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為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

2021-11-11  星辰大海...

    澎湃新聞于11月9日報道,尿素短缺問題在韓國持續擴大,包括物流,建筑、鋼鐵、汽車制造等行業均將受到嚴重影響,特別是交通領域,難以計數的柴油機即將停運,將對交通與物流行業產生致命打擊!

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    另據韓聯社11月10日報道,韓國外交部表示,由于韓國尿素短缺,向中國訂購的1.87萬噸尿素將緊急入韓。有朋友戲稱,不就是尿素么,撒泡尿進去不就結了么?但話說回來,這尿素怎么就和柴油機搭上邊了呢?再說了,韓國人不是自稱大韓民國么,為什么尿素也要進口?

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    尿素與柴油機之間究竟有什么關系?

    大家都知道,車用動力一般有三種,汽油機、柴油機和電動機,各位在開的轎車等私家車或者公司用車,大部分都是汽油機,柴油機一般用在皮卡或者客車與重型載重車輛上,與汽油機相比,柴油車耐操,扭矩大,成本相對比較低,維護也比較方便。

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    而且柴油也比汽油粘度大,不容易揮發,比較不容易點燃,比起易揮發的汽油不知道要安全多少倍,而且柴油機非常耐用,比如著名的單缸柴油機就是農村經典的拖拉機動力,甚至輪子開掉了,柴油機拆下來維護下還能繼續用作水泵的動力。

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    為何我們不用柴油機?

    柴油機和汽油機工作原理其實差不多,唯一的差別是柴油機是壓燃式,而汽油機則是火花塞點燃,兩者的區別則是柴油機氣缸壓縮比可達11~22,而汽油機壓縮比很少會超過12。

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    壓縮比大有很多優勢,爆發的扭矩更大,也無需點火系統,比汽油機外圍機構要少,供油系統也簡單,熱效率和經濟性比汽油要好得多,那么多優點為什么不用柴油機?

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    很簡單,柴油機污染特別大?

    在大家的印象中就是這個概念,因為冒黑煙的柴油機給大家的印象太深了,比如碳微粒和氮氧化物比汽油機要高得多,不過汽油機排放的CO、NOX與CH也比柴油機要高,兩者其實半斤八兩。

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    最關鍵的還是柴油機振動與噪音太大,這個壓燃式不太好控制,缸體也比較笨重,轉速也高不起來,不過隨著技術的進步,比如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷等技術得以在小型柴油發動機上應用,柴油機也在轎車領域普及開來。

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    尿素和柴油機到底啥關系?

    尿素就是給柴油機控制排放用的,開車的朋友應該都知道車上有一個叫做三元催化的東西,位置是在排氣管部位有一段突起,由外殼、襯墊材料以及載體外殼與載體等組成,其中載體中含有鉑、銠等貴金屬。

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    它的作用是對汽油機排放的一氧化碳(CO),碳氫化合物(HC),氮氧化物(NOX)催化,變成無害的二氧化碳、水和氮氣。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    柴油機排放的主要是NOX、SO2、PM(碳煙顆粒),其中NOX與PM(碳煙顆粒)非常高,因此用三元催化效果不太行(近年來也有開發出效率比較高的技術),因此對柴油機尾氣的控制,一般是通過尿素來處理的。

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    當然這顆不是把整袋的化肥倒進去,而是尿素的水溶液,不過可不是把尿素的水溶液加進油箱里,而是專門有個尿素容易的存放桶,在柴油機的尾氣中噴入尿素溶液中和,其過程大致如下圖:

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    上圖是柴油機尾氣處理的SCR系統,其中最關鍵的就是在SCR前面噴入尿素溶液,然后與高溫尾氣混合,然后:

    尿素在高溫下發生水解和熱解反應后生成氨氣(NH3),這些氨氣與尾氣一起進入SCR催化器(也就是我們所說的消音器),在催化劑的高溫表面(300~500°C),氨氣將氮氧化物還原為無毒無害的氮氣和水,多余的氨氣也被還原為氮氣。這樣排出的尾氣中氮氧化物含量大大降低,排出只有氮氣、二氧化碳和水(最理想的結果)。據資料,SCR系統的轉化效率可達90%以上,大大降低了柴油機的污染排放。

    SCR工作中最終的介質就是尿素,當然各位也發現了,真正起作用的氨氣,尿素只是氨氣的一個載體,畢竟氨氣使用不如尿素來得方便,所以尿素就成了柴油機的必備(國三之后才要求)。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    一般尿素溶液是用32.5%的高純尿素和67.5%的去離子水配制而成,學名叫做“柴油機尾氣處理液”。如果SCR故障或者尿素溶液不足,那么傳感器就會“要求”發動機降低噴油量,降低發動機轉速,這就是尿素沒了發動機也沒力了的梗,其實不是發動機的錯,而是系統控制發動機的輸出降低排放。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    尿素的消耗量大約是燃油的3~5%,消耗量也不是特別大,不過大貨車行業平均行駛可達900千米以上,年平均可達10萬千米,尿素的消耗量達到了1500升,據韓國國土交通局在11月份發布的數據,韓國機動車保有量為2500萬輛,其中柴油車919萬輛。

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    其中需要添加尿素才能正常使用的車輛占了216萬輛,中國和日本的柴油車比例,特別是乘用車比例很低,僅占1%-3%,由于尿素價格暴漲,很多韓國貨車司機寧愿停運,因為加尿素都快要趕上加油了,這生意沒法做。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    比較要命的是韓國還有5萬臺公交車中有2萬臺使用柴油,物流業使用尿素的車輛有55萬輛,所以尿素短缺真的要讓整個韓國都快要停擺了。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    “大韓民國”居然不能生產尿素?

    其實對開大貨的朋友來說,尿素的使用也非常熟悉,但更讓人好奇的是,作為“宇宙第一大國”的韓國,怎么連尿素都無法保證供應呢?

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    尿素的化學式是CH4N2O,人的尿液中確實含有尿素,這是蛋白質代謝的產物,不過含量比較低,大約在2%以下,高了可不是什么好事。工業化生產確實也不難,唯一的問題是成本,全球尿素共生產量最高的前5個大國是中國、印度、美國、巴西和俄羅斯,毫無疑問,這些都是農業大國。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    車用尿素盡管純度要求很高,但它也是依附于化肥工業,極大規模的工業化生產才能將成本打到最低,因此韓國國內的尿素工業在2011年時就因為無法與國際上幾大尿素狂魔的成本相比而關門大吉了。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    這次因為全球都受到能源供應緊缺的影響,高耗能產業受到連累,所以韓國才在全球求尿素,除了中國以外還有澳大利亞也向韓國緊急出口2萬升,當然這和萬噸的需求相比還是差得遠了。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    中國出口韓國的尿素占韓國車用尿素的97%以上,韓國的車用尿素至少會保有一個月的存量,一旦小于一個月,那么尿素供應就會相當緊張,現在釜山的尿素價格已經暴漲到了10升/10萬韓元(550人民幣)。

    為何作為化肥的尿素,竟差點讓韓國停擺?連物流、公交都要停?

    不過相信這個危機很快就會緩解,只是從這個案例中我們可以認識到,全球供應鏈都控制在大國手中,即使是像韓國這樣的發達國家也不例外,在全球性危機之下,只有工業鏈完整的大國才能在這個全球化競爭中生存下來。

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