非道路機械國四排放標準實施后尾氣處理液市場規模預測預測

丁洋　王順凱

摘 要：隨著我國環保要求逐漸趨嚴，柴油機尾氣處理標準隨之提高，并從汽車領域延伸至船舶、發電、非道路機械等細分領域。在汽車國六排放標準率先出臺后，非道路移動第四階段的排放標準也已正式發布，但行業內暫無標準實施后尾氣處理液新增消耗量的相關研究成果，相關企業在制定經營策略尚無參考依據。本文通過分析非道路機械保有量、尾氣排放量與尾氣處理液消耗量關系，測算標準實施后2年的尾氣處理液市場規模，為行業發展、企業經營提供數據支持。

關鍵詞：尾氣處理液 尿素 市場預測 非道路機械

隨著汽車行業率先實施國六排放標準，生態環境部在2020年底發布了《非道路柴油移動機械污染物排放控制技術要求（發布稿）》，文件要求自2022年12月1日起，所有生產、進口和銷售的560kW以下（含560kW）非道路移動機械及其裝用的柴油機應符合第四階段排放標準要求，涉及范圍包括挖掘機、拖拉機、聯合收割機等工程農業機械。為達到最新排放標準，SCR技術將成為相關產品降低排放的主要技術路線，SCR技術所需的尾氣處理液（尿素溶液）市場需求量將迎來新一輪增長。但目前行業內暫無相關研究成果，本文采用了時間序列法對歷年非道路機械保有量、氮氧化物排放量進行分析預測，結合柴油機尾氣處理原理，研究標準實施后2年的新增非道路機械用尾氣處理液消耗量，具有行業指導意義。

1 SCR技術原理及尾氣處理液概述

SCR技術是柴油機尾氣后處理系統的重要組成，主要用來降低氮氧化物（NOX）排放量。在SCR技術中，一般以尿素溶液作為NH3的來源，因此尿素溶液也被稱為“尾氣處理液”。在實際應用中，尾氣處理液儲存于儲罐中，通過泵噴向溫度為300-500℃的柴油機尾氣，尿素溶液氣化后分解產生NH3，與尾氣中的NOX在SCR催化反應器中反應，轉化為N2和H2O。在230-500℃范圍內，NOX的轉化效率在40%-85%之間。尾氣處理液是SCR技術中不可或缺的消耗品，其使用情況直接決定了SCR系統是否可完全發揮作用。以國五標準的重型柴油汽車為例，如果SCR系統失效，NOX排放量可達正常排放量的6至7倍[1]。

2 非道路柴油移動機械污染物排放標準與政策環境

為踐行綠水青山就是金山銀山的環保理念，近年來我國發布了大量環境保護政策，傳統燃油汽車備受關注外，工程和農業使用的非道路機械也已經成為重點關注領域。《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中明確要求，開展非道路移動機械摸底調查，推進排放不達標工程機械、港作機械清潔化改造和淘汰。2020年12月28日，生態環境部批準《非道路柴油移動機械污染物排放控制技術要求（發布稿）》正式要求，自2022年12月1日起，所有生產、進口和銷售的560kW以下（含560kW）非道路移動機械及其裝用的柴油機應符合第四階段標準要求。

3 尾氣處理液市場發展現狀

目前尾氣處理液廣泛應用于汽車、船舶、發電廠等大氣污染較為嚴重的領域。在全球范圍內，截止2018年尾氣處理液市場規模達1367.7億美元（約1987.7萬噸），年復合增長率為8.4%，預計到2024年可達到2219.0億美元（約3225.0萬噸）[2]。2018年，我國尾氣處理液消耗量為262.2萬噸，約占全球消耗量的五分之一。非道路工程機械的國四排放標準將于2022年12月1日正式執行，目前在用的工程、農業機械均為國三及以下產品，尚未應用SCR技術，暫無尾氣處理液需求[3]。

4 非道路移動機械保有量及大氣污染物排放量

根據生態環境部統計口徑，非道路移動源主要包括工程機械、農業機械、小型通用機械、船舶、飛機、鐵路機車等，本文重點研究排放污染占比較高，560kW以下的工程和農業機械。

4.1 非道路移動機械保有量

4.1.1 工程機械保有量

工程機械共分為挖掘機、推土機、裝載機、叉車、壓路機、攤鋪機、平地機七大類。工程機械銷量與工業、基建以及全國整體經濟發展情況關系密切，從歷年工程機械保有量數據來看，總量處于穩步上升階段，綜合考慮產品淘汰、更新等因素，工程機械年銷量增長率在10%以上。

4.1.2 農業機械保有量

農業機械可分為大中型拖拉機、小型拖拉機、聯合收割機、漁船和其他農用機械等五大類。其中，由于統計口徑變化，中大型拖拉機2018年相較2017年數據變化較大;其他農用機械類由于種類繁雜且數量較小，本文不做具體研究。

4.2 非道路移動源大氣污染物排放量

4.2.1 工程機械尾氣排放量

SCR技術以及尾氣處理液主要減少氮氧化物的排放，結合2019年保有量數據，可以計算單臺機械尾氣排放量。

4.2.2 農業機械尾氣排放量

農業機械可分為大中型拖拉機、小型拖拉機、聯合收割機、漁船和其他農用機械等五大類。

5 非道路機械尾氣處理液市場規模預測

非道路移動機械達到國四排放標準的技術路線與汽車基本一致，需要SCR、EGR、DPF等技術共同實現。綜合分析國四機械產品保有量（Hk，單位：臺）、不同機械氮氧化物單位排放量（Ek，單位：噸）及排放結構（NO：NO2=3：1）、每噸NO還原反應所需NH3（ρ1=0.378，單位：噸）、每噸NO2還原反應所需NH3（ρ2=0.493，單位：噸）、SCR系統效率（e=90%）、尿素與純氨轉化比例（p=1.76：1）、尿素溶液濃度（c=32.5%），尿素溶液理論消耗量（A）算法如下[4][5]：

5.1 工程及農業機械總保有量預測

預計到2024年，工程及農業機械總保有量達到3546.1萬輛。由于國四排放標準的實施，國三及以下排放標準的工程及農業機械保有量將下降至3051.2萬輛。

5.1.1 國四工程農業機械尾氣處理液市場規模預測

預計到2024年，國四排放標準工程和農業機械保有量共計494.9萬臺，尾氣處理液市場規模共計107.9萬噸。

6 結論

根據國家政策和標準要求，通過分析非道路機械保有量、尾氣排放量與尾氣處理液消耗量關系，預計2024年非道路工程和農業機械尾氣處理液的純增量市場規模將達到百萬噸以上。未來隨著國四排放標準的工程機械保有量逐年增加，尾氣處理液的需求也將隨之提升。

參考文獻：

[1]Andreas Wiartalla，劉景寶.機車和船舶發動機未來的排放要求（上）-面臨的挑戰、技術方案以及來自其他重型發動機應用領域的經驗借鑒[J].國外內燃機車，2012年第1期.

[2]Market research future.Global Diesel Exhaust Fluid （AdBlue） Market Research Report： Information by Technology [Selective Catalytic Reduction （SCR）， Lean NOx Trap （LNT）， Exhaust Gas Recirculation （EGR）， Diesel Oxidation Catalyst and others]and Region （Asia-Pacific， Europe， North America， Latin America and the Middle East & Africa）[R].出版地.出版者，2020.

[3]司康.我國中重型柴油機主要生產企業排放達標控制策略對比分析[J].世界交通.2011年第22期.

[4]莫春蘭，莫益濤，陳俊紅，龍華林，邱崇桓，江明儒.柴油機SCR系統尿素的熱分解過程研究[J].燃燒科學與技術.2021，27（1）：16-22.

[5]劉文彬，劉屹，韋偉，王再興，余國成，王磊，宋志良.重型柴油機SCR轉化效率影響因素研究[J].內燃機與配件.2020，（16）.