空气流量对低温等离子体再生DPF的影响

以空气为气源,利用低温等离子体(non-thermal plasma,NTP)喷射系统,在不同的空气流量下对DPF进行了再生试验.通过测量再生过程中主要活性物质(O_3,NO_2)以及再生产物中碳氧化物(CO_x)的流量变化,分析了空气流量对DPF再生的影响.结果表明:空气经NTP发生器放电击穿后产生具有强氧化性的活性物质O_3,NO_2等,能够实现对PM的氧化分解;随着空气流量的增加,O_3质量流量及NO_2体积流量均呈升高的趋势,进入DPF的O_3,NO_2增多,促进PM的分解,CO_x中C的质量呈升高的趋势,升PM分解量呈下降的趋势;当空气流量为18.5 L·min~(-1)时,PM被氧化分解的量最多,DPF的再生效果最为显著;当空气流量为5.0 L·min~(-1)时,升PM分解量最大,空气的利用率最高.     

DOC+DPF系统对柴油机污染物排放特性的影响

对装有氧化催化器(diesel oxidation catalyst, DOC)和颗粒捕集器(diesel particulate filter, DPF)后处理系统的柴油机进行台架试验,利用烟气分析仪(Testo 350XL)和发动机废气排放颗粒物粒径谱仪(TSI EEPS 3090)研究不同负荷下柴油机原机、DOC后和DPF后排气中氮氧化物(NO_x)和颗粒物(particulate matter, PM)的变化规律.结果表明：负荷大于50.0%时,DOC后的NO₂体积分数φ(NO₂)显著增加,柴油机原机氮氧化物中NO₂体积分数φ(NO₂/NO_x)随负荷增加而减小,DOC后和DPF后的φ(NO₂)、φ(NO₂/NO_x)随负荷增加先减小、后增大;柴油机原机PM排放取决于柴油机的运行工况,不同负荷下DOC的PM去除率为15%～30%,50.0%负荷下DOC的PM去除率最高,为26%;DPF的P...     

生物柴油调合燃料匹配催化型颗粒物捕集器的排放与再生性能研究

以一台非道路增压中冷共轨柴油机为试验对象,将K_0.2-Ce_0.5Mn_0.5O₂催化剂涂覆于柴油机颗粒物捕集器（DPF）的堇青石过滤体上,探究柴油机催化型颗粒物捕集器（CDPF）对生物柴油调合燃料燃烧污染物排放的影响规律,并开展了CDPF碳烟加载与再生特性的试验研究。试验结果表明,CDPF能够明显降低纯柴油和生物柴油调合燃料的碳烟和气态污染物排放,且对调合燃料的排放物降低效果更显著;CDPF负载催化剂对柴油机气体排放的改善效果受负荷影响较大,在标定工况下两种测试燃油NO_x排放较空白DPF时分别降低17.1%和24.3%,HCHO排放分别降低35.1%和43.6%,CH₃CHO排放分别降低28.4%和29.9%;DPF与CDPF两者对碳烟的捕集过程均包括深床捕集阶段、过渡阶段和滤饼层捕集三个阶段,碳烟加载过程中CDPF前后压差的升高速率明显低于DPF;与纯柴油相比,柴油机燃用生物柴油调合燃料时CDPF的前后压差升高速率有所降低,再生平衡温度向低温区间偏移,有利...     

DPF缸内次后喷再生效率和排放的试验研究

文章针对柴油机微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的再生展开相应的研究。利用降怠速再生试验(drop-to-idle,DTI)确定载体碳载量限值,利用台架试验研究了缸内次后喷(late post injection,LPI)基于不同再生温度与再生时间对再生效率和排放性能的影响。结果表明:3.0g/L的碳载量水平满足DTI的试验要求且适宜再生试验研究,可以避免在再生突然中断后DPF内部温度迅速升高,避免载体烧融;再生时间维持在2min左右,再生时DPF出口温度维持在500℃左右时,DPF再生效率高达98%,装载碳烟几乎完全燃烧,且DPF内部温度和出口温度可控,保证了DPF安全可靠再生,同时增加了DPF使用寿命;对整个再生过程中尾气成分进行分析和计算,发现柴油机尾气中HC为主要二次污染物,且排放相对较大。     

废气再循环对柴油机颗粒结构特征与氧化活性的影响

为探究废气再循环（EGR）对柴油机颗粒结构特征与氧化活性的影响规律，采集了不同废气质量分数的F-T柴油、生物柴油和柴油3种燃料的燃烧颗粒，运用粒径谱仪（EEPS）、透射电镜（TEM）、热重分析仪（TGA）等方法，探究了颗粒物的结构特征与氧化活性。结果显示，随着废气质量分数的增加，颗粒物平均粒径、分形维数D_f、基本粒子的层面间距d和微晶曲率T_f升高，微晶尺寸L_a、氧化特征温度和表观活化能E_a降低，颗粒物结构更加紧凑，团聚程度增加，碳层有序性减弱，颗粒稳定性变差，氧化活性增强，表明采用EGR技术可降低颗粒捕集器（DPF）的再生温度。废气质量分数相同时，柴油产生的颗粒物平均粒径最大，比F-T柴油升高了3.3%～7.1%;燃用生物柴油的颗粒物基本粒子碳层排列更加无序，氧化反应活性较强；当颗粒基本粒子具有更宽的d、更短的L_a和更大的T_f时，颗粒氧化活性更强。     

Ce基FBC催化柴油机碳烟氧化特性的试验

为了研究Ce基燃油添加剂(FBC)对柴油机碳烟催化氧化的效果,采用环烷酸铈溶液作为FBC,按照Ce元素质量分数分别为50,100,150,300 mg·kg~(-1)加至柴油中,依次标记为F50,F100,F150,F300.在发动机台架上进行了燃用FBC燃油的烟度、颗粒粒径分布和氧化特性以及微粒捕集器(DPF)催化再生的试验研究.结果表明:添加FBC可以改善柴油机燃油消耗率,降低排气温度和烟度排放;柴油机燃用FBC燃油时,其碳烟颗粒质量分布总体向着小粒径方向移动,排放颗粒物中积聚态颗粒物所占比重有所上升,而粗粒子模态所占比重下降;FBC对碳烟颗粒的催化效果非常显著,碳烟氧化特征温度随着FBC比例的增加而降低,柴油机燃用FBC燃油有利于降低DPF再生平衡温度.     

基于碳氢喷射系统工况的DPF再生实验研究

通过发动机台架实验,在设定氧化催化器（Diesel Oxidation Catalyst,DOC）和颗粒捕集器（Diesel Particulate Filter,DPF）入口温度的条件下,研究了排气尾管燃油喷射频率和碳氢混合器对DOC的碳氢化合物的转化性能,得出了DOC性能的变化规律,并通过了整车验证。实验结果表明：DPF入口温度和碳氢喷射量得到了较好控制,驻车再生效率达94%,行车再生效率达90%,整车油耗改善了3.3%。     

热脱附/冷阱捕集/气相色谱-质谱法测定车内装饰材料挥发性有机物

采用GERSTEL样品提取器提取出真皮皮革、超纤皮、灰色无纺布、海棉、塑料脚垫、地毯脚垫6种车内装饰材料释放的挥发性有机物,用Tenax-TA管富集,然后用热脱附/冷阱捕集/气相色谱-质谱法测定挥发性有机物含量。该方法检出限为0.05～0.30μg/m3,回收率为86%～96%,相对标准偏差为3.16%～4.97%。     

燃煤电厂可吸入颗粒物中痕量元素的排放规律研究

在2个燃煤电厂除尘器入口和出口处利用荷电低压捕集器（ELPI）和稀释采样系统,对烟气中的可吸入颗粒物（PM10）进行现场采样,对其中的痕量元素的粒径分布、富集机理和排放因子进行了研究。电厂除尘器前后PM10中痕量元素的质量粒径分布,与PM10质量浓度粒径分布相似,大多呈现双模态。初步推测所测痕量元素在亚微米颗粒上的富集过程由异相化学反应控制,而在粗颗粒上的富集则可能由异相凝结或化学反应两种机制控制。相对富集因子的计算结果显示,除了Mn在PM10中呈亏损趋势外,其他元素在亚微米颗粒物中均有富集趋势。由于电除尘器对0.1~1μm粒径范围内的颗粒物去除效率较低,其对PM1、PM2.5和PM10中多数元素的去除效率均低于相应的除尘效率。除尘器后PM10中各元素的排放因子差别较大,其排放总量及导致的环境效应值得关注。     

基于GT-Power的DPF喷油催化燃烧再生仿真技术

利用GT-Power软件建立DPF喷油催化燃烧再生系统仿真模型,从喷油率和补气策略两方面对DPF提温过程进行优化,优化后的DPF提温时间缩短了37.9%,DPF出口最高温度增加了3.4%.通过建立DPF微粒燃烧模型,分析了再生微粒燃烧过程中载体壁面温度及微粒(PM)层厚度分布情况.计算结果表明,载体温度由前端向后依次升高,最高温度出现在载体后端中心;微粒由载体前端向后逐渐燃烧,后端微粒燃烧速度快于前端.     

间接低温等离子体对柴油机颗粒物成分及官能团的影响

为探究间接低温等离子体(INTP)对柴油机颗粒物(PM)成分及官能团的影响,以氧气作为介质阻挡放电式低温等离子体发生器的气源,搭建了INTP技术处理柴油机PM的试验台架,利用热重分析仪、傅里叶红外光谱仪和微克天平探究了低温等离子体对柴油机PM成分、官能团和质量的影响。试验结果表明:INTP处理后PM的成分发生了明显变化,挥发性物质的质量分数下降至48%~71%,固体碳的含量上升至29%~52%;PM的特征温度和表观活化能都有所下降,INTP降低了PM的氧化温度,提高了PM的氧化活性;INTP处理后,PM表面的烷基官能团减少,新生成的含氧官能团和芳香环使PM氧化活性增强;经过INTP处理后,柴油机PM去除量为7.91~26.732mg,去除率为40%~80%。     

SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响

文章基于氧化型催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)耦合颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)和选择性催化还原器(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术,对比了原机、搭载SCR、搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下重型柴油发动机的性能、排气污染物排放状况以及SCR入口处NO在氮氧化物(NOx)中的体积比。试验结果表明,搭载DOC+DPF+SCR系统比搭载SCR系统的发动机扭矩降低了10N·m,油耗基本保持不变;对比搭载DOC+SCR、搭载SCR以及搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下SCR入口处NO在NOx中的比例发现,SCR状态下基本全为NO,其余2种状态下NOx中NO的体积比随温度升高而逐渐降低,排温在450℃时该比例下降到0.86;搭载DOC+DPF+SCR的ESC试验中CO转化效率为93%,HC转化效率为70%,NOx转化效率为90%,PM转化效率为51%,相比于搭载SCR的ESC试验,NOx的转化效率降低了3%。     

PM2.5中重金属元素分析方法研究及在实际中的应用

文章建立了一种石墨全自动消解电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定大气颗粒物PM2.5中重金属元素的方法,样品采用硝酸-氢氟酸-过氧化氢-高氯酸消解后上机测定,空白和样品加标回收率均在85%～120%之间,主量元素测定的精密度(RSD%)均小于3%,次量、微量元素的(RSD%)均小于10%。当空气采样量为150m3(标准状况)时,各元素的检出限在0.003～12.6ng/m3之间。应用建立的方法分析了兰州市秋冬季PM2.5中重金属含量,结果表明该方法准确可靠。     

上海市漕河泾地区大气颗粒物中痕量元素溴、碘的污染特征

于2006年4、7、10月及2007年1月在上海师范大学旅游学院大楼楼顶使用大流量采样器采集了代表四季的大气颗粒物TSP、PM10样品,采用微波消解电感耦合等离子体质谱法测定样品中痕量元素溴、碘的含量.大气颗粒物中溴、碘的体积浓度表现明显的季节特征,TSP及PM10中溴浓度在春季最高,冬季最低;TSP及PM10中碘浓度在冬季最高,夏季最低.TSP中Br/I的比值为1.16-103.33,PM10中Br/I的比值为O.18-49.50,均呈现夏季高而冬季低的季节特征,且与颗粒物中碘的含量以及大气中二氧化硫和氮氧化物浓度呈负相关.     

延迟焦化加热炉炉管焦组成与成因分析

采用机械清焦方法,获取某焦化炉在2个不同清焦周期的炉管焦样品,对炉管焦的元素组成、灰分及其金属质量分数进行分析。结果表明:与石油焦相比,炉管焦具有更高的缩合深度,所采集的炉管焦氢碳原子比为0.29～0.32,同装置石油焦氢碳比为0.51;炉管焦硫质量分数达12.3%～13.0%,焦化炉减渣原料通过热反应制备的甲苯不溶物硫质量分数为7.2%,约为减渣硫质量分数的2倍,减渣中的含硫组分具有更高的结焦倾向或促进结焦的作用;炉管焦样品灰分质量分数高达20%,缩合焦炭占炉管焦总重的80%～90%,剩余10%～20%主要为硫化铁及其他金属化合物,灰分中的主要金属元素为铁和钼。     

CDPF耦合DOC对柴油机颗粒物排放特性的影响研究

为了研究催化型颗粒物捕集器(CDPF)耦合氧化催化器(DOC)对柴油机颗粒物排放特性的影响,进一步提升连续催化再生可靠性和降低颗粒排放,运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和PHO EN-TX60S-X射线能谱仪对DOC和CDPF后的颗粒进行表征分析。同时根据计盒维数算法,计算后处理装置前后颗粒物样品的分形维数。从形成机理方面研究了CDPF耦合DOC对柴油机颗粒物微观形貌、化学成分的影响,运用计盒维数算法对后处理装置后的颗粒结构特征进行研究。研究结果表明,柴油机颗粒物呈团状、球状分布,颗粒物主要元素为C和O;单独DOC作用后,颗粒呈链状分布,粒子基本轮廓清晰;再经过CDPF作用后,颗粒呈团簇状分布,轮廓更加明显;DOC和CDPF作用后,颗粒物中金属元素比例增加,O元素下降12.5%,可溶有机物显著减少;高负荷下,经过在DOC和CDPF作用,颗粒物的分形维数从1.3087下降至1.0835,颗粒边界光滑,粒子间堆积现象减少,不规则程度较小。     

氧气流量控制策略对低温等离子体技术再生柴油机微粒捕集器的影响

以O_2为气源,利用自行设计的低温等离子体喷射系统对柴油机微粒捕集器(DPF)进行再生试验研究;在O_2总量相同、O_2流量为3~7L/min时,设计了3种O_2流量控制策略,即恒流量法、递增流量法和递减流量法;通过监测再生产物中CO、CO_2体积流量变化,分析了O_2流量控制策略对微粒(PM)的氧化分解和DPF再生效果的影响。研究结果表明,O_2流量增大,O3流量增大,进入DPF的O_3增多,PM的氧化得到促进。反应初始时3种流量控制方案下CO、CO_2流量均急剧上升;随着反应的进行,恒流量法的CO、CO_2流量趋于平稳;递增、递减流量法的CO、CO_2体积流量在跨越试验阶段分别呈直线上升、下降趋势,在同一个试验阶段保持稳定。CO、CO_2、CO+CO_2中C的质量变化趋势相同,质量大小由高到低为递减流量法—递增流量法—恒流量法。变O_2流量法的DPF再生效果优于恒O_2流量法,采用递减流量法时PM被分解的质量最多且其控制的O_2流量随再生阶段由大到小变化时可达到较优的DPF再生效果。     

铜陵市环境空气中PM_(10)的化学组成特征

可吸入颗粒物(PM10)是铜陵市环境空气中的主要污染物,本次工作采集了样品,并测量样品中15种元素、5种水溶性离子的含量,初步了解了铜陵市环境空气中颗粒物污染的化学组成及其变化特征。     

金属泡沫型微粒捕集器中颗粒物沉积特性试验研究

为了探究金属泡沫中颗粒物的沉积过程及沉积特性,自行设计开发了颗粒物快速加载系统,结合体式显微镜图像表征方法,在颗粒物加载量为1.5g/h条件下研究了平均孔径为350μm的径向型金属泡沫微粒捕集器中颗粒物沉积特性随时间及沉积深度的变化关系。结果表明:燃烧器生成的颗粒物与实际发动机的颗粒物粒径相近,金属泡沫捕集器沉积过程中始终存在深床沉积;颗粒物质量沉积速率先增加后稳定,压降增加先快后慢,碳烟质量浓度捕集效率可达82%;大部分颗粒物沉积在第1层滤芯中,末端第1层滤芯上堵塞最严重,颗粒物覆盖面积逐层减小,沉积均匀度沿径向递减;圆筒上颗粒物覆盖面积占比沿进气方向逐渐增大,第1层最末端近100%,由内至外逐层减小,孔隙则逐层增大。研究结果揭示了金属泡沫型微粒捕集器中颗粒物动态沉积过程及沉积特性变化规律,可为金属泡沫型微粒捕集器后续研究提供理论基础。     

酸洗处理对新疆和丰煤结构的影响

运用工业分析、元素分析、热重分析和红外光谱分析的方法,对比分析了新疆和丰煤在酸洗脱灰前后结构的变化。研究结果表明:酸洗处理能够将煤中灰分质量分数降低至1.52%,灰分脱除率高达92.82%。酸洗处理会对煤样产生弱破坏作用,但不会破坏煤的大分子网络结构。通过红外谱图分峰拟合可以发现:酸洗处理能够有效脱除煤中矿物质,对煤中脂肪类物质影响较小,对芳香结构和含氧官能团影响较大。在酸洗过程中芳香结构会发生取代反应,烷基醚和芳基醚的相对质量分数显著减少,而酚羟基的相对质量分数显著增加。