非道路移動機械用柴油機尾氣標準研究與技術處治措施

于清 蔣波

摘 要：非道路移動機械在我國的各行各業的應用十分廣泛，是提高勞動效率的有效保證。根據有關統計數據證實，非道路移動機械工作中的尾氣排放污染，已成為現階段城市空氣污染的重要來源之一，因此，通過分析現階段非道路移動機械的使用現狀及排氣問題，分析了排氣標準制定的主要因素，并介紹了優化排氣問題的主要技術方法和路線。

關鍵詞：非道路移動機械；尾氣；污染；標準；技術處理

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.09.001

隨著非道路移動機械在我國的工業、建筑業、農業等領域應用越來越多，其在各個行業的發展與提升效率方面都起到了重要的作用，例如建筑上使用的推土機、壓路機、攤鋪機以及農業上使用廣泛的拖拉機、收割機等，不僅顯著節省了人力資源的消耗，更提升了作業效率與作業效果。與此同時，非道路移動機械所使用的柴油機在排放環保性上出現了較為明顯的問題，特別是在我國主要城市空氣污染日益嚴重的今天，機動車的尾氣污染已經成為了空氣污染的主要因素，非道路移動機械與普通的機動車相比，具有種類繁多、應用廣泛、保有量大以及排放污染嚴重等眾多特點。因此，對非道路移動機械的尾氣排放標準和處置方法的研究具有重要意義。

1 非道路移動機械的排放及使用現狀

1.1 使用范圍大且數量多

我國的非道路移動機械所覆蓋的行業非常廣泛，且存在著流動作業、跨地區作業的特點。很多企業或個人購買非道路移動機械時，不會去相關的管理部門辦理登記手續，且沒有相關的政策要求對非道路移動機械進行強制登記，就使得非道路移動機械的購買與使用只是購買者的個人行為。由于缺乏對我國非道路移動機械的尾氣排放監督與處罰的相關規定，非道路移動機械的環保性能只能依靠使用者的環保意識來保證。同時，由于流動性強，覆蓋范圍廣，對于地區性的非道路移動機械的數量統計十分困難，現階段擁有的數據與實際的使用量也存在較大的差距，參考意義不強。

1.2 相關標準及制度缺乏

針對于非道路移動機械尾氣排放的相關標準，我國頒布的可供使用的標準僅有《非道路移動機械用小型點燃式發動機排氣污染物排放限值與測量方法》及部分地方性準則。而對于非道路移動機械的相關監督與處罰規定仍然缺乏，這就導致了相關管理與執法人員在對非道路移動機械進行檢查時，只能對其進行尾氣的檢測與評定，然后通過告知的方式通知使用者，但卻無法對排放不合格的非道路移動機械進行處罰或限期整改，這在一定程度上減弱了非道路移動機械管理的職能發揮。

1.3 監督與管理工作不規范

現階段我國監督管理部門對于非道路移動機械尾氣排放問題的管理還比較薄弱，盡管監督部門對于非道路移動機械的使用和質量有明確要求，但是，由于非道路移動機械在實際使用時租賃數量多、使用人員復雜、機械流動性大，所以監督管理實施的過程難度很大。同時，監督管理人員在進行監管的過程中，往往更加重視機械的安全性和可靠性檢查，而對于排放質量的檢查并不重視。一些對非道路移動機械的尾氣檢測，也多用于判斷機械性能的好壞，而對于排放過程中的環境污染是否合格并不做判斷。

1.4 排放污染問題嚴重

在非道路移動機械工作的過程中，其尾氣排放中的顆粒物量遠高于普通機動車，根據美國的數據統計，非道路移動機械排放中的一氧化碳、氮氧化物總量遠高于普通道路行駛的機動車，且尾氣排放中的顆粒物超過60%以上來自于非道路移動機械。這說明使用量相對較小的非道路移動機械已逐漸成為動力機械污染的主要來源之一，對其尾氣排放的控制以及環保性能的檢測必須要不斷加強。

2 非道路移動機械尾氣標準分析

對于非道路移動機械的尾氣標準，各個國家所制定的細則和方向均存在較多不同。但是通過制定柴油發動機的排放新標準，來促使柴油機和非道路移動機械的生產制造企業研究和使用新技術，從而實現新排放標準是行之有效的手段。同時對于已經售出和正在使用的非道路移動機械，可對其進行尾氣排放檢測，并參照《非道路移動機械用小型點燃式發動機排氣污染物排放限值與測量方法》的相關細則進行評定，再就是有目的的對現有機械進行改造與升級，采用政府補貼的方式，減輕用戶改造自身機械的消費，通過對現有非道路移動機械的改造升級，不僅能達到尾氣排放的環保要求，更能夠提升機械的使用性能和壽命。要真正實現尾氣排放質量達標，還應對柴油的品質進行一定的控制，保證高品質燃油的足量供應，嚴禁不合格燃油流入市場使用。

美國與歐盟的非道路移動機械的排放標準經過多年的發展，具有較高的代表性。美國早在20世紀70年代就通過了《空氣凈化法案》，并同時成立了美國聯邦環保署，通過一系列的調查研究證實了非道路移動機械使用量很大（如圖1），且尾氣排放總量與道路發動機幾乎一樣高。就顆粒物排放而言，非道路發動機排放量還要遠高于道路發動機。從發達國家建立的排放標準與法規來看，對于小功率柴油機的排放標準要求日益嚴格，這說明越是小排量的發動機，應用到非道路移動機械上時，越受到成本和用途的制約，而不會采用先進的增壓、E-GR、電控等技術來降低排放的污染程度。因此，針對于單缸發動機的尾氣排放必須要依靠機內凈化解決，而高要求的排放限值也只能依靠機內凈化再通過排氣后處理解決。由于我國單缸柴油機產量最大，按功率計算約占總產量的40%左右，從保護環境的角度出發，對全功率段提出排放限值要求是非常必要的。隨著科技的進步和計算機、新材料及新工藝等在發動機上的應用，已使發動機的結構和性能煥然一新，排放標準的建立能夠有效推動工程機械柴油機技術進步，從而降低非道路移動機械尾氣排放的環境污染。

3 尾氣排放的技術處理

對于非道路移動機械的尾氣處理，主要應從三方面進行考慮，即燃油噴射系統的改進，空氣系統的優化以及增加尾氣后處理系統來實現（如圖2所示），其中常用的技術方法如下。

（1）廢氣再利用技術。主要是將產生的廢氣循環回發動機的汽缸，能夠在一定程度上降低氮氧化合物的排放。通過對循環廢氣進行降溫處理，能夠有效降低汽缸燃燒室的溫度，使氮氧化物的排放量減少近40%，但是也可能會因為汽缸溫度降低而產生過多的顆粒物，導致柴油機的效率降低，再生次數增加，油耗增加，發動機后處理設備的壽命減少，同時發動機操作性降低，使用和維護成本升高。

（2）降低排量與轉速。在保證發動機輸出功率不變的情況下，通過降低發動機的排量能夠實現優化排氣的效果，當柴油機的排氣量下降10%左右，燃油效率則能夠提高1%～4%，這種做法較適用于非道路移動機械使用。同時，對于某些非道路移動機械的柴油機，在滿足實際工作要求的前提下，對其進行降速控制也能夠提高發動機的工作效率，當柴油機的轉速下降200轉時，其燃油經濟性能夠提高1%～3%。

（3）提升燃燒效率。柴油機的燃燒效率直接影響到排氣的環保程度，通過增加缸內壓力，能夠有效提升汽缸的最大壓縮比，從而增強柴油機汽缸內燃料燃燒的程度，減少有害物質的排出，柴油機缸內壓力的增加要求汽缸的強度也必須同時滿足要求，否則容易對汽缸造成一定程度的損壞。要提升燃燒效率，還可以考慮通過改善空氣與燃料的混合程度來優化燃料的疏松與燃燒效果，以提高柴油機性能并減少污染物質的排放。

（4）顆粒物的催化與過濾。通過催化器處理燃燒過程中產生的顆粒物，主要是利用鉑、鈀等貴金屬作為催化劑，通過氧化收集表面顆粒物及氣態污染物，能夠有效降低一氧化碳和碳氫化合物以及顆粒物質的排放。通過過濾器對顆粒物及污染物進行過濾，也能夠有效降低顆粒物質對空氣的污染，改善排氣質量。

4 結語

對非道路移動機械的尾氣排放質量進行約束與優化，能夠顯著降低非道路移動機械在工作過程中產生的空氣污染。隨著我們對空氣污染來源的研究越來越深入，對非道路移動機械的排氣效果的監督與治理會越來越嚴格，通過制定符合我國國情的相關標準，通過有效的技術處理和專業手段，一定能夠將非道路移動機械的排放問題有效解決。

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