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聚焦柴油污染治理攻堅戰(zhàn)

   2019-03-28 中國能源報

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核心提示:編者按我國目前機動車保有量已超3億輛,其中柴油車只有2000萬余量,但其排放的顆粒物達到全部機動車顆粒物

編者按

我國目前機動車保有量已超3億輛,其中柴油車只有2000萬余量,但其排放的顆粒物達到全部機動車顆粒物排放量的八成左右,氮氧化物排放量占比也接近六成。所以,柴油車是機動車污染排放治理的“牛鼻子”。

日前,生態(tài)環(huán)境部等11部門發(fā)布了《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》,吹響了油品污染治理攻堅戰(zhàn)的號角。

柴油污染治理離不開多方聯(lián)動

柴油車的污染治理是一個需要持續(xù)監(jiān)管的、龐大的系統(tǒng)工程,尤其是排放的后處理不可松懈,必須持之以恒,才能久久為功。

生態(tài)環(huán)境部等11委稍早前印發(fā)了《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》(以下稱《行動計劃》),掀開了油品污染治理攻堅戰(zhàn)的序幕。

以北京為例,該市環(huán)境污染治理前期以減煤為主,目前在散煤治理與煤改氣方面已取得階段性成果,空氣質量持續(xù)改善,PM2.5呈逐年下降態(tài)勢。北京市生態(tài)環(huán)境局最新數(shù)據(jù)顯示,2018年,北京市PM2.5等四項主要污染物同比均有所改善,尤其是二氧化硫年均濃度再創(chuàng)新低,連續(xù)兩年達到個位數(shù),遠優(yōu)于國家標準。二氧化氮年均濃度也已接近國家標準。其中二氧化硫的濃度與散煤燃燒有關,二氧化氮則與機動車排放直接相關,其“居高難下”也就進一步凸顯了機動車污染的問題。

2017年全國機動車保有量3.1億輛,柴油車保有量占7.8%(約2000萬輛),而污染卻占了機動車排放絕大部分,其中顆粒物達到77.8%,氮氧化物占57.3%。《行動計劃》中柴油車污染治理的出路有兩條,一是產(chǎn)品升級,就是“油、車、路”產(chǎn)品升級+網(wǎng)絡監(jiān)控。二是控制總量,共有三種替代方式:一是采用新能源車替代柴油車;二是優(yōu)先推廣符合國六的天然氣車;三是多式聯(lián)運進行物流結構替代。

柴油污染的治理不是哪個部門單打獨斗能夠勝任的,必須多部門聯(lián)動方可見效。11委聚焦柴油污染,齊抓共管、分兵把口、各負其責,首先采取的是問題導向,以柴油車(機)達標排放為主線,一抓到底,扭住污染治理不放松;其次是統(tǒng)籌全局,以“油、車、路”為具體載具,全產(chǎn)業(yè)鏈施治,針對不同環(huán)節(jié)采取對應措施;其三是全方位的天地人車監(jiān)管,利用機動車道路遙感監(jiān)測、排放檢驗機構聯(lián)網(wǎng)、重型柴油車遠程排放監(jiān)控,以及路檢路查和入戶監(jiān)督抽測,對柴油車開展全天候、全方位的排放監(jiān)控,最終實現(xiàn)標本兼治。

《行動計劃》還要求“通過優(yōu)化物流結構,減少柴油用量,實現(xiàn)排放減少”。比如,推進公鐵水多式聯(lián)運,重點區(qū)域加快推進液化天然氣(LNG)罐式集裝箱多式聯(lián)運及堆場建設;2020年年底前,京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原加快淘汰國三及以下排放標準營運柴油貨車100萬輛以上;對于非重點區(qū)域,淘汰國三柴油貨車延長的時限不會超過2年;2019年7月1日起,重點區(qū)域沿海港口新增、更換拖船優(yōu)先使用新能源或清潔能源;推廣使用純電動和天然氣船舶;重點區(qū)域集疏港、天然氣氣源供應充足地區(qū)應加快充電站及加氣站建設,優(yōu)先采用新能源汽車和達到國六排放標準的天然氣等清潔能源汽車。

筆者認為,《行動計劃》的實施,對機動車制造業(yè)而言,是一個推動其質量升級的過程,也是進一步規(guī)范化、提高集中度和減量的過程。盡管短期內減量不明顯,甚至不排除在某個時段會出現(xiàn)增加,但在中長期來看,柴油車減量是一個必然的結果。對船舶制造行業(yè)而言,將推動其出現(xiàn)更新?lián)Q代的高潮。規(guī)范的油品供應、嚴格的排放檢測,將迫使船東加速淘汰老舊船只,按照新規(guī)更新標準船型,實現(xiàn)水運裝備的升級。

而對電動車行業(yè)而言,筆者認為只是“畫了一個餅”。實際上,目前的電動車主要的突破點還在乘用車領域,主攻的是汽油機,一般而言鋰離子電池系統(tǒng)更適合替代汽油機,初見成效;而氫燃料電池系統(tǒng)更適合替代柴油機,現(xiàn)在距大功率、大規(guī)模的電池系統(tǒng)應用在商用車領域還有相當大差距。

《行動計劃》將進一步推動柴油生產(chǎn)的脫硫減碳,筆者認為國六油品的推出也只是一個階段性目標,今后勢必將繼續(xù)進一步趨嚴。在此過程中,交通領域“氣代油”無疑將迎來推廣應用的好時機,同時技術門檻的提高和排放標準的趨嚴亦不能忽視。

此外,《行動計劃》對機動車的維修、檢測,以及物聯(lián)網(wǎng)裝備行業(yè)都是利好。而物流行業(yè)則因新車售價成本增加而提高,后處理系統(tǒng)增加運營成本,以及因檢測趨嚴帶來的維修成本增加等,遭遇短期陣痛難以避免。

總體而言,筆者認為《行動計劃》考慮周全細致,但是實踐成效還有待觀察。柴油車的污染治理是一個需要持續(xù)監(jiān)管的,龐大的系統(tǒng)工程,尤其是排放的后處理不可松懈,必須持之以恒,才能久久為功。

縱覽《行動計劃》,維護與保養(yǎng)環(huán)節(jié)沒有提及,約束與激勵未能并重。“管理的終極是釋放,而不是限制。”激發(fā)用戶與企業(yè)減排的積極性,以“藍天之子”的心態(tài)呵護環(huán)境,將比十倍、百倍的處罰更有效,希望在各地政府隨后出臺的《行動計劃》細則中能夠彌補。

《行動計劃》在替代能源的備選方案中,雖然出現(xiàn)了清潔能源或天然氣的字樣,但實質性的優(yōu)惠政策一項都沒有,對低碳能源在相當長過渡期內的主體能源作用未能充分體現(xiàn)。筆者認為,在電動車短時間內將無法替代柴油車的過渡階段,天然氣車是逐步替代柴油車的不二選擇,無論是在天然氣車的技術研發(fā)還是應用推廣方面,均需要財政大力支持。

綜合各種因素,筆者認為《行動計劃》想要在2020年完成難度不小。不僅柴油車、船的改進升級需要過程,“天、地、人、車”物聯(lián)網(wǎng)的構建,沒有5G的技術支持,也將事倍功半。遵循事物發(fā)展的基本規(guī)律,才能實現(xiàn)《行動計劃》應有之成效,希望在后續(xù)落地實施過程中,相關部門能夠制定更加務實可行的細則予以配套。

(作者系浙江大學常州工業(yè)技術研究院研究員)

高原地區(qū)生物柴油治污作用不容忽視

需要注意的是,通過油品升級來降低柴油車的排放,尤其是硫氧化合物的排放,在平原地區(qū)非常有效,但在高原地區(qū)效果卻不明顯。高原地區(qū)氣壓低、溫差變化大、空氣中的氧含量低的特點限制了油品升級對于柴油車排放的改善,常規(guī)柴油機污染治理措施效果并不理想。

日前,生態(tài)環(huán)境部等11部門發(fā)布《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》,內容涉及清潔柴油車行動、清潔柴油機行動和清潔運輸行動、清潔油品行動等四個方面,并以京津冀及周邊地區(qū)、長三角地區(qū)、汾渭平原相關省(市)以及內蒙古自治區(qū)中西部等區(qū)域作為重點區(qū)域進行治理。研究表明,生物柴油作為一種清潔的柴油替代品,尤其是在高原地區(qū)作用明顯。筆者建議,在行動計劃落地過程中,我國應加強高原地區(qū)排放標準制定,并藉此加快生物柴油的推廣運用。

生物柴油可以為治理柴油貨車、船舶以及非道路移動機械等污染發(fā)揮作用。需要注意的是,通過油品升級來降低柴油車的排放,尤其是硫氧化合物的排放,在平原地區(qū)非常有效,但在高原地區(qū)效果卻并不明顯。高原地區(qū)氣壓低、溫差變化大、空氣中的氧含量低的特點限制了油品升級對于柴油車排放的改善,常規(guī)柴油機污染治理措施效果并不理想。

近期有關汽車與發(fā)動機科研機構在高原地區(qū)(平均海拔2023—2027米)開展了高原特殊環(huán)境下重型柴油車燃用不同油品綜合性能對比研究,結果顯示:在高原地區(qū),石化柴油從國五升級到國六,并不能有效改善重型柴油機的動力性;石化油品升級對國四、國五重型柴油車排放的改善效應有限,通過油品的進一步升級,以降低高原環(huán)境下國四、國五柴油車尾氣排放尤其是顆粒物數(shù)量(PN)的空間仍很大。

目前我國已有地方開始著手開展高原地區(qū)排放標準的制定。比如青海省科技廳就抓住國家機動車第六階段排放標準增加高原環(huán)境(海拔2400米)限值要求的契機,利用青海地處青藏高原(西寧海拔2400米)的地理特性,擴大和發(fā)揮該省在高原環(huán)境適應性技術研究方面的積累和優(yōu)勢,在高原地區(qū)開展機動車及非道路機械排放研究,為我國機動車國Ⅵ標準和非道路機械國Ⅴ標準落地實施提供技術支撐。同時該省亦全力促進生產(chǎn)性服務業(yè)向專業(yè)化和價值鏈高端延伸,推動我國高原環(huán)境適應性技術和標準走向國際。

《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》指出:“2020年年底前,京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原加快淘汰國三及以下排放標準營運柴油貨車100萬輛以上。”筆者認為,要達成此目標,技術的力量不容低估。

生物柴油在平原地區(qū)的減排效果已被實踐證實,中石化已經(jīng)在上海開展了217座加油站加注生物柴油,對上海市減排發(fā)揮了重要作用。

根據(jù)上述高原地區(qū)(平均海拔2023—2027米)特殊環(huán)境下重型柴油車燃用不同油品綜合性能對比研究:相比國六柴油,全測試循環(huán)中,國五重型柴油車采用B5、B10(石化柴油填加5%、10%比例的生物柴油)時,PN比排放降低幅度分別為9.95%和8.11%;CO比排放降低幅度分別為23.18%和25.98%;CO2比排放水平大體相當,但從全生命周期考慮,生物柴油排放的二氧化碳要比石化柴油低;THC(總烴)排放水平總體都較低(遠低于國五水平);NOx(主要有NO和NO2組成)比排放變化不大,但二者NO2(NO2的毒性約為NO的5倍)比排放分別降低2.48%和8.21%,因此在高原環(huán)境下使用生物柴油可減小NOx的排放毒性。相比國六柴油,低速工況運行時,國五重型柴油車采用B5、B10時,PN比排放降低幅度分別為10.26%和33.88%,CO比排放降低幅度分別為35.7%和67.64%,相比全測試循環(huán)時PN和CO降低效應更為顯著,且二者降低幅度同時隨生物柴油摻混比的增加而增大;此外,低速工況下,B5和B10的NOx比排放稍增加,但NO2比排放分別降低6.25%和5.21%。在國六石化柴油中,隨著生物柴油摻混比的增加,B5和B10柴油的校正磨痕直徑顯著降低,降低幅度高達50%左右,油品的潤滑特性顯著改善,有效降低發(fā)動機機械磨損(如高壓共軌系統(tǒng)燃油泵、活塞與氣缸壁面等),延長使用周期及降低機油耗與燃油耗。此外,摻混一定比例生物柴油,在提升燃料氧的助燃效應的同時,可有效改善油品的潤滑特性,降低發(fā)動機機械磨損,延長使用生命周期以及降低機油耗與改善實際燃油經(jīng)濟性。

同時,需要指出的是,添加生物柴油降低了發(fā)動機一次排放污染物的總量,對于目前市場上已加裝了柴油顆粒過濾器(DPF)的國三在用柴油改裝車與工程機械改裝車輛(車輛PM原排較高)、以及采用DPF路線的國五柴油車或未來國六柴油車(尤其在高海拔貧氧大氣環(huán)境中運行),借助在石化柴油中摻混一定比例含氧生物柴油的燃料優(yōu)化技術可有效降低PM(顆粒物)原始排放,進而有利于減少DPF堵塞風險,降低發(fā)動機背壓與DPF的主動再生頻率。減少柴油機在非檢測時間點排放不合格的幾率,降低污染風險。

高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,承載能力差,恢復慢,機動車排放污染對高原地區(qū)影響甚于平原地區(qū)。筆者建議,我國應加強高原地區(qū)排放標準制定,加快生物柴油的推廣運用,可以借鑒中國石化在上海的成功經(jīng)驗,在高原地區(qū)選擇一地或多地開展封閉運行試點,取得經(jīng)驗,再進行推廣。

(作者系中國石油大學(北京)正和生物柴油實驗室主任)




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