一、尾氣凈化器在柴油叉車應(yīng)用的難度

1、四種需要處理的污染物：HC，CO，NOx和PM。相對于汽油車，多了碳顆粒物PM的污染物需要控制。

 、柴油叉車的尾氣排溫低于現(xiàn)有柴油機械，消聲器位置的排溫長期普遍低于200度，排溫低造成三個困難：NOx處理困難，PM凈化困難，DPF和催化劑的硫酸鹽堵塞。

3、柴油叉車的柴油燃料來源復(fù)雜，不似道路車輛容易管理，不少車輛使用的硫含量很高。

4、柴油叉車主要還是上個世紀的農(nóng)機490發(fā)動機技術(shù)的升級，燒機油的問題還是比較普及的現(xiàn)象，而機油對DPF排氣有非常不利的影響。

5、還原劑HC和CO偏少，既不利于NOx的還原，又不利于尾氣溫度的提升，還原NOx還需另加還原劑。

6、尾氣中的氧過量，可以達到6－15％，NOx還原困難。

 二、柴油叉車的尾氣PM治理意義重大

　　2016年10月關(guān)于《深圳市人民政府關(guān)于推廣電動叉車的通告》及《電動叉車購置補貼資金管理辦法》起草說明中對柴油叉車與汽油轎車排放做了對比數(shù)據(jù)：  

　　中國每年19萬臺內(nèi)燃柴油叉車新增年產(chǎn)銷量， 在顆粒物PM的污染上相當于年增5624萬輛國四汽油車。 光是北京城預(yù)計5萬臺舊叉車如果控制住顆粒物PM的污染，則相當于控制了1480萬輛國四汽油車的PM顆粒物排放，社會效益極大。

 三、柴油叉車后處理凈化的關(guān)鍵技術(shù)：

　　柴油機由于具有油耗低、扭矩大的優(yōu)點而得到了叉車行業(yè)整車廠家的廣泛應(yīng)用。 然而，柴油機本身的排放污染物NOx和PM的治理難度要比汽油機要高，將使得柴油機的后期應(yīng)用受到了一定的限制，為了柴油叉車在排放升級中滿足今后的國Ⅳ、Ⅴ排放標準要求，我們需要研究并開發(fā)適合于柴油叉車的污染物治理的有效手段和措施。下面是幾種常見的后處理凈化技術(shù)介紹：

1、DOC—Diesel Oxidation Catalyst——柴油氧化型催化器，蜂窩狀金屬或陶瓷載體

　　安裝在發(fā)動機排氣管路中，通過氧化反應(yīng)，將發(fā)動機排氣中一氧化碳（CO）和碳氫化合物（HC）轉(zhuǎn)化成無害的水（H2O）和二氧化碳（CO2）的裝置。

　　氧化型催化轉(zhuǎn)化器通常需要二次空氣噴射裝置配合工作，提供氧化反應(yīng)所需的氧氣，用來降低排氣中一氧化碳（CO）和碳氫化合物（HC）的排量。

　　柴油機氧化催化器（DOC）以鉑（Pt）、鈀（Pd）等貴金屬作為催化劑，主要降低微粒排放中的SOF的含量從而降低PM的排放。其氧化原理與汽油機三效催化器氧化HC和CO的原理基本一樣。同時可以有效減少排氣中的HC,CO。氧化催化器對HC和CO的處理效率可以分別達到88%，68%。

2、DPF : Diesel Particulate Filters 柴油顆粒捕集器，壁流式載體結(jié)構(gòu)

　　以堇青石和碳化硅SiC為主要的兩種材料。DPF利用過濾體對發(fā)動機尾氣排氣過程中的碳顆粒物PM進行物理過濾處理。需定時對過濾器內(nèi)的沉積PM進行清除，即DPF再生。

　　工作原理：氣流進入DPF后，由于出口被堵，氣流從內(nèi)壁的毛細孔中流出，從而碳煙截留在DPF內(nèi)部，起到收集碳煙的作用，凈化效率高到90%以上，最后通過再生將收集到的碳煙氧化燃燒除去。

3、POC：Particle Oxidation Catalyst 顆粒物催化氧化轉(zhuǎn)化器，屬于半壁流式載體結(jié)構(gòu)

　　以堇青石和碳化硅SiC為主要的兩種材料。POC亦是利用過濾體對發(fā)動機尾氣排氣過程中的碳顆粒物PM進行物理過濾處理，只有30-60%的捕捉效果，一般不容易堵塞，是DPF的過渡性產(chǎn)品。

　　顆粒捕集型氧化催化器POC工作原理：2NO2+C→2NO+CO2

　　起始反應(yīng)溫度為200℃，在300 ℃到350 ℃時達到最佳轉(zhuǎn)化效率。

4、SCR：Selective Catalytic Reduction 選擇性催化還原，蜂窩載體結(jié)構(gòu)

　　SCR技術(shù)本身并不是新技術(shù)，在發(fā)電廠里早有應(yīng)用。在發(fā)電廠中NH3是以氨水的形式引入和保存的。而在移動的車輛上使用氨水有一定的難度，因此SCR系統(tǒng)一般是選擇尿素水溶液作為還原劑，尿素水溶液噴射到催化劑逆流方向的排氣管中。

　　首先在廢氣溫度大于200℃條件下，和氣流作用下氣化分解為CO2和氨水。尿素水解為氨氣與二氧化碳：（尿素噴射系統(tǒng)）

CO(NH2)2→NH3 + HNCO

 HNCO+H2O→NH3+CO2→2NH3+CO2(要求溫度200℃以上)

接著氨水作為還原劑將NOX還原為無污染的氮氣和水。SCR后處理反應(yīng)：（SCR 催化轉(zhuǎn)化器）

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

 4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

 2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

四、市場中柴油機械DPF產(chǎn)品的種類

　　柴油機顆粒過濾器（Diesel Particulate Filter，DPF）技術(shù)是目前降低柴油機排放中 PM 的最有效方法，應(yīng)用的關(guān)鍵在于如何清理捕捉的PM顆粒物。該技術(shù)主要是使尾氣通過布置在排氣管中的過濾材料，利用碰撞、吸附、攔截或重力沉降原理將 PM 從氣流中分離出來。隨著過濾材料上的顆粒物的累積，導(dǎo)致過濾孔堵塞，使排氣阻力增加，導(dǎo)致發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性同時下降，因此，必須及時除去 DPF 中的顆粒物，這就是 DPF 的再生，而 DPF 再生會嚴重影響到 DPF 的效率。

　　柴油機正常工作時，排氣溫度一般在 240℃ ~500℃，而顆粒物的燃點高達 550℃ ~600℃，因此依靠排氣溫度很難將 DPF 上積累的顆粒物燃燒去除實現(xiàn)再生，必須用化學(xué)或物理的方法將顆粒物從 DPF 上清除。根據(jù)是否降低顆粒物燃點，可以將再生技術(shù)分為主動再生和被動再生。其中，通過主動增加排氣溫度或降低顆粒物燃點的再生方式為主動再生，沒有提高排氣溫度的再生方式為被動再生。

　　DPF 的主動再生按照去除方式的不同 ，可以分為燃燒類的化學(xué)方式去除和非燃燒類的物理方式去除，其中燃燒類化學(xué)方式又可以分為缸外燃燒和缸內(nèi)燃燒。

　　 因此，DPF 主動再生技術(shù)的發(fā)展大致可以分為缸外化學(xué)手段、缸內(nèi)化學(xué)手段以及缸外物理手段三條主線，三者共同影響 DPF 主動再生的性能。其中，缸外化學(xué)手段主要涉及向過濾體上游空間噴射一定量的燃油或燃氣，將顆粒物點燃；或者在過濾體上游安裝電加熱裝置、紅外加熱裝置或微波加熱裝置來加熱過濾體提高表面溫度，實現(xiàn)再生。缸內(nèi)化學(xué)手段是改變?nèi)加蛧娚淞炕驀娚鋾r間或者利用閥門改變進氣量，通過改善缸內(nèi)燃燒過程，調(diào)節(jié)排氣溫度，最終將過濾體溫度提高到顆粒物燃點；缸外物理手段，則是利用排氣的動能或者外部的高壓氣體倒吹，將顆粒物從 DPF 上吹落或者搖晃剝離，實現(xiàn) DPF 再生。

 主動再生DPF的種類

1 燃燒器噴油加熱再生，燃燒器加熱再生即在過濾器的入口處設(shè)置燃燒器，噴入柴油和二次空氣，燃燒后引燃微粒進行再生的方法，這種燃燒器對司機駕駛有一定要求，要求再生時，一般不能急加速等。如果再生急加速就可能會導(dǎo)致使氣流撲滅再生的火焰，使燃油未完全燃燒，造成車輛冒白煙的現(xiàn)象。

2 電加熱再生，電加熱再生即采用通電加熱方法對顆粒物捕集器加熱，以促使微粒起燃。電加熱對控制系統(tǒng)的要求比較高。并在車用過程中需要解決耗電量高的問題，中小功率柴油機不易滿足電能要求。

3 微波加熱再生,微波加熱是利用微波能獨有的選擇加熱及體積加熱特性，在過濾體內(nèi)部形成空間分布的熱源，對沉積在過濾體上的碳煙顆粒進行加熱，使碳煙顆粒原位加熱著火燃燒。微波加熱再生的關(guān)鍵技術(shù)在于如何在諧振腔內(nèi)激勵盡可能多的模式及其控制腔內(nèi)碳煙顆粒的燃燒溫度，防止過濾體DPF因溫度過高而損壞。

4 紅外加熱再生, 紅外輻射加熱方式與其他加熱方式(熱風導(dǎo)熱和微波輻射加熱等)相比較，具有選擇性加熱的特點，能直接加熱受熱體，縮短受熱體加熱到所需溫度的時間，減少能量消耗；紅外再生技術(shù)的再生效率高；最高再生溫度適宜，過濾體溫度梯度小，十分適合蜂窩陶瓷的再生。目前市場無成熟產(chǎn)品。

5延遲噴射至排氣管再次起燃。適合發(fā)動機公司標定的新機市場。

6增加噴油量至排氣管再次起燃。適合發(fā)動機公司標定的新機市場。

7采用在燃油里加添加劑FCB燃劑降低PM燃點的起燃溫度

⑻通過上述不同方式的組合形式再生

柴油叉車使用的被動再生DPF的種類及功能

1、只有DOC的系統(tǒng)——簡稱DOC only，僅能轉(zhuǎn)化15-18%的PM顆粒物。

2、DOC+閉式DPF系統(tǒng)——簡稱DPF，可以過濾90%以上的PM顆粒物。通過添加貴金屬的方式氧化反應(yīng)增加排氣NO2，利用排溫使得部分PM顆粒物燃燒掉并且使得PM顆粒度變小，但由于前面說的柴油叉車的排溫太低，低于200度導(dǎo)致DPF內(nèi)部的PM逐漸累積，最終使得PM碳載量超標DPF失效，最終堵死導(dǎo)致DPF或者發(fā)動機損壞。

3、 DOC+ DPF（安全閥結(jié)構(gòu)），可以過濾90%以上的PM顆粒物。利用排溫使得部分PM顆粒物燃燒掉并且使得PM顆粒度變小，當累積的PM碳載量達到一定壓力時，安全閥打開使得DPF無法堵死失效，從而保護DPF與發(fā)動機本體。適合在用車的舊叉車市場。這也是目前叉車行業(yè)非常安全可靠的產(chǎn)品。

 六、舊叉車各類DPF產(chǎn)品的實際應(yīng)用情況

　　2016年11月份，深圳人居委對在用柴油車輛加裝主動再生DPF（柴油顆粒捕集器安裝示范評估用設(shè)備），要求通過招標的形式入圍了6家汽車行業(yè)的龍頭企業(yè)，其中對柴油叉車加裝主動再生DPF經(jīng)歷了5個多月的實驗情況來看，沒有能夠達到預(yù)期的使用效果。目前正在重新做評估方案。

　　考慮到舊叉車的殘值比較低，不少舊車的殘值僅有1萬多元，而主動再生DPF產(chǎn)品的價格昂貴（一般售價在2萬元甚至更高，存在買珠還櫝的困惑）且油耗大，對于在再用二手柴油叉車領(lǐng)域使用主動再生DPF的方案經(jīng)濟意義不大，而采用一種有實際效果好、能夠規(guī)范使用方法、使用安全可靠，并且便于環(huán)保部門掌控而帶有遠程監(jiān)控功能的被動再生帶有安全閥式DPF產(chǎn)品是有著現(xiàn)實、積極的意義的。

　　目前寶發(fā)公司開發(fā)成功的此類產(chǎn)品在3噸叉車的實際應(yīng)用場景是：

　　產(chǎn)品安裝應(yīng)用→使用一段時間碳載量超標，安全閥啟噴→卸下機械倒吹入煙塵收集袋中收集，后集中作成煤餅實現(xiàn)能源再利用→采用遠程監(jiān)控技術(shù)可以監(jiān)控用戶有無及時清灰（見到黑煙則表明DPF碳載量超標），是否正常使用→如沒有清灰，可以通知及時用戶（由于采用了安全閥措施，無需擔心DPF和發(fā)動機損壞）。