非道路機(jī)械國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后尾氣處理液市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)

丁洋　王順凱

摘 要：隨著我國(guó)環(huán)保要求逐漸趨嚴(yán)，柴油機(jī)尾氣處理標(biāo)準(zhǔn)隨之提高，并從汽車(chē)領(lǐng)域延伸至船舶、發(fā)電、非道路機(jī)械等細(xì)分領(lǐng)域。在汽車(chē)國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)率先出臺(tái)后，非道路移動(dòng)第四階段的排放標(biāo)準(zhǔn)也已正式發(fā)布，但行業(yè)內(nèi)暫無(wú)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后尾氣處理液新增消耗量的相關(guān)研究成果，相關(guān)企業(yè)在制定經(jīng)營(yíng)策略尚無(wú)參考依據(jù)。本文通過(guò)分析非道路機(jī)械保有量、尾氣排放量與尾氣處理液消耗量關(guān)系，測(cè)算標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后2年的尾氣處理液市場(chǎng)規(guī)模，為行業(yè)發(fā)展、企業(yè)經(jīng)營(yíng)提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：尾氣處理液 尿素 市場(chǎng)預(yù)測(cè) 非道路機(jī)械

隨著汽車(chē)行業(yè)率先實(shí)施國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，生態(tài)環(huán)境部在2020年底發(fā)布了《非道路柴油移動(dòng)機(jī)械污染物排放控制技術(shù)要求（發(fā)布稿）》，文件要求自2022年12月1日起，所有生產(chǎn)、進(jìn)口和銷(xiāo)售的560kW以下（含560kW）非道路移動(dòng)機(jī)械及其裝用的柴油機(jī)應(yīng)符合第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)要求，涉及范圍包括挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)等工程農(nóng)業(yè)機(jī)械。為達(dá)到最新排放標(biāo)準(zhǔn)，SCR技術(shù)將成為相關(guān)產(chǎn)品降低排放的主要技術(shù)路線，SCR技術(shù)所需的尾氣處理液（尿素溶液）市場(chǎng)需求量將迎來(lái)新一輪增長(zhǎng)。但目前行業(yè)內(nèi)暫無(wú)相關(guān)研究成果，本文采用了時(shí)間序列法對(duì)歷年非道路機(jī)械保有量、氮氧化物排放量進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，結(jié)合柴油機(jī)尾氣處理原理，研究標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后2年的新增非道路機(jī)械用尾氣處理液消耗量，具有行業(yè)指導(dǎo)意義。

1 SCR技術(shù)原理及尾氣處理液概述

SCR技術(shù)是柴油機(jī)尾氣后處理系統(tǒng)的重要組成，主要用來(lái)降低氮氧化物（NOX）排放量。在SCR技術(shù)中，一般以尿素溶液作為NH3的來(lái)源，因此尿素溶液也被稱(chēng)為“尾氣處理液”。在實(shí)際應(yīng)用中，尾氣處理液儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐中，通過(guò)泵噴向溫度為300-500℃的柴油機(jī)尾氣，尿素溶液氣化后分解產(chǎn)生NH3，與尾氣中的NOX在SCR催化反應(yīng)器中反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為N2和H2O。在230-500℃范圍內(nèi)，NOX的轉(zhuǎn)化效率在40%-85%之間。尾氣處理液是SCR技術(shù)中不可或缺的消耗品，其使用情況直接決定了SCR系統(tǒng)是否可完全發(fā)揮作用。以國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)的重型柴油汽車(chē)為例，如果SCR系統(tǒng)失效，NOX排放量可達(dá)正常排放量的6至7倍[1]。

2 非道路柴油移動(dòng)機(jī)械污染物排放標(biāo)準(zhǔn)與政策環(huán)境

為踐行綠水青山就是金山銀山的環(huán)保理念，近年來(lái)我國(guó)發(fā)布了大量環(huán)境保護(hù)政策，傳統(tǒng)燃油汽車(chē)備受關(guān)注外，工程和農(nóng)業(yè)使用的非道路機(jī)械也已經(jīng)成為重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域?！洞蜈A藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》中明確要求，開(kāi)展非道路移動(dòng)機(jī)械摸底調(diào)查，推進(jìn)排放不達(dá)標(biāo)工程機(jī)械、港作機(jī)械清潔化改造和淘汰。2020年12月28日，生態(tài)環(huán)境部批準(zhǔn)《非道路柴油移動(dòng)機(jī)械污染物排放控制技術(shù)要求（發(fā)布稿）》正式要求，自2022年12月1日起，所有生產(chǎn)、進(jìn)口和銷(xiāo)售的560kW以下（含560kW）非道路移動(dòng)機(jī)械及其裝用的柴油機(jī)應(yīng)符合第四階段標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 尾氣處理液市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前尾氣處理液廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、船舶、發(fā)電廠等大氣污染較為嚴(yán)重的領(lǐng)域。在全球范圍內(nèi)，截止2018年尾氣處理液市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1367.7億美元（約1987.7萬(wàn)噸），年復(fù)合增長(zhǎng)率為8.4%，預(yù)計(jì)到2024年可達(dá)到2219.0億美元（約3225.0萬(wàn)噸）[2]。2018年，我國(guó)尾氣處理液消耗量為262.2萬(wàn)噸，約占全球消耗量的五分之一。非道路工程機(jī)械的國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)將于2022年12月1日正式執(zhí)行，目前在用的工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械均為國(guó)三及以下產(chǎn)品，尚未應(yīng)用SCR技術(shù)，暫無(wú)尾氣處理液需求[3]。

4 非道路移動(dòng)機(jī)械保有量及大氣污染物排放量

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部統(tǒng)計(jì)口徑，非道路移動(dòng)源主要包括工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、小型通用機(jī)械、船舶、飛機(jī)、鐵路機(jī)車(chē)等，本文重點(diǎn)研究排放污染占比較高，560kW以下的工程和農(nóng)業(yè)機(jī)械。

4.1 非道路移動(dòng)機(jī)械保有量

4.1.1 工程機(jī)械保有量

工程機(jī)械共分為挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、叉車(chē)、壓路機(jī)、攤鋪機(jī)、平地機(jī)七大類(lèi)。工程機(jī)械銷(xiāo)量與工業(yè)、基建以及全國(guó)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況關(guān)系密切，從歷年工程機(jī)械保有量數(shù)據(jù)來(lái)看，總量處于穩(wěn)步上升階段，綜合考慮產(chǎn)品淘汰、更新等因素，工程機(jī)械年銷(xiāo)量增長(zhǎng)率在10%以上。

4.1.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械保有量

農(nóng)業(yè)機(jī)械可分為大中型拖拉機(jī)、小型拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、漁船和其他農(nóng)用機(jī)械等五大類(lèi)。其中，由于統(tǒng)計(jì)口徑變化，中大型拖拉機(jī)2018年相較2017年數(shù)據(jù)變化較大;其他農(nóng)用機(jī)械類(lèi)由于種類(lèi)繁雜且數(shù)量較小，本文不做具體研究。

4.2 非道路移動(dòng)源大氣污染物排放量

4.2.1 工程機(jī)械尾氣排放量

SCR技術(shù)以及尾氣處理液主要減少氮氧化物的排放，結(jié)合2019年保有量數(shù)據(jù)，可以計(jì)算單臺(tái)機(jī)械尾氣排放量。

4.2.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械尾氣排放量

農(nóng)業(yè)機(jī)械可分為大中型拖拉機(jī)、小型拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、漁船和其他農(nóng)用機(jī)械等五大類(lèi)。

5 非道路機(jī)械尾氣處理液市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

非道路移動(dòng)機(jī)械達(dá)到國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線與汽車(chē)基本一致，需要SCR、EGR、DPF等技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)。綜合分析國(guó)四機(jī)械產(chǎn)品保有量（Hk，單位：臺(tái)）、不同機(jī)械氮氧化物單位排放量（Ek，單位：噸）及排放結(jié)構(gòu)（NO：NO2=3：1）、每噸NO還原反應(yīng)所需NH3（ρ1=0.378，單位：噸）、每噸NO2還原反應(yīng)所需NH3（ρ2=0.493，單位：噸）、SCR系統(tǒng)效率（e=90%）、尿素與純氨轉(zhuǎn)化比例（p=1.76：1）、尿素溶液濃度（c=32.5%），尿素溶液理論消耗量（A）算法如下[4][5]：

5.1 工程及農(nóng)業(yè)機(jī)械總保有量預(yù)測(cè)

預(yù)計(jì)到2024年，工程及農(nóng)業(yè)機(jī)械總保有量達(dá)到3546.1萬(wàn)輛。由于國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，國(guó)三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)的工程及農(nóng)業(yè)機(jī)械保有量將下降至3051.2萬(wàn)輛。

5.1.1 國(guó)四工程農(nóng)業(yè)機(jī)械尾氣處理液市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

預(yù)計(jì)到2024年，國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)工程和農(nóng)業(yè)機(jī)械保有量共計(jì)494.9萬(wàn)臺(tái)，尾氣處理液市場(chǎng)規(guī)模共計(jì)107.9萬(wàn)噸。

6 結(jié)論

根據(jù)國(guó)家政策和標(biāo)準(zhǔn)要求，通過(guò)分析非道路機(jī)械保有量、尾氣排放量與尾氣處理液消耗量關(guān)系，預(yù)計(jì)2024年非道路工程和農(nóng)業(yè)機(jī)械尾氣處理液的純?cè)隽渴袌?chǎng)規(guī)模將達(dá)到百萬(wàn)噸以上。未來(lái)隨著國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的工程機(jī)械保有量逐年增加，尾氣處理液的需求也將隨之提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]Andreas Wiartalla，劉景寶.機(jī)車(chē)和船舶發(fā)動(dòng)機(jī)未來(lái)的排放要求（上）-面臨的挑戰(zhàn)、技術(shù)方案以及來(lái)自其他重型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)借鑒[J].國(guó)外內(nèi)燃機(jī)車(chē)，2012年第1期.

[2]Market research future.Global Diesel Exhaust Fluid （AdBlue） Market Research Report： Information by Technology [Selective Catalytic Reduction （SCR）， Lean NOx Trap （LNT）， Exhaust Gas Recirculation （EGR）， Diesel Oxidation Catalyst and others]and Region （Asia-Pacific， Europe， North America， Latin America and the Middle East & Africa）[R].出版地.出版者，2020.

[3]司康.我國(guó)中重型柴油機(jī)主要生產(chǎn)企業(yè)排放達(dá)標(biāo)控制策略對(duì)比分析[J].世界交通.2011年第22期.

[4]莫春蘭，莫益濤，陳俊紅，龍華林，邱崇桓，江明儒.柴油機(jī)SCR系統(tǒng)尿素的熱分解過(guò)程研究[J].燃燒科學(xué)與技術(shù).2021，27（1）：16-22.

[5]劉文彬，劉屹，韋偉，王再興，余國(guó)成，王磊，宋志良.重型柴油機(jī)SCR轉(zhuǎn)化效率影響因素研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件.2020，（16）.