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车用尿素溶液(AdBlue)
车用尿素溶液(AdBlue)是用不含其他任何添加物的高纯尿素和纯水一起配制的溶液,该溶液中尿素含量为32.5%(质量分数)。国内外重型柴油机厂家大多数采用了SCR(选择性催化还原)技术来满足国IV机动车排放标准的要求。选择SCR技术的的车辆必须添加尿素溶液作为催化还原剂,使车辆达标排放。
车用尿素溶液的研发背景和用途
柴油机以其高压缩比而具有比汽油机更高的燃油效率,由于它具有良好的燃油经济性、动力性、耐久性而广泛应用于客货车上。柴油车的HC、CO、CO2排放量比汽油车低,并能够作为生物柴油等新能源的最佳使用平台,因此柴油车应用前景非常好。但是柴油车排放的NOx(氮氧化物)和PM(颗粒物)远高于汽油车,且无法像汽油车那样使用三效催化剂而达到国Ⅳ排放,制约着柴油机的发展。
NOx可形成有毒的光化学烟雾和具有腐蚀作用的酸雨,硫氧化物和氮氧化物正是导致酸雨的主要物质,当前酸雨的防控形势比较严峻,而氮氧化物是这一阶段的防控重点。
PM(颗粒物)对人体呼吸系统有极大的危害,可引起慢性肺病或致癌。PM组分主要由固态碳烟、可溶性有机物、硫酸盐三部分组成。其排放颗粒中的可溶性有机物具有诱变作用,90%以上是致癌物质。除此之外,PM还可导致人体患慢性肺病。由于柴油机排放颗粒的粒径较小,统计资料表明90%(质量百分数)以上的颗粒小于l&m,这些颗粒悬浮于空气中停留时间很长,这样就增加了接触人体的机会,也增加了颗粒在大气中参与其它化学反应的机会。细颗粒是造成灰霾天气的主要原因,由于机动车保有量迅速增长,导致机动车排放迅速增加,空气中PM2.5这种细颗粒的累积就越来越多,由此造成灰霾天气比较频繁。
因此柴油机NOx和颗粒排放对人类健康及大气环境具有不容低估的危害作用,限制着柴油发动机的发展。世界各国都致力于减少柴油机NOx和PM排放的研究,其途径有提高燃油品质、实行机内净化技术和尾气后处理技术。但是大量的试验研究]证明仅依靠机内净化技术同时降低NOx和PM的排放量到符合排放法规的要求已经变得越来越困难,而且导致生产和使用成本明显升高。因此柴油机内净化处理的同时辅助以尾气后处理技术来控制柴油机有害物质的排放成为柴油机未来的发展方向。
根据汽车工业发达国家的发展经验,当前主要有两条尾气后处理技术路线:其一是EGR+DPF/DOC(废气再循环系统+颗粒捕集器/氧化型催化转化器)路线,即先通过废气再循环降低燃烧过程中NOx的生成量,再通过颗粒捕集器捕集因采用EGR技术而略有增加的颗粒物,同时使用氧化型催化转化器定期再生颗粒捕集器;其二是优化燃烧+SCR路线,即是先通过优化燃烧降低颗粒物排放,同时允许NOx生成量有所增加,然后通过选择性催化还原技术来降低因优化燃烧而产生的NOx排放量,从而达到同时降低NOx和PM的效果。
目前,我国重型柴油车在物流及客运中所占比例逐年上升,其使用经济性比欧洲高5%~10%。SCR技术比EGR技术节油5%-7%,因此从经济节能角度看,SCR技术是适合我国国情的重型柴油机节能减排技术路线。
从当前国内外发动机技术来看,公交、环卫、邮政等部门使用的重型压燃式柴油机动车辆要达到国Ⅳ排放,改造发动机已经比较困难,全球各大汽车生产公司纷纷把目光投向具有巨大开发潜力的选择性催化还原技术(SCR,Selective&Catalytic&Reduction)进行烟气脱硝后处理来满足第Ⅳ阶段排放的要求,所用的还原剂主要为尿素溶液。选择性催化还原技术SCR的原理为:车用尿素溶液存放于容量为100L的专门储存罐,用压缩空气将尿素溶液喷洒向热的发动机尾气(约300℃-500℃,满足了还原反应条件),该溶液气化后产生还原效率高的氨气,氨气与尾气的NOx在SCR催化器中反应,转化为无害的水蒸汽和N2,同时吸收了有害的烟气颗粒。
使用车用尿素对汽车的好处
车用尿素溶液最基本的功能是将汽车尾气中的氮氧化物转化成无害的氮气和水,节能又环保使您的爱车达到国家规定的尾气排放标准。
通过SCR系统的智能控制,当存储罐内尿素溶液不足的时候,汽车会启动不起来,为了保证车辆的正常行驶,应备有充足的尿素溶液。
此外选用不同品质的尿素溶液,对车辆的保养也是不同的。当选用的尿素溶液纯度不够,有颗粒物、重金属离子等杂质存在的时候,会对车辆SCR系统的喷嘴、过滤器等零部件造成严重损害,带来不必要的经济损失。低品质的尿素溶液如果化学成分不高,存在重金属及其他化学成分的时候,会与催化剂发生化学反应降低尾气转化效果,甚至失去作用。因此,在选用尿素溶液的时候应尽量选用高品质的产品,以控制车辆的保养成本。
使用车用尿素的注意事项
添加车用尿素应该注意的问题有:尿素的存储量、尿素的质量和尿素的使用量。一般尿素的存储灌有30L-100L不等,尿素的使用量一般为车用燃油的5%,也就是50L的尿素溶液可以行驶3000公里而不用加注。此时车主往往需要随车携带5L-20L不等的轻便装尿素溶液,以备紧急加注。若车用尿素溶液在低于-11℃作业时,需采取保温措施。
车用尿素的贮存
为了防止包装材料污染车用尿素溶液而对SCR造成不利影响,贮存容器所使用的材料与车用尿素溶液应具有良好的兼容性,不发生化学反应,不产生杂质迁移,建议使用符合ISO22241-3中推荐的材料,如奥氏合金、不含添加剂的聚四氟乙烯、不含添加剂的聚乙烯和不含添加剂的聚丙烯等。
由于阳光直射造成局部过热,或温度长期高于25℃会使尿素分解或使水分蒸发,引起车用尿素溶液变质,因此要求不高于25℃避光保存。
尿素溶液凝固时体积比液态时增加了7%,因此要求低温使用时包装物应该留有足够的空间。
适用于所有SCR排放系统的国四国五车辆。
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1月19日11时,来自北京各监测站点实时数据显示:全市PM2.5近一小时均值平均突破350μg/m3,质量状况为“严重污染”。而北京近24小时空气质量指数(AQI)达到397。
这是2013年1月以来雾霾第四次侵扰京城,当天北京发布霾黄色预警,预计大部分地区将维持能见度小于3000米的霾。持续雾霾天气造成的空气污染,使得舆论对“污染源”的讨论持续发酵。网络上关于“中石化成品油硫含量为欧洲的15倍”的说法,一时成为网民抨击中国油品差的有力佐证。
1月23日,北京环保局宣布:“经国务院批准,自日起,北京市在全国率先开始执行第五阶段机动车排放标准”,即北京市对新增轻型汽油车实施北京地方标准(京五排放标准)。自日起,停止在京销售和注册登记不符合京五排放标准的轻型汽油车。
国五标准“不合时宜”地推出,更加强化了市民“油品质量是雾霾罪魁祸首”的认识,中石油、中石化两大炼油企业被再次逼入舆论场。
央企利益拖油品后腿
针对网络上流传的“中石化成品油硫含量为欧洲的15倍,是导致雾霾罪魁祸首”的质疑,中国石化新闻发言人吕大鹏25日公开回应:中国石化从2012年5月起开始向北京供应京标Ⅴ车用油(国Ⅴ),和欧洲现在实施的欧Ⅴ排放标准相当。
“之所以出现15倍的说法,可能是之前实行的国三(欧三)车用油品中硫含量为&150ppm(百分比浓度),和目前的国五(欧五)标准相比正好是15倍。”吕解释说。
北京市环保局大气处处长于建华近日在接受央视采访时表示,北京雾霾天气从影响来看,机动车占22.2%,燃煤占16.7%,扬尘占16.3%,工业占15.7%。
表面来看,机动车是导致雾霾的主要原因,但与汽车排放相关的油品关键指标包括硫、锰、苯、铅、烯烃等,而主要的是油品中的硫含量。它几乎决定了机动车排放的所有污染
物水平,无论是PM2.5(机动车排放的颗粒物的直径几乎全部在2.5微米以下)、氮氧化物还是碳氢化合物、一氧化碳,都会随着硫含量的增加而增加。因此油品中的硫含量,是决定油品质量为关键的因素。
 车用尿素对纯度要求相当高,对原料的要求高。如对硫、甲醛、缩二脲等含量有严格要求,非普通尿素所能直接应用的,也不是所有的尿素和熔融液都能用来生产车用尿素溶液。车用尿素溶液利用尿素熔融液生产更能控制氨含量和产品质量,其关键点在于原料纯度。从生产工艺来看,虽然车用尿素对原料纯度要求高于一般工业用需求, 但目前国内工艺已可以满足实际应用需求。而在技术上,气头尿素比起普通的煤头尿素杂质含量更低, 后续处理更简单,成本更低,将更适用于制造车用尿素。
  国内车用尿素目前的应用刚刚起步,市场空间广阔,需求潜力巨大。随着国四标准的即将实施,车用尿素的需求量也日益增大,越来越多的企业,特别是具有尿素原料优势的氮肥企业将开始从事车用尿素溶液的生产。
  今年1月1日,柴油车国四排放标准全面实施。车用尿素溶液作为采用SCR尾气后处理系统的必备品,同样也是保证国四标准执行力度的关键一环。虽然北京率先在全国执行柴油车国四标准,但在2013年7月以及2014年的两次走访调查中,车用尿素零售市场的情况却不容乐观,应普及车用尿素溶液销售的加油站均无车用尿素供应。
  对于车用尿素生产企业来说,目前要做的一方面是扩宽销售渠道,另一方面是保证车用尿素产品质量稳定。目前加油站、维修站、整车企业和大型 运输企业的销售渠道推广都在同步进行之中。只有确保各个销售渠道同步发展,才会保证消费者在购买和使用上的便利。企业表示,在销售渠道的推广中, 中石化加油站的销售渠道推广存在些许难度,或许与中石化旗下拥有尿素生产企业有关。
  据了解,目前中国内燃机工业协会正致力于车用尿素溶液产品的统一标识、规范化工作。车用尿素溶液将有望形成规模化产业、拥有统一的标识,便于消费者 的选择与购买。对于生产企业来说,随着市场需求的不断提升,保证良好的质量品质有助于规范市场,将不符合标准的产品淘汰出市场;另一方面加强消费者对于车用尿素溶液的认识和使用培训工作依旧任重道远。
制定技术规范意义重大我国作为农业大国,尿素的生产和使用量可观,而车用尿素溶液在制备和生产上却与农业用尿素有很大区别。车用尿素溶液是指尿素浓度为32.5%的尿素水溶液,在制备过程中必须使用高纯度水作为溶液,若使用普通水作为溶液,会导致尿素溶液中杂质过多,且过高或过低浓度的尿素溶液会造成尿素溶液结晶或抗冻性能下降。倘若车用尿素溶液不符合标准,将对发动机尾气后处理系统造成很大影响。这是制定技术规范的意义所在。制定技术规范的意义在于规范目前国内车用尿素生产企业,随着国Ⅳ排放标准的日益临近,国内迫切需要制定车用尿素的统一标准。技术规范在制定过程中考虑到了国内不同地区的使用情况,在车用尿素溶液的制备和运输上作出了规定,以保证国内不同气候地区车用尿素溶液的使用。
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