重载柴油机采用非SCR和DPF实现国Ⅳ排放研究

在1台电控高压共轨重载柴油机上采用柴油/甲醇二元燃料(DMDF)燃烧方式,后处理采用氧化催化转化器(DOC)紧耦合微粒氧化催化器(POC),对其排放特性开展了试验研究.结果表明:DMDF模式可以同时减少NOx和炭烟排放,且随着甲醇掺烧比例的增加降低效果更加显著;在80%负荷时当甲醇掺烧比例为50%时,NOx和炭烟排放分别减少了25.3%和69.3%;DOC+POC对HC、CO和甲醛排放的催化效率均超过了98%,优于原机水平;经ETC、ESC和ELR检测,柴油机采用DMDF模式结合后处理器DOC+POC可满足国Ⅳ排放要求.     

怠速工况下甲醇汽油甲醛排放特性研究

为了研究怠速工况下甲醇汽油非常规污染物甲醛的排放特性,在一辆比亚迪F6出租车上进行测试低怠速与高怠速的甲醛排放情况.研究结果表明:在0℃与2℃时,与93号汽油相比,M15及M25的甲醛排放相差不大,M85甲醛排放明显增加;在-6～-8℃时,与93号汽油相比,M15,M25及M85的甲醛排放完全一致;除了M15在0℃及M85在2℃时甲醛排放略有差别外,所有燃料在低怠速与高怠速时甲醛排放一致,可以认为怠速工况下转速对甲醛排放没有影响.     

氧化催化转化器对甲醇压燃尾气中甲醛排放的影响

在一台经过改装的压燃式发动机上,采用柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)模式进行了台架实验,利用气相色谱分析技术检测了1800r·min<'-1时发动机尾气中甲醛的排放特性,对比研究了负荷、甲醇掺烧比、排气温度.催化转化器对甲醛排放的影响.研究结果表明,在压燃式发动机上采用DMCC模式,低负荷运行时,尾气中甲醛含量随甲醇掺烧比的增加而增多,在甲醇掺烧比为46%时.甲醛排放量达到180 x 10<'-6(体积分数),催化后可以减少25%～45%;在中,高负荷运行时.甲醛排放量随甲醇掺烧比的变化基本不变,高负荷比中负荷运行时甲醛排放稍高.但尾气经催化处理后,甲醛排放反而增加,最高增加1倍.催化转化器的转化效果与排气温度密切相关,当排气温度在大约300°C以下时,催化转化器可以降低甲醛排放量;当温度为300°C～410°C时,催化后尾气中的甲醛排放较催化前有所增加;当排气温度高于425°C时.催化后尾气中甲醛排放显著减少.     

醇类汽油车醇醛酮、芳香烃和烯烃类排放的试验研究

在两辆试验车上分别燃用纯汽油、M15、M30燃料以及纯汽油、E10、E20燃料,进行了常温25℃Ⅰ型、低温-7℃Ⅵ型和Ⅳ型蒸发排放试验.通过FTIR、HPLC、GC-MS等多种方法联合测量了醇类汽油车的醇醛酮、芳香烃和烯烃类排放.结果表明,不论是在常温还是在低温下,随着燃料中醇类比例的增加,未燃甲醇、甲醛、乙醛排放成比例地增加,苯、甲苯、乙烯、丙烯、1,3-丁二烯和异丁烯排放略有降低.在低温环境温度下,各种非常规污染物的排放明显高于在常温环境温度下.E10、汽油、M15这3种燃料在整个蒸发排放试验过程中的HC排放量相差不大.3种燃料在昼间呼吸试验中的各种非常规污染物蒸发排放差异值较小.     

提高柴油/甲醇组合燃烧尾气排放质量的研究

对原机、柴油/甲醇组合燃烧,以及带氧化催化转化器的柴油/甲醇组合燃烧3种情况下的尾气排放进行了比较和研究.针对柴油/甲醇组合燃烧可以使NOx、烟度大幅度下降,但同时PM、CO和HC的排放浓度与原机相比反而增加的现状,通过加装氧化催化转化器,对废气进行处理后,发现HC、CO和PM排放明显减少.与原机相比,不仅可以实现大幅度降低NOx,而且PM排放也有较大幅度下降.采用透射电子显微镜观察发现,与原机相比,柴油/甲醇组合燃烧的PM排放中干炭烟(DS)减少,但是可溶有机物(SOF)增加.经过氧化催化转化器处理后,尾气的PM中大量SOF和HC化合物被消除,致使PM的质量明显减少.     

满足国Ⅳ排放的DMCC发动机非常规排放研究

在一台电控单体泵增压中冷柴油机上采用柴油/甲醇组合燃烧方式(DMCC),后处理采用氧化催化转化器(DOC)耦合微粒氧化催化器(POC),对其排放特性开展了试验研究.结果表明:纯柴油模式时可挥发性有机物(VOCs)的排放体积分数在除怠速外的其它工况都小于5×10-6,但甲醛在怠速工况时排放体积分数较高,为11.7×10-6,苯系物的排放体积分数在各个工况下都小于6×10-6;DMCC模式时,外特性时甲醇和甲醛排放均与柴油机相当,其它工况下甲醇和甲醛的排放体积分数大幅增加,都超过了250×10-6,甲苯的排放体积分数要高于苯的排放体积分数;后处理器DOC+POC对甲醇和甲醛的催化效率均超过94%,对苯和甲苯的催化效率均超过75%.经过后处理器之后的柴油甲醇双燃料发动机的非常规排放物的比排放量为0.125 g·k W~(-1)·h~(-1),原机的比排放量为0.209 g·k W~(-1)·h~(-1),DMCC模式的非常规排放物要优于原机.     

废物处理与综合利用 一般性问题

X701200701031提高柴油/甲醇组合燃烧尾气排放质量的研究/姚春德…(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室)∥环境科学学报/中科院生态环境研究中心.-2006,26(8).-1235~1239环图X-9对原机、柴油/甲醇组合燃烧,以及带氧化催化转化器的柴油/甲醇组合燃烧3种情况下的尾气排放进行了比较和研究.针对柴油/甲醇组合燃烧可以使NOx、烟度大幅度下降,但同时PM、CO和HC的排放浓度与原机相比反而增加的现状,通过加装氧化催化转化器,对废气进行处理后,发现HC、CO和PM排放明显减少.与原机相比,不仅可以实现大幅度降低NOx,而且PM排放也有较大幅度下…     

不同掺混比例甲醇汽油车的排放特性

采用《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(GB 18352.3─2005)规定的Ⅰ型试验方法,对汽油车和不同掺混比例的甲醇燃料车在原催化器和新催化器条件下的瞬态常规污染物排放特性进行了研究. 结果表明:甲醇燃料汽车CO和HC排放较汽油车低,其NO_x的排放通常高于汽油车,且随甲醇比例的提高而增加,使用针对甲醇燃料开发的新催化器后,3种常规污染物排放均明显降低;甲醇燃料汽车CO的排放多数出现在第1个195工况,HC的瞬态排放规律与CO相近,NO_x几乎在每个急加速阶段和城郊运行工况(EUDC)循环中均出现峰值.      

满足国五排放标准的柴油甲醇双燃料发动机非常规排放研究

在一台装备有电控单体泵增压中冷系统柴油机的进气管上,加装甲醇喷射装置并向进气道喷入定量的纯甲醇,结合废气再循环(EGR)技术并使用氧化催化转化器(DOC)组合微粒氧化催化器(POC)后处理系统,使其常规排放能满足国五排放法规基础上,全面研究了柴油甲醇双燃料(Diesel Methanol Dual Fuel,DMDF)发动机的非常规排放特性.在采用国五排放法规标准规定的ESC(稳态13点工况)测试方法条件下,利用FTIR(傅里叶变换红外检测法)对DMDF发动机的检测结果表明:该机非常规排放物主要为甲醇、甲醛、1,3-丁二烯、苯、甲苯和SO2,非常规排放物的全工况加权比排放为19.532 g·kW~(-1)·h~(-1),其中,甲醇的全工况加权比排放为11.395 g·kW~(-1)·h~(-1),甲醛的全工况加权比排放为5.927g·kW~(-1)·h~(-1),SO2的全工况加权比排放为0.053 g·kW~(-1)·h~(-1),其余排放物为痕量水平.在催化氧化装置处理后非常规排放物全工况加权比排放为0.115 g·kW~(-1)·h~(-1),降幅为99.41%.催化氧化装置对甲醇、1,3-丁二烯、苯和甲苯的消除率为100%,对甲醛的消除率为99.04%.     

甲醇燃料车醛酮类污染物排放特性研究

采用高效液相色谱方法(HPLC)对甲醇车的醛酮类污染物进行了定量定性研究.结果发现,瞬态时,安装三元转化器后燃烧汽油和甲醇车辆的总醛酮排放量转化效率分别为22.53%和48.95%.燃烧甲醇时,排放的主要是甲醛、乙醛和丙烯醛+丙酮,占总排放的97.18%,占燃烧汽油时排放的39.07%.未装三元催化器时,甲醇车的醛酮排放量高于汽油车,有三元催化器时甲醇车的醛酮排放量低于汽油车排放.稳态工况时,安装和未装三元催化器的甲醇车,在60 km/h工况下醛酮类污染物排放量最高,甲醛的平均转化效率最高,为88.50%.无论装载三元催化器与否,甲醇车的甲醛排放量均高于同工况的汽油车,在60、90和120 km/h 3个工况下,甲醇车的甲醛排放量分别比汽油车高332.94%3、74.47%和357.58%.     

The influence of ambient temperature on tailpipe emissions from 1985 to 1987 model year light-duty gasoline motor vehicles—II

Tailpipe emissions from gasoline fieled motor vehicles are sensitive to a number of factors including driving schedule (speed vs time), ambient temperature and fuel composition. The sensitivity of hydrocarbon (HC), aldehyde, CO, and oxides of nitrogen (NO_x) emissions to these variables was examined with 11 recent technology (1985–1987 model year) four- six- and eight-cylinder gasoline fueled motor vehicles. In excess of 200 individual HCs and 12 aldehydes were included in the detailed organic emission characterizations. Two fuels and driving schedules were used. Hydrocarbon and CO emissions increased significantly and NO_x emissions, in general, increased slightly as ambient temperature decreased. Formaldehyde also increased only slightly at test temperature decreased. Paraffin and aromatic emission fractions were dependent on fuel composition with olefin fraction being less fuel sensitive. When the low temperature cold start was preceded by a 5 min engine idle, CO and HC emissions were lowered, and NO_x emissions essentially unchanged.     

APEC会议期间北京机动车排放控制效果评估

机动车尾气排放是影响北京市大气环境质量的首要因素,为了保障APEC期间的空气质量,北京市采取了包括控制机动车排放在内的严格的控制措施.本研究基于路网车流量、车速和车型变化数据,提出了一种基于自下而上排放清单的控制措施效果评估方法.结果表明,APEC会议期间北京市路网车流量下降,车速上升,小客车的车流量下降幅度最大;APEC会议期间机动车尾气CO、NO_x、HC和PM排放削减比例分别为:快速路15.1%、22.4%、18.4%和21.8%,主干道29.9%、36.4%、32.7%和35.8%,次干道35.7%、41.7%、38.4%和41.2%,支路40.8%、46.5%、43.1%和46.0%.基于自下而上的排放清单方法,建立了APEC会前和会期的机动车尾气排放清单,结果显示研究区域内会期机动车尾气排放量CO、NO_x、HC和PM排放量分别削减37.5%、43.4%、39.9%和42.9%.     

北京市农业机械排放因子与排放清单

利用车载排放测试技术对典型的联合收割机、拖拉机、农用运输车和农田建设机械实际工况下的尾气进行测试,建立了实际工况下农业机械的排放因子和2017年北京市农用机械排放清单.结果表明,不同的工作状态对农业机械尾气排放有较大的影响,怠速和行走时CO、NO_x、HC和PM排放趋于平稳;而切地和翻地模式下的波动较为明显.根据各类机械的分类和排放标准对排放因子进行细化,建立了较为完整的实际工况下的排放因子.根据农业机械排放因子和燃油消耗量计算出2017年北京市CO、NO_x、HC和PM的排放量分别是2 566.60、 1 239.29、 563.08和538.32 t.拖拉机、运输机械和联合收割机的污染物总量占CO、NO_x、HC和PM这4种污染物总量的98%、 95%、 95%和98%.因此,农用拖拉机、运输机械和联合收割机在农业机械污染减排中应作为重点控制对象.     

广州市实施I/M简易瞬态工况检测方法的环境效果分析

采用简易瞬态工况法对在用车进行检测,能够更为有效地筛选高排放车辆.2007—2009年广州市轻型汽油车的简易瞬态工况法的初检数据表明,国Ⅰ排放标准实施以前(简称"国Ⅰ前")车辆和国Ⅰ及以后排放标准车辆排放超限值比例分别为20.1%和17.6%.简易瞬态工况法复检数据得到的国Ⅰ前和国Ⅰ及以后车辆经维护后能够达标的比例分别为76.0%和64.7%,且经过有效维护后超标车辆的平均排放水平有较大比例的削减.同时,采用修正的MOBILE5模型对广州市轻型汽油车排放进行模拟.结果发现,广州市2009年轻型汽油车的CO、HC和NO_x排放量分别为24.4×10⁴、3.8×10⁴和1.8×10⁴ t.如果考虑I/M制度实施及实际执行率,复检不达标车辆在全部淘汰情景下,2009年广州市轻型汽油车排放的CO、HC和NO_x分别能削减4.20×10⁴、0.58×10⁴和0.15×10⁴ t,占全部轻型汽油车的削减比例分别为17.2%、15.3%和8.2%;而在全部置换为国Ⅳ新车情景下,3种污染物分别能削减4.12×10⁴、0.57×10⁴和0.14×10⁴ t,削减比例分别为16.9%、15.0%和8.0%.国Ⅰ前及国Ⅰ车辆对CO和HC削减量的贡献达到90%左右,对NO_x削减量的贡献也在85%左右.     

民航飞机起飞过程气态污染物排放特征分析

民航飞机在起飞过程中发动机推力高、耗油量大,并且飞行高度低,由其排放的污染物对局地空气质量和人体健康存在较大影响.选择B737-800作为典型机型,通过对飞机性能参数的模拟,精确计算了其在全推力和减推力等多种方式下起飞离场爬升至1 000 m高度过程中NO_x、CO、HC和SO_2的排放量,并与ICAO基准模型估算结果进行对比.结果表明,NO_x是排放量最大的污染物.其中,全推力起飞过程4种污染物的排放量分别为4.849、0.062、0.031和0.229 kg.减推力起飞方式下,选择更高的灵活温度后,NO_x和CO排放量分别降低和升高,HC和SO2排放量变化不大.经过对比发现,ICAO的基准排放模型,对4种污染物的估算结果存在较大偏差.与机动车相比,单次全推力起飞过程与一辆小客车行驶9 508 km的NO_x排放量相当.精确计算方法为准确估算机场区域飞机污染排放清单提供基础.     

辽宁省港口邻近区域海运废气排放测算

为准确测算沿海地区船舶废气排放量,基于试验数据确定了NO_x、CO、HC和CO₂排放因子;结合文献资料和海事局进出港船舶签证数据,采用基于船舶活动过程的方法测算了2014年辽宁省港口邻近区域〔距港口减速区外边界25 n mile(1 n mile=1 852 m)以外的边界线与港口陆地岸线所围成的区域〕海运废气排放清单. 结果表明:2014年辽宁省港口邻近区域海运NO_x、CO、HC、CO₂、SO₂和PM(颗粒物)的排放量分别为11 827.1、971.4、399.6、1 097 426.5、11 654.1和959.2 t;散货船、集装箱船和油船3种主要类型船舶的NO_x、CO、HC、CO₂、SO₂和PM的分担率之和分别为74.7%、77.8%、70.8%、68.0%、70.9%和70.6%;主机NO_x、CO、HC、CO₂、SO₂和PM的分担率最大,分别为63.7%、63.0%、46.0%、40.4%、46.4%和45.3%;停泊工况下的NO_x、CO、HC、CO₂、SO₂和PM排放量分别为3 318.3、281.7、168.3、520 194.9、4 894.0和411.5 t. 船舶降速运行、减少停港时间、燃用低硫油和向船舶供应岸电等措施能降低港口邻近区域海运废气排放. 基础数据缺乏或数据代表性不足给废气排放清单带来了一定的不确定性.      

30年来中国民航运输行业的大气污染物排放

民航是我国重要的交通运输方式之一,但我国民航运输行业的大气污染物排放问题报道较少.根据中国民航统计部门逐年统计数据,采用基于燃料消耗量的排放因子法,估算了1980～2009年中国民航飞机的大气污染物排放量,并分析了大气污染物排放强度及其变化.结果表明,30年来中国民航飞机SO2、CO、NOx和HC排放量逐年增多,分别由1980年的0.031、0.189、0.225和0.314万t增至2009年的1.183、7.298、8.705和12.159万t,排放量年均增加分别为0.039 7、0.245、0.292和0.408万t.SO2、CO、NOx和HC的排放强度呈降低趋势,其值分别由1980年的0.624、3.806、4.53和6.322 g.(t.km)-1降至2009年的0.275、1.697、2.025和2.828 g.(t.km)-1.中国民航运输行业所排放的SO2、CO、NOx占全国总排放量的比重很低,与其他行业排放量相比,中国民航运输行业所排放的大气污染物量也较小.     

柴油/甲醇组合燃烧发动机的氮氧化物排放研究

在增压共轨发动机上采用柴油/甲醇组合燃烧(DMCC)方式进行了氮氧化物排放特性研究.对DMCC模式下NO x、NO、NO2等排放与纯柴油模式的对比分析表明:DMCC模式下的NO x排放比原机模式平均下降10%以上,NO平均下降幅度超过40%;采用DMCC模式后,NO2排放量都有明显大幅度的升高,并且NO2/NO比值呈现显著增大,平均高达100%以上.     

基于实际飞行数据的首都机场飞机发动机日排放清单估算方法研究

根据航班实际飞行数据估算机场飞机主发动机排放量,可以提升机场排放清单编制的准确度.基于北京首都机场某日运行数据和国内1326架次航班的机载飞行数据(QAR数据),研究了基于飞行数据的机场飞机主发动机排放清单制定方法.采用一阶近似3.0(FOA3.0)方法补充国际民航组织发动机排放数据库颗粒物基准排放指数,结合QAR数据,应用波音燃油流量法2(BFFM2)估算了实际飞行条件下污染物排放指数,编制了首都机场该日飞机主发动机排放清单,分析了首都机场航班排放特征.在此基础上,探讨了结合实际数据本地化的着陆和起飞循环,以期为机场飞机主发动机排放量的快速准确核算提供新的思路.结果发现,该日航班主发动机HC、CO、NO_x和PM_(2.5)排放量分别为933.9、10967.8、14703.5和85.5 kg,较标准LTO循环估算结果的偏差分别为15.6%、13.2%、-29.1%和-18.9%.NO_x排放主要集中在起飞和爬升阶段,占其排放总量的68.0%;HC和CO排放主要集中在滑行和慢车阶段,分别占其排放总量的90.0%和88.0%;PM_(2.5)在各飞行阶段的排放较为平均.对于单位LTO循环,航班滑行过程中平均排队等候(地速为零)时间为7.7 min,产生的HC、CO、NO_x和PM_(2.5)分别占总滑行阶段对应污染物排放量的26.3%、27.5%、25.7%和27.5%,这一部分排放量有望通过场面运行优化进一步控制.