柴油品质对1台典型欧Ⅳ柴油机性能影响的研究

为提出与我国第4阶段排放法规相适应的车用柴油标准,作为北京市"汽车-油品"项目的研究内容之一,在1台满足欧Ⅳ排放法规的柴油机上对不同品质参数的8种柴油进行对比试验.结果表明,柴油品质参数变化对试验用欧Ⅳ柴油机动力性、燃油经济性和缸内燃烧过程影响很小;微粒中的硫酸盐和气态SO2排放量均随硫含量上升而线性增加;十六烷值增加,比油耗和PM排放稍有下降、NOx排放稍有上升;T90下降,NOx排放下降、PM有降低趋势.在试验数据基础上,拟合得到了试验用欧Ⅳ柴油机ESC循环SCR前NOx和PM排放量随柴油硫含量、十六烷值、蒸馏特性T90和芳香烃含量4个参数变化的预测公式.     

纯生物柴油掺PODE对船机燃烧及颗粒排放的影响

在一台船舶柴油机上对D100(纯柴油)、B100(纯生物柴油)和B90P10(纯生物柴油与PODE(聚甲氧基二甲醚)按9:1体积比掺混组成的混合燃料)3种燃料的燃烧过程和颗粒物排放进行了试验研究.结果表明,B100和B90P10的缸内最高压力相比D100依次升高,最高燃烧压力对应的曲轴转角依次提前;低负荷时,B100和B90P10的压力升高率峰值、放热率峰值及燃烧初期的燃烧温度与D100相比依次明显增加.B100可大幅降低船舶柴油机的碳烟,掺混PODE碳烟排放进一步降低;高负荷和低负荷时,B90P10的碳烟颗粒排放因子分别为11.80和17.77mg/(kW·h),与D100相比降幅分别达64.21%和76.34%.B100和B90P10的颗粒物排放总数量显著高于D100,且增加的颗粒以小粒径的核模态为主.     

正丁醇对柴油机颗粒组分与形貌特征的影响

为探讨柴油机燃用正丁醇-柴油混合燃料降低颗粒排放的机理,采用热重分析仪与场发射扫描电子显微镜,重点对正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒形貌特征进行研究,分析了颗粒的组分、微观结构以及粒径分布随w(正丁醇)的变化规律. 结果表明:正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒呈团簇状结构,随着w(正丁醇)的增加,团聚程度逐渐提高,排列结构更加紧密;颗粒的粒径逐渐减小,柴油、B5、B10〔B5、B10是指w(正丁醇)分别为5%、10%的正丁醇-柴油混合燃料〕燃烧的颗粒平均粒径分别为1.43、0.85、0.52 μm;颗粒中的主要成分为碳烟,其质量分数约为60%,随着w(正丁醇)的增加,碳烟和可溶有机物组分的质量分数有所增加,硫酸盐、金属等不易挥发组分以及金属元素的质量分数逐渐减少. 研究显示,添加正丁醇,可促进颗粒转化、改善颗粒的氧化过程,使颗粒向小粒径方向移动;由于颗粒中可溶有机物组分含量增加,因此提高了颗粒在碰撞过程中凝并的概率,致使颗粒的团聚程度增加.      

十六烷值对甲醇/生物柴油排放污染物影响的试验研究

在186F柴油机上进行了台架试验,测定了柴油机燃用十六烷值分别为46、50、55的甲醇/生物柴油的排放污染物及燃油消耗.考察了十六烷值对柴油机燃烧甲醇/生物柴油的排放污染物、经济性的影响.结果表明:在标定工况时,当甲醇/生物柴油的十六烷值为46、50、55时,NOx浓度分别为155×10-6、142×10-6、135×10-6;烟度分别为3.4、2.3、3.0;HC浓度分别为89×10-6、193×10-6、284×10-6;CO浓度分别为0.5%、0.8%、1.2%.随着甲醇/生物柴油十六烷值的增加,柴油机排放污染物中的NOx浓度和烟度降低,但HC和CO浓度增加.甲醇/生物柴油的十六烷值不能过高,否则会使柴油机排放污染物急剧增加.     

高温空气燃烧过程中烟炱生成的初步探讨

大气中空气动力学直径在2.5um以下的粒子对人体健康和生态环境的危害性极大，而燃烧过程中产生的烟炱是空气中可吸入颗粒物的主要来源之一。阐述了烟炱生成与排放方面研究的新进展；通过对碳氢燃料在空气中燃烧时烟炱的生成和氧化进行分析，讨论了火焰温度，流场结构等因素对烟炱的生成和排放的影响，为减少高温空气燃烧过程中的烟炱排放量提供了研究基础。     

用柴油/醇组合燃烧法在城市车用柴油机上实现同时降低碳烟与NOx排放的研究

柴油机在部分工况采用柴油扩散燃烧 ,另一部分工况则采用柴油引燃醇燃料形成的均质混合气压燃燃烧 .这种组合燃烧利用醇的高汽化潜热和含氧特性 ,达到同时降低柴油机碳烟及氮氧化物 (NOx)排放的目的 ,并可以避免小负荷燃烧醇燃料带来的高醛类排放问题 .在一台 4 85QDI直喷式柴油机上采用上述组合燃烧法进行了试验 ,醇均质混合气经进气管处喷射形成 ,用电控装置控制醇燃料喷入量及其喷入时刻 .试验结果表明 ,与原机相比 ,碳烟和NOx 排放分别可以减少 5 0 %和 30 %以上 ,同时燃料的消耗率也有大幅度降低 .该方法为降低城市车用柴油机的碳烟排放提出一个新的解决途径     

正丁醇/柴油复合燃烧对轻型柴油机排放的影响

通过在一台轻型柴油机上加装低压共轨实现在进气歧管上的正丁醇喷射,喷射压力恒定为0.35 MPa;柴油采用缸内直喷,喷射压力恒定为120 MPa;采用自主开发的电控单元(ECU)分别控制柴油与正丁醇的喷射,实现正丁醇/柴油复合燃烧.试验研究了在2800 r·min~(-1)不同负荷下正丁醇喷射量对排放量及颗粒物粒径分布的影响.结果表明:随正丁醇喷射量增加,NO_x和碳烟排放减少,高负荷时降低幅度较大;HC和CO排放增加,低负荷时增加幅度较大;颗粒物生成总量降低且粒径分布重心左移;低负荷时相比于大粒径颗粒物,正丁醇对小粒径颗粒物数浓度的减少更明显;大粒径颗粒物减少比例与小粒径颗粒物减少比例的差距随正丁醇喷射量的增加而减小.     

添加剂对柴油机燃用乙醇柴油时排放颗粒特性的影响

为研究十六烷值改进剂和消烟剂对柴油机燃用乙醇柴油时颗粒排放特性的影响,在乙醇柴油中加入0.1%(以w计)、0.3%和0.5%的十六烷值改进剂或消烟剂,并在YZ4DB3柴油机上分别对这些燃料的排气烟度、颗粒比排放和粒径分布等进行研究. 结果表明:含添加剂的乙醇柴油颗粒物排放远低于0#柴油,降幅在50%以上;与0#柴油相比,添加0.3%十六烷值改进剂的乙醇柴油降低颗粒排放效果较显著,降幅高达64.2%,而添加0.1%消烟剂的乙醇柴油颗粒物排放降幅更高达84.0%,表明消烟剂的降颗粒效果更加显著. 柴油机燃用柴油时,排放颗粒的粒径呈双峰分布,峰值分别在0.56和0.18μm左右;但燃用含添加剂的乙醇柴油时,排放颗粒的粒径则呈单峰分布,其峰值均在>0.56~1.00μm粒径范围内. 柴油机燃用含添加剂的乙醇柴油后,0.18~0.32μm粒径范围内的排放颗粒显著减少,但在>0.32~1.00μm粒径范围内增加;同时,排放颗粒物中的积聚模态颗粒占排放颗粒总质量的比例降低,而粗粒子模态颗粒的所占比例相应增加. 排气烟度与积聚模态颗粒质量分布密切相关. 研究结果表明,柴油添加剂能够显著改善柴油机颗粒物排放特性,有利于改善大气质量.      

燃烧火焰中核态碳烟颗粒粒度分布的在线检测研究

采用非侵入式无干扰针孔采样器与扫描型运动颗粒粒度分级仪(scanning mobility particle sizer,SMPS)相连接的方法,对乙烯/空气反扩散火焰中初始成核碳烟颗粒的粒度分布进行了在线检测。首先确定了SMPS的实时在线检测的实验研究过程,然后分析并讨论了碳烟采样稀释系统的稀释率计算方法。初步检测结果表明,在火焰底部粒径为3 nm的核态碳烟颗粒的数量大约在1012个/cm3以上,随着测量点位置增高,核态碳烟颗粒的数量减少,且粒径增大,碳烟粒度分布曲线逐渐向右移动,说明在火焰底部核态碳烟颗粒处于生长长大的状态。初始成核颗粒由于异相凝结和表面沉积而长大,同时伴随着核态碳烟颗粒之间较为剧烈的颗粒凝并和聚结现象。     

DOC对柴油机燃用生物柴油颗粒物微观形貌及SOF组分的影响

为研究氧化催化转化器（DOC）对柴油机燃用调合生物柴油（B0,B20）后排放颗粒物微观形貌及可溶性有机组分（SOF）的影响规律,对DOC作用前后的排气颗粒物进行采样,利用透射电镜（TEM）和气相色谱-质谱仪（GC-MS）开展颗粒物理化特性研究.结果表明：未加装DOC时,与B0相比,B20排放颗粒物基本碳粒子粒径减小,分形维数增加,团聚堆积现象加剧;SOF组分中的脂类和酸类物质质量分数增加,烷烃类、芳香烃和酚类物质质量分数减少,C26~C35的质量分数降低.加装DOC后,B0和B20排气颗粒物团簇程度降低,分形维数降幅分别为10.1%和15.5%;SOF组分中芳香烃类和酚类物质质量分数增加,烷烃类、脂类、酸类质量分数减小,C15~C25质量分数下降;B0排放颗粒物SOF中C26~C35质量分数降低41.4%,而B20增加865.8%.     

2011年秋季广州城区大气PM2.5微观形貌和粒度分布

利用高分辨率扫描电镜加能谱仪(SEM-EDX)和图像数据分析技术对2011年秋季广州市中心大气PM2.5的微观形貌和粒度分布特征进行研究,系统获得3种典型颗粒(矿物、烟尘集合体和燃煤飞灰)和其它未知颗粒的数量-粒度分布和体积-粒度分布数据.结果表明,PM2.5颗粒数量-粒度分布峰值落在0.1~0.2μm之间,属于积聚模态中含有气相反应产物的凝结亚模态.3种典型颗粒对PM2.5的数量和体积贡献均为矿物>>烟尘集合体>飞灰.矿物主要分布在0.1~0.3μm范围内,所占数量百分比为41.97%,其中0.1~0.2μm范围内矿物占比高达26.42%,是影响PM2.5颗粒整体分布的主要因素.不同采样时段(上午、下午、晚上)和下雨前后PM2.5颗粒的粒度分布特征基本一致,但晚上和下雨后小于0.1μm的颗粒比例有明显减少趋势.     

宣威肺癌高发区冬季室内PM_(10)的微观形貌特征

高浓度的可吸入颗粒物(PM10)会对人体多个系统产生损害,室内PM10是宣威肺癌的发生的重要影响因素。应用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术研究了宣威肺癌高发区虎头村2008年冬季取暖期室内可吸入颗粒物的形貌特征以及不同种类颗粒物的数量-粒度和体积-粒度分布。结果表明,在数量-粒度分布上,烟尘集合体、矿物颗粒在虎头村呈现呈双峰分布,主峰为0.1～0.6μm,燃煤飞灰虎头村PM10数量贡献最大,说明虎头村燃煤污染严重;自然来源的不规则状沙尘对虎头村PM10的数量贡献更大;体积-粒度分布基本上呈单峰分布,1～2.5μm的颗粒物对质量浓度贡献较大。     

贵州贫困农村室内不同燃料产生PM10的微观特征

应用高分辨率扫描电镜(SEM)和图像分析研究了贵州贫困农村不同燃料类型(拌泥煤、煤、蜂窝煤和柴)产生室内PM10的微观形貌和不同类型颗粒物的数量-粒度、体积-粒度分布.结果表明:不同类型燃料产生的PM10中颗粒物以烟尘及其集合体、矿物颗粒和飞灰为主,烟尘及其集合体均达到72.69%以上;在数量-粒度分布上,以煤和蜂窝煤燃烧产生的PM10中烟尘集合体和燃煤飞灰呈单峰分布;以拌泥煤为燃料产生的室内PM10中烟尘及其集合体呈单峰分布,燃煤飞灰呈双峰分布;以柴为燃料的室内PM10中烟尘及其集合体呈单峰分布.不同类型燃料产生的PM10中颗粒物体积-粒度分布基本呈单峰分布,主要分布在粒径>1.0μm.     

澳门夏季大气颗粒物单颗粒微观形貌分析

应用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术,研究了澳门地区夏季(2007年7月)大气可吸入颗粒物的形貌特征以及不同种类颗粒物的数量-粒度和等效体积-粒度分布.结果表明,澳门可吸入颗粒物中,烟尘集合体和矿物颗粒普遍存在;矿物颗粒为不规则状,烟尘集合体有链状、蓬松状等形态;烟尘集合体在数量上平均分别约占30%～40%,矿物颗粒在数量上平均分别约占20%,烟尘集合体颗粒较多说明澳门夏季受机动车尾气影响较重.澳门大气PM₁₀的等效粒径主要分布在0.2～0.4　μm范围内,主要为较细粒子.颗粒物种类有明显的地点差异,交通繁忙的高士德马路路口以烟尘集合体居多(平均47%),且其粒径在较宽范围内都有分布（0.1～0.8 μm）;隧道内亦以烟尘集合体的比例较大,可高达59%;货运码头采样点以矿物颗粒较多.     

Seasonal features of aerosol particles recorded in snow from Mt. Qomolangma （Everest） and their environmental implications

To assess the seasonality of aerosol deposition and anthropogenic effects on central Himalayas, a 1.85-m deep snow pit was dug on the northern slope of Mr. Qomolangma (Everest). Based on the morphology and energy dispersive X-ray (EDX) signal, totally 1500 particles were classed into 7 groups: soot; aluminosilicates; fly ash; calcium sulfates; Ca/Mg carbonates; metal oxides; and biological particles and carbon fragments. The size distribution and number fractions of different particle groups exhibited distinct seasonal variations between non-monsoon and monsoon periods, which are clearly related to the differences in air mass pathways. Specifically, the relative abundance of soot in non-monsoon period (25%) was much higher than that in monsoon period (14%), indicating Mr. Qomolangma region received more anthropogenic influence in non-monsoon than monsoon period.     

基于TEM-EDS对四川盆地大气单颗粒气溶胶的研究

为了解四川盆地大气中单颗粒气溶胶理化特征,分别在该区域典型城市（成都市）和背景地区（峨眉山）进行了大气单颗粒样品采集.基于带能谱的透射电子显微镜（TEM-EDS）对两地累计3923个单颗粒的化学组成、形貌特征及混合状态等进行了全面观测和分析,并对两地颗粒物差异性进行了对比分析.结果发现：两地气溶胶颗粒主要包括有机物、富硫、矿物、烟尘和飞灰/金属颗粒,除了以单独的外混形式存在外,大多数颗粒以两种及两种以上颗粒类型混合（即内混）形式存在.通过对成都市不同污染状况下单颗粒特征对比发现,"污染天"的内混颗粒占比高于"清洁天",分别为74.2%和68.6%;相比"清洁天","污染天"颗粒物粒径分布范围更广且峰值区间更大,表明污染过程中颗粒物的大气混合趋于更强.对比成都市与峨眉山分析结果得知,成都市以内混的有机物-硫颗粒为主导（占比为50.2%）,而峨眉山以外混的有机物颗粒为主导（占比为50.5%）;成都市含硫类颗粒物（如有机物-硫颗粒）贡献高于峨眉山,而峨眉山两种含碳类颗粒（如烟尘和有机物-烟尘颗粒）占比高于成都市;此外,成都市与峨眉山两地大气颗粒物粒径分布范围及峰值区间均存在一定差异,进一步体现了两地颗粒物来源和老化混合的差异.在峨眉山,与非降雨天相比,一些易溶于水的颗粒物（如含硫类颗粒）在降雨天占比明显降低,而源自当地燃烧过程、粒径较小且疏水性强的颗粒物（如烟尘和有机物-烟尘颗粒）占比相应升高.     

内蒙古乌达-乌斯太工业园环境单颗粒研究

2015年夏季在内蒙古乌达-乌斯太工业园布点采集了大气颗粒物核孔膜样品16件,采用扫描电镜（SEM-EDX）共表征了1600个单颗粒的形貌和化学组成,结果表明,研究区单颗粒主要为矿物颗粒、燃烧产生颗粒和含硫颗粒3大类,其中矿物颗粒不仅含有硅铝酸盐和碳酸盐这类常见颗粒,还有风化煤矸石和沙尘颗粒这两种特殊颗粒;燃烧产生颗粒不仅有通常的燃煤飞灰、烟尘集合体和絮状碳质颗粒,还有原煤尘颗粒.统计表明,烟尘聚合体、硅铝酸盐和沙尘这三者占颗粒物总数的64%,风化煤矸石尘和原煤尘主要呈现为可吸入颗粒（2.5~10μm）;烟尘聚合体和沙尘则主要为超细颗粒（<1.0μm）.总之,单颗粒分析揭示该典型煤炭工业园区大气颗粒物主要来源：园内燃煤排放和交通,上风向矿区煤炭生产和上风向沙漠自然活动.     

北京市冬季室内空气PM10微观形貌及粒度分布

探讨了北京市吸烟和非吸烟4户家庭室内外空气可吸入颗粒物(PM10)的质量浓度变化规律,利用高分辨场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术研究了室内PM10的微观形貌特征及粒径分布特点.结果表明,吸烟室内PM10浓度一般高于非吸烟室内;室内PM10一般由烟尘集合体、燃煤飞灰、矿物颗粒、生物质颗粒及未知颗粒共5种颗粒物组成.吸烟和非吸烟室内PM10的粒径一般小于2.5祄,呈双峰分布,其中在吸烟室内,烟尘集合体和未知颗粒等的贡献比较大,而非吸烟室内PM10的数量-粒度分布也为双峰分布,烟尘集合体、燃煤飞灰的贡献比较大.吸烟和非吸烟室内PM10的体积-粒度分布均为单峰分布,并且集中在2.5~10祄范围,其中吸烟室内的烟尘集合体、矿物颗粒物占优势,而非吸烟的室内矿物颗粒占优势.虽然矿物颗粒对粒度粒径的贡献较小,但对体积的贡献比较大.     

北京西北城区与清洁对照点夏季大气PM10的微观特征及粒度分布

应用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和图像分析技术研究了北京西北城区和清洁对照点非取暖期(2001年夏季)大气单个颗粒物的形貌特征以及PM₁₀和PM_2.5的数量-粒度和体积-粒度分布.研究表明,烟尘集合体在2个采样点都普遍存在,具有区域性污染的特征;不规则状矿物颗粒物多见于市区PM₁₀样品中,而长条状石膏颗粒多出现在清洁对照点颗粒物样品中;在清洁对照点还观察到了生物质颗粒.PM₁₀的数量-粒度分布呈双峰分布,主峰为0.2～0.5μm,次峰为在1～2.5μm但PM₁₀的体积-粒度分布呈单峰分布,在1～2.5μm粒度范围内.综合分析得出,虽然粗颗粒,主要是矿物颗粒,在数量上对PM₁₀贡献很小,但是对总体积,因此对总质量的贡献可能很大但在PM_2.5中,烟尘集合体在数量和体积上均占优势.     

Morphology of single inhalable particle in the air polluted city of Shijiazhuang, China

In the typical air polluted city of Shijiazhuang,single inhalable particle samples in non-heating period,heating pened,dust storm days,and snowy days were collected and detected by SEM/EDS(scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectrometry).The particle morphology was characterized by the 6 shape clusters,which areirregular square,agglomerate,sphere,floccule,column or stick,and unknown,by quantitative order.The irregular square particles are common in all kinds of samples;sphere particles are more,and column or stick are less in winter samples;in the wet deposit samples,agglomerate and floccule particles are not found.The surface of most particles is coarse with fractal edge,which can provide suitable chemical reaction bed in the polluted atmospheric environment.New formed calcium crystal is found to demonstrate the existence of neutralized reaction,explaining the reason for the high SO2 emission and low acid rain frequency in Shijiazhuang.The three sorts of surface patterns of spheres are smooth,semi-smooth,and coarse,corresponding to the element of Si-dominant,Si-Al-dominant,and Fe-dominant.The soot particle is present as floccule with average size around 10 μm,considerably larger than the former reported results,but wrapped or captured with other fine particles to make its appearance unique and enhance its toxicity potentially.The new formed calcium crystal,the 3 sorts of sphere surface patterns,and the unique soot appearance represent the single inhalable particle's morphology characteristics in Shijiazhuang City.