农机升级国四能否延期?看看同为非道路的工程机械行业的应对经验

2019/2/10 9:29:07    农业机械

  

我国非道路移动机械国四排放标准建议实施时间为2020年,这次的国四升级,绝不仅仅像国二升国三那样,换个发动机就行了,而是牵涉到整个系统的升级,可以说时间紧任务重。但据了解,很多主机企业并没有意识到问题的严重性,更不知道该怎么搞,还是抱着老的思维模式:排放升级是发动机企业的事,你只管给我提供国四发动机就行了。

基于此,2019年1月17日,农业机械杂志社在石家庄主办了“农机国四发动机配套技术研讨会”,就国四的要求、实施路径、技术难点、鉴定检测、信息传输、互联网、国抽检测等方面的问题,与大家共同探讨。

会议还邀请了中国工程机械工业协会副秘书长王金星,作了《工程机械行业国四排放开展情况》的专题报告,介绍了与农机行业一起升级的工程机械行业国四升级的进展、遇到的问题、解决方案及发展思路,其中有很多好的做法、经验值得农机行业借鉴。

王金星副秘书长作报告

工程机械基本情况

王金星副秘书长介绍,根据中国工程机械工业协会团体标准T/CCMA 0001—2011《工程机械定义及类组划分》,工程机械的定义是,凡土石方工程,流动起重装卸工程,人货升降输送工程,市政、环卫及各种建设工程、综合机械化施工以及同上述工程相关的生产过程机械化所应用的机械设备,称为工程机械。

工程机械行业产品可以划分为20大类:铲土运输机械、挖掘机械、起重机械、工业车辆、路面施工与养护机械、压实机械、凿岩机械、气动工具、混凝土机械、掘进机械、混凝土制品机械、桩工机械、市政与环卫机械、高空作业机械、装修机械、钢筋及预应力机械、军用工程机械、电梯与扶梯、其他专用工程机械、工程机械配套件。

截止到2017年底,我国工程机械主要产品保有量为690万~747万台,其中非道路移动工程机械主要产品保有量为573.7万~621.4万台,占工程机械主要产品总市场保有量的83%左右。

相关法律法规

1. 新大气法相关规定

2015年8月29日,第十二届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议第二次修订《中华人民共和国大气污染防治法 》,于2016年1月1日生效。

其中涉及非道路移动机械的内容如下:

第五十一条 机动车船、非道路移动机械不得超过标准排放大气污染物。

第五十二条 机动车、非道路移动机械生产企业应当对新生产的机动车和非道路移动机械进行排放检验。检验信息应当向社会公开。

第五十六条 环境保护主管部门应当会同交通运输、住房城乡建设、农业行政、水行政等有关部门对非道路移动机械的大气污染物排放状况进行监督检查,排放不合格的,不得使用。

第一百零九条 违反本法规定,生产超过污染物排放标准的机动车、非道路移动机械的,由省级以上人民政府环境保护主管部门责令改正,没收违法所得,并处货值金额一倍以上三倍以下的罚款……

2. 近期出台的相关法规标准

(1)生态环境部2018年8月19日发布了《非道路移动机械污染防治技术政策》,对以压燃式发动机(如柴油机)为动力的非道路移动机械,控制目标要求2020年达到国家第四阶段排放控制水平,2025年与世界最先进排放控制水平接轨。

(2)2018年12月1日实施的《GB 36886—2018 非道路柴油移动机械排放烟度限值及测量方法》。本标准适用于在用非道路柴油移动机械和车载柴油机设备的排气烟度检验。新生产和进口非道路柴油移动机械的排气烟度检查参照使用。

(3)《GB 252 普通柴油》废止,自2019年1月1日实施;修改《GB 19147—2016 车用柴油》的适用范围,普通柴油和车用柴油并轨。

(4)生态环境部办公厅2019年1月4日印发了《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》。就严格新生产发动机和非道路移动机械、船舶管理,加强排放控制区划定和管控,加快治理和淘汰更新,以及强化综合监督管理等问题进行了详细规定。

协会开展的工作

1. 非道路移动工程机械排放现状

非道路移动机械指的是以内燃机为动力的各种移动式机械设备,如工程机械、农业机械、发电机组等,与道路车辆同属移动污染源范畴。随着各类非道路移动机械在生产、生活中的应用越来越广泛,对其进行污染物排放控制的需要也越来越迫切。

我国非道路用柴油机每年新增几百万台左右,全国每年超过1亿t的柴油消耗总量中,约有20%用于各类非道路移动机械。这些非道路移动机械是氮氧化物的重要排放源,初步估算每年约排放氮氧化物200万t以上。

2. 非道路移动工程机械排放阶段

目前,在非道路移动机械排放标准法规方面,美国和欧盟处于领先水平,且每一阶段所采用的限值和测量方法基本一致,主要是实施时间和实施管理方式上有所差别。由于非道路发动机污染物排放控制技术相对落后,相对于排放控制较为严格的汽车而言,具有更大减排潜力。

我国于2007年发布了非道路第一阶段和第二阶段排放标准,其中国一阶段排放标准2007年10月1日开始实施,国二阶段排放标准2009年10月1日开始实施,大致相当于车用柴油机国二排放标准的控制水平。2016年4月1日,所有制造、进口和销售的非道路移动机械应装用符合该标准第三阶段要求的柴油机。标准中第三阶段要求与欧盟的IIIA阶段和美国的第三阶段控制水平相当。

中国建立非道路排放标准至今,在节能减排、技术升级、对接全球市场方面,取得了良好效果。特别是国二切换国三标准时,中国主流工程机械企业的产品研发节奏,已经与国家标准执行保持了高度一致。

3. 针对四阶段排放开展的工作

目前,非道路移动机械四阶段的排放标准正在审批中,中国工程机械工业协会先后针对四阶段排放标准组织了研讨会、征求意见讨论会、问卷调查等多种形式,广泛征求行业意见,达成行业共识。

2017年9—10月,提出了PN要求(DPF)技术路线。2017年9月21日,于BICES2017期间举办工程机械四阶段排放技术论坛;2017年12月19日,组织召开非道路移动机械用柴油机排放问题研讨会;2018年3月20日,组织非道路移动机械四阶段排放标准征求意见会议。2018年7月开展了关于非道路四阶段排放的问卷调查。2018年3月底向环保部反馈意见和建议,7月向环保部反馈推迟国四实施的意见。

国四排放对工程机械的影响

2018年2月22日,环保部发布的《非道路移动机械及其装用的柴油机污染物排放控制技术要求》(以下简称国四排放标准)征求意见稿,与2014年公布的国四标准相比,在很多细则、标准和执行时间上都有很大变化,也更为严格。

1. PEMS要求

标准规定:机械污染物排放自查,应利用便携式排放测试系统(PEMS)进行装用37~560kW柴油机的非道路移动机械污染物排放测试。

对工程机械的影响:

(1)根据当前要求所需要进行的PEMS测试数量过多,企业难以执行;以两年为周期提交在用符合性自查要求会导致测试重复的频率太高;部分机械测试要求与发动机的生产一致性要求重复。

(2)新生产机械污染物排放自查需要进行PEMS测试,然而,在机械制造生产厂内,无法为非道路移动机械提供足够的且始终如一的负荷工况,来确保测试的结果是可重复和可对照的。

2. PN要求

标准规定:装用37~560kW柴油机的非道路移动机械应加装壁流式颗粒物捕集器(DPF),型式检验时,恒定转速柴油机在稳态测试循环(NRSC)、非恒定转速柴油机在瞬态测试循环(NRTC)下的粒子数量,其排放结果应不大于5×1012#/(kW?h)。

对工程机械的影响:

(1)37~56kW功率段的工程机械发动机仓空间较小,难以布置DPF。如果要求加装DPF,可能导致该功率段相应吨位的工程机械在市场上急剧减少,转而过度选用功率偏低(<37kw)或偏高(>56kW)发动机的异常情况,前者将影响机械工作效率,后者将额外增加排放污染物。

(2)增加PN要求,目的是要求企业采用增加发动机后处理系统DPF策略。应用DPF最大的挑战是颗粒物再生问题,排放策略普遍将会采用DPF+EGR+DOC,而EGR的可靠性仍然存在问题,且故障率一直排在发动机故障的前3位;若采用SCR+DPF策略,则尿素的供应和质量也要得到保障。

(3)安装 DPF(颗粒数量限制)系统后,非道路用发动机本身的技术难点,以及和整机匹配中可能存在的问题应该如何克服,没有现成的例子可参考。

3. 烟度要求

标准规定:机械污染物排放自查,应满足非道路移动机械烟度排放相关标准的要求。

新出台的烟度标准规定:新生产机械在下线、入库及出厂前应满足非道路移动机械烟度排放相关标准的要求,并将结果信息公开。

烟度要求的规定对四阶段排放的新机影响不大,但对于实施的国三排放新机影响很大。目前,信息公开系统还没有配套,所以烟度标准的执行暂时不能落地。

4. 定位要求

标准规定:装用37~560kW柴油机的非道路移动机械,应能通过卫星导航精准定位系统实现对其的准确定位。

由于我国非道路移动机械没有挂牌和注册登记制度,为了更好实现对机械的监管,本标准对装用37~560kW柴油机的非道路移动机械,增加了精准定位要求。

对工程机械的影响:

(1)主机厂开发的智能盒子(含产品定位功能)如何与发动机ECU匹配开发(功能和数据段接口),应给出数据接口规范;当前技术也能够满足定位需求,但是对于一些关键问题仍需要细则来进一步明确。

(2)由于用户有权开启或关闭定位设备,且在全寿命周期内都需要产生费用,定位要求执行难度较大。

目前存在的问题

1. 油品问题

尽管2019年年初,车用柴油和普通柴油的标准已统一,但国内柴油品质参差不齐,若油品质量不达标,可能会面临油品(包括高硫柴油、机油、含氯柴油)带来的如设备故障率增加、油耗增加等一系列问题,降低了可靠性,将影响发动机后处理设备的排放控制。

如何对油品的保障是关键,需要加强对油品和添加剂的管理和检查,尤其对民用加油站加强监管。

2. DPF可靠性问题

DPF技术难度较大,对油品的要求更高,发动机企业在切换DPF技术时,需要针对不同应用和工况进行充分验证。应用DPF最大的挑战是再生问题,发动机必须增加EGR(废气再循环控制系统),但EGR的故障率高。

3. 烟度问题

尽管新出台发布了烟度标准,但对于新生产和进口非道路柴油移动机械的排气烟度检查参照使用。

没有明确的要求,企业对于新机执行的环节还不成熟,尤其要进行信息公开。生态环境部2018年11月9月正式印发烟度标准,实施时间是当年12月1日,这之间只有不到一个月的时间,行业面临影响新机市场销售的问题。

协会下一步工作

近年来国家不断强化环境保护,十九大报告也明确提出要着力解决突出环境问题,坚持实施大气污染防治行动,打赢蓝天保卫战。工程机械行业以及所有制造商都应积极响应国家号召,遵照大气污染防治法的要求,以“积极、有为”的心态,与发动机企业紧密合作,推进产品排放标准升级。

无论从企业长远发展角度看,还是从承担的企业社会责任方面讲,中国工程机械工业协会都希望企业主动向国四过渡切换,推动行业健康、可持续发展。

为了应对国四排放的出台和落实,以及在行业的操作和推广,中国工程机械工业协会拟开展配套的团体标准制定工作。

1. 制定烟度测试团体标准

烟度测试实际上是要求发动机企业在非道路国四动力产品上,必须采用DPF技术路线。DPF是目前全球公认的微粒排放后处理最佳方式,但DPF对油品含硫量十分敏感。目前,中国工程用油含硫量偏高,含硫量较高的油品会增加发动机的颗粒物排放量,导致DPF系统再生间隔短、频繁堵塞和催化剂中毒,使发动机易损、寿命短。

而对整机企业来说,DPF标定工作非常复杂,需要发动机台架标定与整机标定技术进行集成、融合。整机制造商在重新进行产品设计时,需要具备前瞻视野,充分考虑到加装增加DPF后,发动机舱以及整体布局应如何调整,才能同时满足合规、产品安全性和整机匹配性要求。

2. 制定PEMS测试团体标准

非道路国四标准增加了整车排放污染物的PEMS(车载排放测试系统)测试要求,然而,目前我国法规中仍缺乏在用符合性检查的实施细则,整个行业对PEMS测试流程和实际操作方法仍存在诸多疑问。

针对PEMS而言,发动机企业完成PEMS试验台调试后,需要在整机上进行较长时间的实际工况测试,以确保整机排放水平合规。在这一方面,工程机械行业还需加大研究深度。

结束语

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环保事业是全社会的共同责任,政府、行业协会和工程机械企业应共同推进环保工作;同时这也是工程机械行业人的义务,工程机械行业人应爱护和保护好所服务的企业和用户。

中国工程机械工业协会也会一直致力于与环保有关部门针对非道路移动工程机械排放等工作密切交流沟通,宣传相关排放法律法规,服务行业企业,共同为改善大气环境质量,实现“天更蓝,水更绿”的目标做贡献。