农业机械污染排放控制技术的现状与展望

摘要：

农业机械作为一种重要的非道路机械类型,其主要动力源为柴油机,而柴油机固有的燃烧方式会导致其颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)等污染物排放严重,开展农业机械污染排放控制技术的研究对人体健康和环境保护均具有重要意义.该文从农业机械排放法规、降低农业机械污染排放的单项技术路线、满足更高排放限值要求的组合技术路线3个方面进行阐述.农业机械排放法规分析了欧盟、美国和中国法规对排放限值和测试循环的要求以及各国法规的差异.中国目前正在实施的农业机械国Ⅲ排放标准,与欧盟的Stage Ⅳ和美国Tier Ⅳ标准相比,排放限值相对宽松;欧盟农业机械排放法规的NRSC测试循环主要包括8工况循环和5工况循环,而中国和美国规定,19 kW以下的非恒定转速的农业机械柴油机也可使用6工况循环进行测试;欧盟和中国规定污染物测量的最终结果为冷启动循环结果的10%和热启动循环结果的90%的加权,而美国将冷启动循环结果的比例调低至5%.单项技术路线对油品技术、机内净化技术和机外排气后处理技术进行了介绍.其中,油品技术包括提升燃油和润滑油品质、采用替代燃料等;机内净化技术包括农业机械柴油机本体优化设计、增压及增压中冷、燃油喷射优化和废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)等;机外排气后处理技术包括柴油机氧化催化转化技术(diesel oxidation catalyst,DOC)、柴油机颗粒捕集技术(diesel particulate filter, DPF)和选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)等.组合技术路线总结了满足国Ⅲ和国Ⅳ阶段以及国外最新排放标准的技术路线."优化燃烧+SCR"技术路线的柴油机比采用"EGR+DPF/CDPF"技术路线的柴油机节省5%~7%的油耗,若扣除尿素消耗,前者仍有一定节油优势;模块构建和单体式后处理系统等先进的农业机械污染排放控制技术是满足Stage Ⅳ/Tier Ⅳ和Stage Ⅴ的重要技术路线.最后,针对农业机械污染排放控制技术研究,进行了总结和展望.为满足未来国Ⅳ排放标准,加装机外排气后处理催化器已经成为一种重要手段;开发低成本、高净化效率的集成式机外排气后处理催化器,是未来农业机械污染排放控制的重要研究方向.

关键词：农业机械、柴油机、排放控制、颗粒物、氮氧化物

所属期刊栏目：34

分类号：TK421+.5;S-1(内燃机)

资助基金：国家重点研发计划资助2017YFC0211202

在线出版日期：2018-05-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1-14