淺談國內柴油機排放過濾器的應用
摘 要:簡述了我國應對機動車污染防治的概況；針對柴油車污染后處理裝置，指出流通式或部分流通式過濾器不能有效降低柴油車排氣中的微粒數量，對微粒質量的降低比例也僅在50％左右，而壁流式微粒過濾器對超細微粒的分離效率超過90％，能有效解決超細微粒對公眾健康的危害。
關鍵詞:柴油車;污染排放控制;流通式過濾器;壁流式微粒過濾器
改革開放30多年來，中國汽車工業發展速度十分迅猛，目前已成為我國的支柱產業。2009年，我國已成為全球最大的汽車生產國。隨著我國汽車產業的快速發展和車輛的大量使用，其污染排放亦給大中城市的大氣質量帶來巨大的環境壓力。盡管近10年來，國家汽車污染排放標準不斷升級，排放限值一再加嚴，但是單車污染量的削減仍抵消不了汽車保有量的飛速增長，所帶來的大氣環境污染仍不斷惡化；同時，汽車的快速增長又給城市滯后建設的道路造成擁堵和大量“怠速排放”，更加加劇了尾氣排放造成的污染。這些都與節能減排、改善環境、以人為本等城市建設原則格格不入。
二十世紀九十年代，為了控制汽車污染排放，在參考歐洲排放法規基礎上，我國相繼出臺了一系列排放標準、政策法規和管理措施。到目前為此，汽油車排放控制基本進入了有效控制階段，三效催化轉化器得到了廣泛應用；柴油車的污染排放控制在2008年底首次頒布了《柴油車排氣后處理裝置》（HJ 451-2008）標準，但柴油車污染排放仍未能得到有效控制。造成柴油車污染排放控制滯后的原因很多，其中一個重要的原因是，我國還沒有掌握適合國情的柴油車排放后處理裝置技術。
目前國內外柴油車排放控制目標主要是柴油機廢氣中危害人體健康的微粒物（PM）。近年的最新研究發現，微粒中的20～300納米的超細微粒可以侵入人體的肺泡，沉積在肺部深處，是嚴重的致癌物質。傳統的柴油車治理方法僅僅只能降低柴油車排氣中微粒物的質量（重量），而不能真正減少微粒對人體的危害，因為只有降低廢氣中20～300納米的超細微粒數量，才能有效地降低微粒對人體的危害。目前，歐盟已經將柴油車排放超細微粒數量的限值6 × 1011 個/km列入歐5b標準中，規定歐5b標準將在2011年9月開始執行，可見控制超細微粒對人體的危害的觀念已經得到各國的認同并付諸實施。
目前，控制柴油車微粒排放的裝置是主要有流通式或部分流通式微粒過濾器和壁流式微粒過濾器兩種。與壁流式微粒過濾器相比，流通式或部分流通式過濾器雖然能通過氧化反應把捕集到的一部分微粒去除掉，但是由于該過濾器是流通式的，一部分微粒能直接順著通道排出過濾器。另外，一些非可氧化微粒物（如硫酸鹽）雖然會在過濾器上沉積一段時間，但最終還是會隨著尾氣氣流排到大氣中，從而對人體健康形成危害。所以該類型裝置不能有效降低柴油車排氣中的微粒數量，對微粒質量的降低比例僅在50％左右，不能從根本上解決超細微粒對人體健康的危害。而壁流式微粒過濾器使用封閉型的過濾壁面對所流經的微粒進行攔截，對超細微粒數量的分離效率超過90％，因此大家公認只有壁流式微粒過濾器才能最有效地解決超細微粒對公眾健康的危害。
鑒于流通式或部分流通式過濾器存在上述嚴重缺陷，歐洲國家及我國北京市目前從技術上提出了對采用這種裝置的一些限制。歐5b標準提出了微粒數量排放限值，實際上也就是針對流通式或部分流通式過濾器的缺陷。歐盟委員會在2007年12月的會議后規定：壁流式過濾器具有降低被認為最有害于健康的超細微粒的優點，開放式過濾器盡管能滿足新的微粒排放質量限值，但能夠使大量超細微粒通過。為阻止將來開放式過濾器發展的可能性，根據計劃在隨后階段會采用新的標準限制排放的微粒數量。
德國2008年在TGRS 554規定中明確指出，部分流通過濾器、開放式系統（即流通式）不屬于微粒過濾器（DPF）的技術規則范圍。TGRS過濾器技術規則中定義微粒過濾器，是一個由耐隔熱和耐腐蝕的外殼密封的合適的過濾介質，連續清除柴油引擎廢氣流的微粒成分，包括主要由碳組成的黑色固體、較小程度凝聚部分未燃的燃料，這保留了發動機的運行阻力在過濾器制造商批準的微粒過濾系統的限制。DPF系統工作時不保證固定的分離比大于90％，部分流通過濾器、開放式系統等不屬于本技術規則的目的。
北京市制定的柴油車改造計劃也否定了部分流通及全流通式過濾器。2008年6月，當時的技術支持單位北京汽車研究所專家指出，“正在開展的北京柴油機改造計劃中，我們只使用壁流式柴油機微粒過濾器。因為我們的試驗研究發現，柴油機氧化催化器、部分流通式柴油機微粒過濾器、流通式柴油機微粒過濾器不能有效降低柴油車對公眾健康的危害。”
具有中國自主知識產權的碳化硅壁流式微粒過濾器生產技術及產業化基地已于2010年建成，并且該產品和再生控制系統（ART）已通過國家有關機構及瑞士VERT規則檢測，且比國外進口同類產品的價格低廉，但因國Ⅳ標準尚未真正執行，以及欠缺必要的油品質量和政策支持等原因，這些產品未能全面進行推廣；而且這類國外產品進口價格高昂、汽車企業不了解國內的純碳化硅壁流式微粒過濾器的產品，因此建議國內相關部門對這類產品的推廣能給予實際的支持，同時加強國家排放標準有效實施的力度，將好的環保產品應用于實際，真正降低柴油車顆粒物對大氣環境和公眾健康的傷害。
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