EGR组分对煤液化柴油颗粒排放的影响

为研究废气再循环（EGR）对煤液化柴油颗粒粒径分布,微观形貌,组成元素以及氧化特性的影响,运用扫描电镜（SEM）,透射电镜（TEM）和热重试验的方法,通过改变EGR率（0% EGR,15% EGR）和废气组分（15% N₂,15% CO₂和30% CO₂）采集了柴油机燃用煤液化柴油的颗粒,分析了颗粒微观结构和氧化特性.结果表明,EGR率小于15%时,颗粒粒径呈单峰正态分布.在0% EGR,15% EGR,15% N₂,15% CO₂氛围下,颗粒粒径分布的峰值粒径分别为60.4,60.4,69.8,52.3nm.引入30% CO₂时,颗粒粒径呈双峰正态分布,粒径分别在14.3nm和52.3nm.引入EGR和N₂后,颗粒群变得紧凑,不易氧化.引入CO₂后,颗粒群变得疏松,易于氧化.不采用EGR,颗粒结构主要呈链状,引入15% EGR和15% N₂,颗粒结构主要呈团簇状.     

EGR率对农用单缸柴油机燃用生物柴油的NOx与PM排放特性影响分析

单缸柴油机作为小型农用机械不可或缺的动力源,在使用过程中会产生大量污染物.其中氮氧化合物（NO_x）和颗粒（PM）是气溶胶的主要组成部分,对大气环境造成了严重污染.为有效改善农用单缸柴油机NO_x和PM排放,本研究通过添加生物柴油对柴油进行改质以及采用机内EGR净化技术两种方案,测量了柴油机分别燃用柴油B0,生物柴油调合燃料B20、B50在不同EGR率下的NO_x和PM排放.结果表明,采用EGR技术能够明显改善柴油机的NO_x排放,但同时会引起碳烟排放的增加.通过在柴油中添加生物柴油能够在一定程度上降低碳烟排放,其中高负荷、大EGR率条件下的改善最为明显.在2000 r·min^-1、75%负荷,EGR率为30%时,燃用B50的碳烟排放与燃用B0相比降低了47.3%.总体上柴油中添加生物柴油与EGR技术共同作用能够有效降低柴油机高负荷工况时的颗粒排放总数量.     

柴油机排气颗粒表面特征与吸附能力分析

利用全自动比表面积与孔隙分析仪和光学接触角测量仪,分别对炭黑和柴油机排气颗粒的比表面积与孔隙以及接触角等表面特征参数进行了测量,并对炭黑和柴油机排气颗粒的分形维数和表面张力进行了计算,对比分析了炭黑和柴油机排气颗粒的吸附能力,探讨了柴油机排气颗粒表面特征参数与吸附能力之间的关系.通过检测与分析,炭黑和柴油机排气颗粒的比表面积分别为78.003和65.408m²/g,平均孔径分别为13.845和14.483nm,分形维数分别为2.5885和2.5515,在0.985s时刻的表面张力分别为51.1和56.6mJ/m²,结果表明炭黑与柴油机排气颗粒的比表面积,孔径分布,分形维数和表面张力均相似.炭黑和柴油机排气颗粒均表现了极强的亲油性,轻微亲水性.柴油机排气颗粒亲水性略强,表面更为光滑,吸附能力略低于炭黑.     

直喷式柴油机颗粒排放控制研究

简要分析了柴油机颗粒排放的形成机理，并评述了有关颗粒控制技术的前处理、机内控制和后处理方法。最后，指出有效降低颗粒排放的方向。     

柴油机废气与大气污染

一、引言1.大气污染与汽车废气所谓大气污染,是人为的排放污染物和它们转化产生的二次污染物在大气中积累到一定浓度危害人类和自然环境的现象。大气污染主要来自燃料燃烧产生的烟气以及工业交通产生的废气,其中,汽车废气又是重要的大气污染源之一。随着工业发展及能源结构的改变,大气污染经历了煤烟气污染、二氧化硫污染、光化学烟雾污染三个时期,其中的光化学烟雾污染主要来源于汽车废气中的 NO_x 和 HC 之间的光化学反应。     

废气再循环系统参数对柴油机燃烧特征的影响

为进一步优化柴油机燃烧过程,减少燃烧污染物排放.围绕EGR（exhaust gas recirculation,废气再循环技术）废气组分和废气温度等系统参数对柴油机燃烧特征的影响机制,采用试验与模拟相结合方法,分别研究了通入废气、N₂、CO₂时以及不同EGR废气温度时对柴油机燃烧过程的影响,阐明了燃烧关键中间产物的生成规律.结果表明,①通入CO₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最低,滞燃期最长,燃烧持续期最短,·OH、H₂O₂、CH₂O·和CO等关键中间组分的生成规律与通入N₂时相反.②通入N₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最高,滞燃期最短,燃烧持续期最长并;并且通入N₂时,·OH的峰值最高,形成时刻最早,H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低且形成时刻提前.③随着废气温度增加,缸内最大爆发压力降低,放热率曲线由单峰向双峰分布发展,放热率峰值有较大幅度的降低,滞燃期缩短,燃烧持续延长,缸内·OH、H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低,并且生成的区域范围变窄.④废气成分中,CO₂对燃烧过程和关键中间产物的影响最大,是阻滞燃烧反应的主要气体成分,通过控制EGR废气成分和温度可以有效改善柴油机燃烧过程,拓宽EGR技术的工况使用范围.研究显示,EGR废气成分对燃烧中间产物的自由基衍化历程影响较大,有必要进一步开展EGR废气成分预处理研究,精确控制EGR废气温度,有助于改善燃烧过程,控制排放污染物中间产物的生成历程和排放量.      

柴油机尾气颗粒提取物不同组分的致突变性

对3种国产柴油机颗粒物的粗提取物,用化学分离法分别分成有机酸、有机碱、脂肪烃、多环芳烃和极性化合物等5个组分,采用Ames试验检测其诱变性。研究发现,3种型号柴油机尾气颗粒粗提取物的各组分,极大多数呈阳性反应,主要引起TA_(98)+S_9的回变菌落数增多,显示各组分中含有移码型间接致突变物。各组分均表现出剂量—反应关系,其中以脂肪烃、多环芳烃和极性化合物的致突变活性较强。     

ECI柴油机烟尘净化器在香港成功推广

来自香港特区政府环保署的消息,在EP150/V1/LD招标项目[为使用含硫量多达0.005％(以重量计算)、柴油量在4公吨以上,且汽缸容量在15000毫升以上的香港本地欧盟前期废气排放标准车辆供应微粒消减装置及提供安装服务以减少废气中的微粒排放]的招标中,ECI公司的烟尘净化器在美国等多家公司竞标中成功中标,从而使ECI烟尘净化器在香港柴油机烟尘治理中得到第一步的推广。 ECI废气排放净化器的没计是将CO、HC等有毒气体转化     

新型柴油机消烟消声器的研制

通过在原柴油机消声器的底部注入对柴油机尾气有明显吸收和转化作用的吸烟液,使柴油机尾气通过此消烟消声器时同时得到净化和降噪。在１３５型柴油机上与原柴油机消声器进行同等条件下的对比试验表明,烟度下降８０％,噪声由９９ｄＢ降至８５ｄＢ效果令人满意。     

燃用生物柴油对柴油机颗粒生成和排放特性研究进展

为深入研究生物柴油对柴油机颗粒排放的影响,在总结国内外相关研究进展的基础上,通过研究生物柴油的化学组成和物理特性,讨论了生物柴油产生颗粒的特殊性及其对环境的影响.在此基础上,从PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的形成途径角度简要分析了生物柴油颗粒形成的机理,并从生物柴油的3个关键性质入手,分析了其对颗粒排放的规律和影响.最后,以实际柴油机运行时的5项参数为基础,讨论柴油机实际使用生物柴油对颗粒排放的影响.结果表明:①不同材料和产地生物柴油的理化特性和对颗粒排放的影响有很大不同,但总体有利于减少对人体和环境的有害排放.②生物柴油将改变颗粒形成过程中半挥发性物质在微晶核表面的吸附,富氧作用也使燃烧热解后生成的颗粒尺寸更小,减少40%~50%;同时,纳米结构上的变化增加了生物柴油颗粒的反应活性,形成了更多30 nm以内的核态模式颗粒,更容易被人体吸收.③脂肪酸链的长度、不饱和度和含氧量对生物柴油颗粒排放量的减少发挥了重要作用,而柴油机参数的不同也对生物柴油的颗粒排放十分重要.④生物柴油对颗粒生成机理的关键在于复杂的含碳前驱物的生成路径.使用生物柴油总体上可减少前驱物的排放量,其主要成分为四元环和五元环,占总排放量的58.70%以上,但苯并蒽和?分别上升了44%和340%.研究显示,柴油机燃用生物柴油对颗粒排放有积极的一面,但在超细颗粒和某些特定前驱物控制上仍需引起高度重视.      

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.      

上海吴泾地表尘汞空间分布及与颗粒磁性关系

于2013年11月和2014年5月分别对上海吴泾地区的36个采样点进行采样,并测试其汞浓度、粒度及磁化率。结果发现,11月份吴泾地区的地面灰尘中汞的平均浓度为0.182 1 mg/kg,远大于5月份(0.094 4 mg/kg),2次结果均超过背景值,产生了一定的污染,且11月份与5月份在汞含量的空间分布上呈现出相反的趋势,主要是受到了当地的主风向与降雨量的影响。11月的汞浓度与颗粒粒度呈负相关关系,与磁化率呈正相关关系,而5月的结果中此类关系并不明显,初步认为这一结果与主风向季节性变化导致的远源输送变化有关。磁化率与汞在秋季显著的联系表明,秋季地面尘中汞的来源与磁性矿物有着较高的同源性,而地面尘粒径与汞含量间的反相关关系表明,来自区域输入的细颗粒上能携带更多的汞污染物。     

柴油轿车颗粒多环芳烃的排放特性

以一辆柴油轿车为研究样车,分别使用纯柴油、生物柴油掺混比例为10%的B10燃油,进行了NEDC整车循环工况试验,测取了该车HC、CO、NOx、颗粒等法规限制的排放,利用气相色谱-质谱法对采集的排气颗粒样品进行了分析,重点研究了颗粒中多环芳烃的排放特性.结果表明,与柴油相比,燃用B10燃油的HC、CO、NOx和颗粒等常规排放均有所降低;两种燃料产生的颗粒多环芳烃排放中均以荧蒽和芘最多,与纯柴油相比,燃用B10燃油产生的低环数PAHs排放略有增加,中高环数的PAHs排放降幅明显.苯并[a]芘等效毒性分析结果显示燃用B10燃油的BEQs值比纯柴油降低了21.6%,表明柴油轿车燃用生物柴油后,排气颗粒的多环芳烃毒性有所下降.     

含氧柴油对柴油机排放及细颗粒物碳质组分的影响

乙缩醛(1,1-diethoxyethane)与柴油互溶性好, 可替代乙醇作为生物质来源的柴油含氧添加成分. 生物柴油掺混可以提高乙缩醛和柴油混合燃料的闪点及含氧量. 在柴油发动机台架上, 考察柴油和2种含氧柴油(10%乙缩醛+90%柴油和10%乙缩醛＋10%生物柴油＋80%柴油)在2个固定转速不同负荷的5个工况点的排放特性, 分析了NO_x、HC、CO和PM_2.5排放情况, 并用DRI的碳分析仪分析了PM_2.5中的碳质组分.结果表明, 与普通柴油排放相比, 含氧柴油对NO_x排放速率的影响不大, 在某些工况点HC排放速率有较显著的增加. 含氧柴油降低了柴油机PM_2.5排放速率, 最大降低幅度29%. 从碳质组成上看, 含氧燃料降低了PM_2.5中总碳 (total carbon,TC) 的排放速率, 最大降低幅度24%. 含氧柴油的元素碳(elemental carbon,EC)排放速率普遍低于普通柴油; 有机碳(organic carbon,OC)的排放速率在发动机高转速工况时明显低于普通柴油; PM_2.5的OC/EC值在大多数工况下高于普通柴油. 3种燃料排放PM_2.5的碳质组成百分比相似, OC和EC主要为OC1和EC1. 含氧柴油降低了柴油机PM_2.5的排放速率, 颗粒物中OC的比例有所增加, 但对颗粒物的碳质组分组成没有明显的影响.     

柴油机排气微粒冷却演变特性的实验研究

对柴油机排气微粒在冷却条件下的演变特性进行了实验研究.结果表明,排气的冷却作用对微粒的质量浓度具有重要的影响.引起微粒质量浓度变化的主要原因是排气中气态碳氢的冷凝,从而增加了微粒的质量浓度.排气的冷却促使柴油机微粒增大,分布在0.01～1.0 μm粒径范围内的微粒数量有所减少,特别是小于0.1 μm以下的小微粒,微粒数量下降的幅度相对较大,并且冷却温度越低,变化越明显.排气冷却后,0.1-1.0 μm粒径范围内的微粒体积浓度呈减少的趋势.此外,流速对排气冷却条件下的微粒演变特性亦有一定的影响,随排气流速的降低,0.01～1.0 μm粒径范围内的微粒数量浓度和体积浓度减小.     

内河船舶柴油机的实际排放特征

利用由SEMTECH-DS和ELPI组成的PEMS(车载排放测试系统),对京杭运河江苏段具有代表性的12艘内河船舶进行实际排放测试,分析不同工况下CO、HC、NO_x和PM的排放. 结果表明:巡航工况下CO、HC和PM排放速率分别为0.093、0.019、0.018g/s,低于进、出港工况;而NO_x排放速率为0.347g/s,分别为出港和进港工况的1.66和2.90倍;不同工况外排NO占NO_x比例不同,其中巡航工况中外排NO所占比例最大(达到96.7%),而出港和进港工况则分别为93.6%和93.1%. 随着负荷增加,船舶 CO、HC、NO和PM的排放浓度增大,高负荷下CO、HC、NO_x、PM的排放浓度比低负荷分别增高89.23%、29.51%、44.72%和229.49%. 由颗粒物的粒径分布可知,3种工况下颗粒物数浓度的粒径分布呈双峰分布,分别对应核模态和积聚模态,粒径<120nm的颗粒物数浓度占总浓度的99.84%以上,PM_2.5数浓度占PM₁₀比例均超过99.9%.      

不同原料制备的生物炭形貌结构及表面特性研究

选取槐树皮、锯末、苹果枝、玉米秸秆、杂木五种原料采用干蒸裂解工艺制备生物炭通过扫描电子显微镜(SEM)观察生物炭的形貌结构利用氮气吸附BET容量法,测定生物炭的比表面积和孔体积,获得吸附脱附等温线,根据吸附等温线计算BJH孔径分布并将5种生物炭的形貌结构和表面特性对比分析,以期为生物炭深入研究提供科学依据。结果表明;5种生物炭均表现为多孔结构,孔结构大小和形状各异;不同原料对生物炭的比表面积有影响,杂木生物炭的比表面积最大(17.807 m~2/g),苹果枝生物炭最小(1.674 m~2/g)。随着玉米秸秆、锯末、槐树皮、杂木生物炭的孔体积和孔径的减小,其比表面积依次增大;槐树皮、锯末、玉米秸秆生物炭的氮气吸附脱附等温线为Ⅲ型,属于结块形成,苹果枝、杂木生物炭为Ⅳ型;5种生物炭均在2~65 nm范围内孔径分布较宽,呈中孔和大孔。     

模式采样法采集尾气中BaP的研究

用模式了取样法集汽车柴油发动机尾气中多环茎烃,并重点对ＢａＰ采样方法进行研究,结果表明,该法采样时间仅１－２ｓ,采样体积为３３０ｍｌ（ｓ．次）,回收率７７．６％,９次重复的变异系数为２９．６％,测得ＢａＰ的数据与国际ＩＳＯ规定的ＣＶＳ定容取样法可比。     

生物柴油的碳烟形貌及影响因素分析

使用热场发射扫描电子显微镜拍摄了5种生物柴油和0号柴油在常温常压状态下燃烧产生的碳烟照片,分析了碳烟粒子的形貌及影响形貌和生成量的因素。研究表明,碳烟粒子多呈球状,平均直径在35～75nm之间,粒径分布符合高斯分布,总体排列呈现链状或者块状;碳烟形貌及生成量与火焰温度、燃料的氧含量、芳香烃含量、硫含量以及十六烷值等因素有关,与柴油相比,生物柴油燃烧火焰温度高、含氧量高、芳香烃和硫含量少,十六烷值高,使生物柴油的碳烟粒径普遍较小,整体排列更紧密,粘结程度更强。     

DOC技术对柴油机排放颗粒物数浓度的影响

利用ELPI(电子低压冲击器)对不同转速、不同负荷以及安装DOC(氧化催化转化器)前后颗粒物排放及粒径分布进行了研究. 结果表明:无论安装DOC与否,柴油机排放颗粒物数浓度均随发动机转速的增加而增加. 增大负荷,颗粒物数浓度峰值处的粒径也随之增大. 经过DOC催化转化后,柴油机排放颗粒物的大部分仍呈单峰正态分布,且DOC对核模态粒子的氧化转化效率较高. 经过DOC后,在低转速下,不同粒径的颗粒物数浓度均有所降低;中、高转速下,DOC对粒径大于120 nm的颗粒物数浓度无明显降低作用.