柴油机催化剂应用与市场分析

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1、柴油机催化剂应用与市场分析 1.  用于柴油机排放控制的净化措施3.5吨以下的柴油机用于轻卡，按国III轻型车排放标准进行检测与认证，属于轻型车范围。本文主要想讨论3.5吨以上的重型柴油机的排放控制技术及相应的市场发展情况。柴油机在稀燃条件下工作，HC和CO的排放量相对较低。对于大部分现代柴油机来说，即使不采用任何净化措施，HC和CO达国III或国IV重型柴油机排放标准应该没多大问题。对于柴油车说，主要污染控制对象是微粒物（碳烟和可挥发性有机物或可溶性有机物的混合体）和氮氧化物。用于柴油机机外排放控制的技术措施大致包括以下几种：1

2、） 各种形式的微粒捕集装置，壁流式的、半流通式的、直通式的；整体式的、金属丝网或金属烧结体的、金属或陶瓷泡沫的或甚至颗粒状的都还在用；材质有堇菁石、钛酸铝的及碳化硅的等等。图1穷举了现有的微粒捕集技术。一般情况下，微粒捕集装置（以下统称为DPF）很少单独使用，总是氧化催化剂同时使用，或与FBC同时使用，以有利于DPF的再生。常见的形式有CRT（DOC+DPF，见图2）,DPX（直接将催化剂负载到DPF上，见图3）等等。对于DPF来说，目前所有的研究应该主要集中在其再生上。2） 各种形式的NOx净化催化剂（统称为DeNOx），主要形

3、式有选择性还原催化剂SCR和NOx存储还原催化剂LNT等。目前应用的大多数为SCR催化剂，LNT对油品品质要求较高，不太适合国内的情形。SCR催化剂也很少单独使用（见图5），一般要求在其前端加一支氧化催化剂DOC，先将NOx氧化成NO2，其后加一支水解催化剂，促进尿素的水解；在其后端还要加一支氨的氧催化剂，也称Slip催化剂或Amnox催化剂，用于多余氨的选择性氧化。目前SCR催化剂，已不再完全是原来的、源自于化工脱硝的SCR催化剂。不再只是单一的钒钼钨系列了。目前已开发出，贵金属系统及贵金属加分子筛系统CSR催化剂。催化剂的温度

4、窗口也不在仅局限在500℃以下了。新的基于beta分子筛的SCR催化剂应用范围甚至超过700℃。另外，目前对还原剂的研究也c取得了一些进展，比如用HC或醇类还原剂等。3） 氧化催化剂DOC。DOC可以单独使用，以进一步深度氧化HC和CO，更主要的可以对PM中的VOC或/和SOF进行氧化，以减少PM排放的总量。现代的清洁柴油机大多采用直喷、增压中冷技术，PM大多为湿性的，VOC/SOF在PM中所占的比例可高达30%以上。按目前用总量法来检测PM，氧化催化剂还是能起到一定的作用。之所以目前大部分轻卡制造商偏向用DOC来达到轻卡的国II

5、I（18352.3）标准，原因也就在于此。毕竟，DOC的成本相对要低得很多。在机前采用一些手段（如废气循环等），把NOx降下，机后用DOC把PM降下来，以对付国III，还是有可能过的。DOC的用途却是很广，往往与其他净化措施配合使用。主要起几方面作用，一是氧化NOx至NO2，有两个好处：（1）NO2的氧化性能比O2还要强，对PM可起到更好的氧化效果，促使DPF再生；（2）相对来说NO2和NH3更易反应，即所谓的快反应；二是DOC氧化HC及CO等，在起净化作用的同时，也产生了DPF再生所需的热量。这一点对DPF喷油（secondfu

6、elinjection）再生技术非常重要。其他的，DOC可用作Slip催化剂选择性地氧化NH3成N2，而不是再氧化成NOx。当然还有各种新型的净化措施，如等离子体技术、微波技术等。不在一一细述。对于重型柴油机排放控制来说，国III阶段国家明确规定不允许采用后处理装置，鼓励通过发动机本身的技术进步以达到国III的要求。对于大部分柴油机制造商来说，国III不是多大的难题，最多是成本的问题。不需要用任何的净化装置，直喷加增压中冷，一般就能搞定了。当然耐久性的问题又是另一回事，说到底还是成本问题。国IV标准，行业一致的意见是都要用后处理技

7、术，但存在技术路线之争。国V估计就不会再争了，DPF和SCR估计都得用上，所以尽管各大主机厂现阶段都极力推荐SCR方案，但谁也没放弃DPF技术路线。一是担心，国家届时不一定会采纳哪种技术方案，另一个更重要的原因，是为下一步国V作技术储备。所以总的说来，柴油机排放控制装置应该是一某种形式的组合。如图6-9所示的各种不同组合形式的方案。 2. 轻型柴油车排放控制技术措施我国可算得上轻型柴油车（轻卡）和轻型柴油机的制造大国。但好似,轻型柴油机本身的技术进步相对于重型柴油机来说，发展相对缓慢。传统的491，4JB1等发动机还是主流，尽管进

8、行了一些改良。电控及共轨技术的应用还很有限。也不可能指望轻型发动机，在短时间内完成技术升级，放弃传统的生产线和开发平台，全部升级。对于轻卡排放检测最要命的难题是，GB18352.3中有市效工况，NOx排放问题很难解决。不可能完全靠牺牲燃油经济性来解