柴油車尾氣治理政策措施探討

◆文/吉林 許英杰 劉天宇 吳東風(fēng)

從2011至2015年，全國機(jī)動車氮氧化物排放占比由26%上升到31%，其中柴油貨車的排放分擔(dān)率過半。以2016年為例，全國柴油車(其中貨車約占85%)總數(shù)為1 878萬輛，僅占機(jī)動車保有量的6.4%，但其氮氧化物排放量為367.3萬噸，占比高達(dá)63.6%，柴油車排放的顆粒物更是占到機(jī)動車排放的99%以上。按照相關(guān)部委要求，自2018年1月1日起，所有制造、進(jìn)口、銷售和注冊登記的輕型柴油車，須符合國五排放標(biāo)準(zhǔn)。此前，重型柴油車已于2017年7月1日完成切換，這就意味著自今年開始，全國范圍內(nèi)所有銷售的柴油車均為國五排放標(biāo)準(zhǔn)，“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”全面展開。在此筆者就如何開展柴油車尾氣治理問題進(jìn)行探討，以期拋磚引玉。

一、柴油貨車排放超標(biāo)原因及后處理技術(shù)要求

1.機(jī)動車的顆粒物和氮氧化物排放

國Ⅲ及以上柴油車，成為機(jī)動車顆粒物和氮氧化物排放的主要來源。相比2015年，2016年全國國Ⅲ及以下階段汽車保有量成明顯下降趨勢，特別是國Ⅲ階段保有量削減27%，這表明全國高排放老舊車淘汰治理效果明顯。但同樣也能看出，2017年底，全國基本淘汰黃標(biāo)車之后，國Ⅲ及以上，特別是柴油車，將成為機(jī)動車顆粒物和氮氧化物排放的主要來源，急需長期、常態(tài)化的控制措施(圖1)。各類型汽車顆粒物及氮氧化物排放量分擔(dān)情況如圖2所示。

圖1 不同機(jī)動車排放物標(biāo)準(zhǔn)車輛保有量示意圖

圖2 各類型汽車顆粒物及氮氧化物排放量分擔(dān)情況

2.排放超標(biāo)原因簡析

新車注冊登記環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán)，存在國Ⅰ、國Ⅱ車輛冒充國Ⅲ、國Ⅳ、國Ⅴ車輛流入使用環(huán)節(jié)的問題。這是柴油貨車排放超標(biāo)根源，加劇了排放超標(biāo)程度和達(dá)標(biāo)治理的通用性柴油車污染控制裝置產(chǎn)品難度。再就是燃油本身質(zhì)量問題，務(wù)必加大小煉油廠的關(guān)停轉(zhuǎn)措施力度。

3.柴油車尾氣污染物排放后處理裝置技術(shù)要求

尾氣科學(xué)治理首要條件是滿足《機(jī)動車維修業(yè)開業(yè)條件》(GB/T 16739-2014)的設(shè)備條件要求，同時具備滿足重型柴油車治理所需的專用設(shè)備，能夠?qū)嵤﹪覙?biāo)準(zhǔn)《車用壓燃式發(fā)動機(jī)和壓燃式發(fā)動機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測量方法》(GB 3847-2005)規(guī)定的柴油車排放檢測方法，即自由加速試驗和加載減速試驗(LUG-DOWN)，以及重型柴油車尾氣科學(xué)治理信息化管理科學(xué)手段。

自由加速試驗可采用不透光煙度法和濾紙法，對應(yīng)的檢測設(shè)備是不透光煙度計和濾紙式煙度計。《車用壓燃式發(fā)動機(jī)和壓燃式發(fā)動機(jī)汽車排氣煙度限值及測量方法(征求意見稿)》(GB 3847-20XX)在加載減速試驗(LUG-DOWN)中增加了氮氧化物的檢測；加載減速試驗(LUG-DOWN)使用的檢測設(shè)備是柴油車工況法污染物排放檢測系統(tǒng)。

檢測、診斷是尾氣科學(xué)治理的可視化重要環(huán)節(jié)，精準(zhǔn)檢測、準(zhǔn)確診斷、科學(xué)維修直接關(guān)系到保持治理長期完整合規(guī)的閉環(huán)一體化有效性的管理。根據(jù)柴油車排放污染物治理的需要，在用重型柴油車需要加裝污染控制裝置。2017年10月1日，中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《柴油車排氣后處理裝置技術(shù)要求》(T/CAEPI 12－2017)實施，對DPF、SCR等柴油車污染控制裝置提出具體要求。

二、現(xiàn)有成熟柴油機(jī)尾氣污染物排放治理技術(shù)概述

根據(jù)柴油車排放污染物的需要，污染控制裝置可以分別或集中控制顆粒物和氮氧化物，技術(shù)上較為成熟可靠的有以下幾種具體產(chǎn)品。

1.柴油顆粒捕集器

柴油顆粒捕集器 diesel particulate filter (DPF)產(chǎn)品主要分為主動、被主動結(jié)合、被動等三種技術(shù)路線。三種技術(shù)路線差別主要體現(xiàn)在：①相對于被動再生，主動和被動主動技術(shù)在結(jié)構(gòu)上多了一個主動再生裝置，通常是一個燃燒器；②應(yīng)用對象不同，主動和被動主動技術(shù)基本可以覆蓋全車型，而被動再生的選擇會受到車輛運行工況的影響。

典型DPF產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。選用DOC+CDPF催化消聲器方案(圖4)，通過DOC催化氧化反應(yīng)來降低排氣中CO、THC和SOF等污染物的排放量，同時DOC將NO轉(zhuǎn)化成NO2，使NO2在適當(dāng)溫度條件下與CDPF中PM產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(連續(xù)被動再生，降低了PM的累積量)。當(dāng)達(dá)到主動再生的條件后，控制噴油裝置在DOC前噴油/燃燒，提升排氣溫度，使CDPF中碳顆粒燃燒(主動再生)，最終達(dá)到凈化尾氣的目的。

圖3 典型DPF產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

圖4 DOC+CDPF催化消聲器方案

某污染控制裝置生產(chǎn)廠的產(chǎn)品型號及參數(shù)如表1所示。DPF適應(yīng)柴油機(jī)排量為3～13L，基本覆蓋所有的柴油貨車。

表1 某污染控制裝置生產(chǎn)廠的產(chǎn)品型號及參數(shù)

2.選擇性催化還原裝置

選擇性催化還原裝置 (selective catalytic reduction device SCR)系統(tǒng)目前采用的還原劑是尿素。尿素加水后在較高的溫度下分解成氨氣(NH3)和二氧化碳(CO2)，氨氣和柴油車排放的氮氧化物(NOx)在SCR催化劑作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮氣(N2)和水(H2O)，SCR裝置適應(yīng)發(fā)動機(jī)排量為3～13L。SCR后處理系統(tǒng)主要部件及在排氣管路上的安裝如圖5所示。

圖5 SCR后處理系統(tǒng)主要部件及在排氣管路上的安裝示意圖

3.DPF+SCR

同時降低顆粒物和氮氧化物排放的組合治理技術(shù)DPF+SCR也逐漸成熟，并已經(jīng)在國V國Ⅵ新重型柴油車上得到應(yīng)用，適應(yīng)發(fā)動機(jī)排量為3～13L。

三、重型柴油車尾氣治理診斷、維修常用設(shè)備

尾氣檢測治理應(yīng)具備的主要通用設(shè)備(表2)。承擔(dān)重型柴油車維修的企業(yè)按照GB/T 6739.1-2014和GB/T 18344-2016規(guī)定必須配備不透光煙度計，在進(jìn)廠檢驗和竣工檢驗時必須有尾氣排放檢驗指標(biāo)，不合格不能簽發(fā)出廠合格證。但是，GB/T 6739.1-2014和GB/T 18344-2016僅限于靜態(tài)檢驗，即自由加速檢驗方法。

表2 檢測、診斷、維修治理專用設(shè)備

只有采取與所在轄區(qū)大氣污染防治主管部門規(guī)定的柴油車尾氣污染物排放檢驗相一致的方法，才能夠在同一個平臺上對治理結(jié)果進(jìn)行有效評價，驗證經(jīng)過治理的車輛是否達(dá)標(biāo)。因此，機(jī)動車維修企業(yè)應(yīng)與轄區(qū)環(huán)保尾氣檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)用相同的檢驗方法及設(shè)備，執(zhí)行相同的檢驗方法和評價標(biāo)準(zhǔn)，這樣才會減少矛盾沖突，同時也會使檢驗結(jié)果的互認(rèn)工作便于實施，在尾氣治理完畢后車輛不必再回檢測站重復(fù)檢測車輛，進(jìn)而減輕車主負(fù)擔(dān)，也是政府便民措施的體現(xiàn)。

四、建立閉環(huán)治理檢測監(jiān)管體系是整體工作成敗的關(guān)鍵

1.建立柴油車尾氣檢測監(jiān)管系統(tǒng)的必要性

針對監(jiān)管難、車主反感、“貍貓換太子”等棘手問題，務(wù)必建立監(jiān)管的長效機(jī)制，實現(xiàn)長治久安。

一是要建立尾氣治理產(chǎn)品認(rèn)證體系，對經(jīng)過認(rèn)證的產(chǎn)品實施等級注冊制度，每個產(chǎn)品有唯一的識別條碼，切不可串改或更換。建立尾氣治理產(chǎn)品安裝存檔數(shù)據(jù)庫，裝一臺確認(rèn)登記一臺，車主確認(rèn)并告之拆裝；二是要建立安裝后的監(jiān)控保障系統(tǒng)，通過車載0BD實現(xiàn)數(shù)據(jù)的適時監(jiān)控，一旦排放控制失效立即報警變更上傳監(jiān)控平臺，保證正常的使用；三是要通過監(jiān)管平臺針對未上線的自動建立存檔機(jī)制，監(jiān)管工作人員打電話與車主核實。若尾氣治理產(chǎn)品損壞，則必須實施修理或更換，尾氣治理產(chǎn)品的拆卸，需由車主自行安裝，凡拆裝而不服從管理的，大氣污染防治監(jiān)管部門可延遲或不給予通過審驗。

監(jiān)管平臺應(yīng)實現(xiàn)車輛的碳?xì)浠衔铩⒌趸衔锖皖w粒物排放的監(jiān)管，有效避免超標(biāo)車輛的行駛，讓主機(jī)廠技術(shù)部門與政府部門共同完成柴油車尾氣污染物排放治理，通過車載監(jiān)控系統(tǒng)一旦分析排放超標(biāo)，即可實現(xiàn)降速、降動力行駛。實現(xiàn)對國IV，國V車輛尾氣排放的把控，讓超標(biāo)車輛無路可走。整個工作應(yīng)該符合國家環(huán)保政策，滿足各地方加強(qiáng)控制機(jī)動車排污的需要，實現(xiàn)建設(shè)條件具備、經(jīng)濟(jì)效益良好、社會效益明顯，項目建設(shè)是必要的也是可行的。各地應(yīng)加快“汽車維修健康檔案”管理系統(tǒng)的建設(shè)，并與大氣污染防治、公安交警實現(xiàn)互聯(lián)互通，各相關(guān)職能部門能夠更方便快捷地處理相關(guān)問題。尾氣污染物排放監(jiān)管應(yīng)該明確主管部門、治理技術(shù)及企業(yè)主管部門和路面執(zhí)法監(jiān)控處罰主體，應(yīng)本著最大限度節(jié)約人力物力，充分利用已有監(jiān)控平臺進(jìn)行擴(kuò)展，盡可能避免重復(fù)開發(fā)和重復(fù)建設(shè)，其最終目的是提高執(zhí)法監(jiān)管能力和管理信息化水平，可以更好地履行車輛檢測管理、環(huán)境標(biāo)識管理要求，為建立整個機(jī)動車I/M制度打好基礎(chǔ)。

2.建立可控的閉環(huán)監(jiān)管系統(tǒng)

應(yīng)充分汲取多年、多地全國范圍內(nèi)機(jī)動車尾氣治理工作的經(jīng)驗教訓(xùn)，最重要的就是必須建立一個無縫隙銜接的閉環(huán)監(jiān)控管理系統(tǒng)，不能單純依靠人來控制合格與否，更不可由人來調(diào)配資源，必須充分發(fā)揮市場配置資源的作用，全程利用北斗衛(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)來完成尾氣檢測、數(shù)據(jù)分析，尾氣治理及驗收，車輛適時監(jiān)控系統(tǒng)等全程實施可追溯監(jiān)督管控。在機(jī)動車尾氣檢測機(jī)構(gòu)實施檢測時，為確保檢驗數(shù)據(jù)真實可靠，防止人為“放水”，務(wù)必實現(xiàn)從車輛檢測到車輛進(jìn)廠維修，從車輛維修進(jìn)廠到維修竣工，從竣工檢驗到車輛上路運行的無縫閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)化管理。

第一步：車輛尾氣檢驗不合格，其檢驗不合格數(shù)據(jù)立即形成一個不能修改的二維碼，保存在監(jiān)控系統(tǒng)之中，并自動上傳相關(guān)車輛信息(分權(quán)限)，包括車輛基本信息(即車輛唯一性信息)，同時自動上傳車輛尾氣檢驗數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡(luò)平臺上保持到其完成尾氣治理且合格為止。其點要是全面公開這些數(shù)據(jù)，而且交通運輸部主管部門可以調(diào)取、具備道路運輸車輛維修資質(zhì)的機(jī)動車維修企業(yè)及維護(hù)企業(yè)亦能夠調(diào)取其檢驗機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)，道路運輸經(jīng)營者(包括駕駛員)也能調(diào)取自己車輛實際檢驗結(jié)果數(shù)據(jù)(分權(quán)限調(diào)取)。

第二步：由尾氣檢驗不合格車輛自主尋找具備車輛尾氣治理的機(jī)動車維修企業(yè)，這些企業(yè)名錄直接在道路運輸管理機(jī)構(gòu)運政信息系統(tǒng)中調(diào)取，應(yīng)該是完全公開的。

第三步：尾氣檢驗不合格車輛到達(dá)尾氣治理企業(yè)實施治理，由承修企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)平臺輸入車牌號掃描尾氣檢測監(jiān)控系統(tǒng)的二維碼，調(diào)取數(shù)據(jù)。承修企業(yè)依據(jù)檢驗結(jié)果進(jìn)行分析后確定治理方案，并將治理方案交與車主商討，經(jīng)車主同意后簽署尾氣治理合同。合同內(nèi)容上傳公開(以備后查)承修企業(yè)依據(jù)合同進(jìn)行維修后檢測合格數(shù)據(jù)自動上傳，檢測機(jī)構(gòu)方能進(jìn)行2次審驗(數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換由網(wǎng)絡(luò)平臺自動完成)。

第四步：選擇治理技術(shù)或產(chǎn)品，治理的產(chǎn)品要符合即將執(zhí)行GB3847增加氮氧化物排放值的新標(biāo)準(zhǔn)。治理方法可分為：①加裝顆粒捕捉器(由于車主負(fù)擔(dān)過重希望政府50%補(bǔ)貼15 000元人民幣)；②加裝SCR雙降系統(tǒng)(由于車主負(fù)擔(dān)過重希望政府50%補(bǔ)貼30 000元人民幣)；③清理積炭修復(fù)發(fā)動機(jī)(更換4配套)；④使用各類成熟可靠節(jié)能減排添加劑及加裝節(jié)能減排器具。上述技術(shù)或產(chǎn)品均有生產(chǎn)廠家提供可追溯的二維碼，通過掃描并上傳尾氣治理監(jiān)管平臺，形成一個唯一產(chǎn)品二維碼，以便于后續(xù)溯原。其中，所有尾氣治理產(chǎn)品都有出廠合格認(rèn)證標(biāo)識及二維碼，生產(chǎn)企業(yè)為每個產(chǎn)品打上唯一的二維碼，杜絕產(chǎn)品調(diào)換、虛假安裝等問題，在源頭檢查或路檢路查時掃描二維碼驗證其尾氣檢測及治理信息。維修后的車輛進(jìn)入遙感監(jiān)測平臺重點監(jiān)管發(fā)現(xiàn)問題，由承修企業(yè)負(fù)責(zé)找回并處理，這點作為承修企業(yè)退出機(jī)制的條件之一。

第五步：對治理完畢的車輛實施竣工檢驗，竣工檢驗結(jié)果數(shù)據(jù)形成一個二維碼上傳尾氣治理監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過確認(rèn)后出廠。

對在非尾氣檢驗機(jī)構(gòu)(承修企業(yè)尾氣治理站點)檢驗不合格車輛車主拒絕維修的，要將其牌照號上傳遙感監(jiān)控系統(tǒng)，作為重點監(jiān)控對象，通過交通網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)及遙感檢驗系統(tǒng)重點跟蹤。發(fā)現(xiàn)問題車輛，在規(guī)定期限內(nèi)沒有到尾氣治理企業(yè)實施治理，對其實施行政處罰的同時，通知其進(jìn)廠治理。

對尾氣治理企業(yè)，嚴(yán)格其進(jìn)廠尾氣治理產(chǎn)品登記制度和信息上傳，并形成尾氣治理產(chǎn)品比對(通過遙感監(jiān)測該產(chǎn)品時效認(rèn)證來實現(xiàn))，對弄虛作假的嚴(yán)格處罰，并吊銷其維修資質(zhì)。

如果可能，對重型柴油車?yán)帽倍沸l(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)和CAN總線，裝載車輛適時監(jiān)測系統(tǒng)，對車輛尾氣排放實施動態(tài)監(jiān)控，配合尾氣遙感監(jiān)控裝置實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)管。

3.導(dǎo)入I/M制度運行機(jī)制

I/M制度是英語Inspection Maintenance Program的縮寫，機(jī)動車環(huán)保檢測與維護(hù)站(I/M站)推廣應(yīng)該采取市場配置資源的原則，充分發(fā)揮市場機(jī)制作用，在強(qiáng)化政府監(jiān)管的前提下，讓有志之士加入這個行業(yè)。通過對全國在用機(jī)動車實施嚴(yán)格的環(huán)保檢測與維護(hù)制度即I/M制度，是根治目前日益嚴(yán)重霧霾的有效途徑，通過對在用機(jī)動車的環(huán)保檢測確定其尾氣排放污染嚴(yán)重的原因，然后有針對性地采取維護(hù)措施，從污染物的生成條件上減少污染排放，同時使用車載尾氣凈化裝置最大限度地發(fā)揮自身的尾氣排放凈化潛力。

嚴(yán)格實施I/M制度有三個階段治理目標(biāo)：第一階段：在用機(jī)動車實際排放在現(xiàn)有水平上降低80%；第二階段：在用機(jī)動車實際排放在現(xiàn)有水平上降低90%；第三階段：在用機(jī)動車不再是尾氣污染的制造者，而是空氣污染的凈化者，每一輛汽車都將實現(xiàn)凈化空氣的功能，二氧化硫、氮氧化物排放量要分別下降3%，重點地區(qū)細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度明顯下降。

五、結(jié)論

交通運輸主管部門與轄區(qū)大氣污染防治管理部門和公安交警部門可以逐步建立柴油車尾氣信息聯(lián)動監(jiān)管平臺或數(shù)據(jù)中心，提高測量尾氣環(huán)保信息化管理質(zhì)量和水平，增加與轄區(qū)大氣污染防治部門和公安交警部門的溝通，協(xié)調(diào)動作、強(qiáng)化執(zhí)法力度和監(jiān)管查處效率，更好地為區(qū)域性機(jī)動車尾氣治理服務(wù)，打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)。