農(nóng)業(yè)機械排放研究現(xiàn)狀及展望

胡金義，尹 靖

（河南科技職業(yè)大學 汽車工程學院，河南 周口46000）

1 引 言

近幾年，大氣重度污染現(xiàn)象頻發(fā)，嚴重影響居民出行及身體健康，也給國民經(jīng)濟造成了嚴重損失，在非道路移動機械產(chǎn)生污染物中農(nóng)業(yè)機械排放占有一半以上的比例，而農(nóng)業(yè)機械主要是農(nóng)用拖拉機，我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)用拖拉機基數(shù)較大，而且農(nóng)用拖拉機分布廣泛，作業(yè)工況環(huán)境復雜，農(nóng)用拖拉機實際工況下的研究較少，排放控制難度較大，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高及公眾環(huán)境意識的提升，對農(nóng)用拖拉機排放的要求會更高。

2 國內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)業(yè)機械排放貢獻率的相關(guān)研究

通過排放清單可以清晰看出農(nóng)業(yè)機械各污染物貢獻率的多少，許多國內(nèi)學者利用基于燃油消耗的因子建立一種模型計算出非道路移動源排放清單[1-6]，發(fā)現(xiàn)農(nóng)機排放物貢獻率較大，農(nóng)機污染治理空間較大，但是對于國內(nèi)建立清單的現(xiàn)狀胡乃濤等人[7]提出了存在的問題：建立排放清單模型單一，不具有普及性，適應(yīng)性較差，對非道路農(nóng)用柴油機的排放研究較少，國內(nèi)相關(guān)標準的制定落后與歐洲及美國，生產(chǎn)企業(yè)對于先進的減排技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)較少，阻礙了未來排放技術(shù)在我國的研究與發(fā)展。

2.2 農(nóng)用拖拉機排放特性相關(guān)研究

付明亮等人[8-10]利用PEMS，在怠速、行駛、耕作三種工況下對農(nóng)用拖拉機、聯(lián)合收割機等農(nóng)業(yè)機械進行排放測試研究，研究實際作業(yè)模式下，基于時間、基于燃油、基于里程等分析CO、HC、NOx 等排放因子的排放特性。

2.3 減少農(nóng)用柴油機排放，提高排放性能的優(yōu)化與探索

關(guān)于技術(shù)路線方面，譚丕強等人[11]對現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機械柴油機排放現(xiàn)狀進行總結(jié)，目前關(guān)于農(nóng)業(yè)機械采用的減排路線主要是油品升級、機內(nèi)凈化技術(shù)、機外減排技術(shù)等，范京龍[12]通過對目前國內(nèi)農(nóng)用柴油機械的現(xiàn)狀，總結(jié)出了電控化、高壓化、直噴化三種技術(shù)路線，加快燃油標準的制定，油料的升級，老舊農(nóng)機回收等制度的配合也是重中之重。關(guān)于催化劑使用方面，相關(guān)學者也做了相關(guān)研究。關(guān)于技術(shù)升級方面，有學者通過優(yōu)化增壓技術(shù)，改變?nèi)加凸┙o系統(tǒng)及各方面優(yōu)化配合來減少污染物排放。

3 農(nóng)業(yè)機械排放研究存在的不足

（1）研究對象的缺失：關(guān)于非道路柴油機排放特性的研究面狹窄，研究主要局限于燃料的供給改善，機內(nèi)外凈化路線來優(yōu)化排放性能；通過一定的模型建立排放清單分析非道路各類機械污染物貢獻率或者從生命周期的角度分析農(nóng)用機械的排放影響；通過改變發(fā)動機轉(zhuǎn)速負荷等因素建立與排放特性的關(guān)系等，很少針對農(nóng)用旋耕機，農(nóng)用運輸車等農(nóng)用機械做實況下的排放研究，這無疑會阻礙下一階段非道路排放法規(guī)的制定。

（2）海拔高度對排放影響的研究缺失：尤其海拔高度對農(nóng)用機械排放的影響相關(guān)方面的研究少之又少，我國海拔高度在1000m 以上的地區(qū)占國土面積的58%以上，海拔高度在2000m 以上的地區(qū)占國土面積的33%以上，且高原大氣壓力低、空氣密度小、溫度低、紫外線強、晝夜溫差大、風沙大等特點影響著柴油機的排放等性能，對柴油機影響顯著，其中大氣壓力的變化是影響柴油機排放性能的主要因素，大氣壓力的降低導致在進入氣缸空氣容積不變的情況下質(zhì)量減小，燃料不完全燃燒，導致尾氣排放物增加，為解決高原環(huán)境給柴油機帶來的動力影響采用的渦輪增壓技術(shù)，提升了柴油機進氣溫度，熱負荷上升，NOx排放增加，至今關(guān)于高原環(huán)境非道路移動源的排放限值及測量方法沒有出臺。

（3）柴油替代燃料的瓶頸：生物柴油的研究是減少燃油車排放有一措施，但是生物柴油的原料來源存在不可再生問題，而且生物柴油存在普及難度較大，生產(chǎn)技術(shù)成小作坊化的模式，而且生物柴油也是碳燃料，隨之產(chǎn)生的溫室氣體也成為眾矢之的，全球溫度上升會帶來全方面的危機，全球氣候行動進展報告《排放差距報告2019》顯示全球溫度上升2℃比上升1.5℃所帶來的環(huán)境影響：海平面上升100cm，幾乎所有的珊瑚礁滅絕，農(nóng)作物和植物受影響面積達到100%，北冰洋每十年將會出現(xiàn)一次無冰現(xiàn)象，受災居民會大幅度上升。

（4）農(nóng)機報廢更新速度較低：由于我國家庭承包制的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，農(nóng)機保有量位居世界前列，保有基數(shù)龐大，報廢更新力度較低，云南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳和云南省財政廳于2019 年9 月11 日聯(lián)合印發(fā)《云南省2019 年農(nóng)機報廢更新補貼試點工作實施方案》，截止2019 年10 月23 日，共收到農(nóng)機報廢更新補貼申請33 份，完成初審15 份，實施報廢更新補貼2 臺，可見報廢更新速度緩慢。

（5）后處理排放裝置試用范圍有限：由中國統(tǒng)計年鑒2018 可見，我國近幾年大、中、小拖拉機保有量保持不變，報廢車輛數(shù)目有限，由此看出我國農(nóng)用拖拉機產(chǎn)銷量很低，而我國關(guān)于農(nóng)用拖拉機減排技術(shù)的研究局限應(yīng)用于新生產(chǎn)車輛，新生產(chǎn)車輛數(shù)目相對于我國農(nóng)機保有量來說微乎甚微，所以研究并沒有達到實際減排效果。

4 農(nóng)業(yè)機械排放研究展望

（1）擴大研究對象，使研究成果具有代表性：我國幅員遼闊，區(qū)域環(huán)境差異較大，農(nóng)用機械種類繁多且保有量基數(shù)龐大，研究農(nóng)機排放要全面且具有代表性，加大對農(nóng)用旋耕機及農(nóng)用運輸車的實況排放研究，為下一步我國科學有效的控制非道路農(nóng)業(yè)機械排放提供參考和依據(jù)。

（2）制定相關(guān)排放法規(guī)：提升排放標準是減少農(nóng)用機械排放污染物的有力舉措，所以高原農(nóng)用機械的排放研究的步伐要加快，選取不同的海拔對典型農(nóng)用機械高原排放進行適應(yīng)性研究，對比非道路移動源的排放限值，研究出高原環(huán)境非道路移動源的排放測量方法與尺度，盡快建立高原農(nóng)用機械的排放標準。

（3）替代燃料要有前沿性：農(nóng)用機械燃油替代燃料的研究要緊跟世界形勢的發(fā)展，氫能源市場逐漸擴大，有關(guān)氫能源的研究應(yīng)運而生，利用氫能源的無污染排放優(yōu)勢，擴大其在農(nóng)業(yè)機械的燃料領(lǐng)域的應(yīng)用。

（4）加快老舊農(nóng)機的報廢更新：建立老舊農(nóng)機使用年限及超標限值，加大老舊農(nóng)機超標排放懲治力度，加大各地區(qū)農(nóng)機低排放區(qū)域，增加農(nóng)機報廢補給力度，提高人們報廢更新的積極性。

（5）提高農(nóng)機排放后處理裝置的普及性：統(tǒng)一后處理裝置的安裝標準，減少后處理裝置的生產(chǎn)及安裝的復雜性，降低成本，提高其可應(yīng)用性，推廣其在老舊農(nóng)機及其它在用農(nóng)機的安裝使用。