基于国Ⅵ标准的重型柴油车气态污染物排放控制技术

基于车载尾气检测设备(portable emission measurement system,PEMS),研究了国Ⅵ重型车气态污染物的排放特征;基于单位燃油消耗排放因子、单位行驶里程排放因子、单位时间排放因子,分析了NO_x、HC、CO污染物随路况的变化规律。实验结果表明,NO_x、HC、CO气态污染物较国V重型柴油车下降幅度较大,3种气态污染物分别下降88%、98%、62.7%。采用功基窗口法对数据进行整理分析,NO_x测量结果为460 mg·(kWh)~(-1),CO测量结果为192 mg·(kWh)~(-1),HC测量结果为37.5 mg·(kWh)~(-1),该重型柴油车可以满足国Ⅵ车载法规的要求。研究结果可为国Ⅵ重型车排放标准制定及其在环境污染控制领域的应用提供参考。     

基于实际道路测试的大型客车排放特征研究

应用车载排放测试系统(PEMS)对天津市4辆大型客车(国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ柴油车和国Ⅴ液化天然气车)进行了实际道路尾气排放测试。结果表明,3辆柴油车CO、NOx、总碳氢化合物(THC)和颗粒物(PM)的平均排放因子分别为3.435、6.431、0.131、0.324g/km,天然气车CO、NOx、THC和PM的排放因子分别为1.240、17.451、6.535、0.003g/km。总体看来,3辆柴油车的污染物排放速率随着排放标准的提高而降低,与其相比,天然气车的CO和PM排放速率相对较低,而NOx和THC排放速率较高;4辆大型客车各污染物排放速率在加速工况下排放速率最高,怠速工况下排放速率最低。随着国Ⅳ柴油车行驶速度从0~20km/h提高到80~100km/h,尾气温度逐渐上升,选择性催化还原装置对NOx的削减率可从41.8%升高到64.5%。     

不同负载条件下国Ⅱ重型柴油货车的实际道路排放特征

重型柴油车排放已经成为中国城市与区域大气污染的重要来源。为研究负载条件对重型柴油车实际道路排放的影响,利用车载排放测试(PEMS)方法对2辆国Ⅱ重型柴油货车开展实际道路排放测试,分析不同负载(空载、半载和满载)条件下的尾气污染物排放特征。基于机动车比功率(VSP)方法分析了不同速度区间的气态污染物(NOx、CO和总碳氢化合物(THC))排放特征,同时通过滤膜采样方法对尾气PM2.5及其碳质组分(有机碳(OC)和元素碳(EC))进行了定量分析。结果显示,2辆国Ⅱ重型柴油货车气态污染物排放因子与负载呈现显著的正相关关系,半载和满载时NOx、CO和THC排放因子相对于空载分别升高18%～41%、6%～67%、37%～125%。但2辆重型柴油货车的PM2.5排放因子并未随负载增加而呈现相同的变化规律。在PM2.5中碳质组分排放约占61%～97%(质量分数),其中EC排放因子随负载的增加而增大。     

河南省在用柴油车加载减速烟度排放限值研究

随着车辆技术进步和燃油品质提升,河南省在用柴油车加载减速污染物现行排放限值已不能对高排放车辆进行有效监控。依据《确定压燃式发动机在用汽车加载减速法排气烟度排放限值的原则和方法》(HJ/T 241—2005),采用相对光吸收系数与累积频率法,对9 458份在用柴油车检测数据进行统计分析,提出符合河南省的在用柴油车排放限值。建议河南省在用国三、国四、国五轻型柴油车尾气光吸收系数限值分别为0.98、0.89、0.76m~(-1),而相应重型柴油车尾气光吸收系数限值分别为0.66、0.62、0.48m~(-1);依据该限值,河南省在用柴油车的年检合格率控制在82.6%,高排放柴油车比例为17.4%,符合HJ/T 241—2005的要求。     

深圳市在用柴油公交车排放研究

以公交车为例,利用OBS-2200和ELPI(electrical low pressure impactor)对深圳市重型柴油车(high-duty diesel vehicles,HDDVs)进行了3次在实际道路上的车载排放测试.根据测试数据计算了NOx和PM排放因子及百公里油耗,并分析了不同道路、不同工况对NOx...     

负载对实际道路重型柴油车排放的影响研究

利用车载测试系统对重型柴油货车空载、50％负载和100％负载不同负载情况下在实际道路的排放进行测试,基于测试数据分析负载对重型柴油货车排放CO、HC、NOx和微小颗粒物(PM)等4种污染物的影响.不同速度区间和行驶模式下负载对排放的影响分析表明,在有负载时,大多数工况下4种污染物排放呈现增加趋势,但各速度区间和行驶模式下的增幅不尽相同,部分工况出现下降.空载时测试柴油车基于新欧洲行驶循环测试(NEDC)工况的标准化CO、HC、NOx和PM排放因子分别为3.38、0.39、6.27、0.39 g/km.对于柴油车重点污染物NOx和PM而言,与空载相比,50％负载时分别增加43％和59％,100％负载时分别增加62％和44％.     

基于实际道路测试的重型柴油车排放评估方法研究

为分析重型柴油车实际道路测试情况下污染物的排放评估方法,选取了4辆国六重型柴油车进行实际道路排放试验。试验结果表明,现行《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(GB 17691—2018)采用的功基窗口法在计算过程中剔除了大量发动机处于低功率段时氮氧化物(NO_x)高比排放区域数据,大幅低估了重型柴油车在实际道路工况下的NO_x排放量,不能充分反映车辆实际道路排放水平,应进一步修改完善,建议后续标准修订时,去除法规中功率阈值最小10%的限制,采用全窗口的90%分位值来表征车辆的排放水平,或通过行程时间占比加权值法计算污染物比排放。     

液化石油气轿车实际道路污染物排放特征

利用PEMS对国2技术LPG出租轿车和汽油轿车的实际道路排放进行测试,基于测试数据对LPG轿车排放特征进行解析,并与汽油轿车的排放因子进行对比分析.结果显示:速度和行驶模式对LPG轿车污染物排放影响明显;LPG轿车CO 2、CO、HC和NOx污染物的实测排放因子分别为(169.5±22.2)、(2.18±2.38)、(...     

中国固定式燃气内燃机环境管理的形势、问题和对策

固定式燃气内燃机是实现碳减排富有成效的技术方案之一,但其相应的环境管理略滞后,应尽快制定固定式燃气内燃机排放标准,且在环境管理体系中明确固定式燃气内燃机“非正常情况”下的达标判定依据。典型机组在线监测结果显示,监测期间NO_x排放小时质量浓度介于0～305 mg/m³;NO_x与CO均出现不同程度的排放超标现象,超标小时数分别为61、4 h,分别占有效小时数的9.8%、0.6%;NH₃质量浓度为0.94 mg/m³,排放达标。结果表明,选择性催化还原技术(SCR)系统与生产设备不同步投运是造成内燃机启动、停机阶段NO_x超标的主要原因;SCR催化剂老化是正常运行时段NO_x排放超标的主要原因。通过优化SCR系统停机控制调整逻辑、增加SCR催化床层厚度有望解决以上两个原因引起的NO_x超标问题。“调峰模式”“调负荷不停机”两种运行情景的NO_x日排放量分别为9.5、11.4 kg,前者环境效益明显。研究结...     

混合动力轿车城市典型道路排放特性

基于车载式排放测试系统(PEMS),对混合动力轿车进行典型城市道路行驶工况下的排放测试,对比分析实验车辆速度、加速度和比功率区间下的排放特性。混合动力轿车在车速低于50 km/h时,发动机处于关闭状态无排放,温度也下降,会降低NOx排放。主干道上NOx排放最少,快速路上NOx排放较高,高速公路上NOx排放最多。车速超过50km/h时发动机再起动,产生CO和HC排放峰值。主干道上CO和HC排放峰值最频繁,总平均排放因子最高;快速路上排放峰值稀少,总平均排放因子居中;高速公路上没有很大的排放峰值,总平均排放因子最低。     

基于短时实际行驶工况的机动车微观排放模型

使用车载排放测试系统(PEMS)采集轻型电喷汽油车道路实际污染物排放率数据,并利用GPS系统获得测试车辆测试过程的实际行驶工况。定义一段较短时间内的车速变化历程为短时实际行驶工况,以短时实际行驶工况表示车辆运行状态并将其各时刻的速度作为排放模型的参数,用BP神经网络的方法建立了机动车微观排放模型。模型运行结果表明,二氧化碳(CO_2)、氮氧化合物(NO_x)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等污染物的排放率预测总体误差分别在4%、2%、5%、5%以下,检验了通过短时实际行驶工况各时刻速度计算机动车污染物排放率的方法的可行性。     

柴油机微粒捕集器臭氧再生法离线再生

由R175型柴油机、微粒捕集器(Φ90 mm×150 mm)、CF-G10型臭氧发生器组成实验系统,进行了臭氧再生法离线再生研究。研究表明,在190℃温度下,再生气从DPF上游侧进气再生时,臭氧可以有效再生DPF,再生效率可达90%以上,再生效率达到65%左右时发生臭氧穿透,臭氧利用率下降;穿透时间点随微粒捕集时的柴油机载荷增大而提前,随微粒捕集时间增加而提前;臭氧供给量不变,再生气流量越大,再生效果越明显;再生气从DPF下游侧进气再生时,臭氧穿透时间点较上游侧进气再生滞后,但发生穿透后DPF几乎不再再生,总再生效率低于70%。结果表明,微粒捕集器臭氧再生法是可行的,对于如何提高臭氧利用率需进一步研究。     

轻型车燃用费托柴油的实际道路排放特征

利用便携式车载排放测试系统,对某款采用增压中冷和高压共轨技术的国Ⅳ轻型柴油车进行实际道路排放测试,研究其分别燃用石油基柴油、费托柴油和混合柴油(费托柴油与石油基柴油按一定比例混合而成)时,不同车速下的CO、THC、NO_x和CO_2排放特征和油耗变化情况。实验结果表明:对于3种柴油,所测4种气态物的排放均随着车速的增加而降低,当速度达到一定程度后趋于稳定;与石油基柴油相比,费托柴油和混合柴油的CO、NO_x和CO_2排放分别降低23%和5%,30%和24%,20%和20%,但THC排放均略有增加;通过碳平衡计算,费托柴油和混合柴油的体积油耗相对石油基柴油分别降低12%和17%。总的来说,燃用费托柴油和混合柴油时的气态污染物排放与石油基柴油具有相似的速度变化趋势,但费托柴油和混合柴油的整体尾气排放和油耗要低于石油基柴油。使用费托柴油或混合柴油是降低轻型柴油车实际道路排放的一个有效途径。     

基于通用分组无线服务系统的远程汽车尾气排放实时监测系统设计探讨

汽车尾气是最主要的大气污染源,传统的汽车尾气年检制度与数据管理难以实现对汽车尾气的系统化、自动化、智能化和规范化检测与管理。将车载汽车尾气检测系统(PEMS)、通用分组无线服务系统(GPRS)和计算机技术结合,可以实现对汽车尾气排放数据的自动化采集和智能化管理,是未来汽车尾气监管手段的发展方向。提出了基于PEMS和GPRS技术的远程汽车尾气排放实时监测系统的总体设计思路和系统架构,论述了系统的开发目标和功能需求,并对各个功能模块及实现的关键技术进行了探讨。     

基于EGR的乙醇-生物柴油-柴油发动机排放性能

在单缸风冷四冲程直喷柴油发电机上,燃用柴油、生物柴油、10%乙醇-45%生物柴油-45%柴油(E10B45D45)和20%乙醇-40%生物柴油-40%柴油(E20B40D40),采用16%、28%EGR率,测试并分析了经济性,NO_x、HC和CO的排放性能和烟气的光吸收系数。研究表明:柴油的油耗最低,生物柴油次之,随着乙醇含量的增加,混合燃料的油耗增加;随着乙醇含量的增多,NO_x排放量降低,与燃用柴油相比,E10B45D45和E20B40D40平均可降低约16.1%和30.2%;采用EGR可有效降低NO_x排放,对应16%、28%EGR率,E10B45D45的NO_x排放可平均降低19.3%和39.5%,E20B40D40平均降低10.7%和43.5%;随着乙醇含量的增多,HC排放量显著升高,对比于柴油,E10B45D45和E20B40D40分别升高了59.8%和172.1%;采用EGR后,HC排放增加;随乙醇含量的增加,CO排放也明显增大,对比于柴油,E10B45D45和E20B40D40分别升高了58.6%和131.1%;采用EGR后CO排放增加;各燃料中,柴油在小、中负荷烟气的光吸收系数最低,大负荷时却最高;不宜在小负荷时采用较高的乙醇掺混比和较大的EGR率。     

烧结(球团)烟气典型环保工艺的SO3排放及NaHSO3喷射脱SO3技术的工程应用

SO_3对人体及环境的危害均远大于SO_2,为了较全面地表征烧结(球团)烟气SO_3排放特征并研究其SO_3控制技术,以实验研究为基础,对不同SO_3测试方法进行了对比分析;采用PENTOL SO_3分析仪,首次对5个典型的烧结(球团)工程实施SO_3测试,研究其SO_3排放特征及现有设备的SO_3脱除规律。测试结果表明:烧结(球团)烟气SO_3排放浓度为9.1～145.2 mg·m~(-3),高于燃煤电厂的SO_3排放量,这主要与烧结(球团)工程原料、燃料含硫量有关;烟气治理工艺全流程的总SO_3脱除效率为79.93%～93.75%,且循环流化床干法脱硫+袋式除尘器的工艺组合对SO_3的脱除性能明显优于石灰石-石膏湿法脱硫。针对高SO_3的烧结(球团)项目(723.6 mg·m~(-3))首次实施碱喷射脱SO_3改造,工程实验表明,不同摩尔比(Na_2:SO_3)亚硫酸氢钠干粉喷射后,SO_3排放浓度降幅显著,烟气治理工艺全流程的SO_3总脱除效率从79.70%提高至96.31%～99.25%,电除尘器前后喷射(摩尔比(0.5+0.5)∶1)时SO_3排放浓度最低,为5.3 mg·m~(-3);NO_x、SO_2和颗粒物排放均满足超低排放限值要求。研究结果可为后续烧结(球团)烟气的SO_3排放控制提供参考。     

在用轻型汽油车排放随行驶里程劣化规律分析

基于佛山市3.5万条简易稳态工况(ASM)下的尾气排放检测数据,通过分类统计和线性拟合方法分析在用轻型汽油车的污染物排放浓度随行驶里程的劣化规律。分析结果表明,该地区轻型汽油车污染物排放浓度主要分布于低值区间,超过85%的样本数据低于最低排放限值;车辆排放劣化特征随行驶里程呈规律性变化,行驶里程在0~5万km时污染物排放缓慢增长,5万~16万km时呈快速线性增长,16万km后震荡缓慢增长;行驶里程在16万km前,不同车型的排放特征存在一定差异,其中轻型货车和轻型客车的排放浓度高、劣化速度快;CO、HC、NO随行驶里程的劣化规律可用线性增长模型表示。本研究结论可为预测机动车污染变化趋势、完善在用车检查/维护制度、高排放车辆识别和淘汰等方面提供理论支持。     

深圳市混合动力巴士污染物排放特性的实验研究

利用高精度的车载排放测试仪,对使用同种发动机的普通柴油巴士和混合动力巴士进行城市典型道路工况下的排放测试,对比2种车型的污染物排放特征。通过对2种车型基于不同车速及比功率下的排放特性分析,发现混合动力巴士有效减少了CO和颗粒物(PM)的排放,CO、PM的排放量分别为普通柴油巴士的42.4%、28.7%;然而由于混合动力巴士的匹配控制系统相对复杂,车身总质量较大,导致其NO_x、碳氢化合物(HC)排放明显高于普通柴油巴士,NO_x、HC排放量分别为普通巴士的167.5%、931.4%。     

基于SCR反应器NO_x均匀度测试的脱硝系统超低排放改造

以东北地区某350 MW火电机组为研究对象,对其超低排放改造后的脱硝系统择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应器进行性能测试,利用所获数据绘制等高线图和折线图,研究并分析了SCR反应器出、入口烟气流场和NO_x浓度场的分布特性。结果显示,脱硝系统平均效率为97.37%,SCR反应器出口NO_x平均浓度为13.31 mg·m~(-3),均达设计要求(脱硝效率≥91.1%,出口浓度≤40mg·m~(-3)),总体脱硝性能表现良好。结果表明:入口NO_x均匀度较好;甲、乙侧反应器出口烟道NO_x浓度的离散度分别为31.49%、56.90%,高于设计值(≤15%),出口NO_x分布不均匀。技术改造使得该机组SCR反应器出口NO_x浓度满足了超低排放限值的要求(≤50 mg·m~(-3)),却在喷氨优化调整、喷氨格栅清理以及催化剂压差控制等方面存在不足。在增加新催化剂层的基础上,对于催化剂层结构疏通、喷氨自动控制、烟气流场的校核与改造等方面仍有提升的空间。     

水泥窑烟气汞排放特征的研究

对4个生产规模分别为3 200、4 000t/d的水泥窑烟气中汞排放浓度进行测试,并计算水泥窑烟气汞排放系数。结果表明,水泥窑窑尾除尘后,烟气汞的排放质量浓度为13.70~66.85μg/m3,汞的脱除率为55.55%~80.65%,窑尾除尘后汞排放系数为79.91~206.57mg(以每吨熟料计)。水泥窑烟气汞排放系数与规模、原料有关。