合肥宝发公司蒋旭东供稿

    随着各地环保部门针对非道路柴油机械尾气烟度治理的趋严，柴油叉车的尾气中黑烟治理系统——叉车烟度净化器产品逐渐被广大叉车经销商朋友所了解。为了方便大家增加对叉车烟度净化器产品的认识和选择合格的产品，我们把当前使用在柴油叉车领域的各型柴油尾气烟度净化器产品及产品的优缺点做一些归纳，这样有助于了解网络中形形色色的叉车烟度净化器产品的本质归属。

一、柴油机尾气的特征及后处理的难度

1、柴油车的尾气危害:

柴油车的尾气构成：HC，CO，NOx和颗粒物(PM)等污染，经大气中的光化学反应后，还将产生地表臭氧O3和和过氧化物；颗粒物PM、地表臭氧O3和过氧化物为致癌物质；CO，NOx和HC，为致病物质，严重危害人类的健康和生态环境。

汽车尾气对人类造成疾病和死亡，特别造成人员呼吸道受损引发各种恶性疾病(2007年我国34万人因尾气污染而死亡)。

2、柴油车尾气特征和净化的难度：

⑴、四种需要处理的污染物：HC，CO，NOx和PM。相对于汽油车，多了碳颗粒物PM的污染物需要控制。

⑵、还原剂HC和CO偏少，既不利于NOx的还原，又不利于尾气温度的提升，还原NOx还需另加还原剂。

⑶、柴油叉车的尾气排温低，造成三个困难：NOx处理困难，PM净化困难，DPF和催化剂容易被硫酸盐堵塞、失效。

⑷、尾气中的氧过量，可以达到6－15％，NOx还原困难。

⑸、柴油叉车的柴油能源来源复杂，不少车辆使用的硫含量很高。

⑹、柴油叉车不少还是上个世纪的490发动机技术基础的升级技术，烧机油的问题还没有被彻底解决。

二、柴油叉车后处理净化的关键技术：

柴油机由于具有油耗低、扭矩大的优点而得到了叉车行业广大客户群体的广泛欢迎。 然而，柴油机本身的排放污染物NOx和PM的治理难度和成本要比汽油机和替代能源发动机要高许多，将使得柴油机的后期应用受到一定的限制，为了柴油叉车在排放升级中满足今后的国Ⅳ、Ⅴ甚至更高排放标准要求，我们需要研究并开发适合于柴油叉车尾气治理的有效手段和措施。下面是几种常见的后处理净化技术介绍：

1、DOC—Diesel Oxidation Catalyst——柴油氧化型催化器，蜂窝状金属或陶瓷载体

安装在发动机排气管路中，通过氧化反应，将发动机排气中一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)转化成无害的水(H2O)和二氧化碳(CO2)的装置。

氧化型催化转化器通常需要二次空气喷射装置配合工作，提供氧化反应所需的氧气，用来降低排气中一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的排量。

柴油机氧化催化器(DOC)以铂(Pt)、钯(Pd)等贵金属作为催化剂，主要降低微粒排放中的SOF的含量从而降低PM的排放，对黑烟的捕集效果不高于20%。其氧化原理与汽油机三效催化器氧化HC和CO的原理基本一样。同时可以有效减少排气中的HC,CO。氧化催化器对HC和CO的处理效率可以分别达到88%，68%。

2、DPF : Diesel Particulate Filters         柴油颗粒捕集器，壁流式载体结构

以堇青石和碳化硅为主要的两种材料。DPF利用过滤体对发动机尾气排气过程中的碳颗粒物PM进行物理过滤处理。需定时对过滤器内的沉积PM进行清除，即DPF再生。

工作原理：气流进入DPF后，由于出口被堵，气流从内壁的毛细孔中流出，从而碳烟截留在DPF内部，起到收集碳烟的作用，净化效率高到90%以上，最后通过再生将收集到的碳烟氧化燃烧除去。

3、POC：Particle Oxidation Catalyst   颗粒物催化氧化转化器，属于半壁流式载体结构

以堇青石和碳化硅SiC为主要的两种材料。POC亦是利用过滤体对发动机尾气排气过程中的碳颗粒物PM进行物理过滤处理，只有30-60%的捕捉效果，一般不容易堵塞，是DPF的过渡性产品，对黑烟的捕集效果一般在40%左右。工信部最新的公告中已经不会出现新发动机采用POC技术的公告了。

颗粒捕集型氧化催化器POC工作原理：2NO2+C→2NO+CO2

4、SCR：Selective Catalytic Reduction   选择性催化还原，蜂窝载体结构

SCR技术本身并不是新技术，在发电厂里早有应用。在发电厂中NH3是以氨水的形式引入和保存的。而在移动的车辆上使用氨水有一定的难度，因此SCR系统一般是选择尿素水溶液作为还原剂，尿素水溶液喷射到催化剂逆流方向的排气管中。

首先在废气温度大于200℃条件下，和气流作用下气化分解为CO2和氨水。尿素水解为氨气与二氧化碳：(尿素喷射系统)

CO(NH2)2→NH3 + HNCO

HNCO+H2O→NH3+CO2→2NH3+CO2(要求温度200℃以上)

接着氨水作为还原剂将NOX还原为无污染的氮气和水。SCR后处理反应：(SCR 催化转化器)

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

三、柴油机械后处理净化的两条不同技术路线：

在非道路国Ⅳ阶段，单纯依靠发动机机内净化已不能满足法规要求，需要同时增加后处理来实现。国Ⅳ按技术路线分类总体上可分为EGR和SCR两种。

1、EGR+DPF/DOC (废气再循环+微粒捕集器/氧化催化转换器)技术路线(一般视为美国体系)，它以废气再循环为基础，在机内抑制NOx的产生，在机外后处理过程中采用微粒捕集器对微粒进行捕捉。目前，采用该技术路线的主要有康明斯、卡特彼勒、万国、斯堪尼亚、曼等。

技术机理：在发动机内部处理NOx，通过后处理DPF来处理PM。

2、 发动机机内优化燃烧 + SCR(选择性催化还原)的技术路线(一般视为欧洲体系)，通过优化喷油和燃烧过程，尽量在机内控制微粒的产生，在机外后处理过程，采用尿素溶液对NOx进行选择性催化还原。采用该技术路线的主要有底特律柴油发动机、戴姆勒克莱斯勒、沃尔沃、达夫、依维柯。

技术机理：在发动机内部处理PM ，通过后处理只处理NOx 。

SCR技术在国内具有明确的技术成熟度和发展方向，可行性高。结合我国实际情况，选用SCR技术作为实现国Ⅳ、国Ⅴ排放的主要技术路线是非常现实与安全的。本文要介绍的尾气烟度净化，则是DOC及DPF的技术应用。

四、当下国内叉车行业柴油烟度净化器的产品种类及存在的隐患：

DPF安装在柴油车排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物(PM)，DPF能够有效地净化排气中90%左右的颗粒，是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法。该DPF产品已在国际上实现了商品化。该技术主要是使尾气通过布置在排气管中的过滤材料，利用碰撞、吸附、拦截或重力沉降原理将 PM 从气流中分离出来。随着过滤材料上的颗粒物的累积，导致过滤孔堵塞，使排气阻力增加，导致发动机的动力性和经济性同时下降，因此，必须及时除去 DPF 中的颗粒物，这就是 DPF 的再生。

DPF安装在柴油机排气管上，排气通过时，PM被滤芯吸附过滤。但随着工作时间的增加，滤芯内部PM增加，导致排气背压升高，将影响柴油机的动力性的经济性。清除滤芯上的PM被称作DPF的再生。DPF面临的最大挑战就是再生问题。

当下国内柴油机械产品中常见的烟度净化器分为4种产品，分别如下：

1)只有DOC的系统——简称DOC only，只能去除少量的黑烟，效果非常有限(几乎对黑烟没有明显效果)，在排温足够高的前提下，去除CO与HC的效果是非常有效的。目前市面上有20%的销售量是此类产品。

2)只有DPF的系统——简称DPF only(或者采用DOC不做贵金属涂覆，也就是假DOC)，也称为一次性的DPF产品(制造成本低廉)，短时期去除黑烟效果虽然明显，但由于没有再生手段，大部分产品在不到1周时间产品就彻底堵死导致失效。这种产品在国内一些企业大量销售，制造成本低并假冒再生DPF产品进行销售，这种产品会严重伤害用户的发动机寿命。一旦多次发生这种劣币驱逐良币的事件，最终损害的是用户的信心和柴油DPF烟度净化器的市场。由于DPF产品属于新生事物，大多数用户并不了解，但市场上充斥的此类不可长效工作的DPF低端非再生产品，因为制造成本只有被动再生DPF产品(即含有贵金属涂覆的DOC+DPF产品)的30%成本，这也是市场真正被动再生DPF产品的销售杀手。目前市面上有60%以上的销售量是此类产品，给用户和经销商造成的痛苦可想而知。

笔者曾到访过一些网络宣传力度比较大的DPF公司，发现网络上能够搜索到烟度净化器企业中有80%以上是贸易型的公司，现场往往看不到几套完整的产品，交流中对产品的技术标准和要求都没有吃透就委托第三方贴牌制造。相反，大型车辆尾气净化器厂家——如威孚力达公司几乎是不在网络平台上面做推广的，产品质量和可靠性却在本行业的口碑要远远大于网络平台的推广公司。

可想而知，这样的网络贸易公司缺乏对产品的基础认知、没有发动机台架试验测试能力和技术支撑，最终是无法把控产品的质量。

无法控制产品质量的公司，自然不会把柴油烟度净化器当做一项事业那样去全身心的投入研发试验经费，这种不具有专业DPF研发能力的公司纯属市场搅局者。

3)DOC+DPF的被动系统——涂覆有贵金属铂、钯的DOC结合DPF的产品应用，是被动再生DOC+DPF的经典产品，这套系统依赖较高排温实现DOC参与反应将尾气中PM物质再生烧掉。如果温度达不到需要的排气温度240℃ —500℃，考虑颗粒物的燃点高达 550℃—600℃，因此依靠排气温度很难将 DPF 上积累的PM颗粒物全部燃烧去除实现再生，必须用化学或物理的方法将颗粒物从 DPF 上清除。即便排温不够高，但由于贵金属物质的存在，部分的PM颗粒物被再生烧掉，部分的PM颗粒物体积大大减少并储存在DPF载体内部，需要定期人工方式清理出来，这套系统应用得当的话，不会发生堵死的现象。定期清理颗粒物是必须的，因此加大了人工的成本支出。

合肥宝发动力技术有限公司研发的DOC+DPF产品在接受了前期试验失败的基础上，已经完成大量的试验验证，第一代产品已经在全国各地得到了良好的市场反馈。合肥宝发动力公司在第一代产品的基础上即将推出第二代全不锈钢结构的抱箍快装式DPF产品，以求最大限度的减轻用户拆装时间。第三代内置释压阀DPF产品也正在同步测试中，该产品在第二代基础上将从根本上解决应用DPF整个行业都所担忧的堵塞问题，第三代产品将是一个颇具革命性的产品。

4)DOC+DPF的主动系统，涂覆有贵金属的DOC结合DPF，以及主动再生系统是DPF技术路线的最高级表现形式，也是目前最高技术水平的产品。目前合肥宝发动力技术有限公司的主动再生烟度净化器装配完成后，5年可免人工频繁清理保养，全自动模式彻底摆脱繁杂的手工劳作。目前市面上只有不及2%的销售量是此类产品。

DPF 主动再生技术的手段大致可以分为缸外化学手段、缸内化学手段两种主线。其中，缸外化学手段主要涉及向过滤体上游空间喷射一定量的燃油或燃气，将颗粒物点燃；或者在过滤体上游安装电加热装置、红外加热装置或微波加热装置来加热过滤体提高表面温度，实现再生。缸内化学手段是改变燃油喷射量或喷射时间或者利用阀门改变进气量，通过改善缸内燃烧过程，调节排气温度，最终将过滤体温度提高到颗粒物燃点。

五、小结：

特别是国内排放法规日趋严格的大背景下，对柴油叉车的尾气净化提出了更高的要求。尽管发动机的尾气后处理，特别是DPF主动再生领域是柴油叉车方面比较细的领域，如果挑选不当，会影响发动机的发动机使用寿命，因此对于使用单位来说是不容忽视的。

对于生产一次性的DPF产品(没有再生能力的产品)必然会破坏叉车使用者的积极性，有损该环保行业的良性发展，需要我们在选择此类产品时做深度考虑。