氧化收集表面顆粒物及氣態(tài)污染物，能夠有效降低一氧化碳和碳氫化合物以及顆粒物質(zhì)的排放。通過過濾器對顆粒物及污染物進行過濾，也能夠有效降低顆粒物質(zhì)對空氣的污染，改善排氣質(zhì)量。

4 結(jié)語

對非道路移動機械的尾氣排放質(zhì)量進行約束與優(yōu)化，能夠顯著降低非道路移動機械在工作過程中產(chǎn)生的空氣污染。隨著我們對空氣污染來源的研究越來越深入，對非道路移動機械的排氣效果的監(jiān)督與治理會越來越嚴格，通過制定符合我國國情的相關(guān)標準，通過有效的技術(shù)處理和專業(yè)手段，一定能夠?qū)⒎堑缆芬苿訖C械的排放問題有效解決。

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