杭州市典型居民小区大气颗粒物粒径分布

采用美国3330型光学颗粒物粒径谱仪,对杭州市某典型居民小区及街道附近区域的空气颗粒物粒径分布进行了测试。测试结果表明:大气颗粒物中PM2.5质量浓度约占总质量浓度的25%左右,PM2.5颗粒数量占总数量浓度的99%左右;测试位置不同,颗粒物浓度也不同;汽车尾气是颗粒物的重要排放源;楼层高度对颗粒物浓度影响不大;降雨对大气PM2.5的清除作用非常明显。     

小型通用汽油机颗粒物排放与汽油机颗粒捕集器净化研究

以一台小型发电机用汽油机为样机开展颗粒物排放特性研究,探究汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter, GPF)对排气颗粒物的净化特性。设计六工况排放试验循环,测试汽油机在匹配与未匹配GPF两种状态下的颗粒物排放。研究发现原机颗粒物数量(particle number,PN)比排放为3.7×10¹²个/(kW·h),颗粒物质量(particulate mass, PM)比排放为2.2 mg/(kW·h)。PN、PM排放均随负荷升高呈先下降再上升趋势,低负荷时排放浓度最高,中等负荷最低。粒径小于312.7 nm的PN之和占总PN的99.5%以上,大于312.7 nm的PM之和占总PM的91.4%～98.7%,表明超细微粒子数多,但质量占比小。PN排放浓度随颗粒物粒径增大而降低,而PM排放浓度在低负荷时随粒径增大先增加后降低再增加,中高负荷时则随粒径增大而增大。安装GPF对PN的综合净化率为73.7%,对PM的综合净化率为59.7%。GPF对粒径在50 nm以下的核态粒子的捕集效率高于粒径更粗的积聚态和粗糙态粒子。     

基于雾霾组分分析法的光伏发电消光特性研究

为研究雾霾对单晶硅太阳电池发电量的影响,首次提出雾霾组分分析法,以气溶胶不同组分的消光特性为研究对象,数值求解出气溶胶中各组分颗粒物的米散射消光系数,并通过朗伯特-比尔定律对其消光特性进行理论分析。继而利用Matlab模拟光照波长为460、660、860 nm,气溶胶粒径区间为0.1~2.5μm时,单晶硅太阳电池发电功率的衰减特性。实验部分采用SAC-Ⅲ型太阳电池系统对模拟数据进行对比验证。结果表明:1)当颗粒物粒径与入射光波长相近时,其对光照强度的消光程度最为明显;2)在浓度一定时,平均质量消光系数由大到小依次为有机碳、硝酸盐、硫酸盐、沙尘、元素炭、水,说明有机碳对光强的消光性能要高于其它几种组分;3)浓度在150~250μg/m3条件下,有机碳和水对光伏发电的影响分别占45.8%和5.2%。     

太原市某办公室PM10与PM2.5的实测与研究

使用新型便携式气悬颗粒物监测仪，测定了太原市某办公楼室内外可吸入颗粒物PM10和PM2．5的质量浓度。结果表明，室内外颗粒物浓度严重超标，PM10和PM2．5分别超过了我国国家二级标准和美国二级标准。吸烟室的颗粒物浓度高于无烟室，吸烟对PM25浓度增加有很大的贡献。室内颗粒物污染比室外严重，吸烟室和无烟室的颗粒物浓度I／O（室内／室外）值均大于1，室内污染源是造成室内颗粒物浓度高的主要因素。室内外的PM2.5在PM10中所占的比重都很大，吸烟室表现得更为明显。     

柴油机颗粒过滤器工作过程中捕集颗粒物的试验研究

对柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)进行了颗粒物(particulate matter,PM)在线捕集试验。通过发动机废气排放颗粒物粒径谱仪EEPS-3090分析了DPF对不同粒径PM的捕集特性;通过扫描电镜仪和热重分析仪探究了DPF前后端PM的堆积形貌及氧化特性。研究结果表明:DPF对大粒径颗粒物的捕集效果优于小粒径颗粒物,聚集态颗粒物基本被DPF完全拦截;DPF孔道过滤壁面的深层碳烟减小了微孔孔径,随着采样时间的增加,DPF对PM的捕集率升高。柴油机排气流经DPF后,逃逸出少量PM,以核态颗粒物为主。与DPF前端相比,后端PM的挥发性组分含量升高,元素碳的含量下降,氧化活性增强。     

电子低压冲击器不同稀释比对PM_(2.5)排放测试的影响

燃煤电厂PM2.5排放检测技术是目前研究的热点和难点,电子低压冲击器(ELPI)可以实时得到颗粒物的质量浓度,方便工程现场测试。利用ELPI对扬州第二发电厂600MW机组湿法脱硫后烟气进行测试研究,并分别尝试采用一级稀释器和两级稀释器两种方法进行比较,结果表明:两种稀释比测得颗粒数浓度粒径分布规律基本一致,采用两级稀释测得PM1、PM2.5、PM10数浓度结果均小于一级稀释;对于质量浓度,采用两级稀释测得PM1、PM2.5结果小于一级稀释,而PM10测量结果却大于一级稀释。     

电子低压冲击器不同稀释比对PM2．5排放测试的影响

燃煤电厂PM2.5排放检测技术是目前研究的热点和难点,电子低压冲击器（ELPI）可以实时得到颗粒物的质量浓度,方便工程现场测试。利用ELPI对扬州第二发电厂600 Mw机组湿法脱硫后烟气进行测试研究,并分别尝试采用一级稀释器和两级稀释器两种方法进行比较,结果表明：两种稀释比测得颗粒数浓度粒径分布规律基本一致,采用两级稀释测得PM1、PM2.5、PM2.5数浓度结果均小于一级稀释;对于质量浓度,采用两级稀释测得PM1、PM2.5结果小于一级稀释,而PM2.5测量结果却大于一级稀释。     

汽油/压缩天然气两用燃料发动机颗粒物排放特性研究

在某款1.4L自然吸气两用燃料发动机上进行台架试验,用DMS500快速颗粒分析仪在发动机转速为4 000r/min不同进气压力工况下,对汽油和压缩天然气(compressed natural gas,CNG)的颗粒物排放特性进行采样分析。试验结果表明,两种燃料的总体颗粒物数量(particle number,PN)和颗粒物质量(particle mass,PM)浓度均随进气压力的增大呈先减小后增大的趋势。不同进气压力下CNG的PN和PM排放较为稳定,PN中核态颗粒物占比较大,在粒径约200nm处颗粒物表面积浓度出现峰值。燃用汽油的排放颗粒物中积聚态占主导,因而其PM浓度比燃用CNG的大,其颗粒物的表面积浓度也更大,最大表面积浓度出现在颗径约100nm处。     

汽油/压缩天然气两用燃料发动机颗粒物排放特性研究

在某款1.4L自然吸气两用燃料发动机上进行台架试验,用DMS500快速颗粒分析仪在发动机转速为4000r/min不同进气压力工况下,对汽油和压缩天然气（compressed natural gas, CNG）的颗粒物排放特性进行采样分析。试验结果表明,两种燃料的总体颗粒物数量（particle number, PN）和颗粒物质量（particle mass, PM）浓度均随进气压力的增大呈先减小后增大的趋势。不同进气压力下CNG的PN和PM排放较为稳定,PN中核态颗粒物占比较大,在粒径约200nm处颗粒物表面积浓度出现峰值。燃用汽油的排放颗粒物中积聚态占主导,因而其PM浓度比燃用CNG的大,其颗粒物的表面积浓度也更大,最大表面积浓度出现在颗径约100nm处。     

EGR与喷油定时对柴油机预混燃烧颗粒排放的影响

采用试验方法研究了小负荷单次早喷射模式下EGR率和喷油定时对柴油机预混燃烧过程和颗粒排放的影响.结果表明:当喷油定时处于45°~35°,CA BTDC、EGR率不超过60%,时,积聚态颗粒物数浓度受EGR影响而增加的趋势较为缓慢,此时平均粒径大小在50~60,nm;当EGR率超过60%,达到70%,时,积聚态颗粒物数浓度急剧增加,此时数浓度的最大值所对应的平均粒径却减小到30~40,nm.当喷油定时处于30°~26°,CA BTDC时,积聚态颗粒物数浓度受EGR影响并不明显.随着喷油定时的推迟,核态颗粒物数浓度逐渐升高.当ηEGR≤60%,,总颗粒物数浓度受EGR率变化影响不大,但随喷油定时的推迟呈现逐渐升高的趋势,与核态颗粒物变化趋势一致;当ηEGR60%,,总颗粒物数浓度随EGR率升高急剧增加,这是积聚态和核态颗粒物共同作用的结果.     

不同煤种燃烧过程中PM10排放特性的研究

在滴管炉(DTF)上对4种典型煤种进行了燃烧试验,研究了煤种、粒径、温度和停留时间对燃煤PM10排放量的影响.结果表明:无烟煤PM10排放量整体较小,烟煤PM1+排放量大,2种褐煤PM1-排放量较大,但PM1+排放量趋势不一致;粒径的影响因煤阶不同而差别较大,随粒径增大,烟煤的PM10排放量增大,而高阶褐煤的PM10排放量先增大后减小,低阶褐煤的PM10排放量变化不大;当最高燃烧温度高于灰熔融温度时,PM10排放量随温度升高先增大后减小;随着在高温区停留时间的延长,PM10颗粒物有小颗粒向大颗粒转化的趋势.     

不同煤种燃烧过程中PM_(10)排放特性的研究

在滴管炉(DTF)上对4种典型煤种进行了燃烧试验,研究了煤种、粒径、温度和停留时间对燃煤PM10排放量的影响.结果表明:无烟煤PM10排放量整体较小,烟煤PM1+排放量大,2种褐煤PM1-排放量较大,但PM1+排放量趋势不一致;粒径的影响因煤阶不同而差别较大,随粒径增大,烟煤的PM10排放量增大,而高阶褐煤的PM10排放量先增大后减小,低阶褐煤的PM10排放量变化不大;当最高燃烧温度高于灰熔融温度时,PM10排放量随温度升高先增大后减小;随着在高温区停留时间的延长,PM10颗粒物有小颗粒向大颗粒转化的趋势.     

喷油策略对汽油压燃颗粒物排放特性的影响

在一台单缸柴油机上研究了喷油参数(预主喷间隔角、预喷比例、主喷时刻和喷油压力等)对汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)颗粒物排放特性的影响。研究结果表明:喷油策略对缸内油气混合及进一步对燃烧过程的影响是其影响颗粒物排放特性的主要因素。在设定的研究工况下,随预主喷间隔角增大,积聚态颗粒数量浓度下降,但核态颗粒数量浓度基本不变,颗粒物中的核态和超细颗粒比例明显升高;增大预喷比例,核态颗粒和积聚态颗粒数量浓度均大幅降低,颗粒物中的核态和超细颗粒比例变化较小;主喷时刻提前,颗粒物数量浓度下降,平均粒径减小,数量浓度峰值向小粒径方向偏移;提高喷油压力可有效降低积聚态颗粒数量浓度,缩小缸内生成颗粒物的粒径范围,但对核态颗粒的数量浓度影响较小。     

基于PLS的喷油参数对共轨柴油机颗粒物排放特性影响研究

基于偏最小二乘法(partial least-squares regression,PLS)对影响高压共轨柴油机颗粒物排放特性的多次喷油参数进行了回归分析,研究了轨压、主喷正时和预(后)喷间隔、预(后)喷油量各喷油参数对柴油机颗粒物数量浓度、核态颗粒物数量浓度比例和颗粒物粒径分布形态等颗粒物排放特性的影响力度、影响方式和解释能力。研究结果表明:主喷正时、轨压、预(后)喷油量、预(后)喷油间隔均会对共轨柴油机的颗粒物排放特性产生不同显著水平的影响。主喷正时提前能够降低颗粒物数量浓度,低转速时主喷正时提前会提高核态颗粒物比例,中高转速反之;提高轨压会使得颗粒物数量下降,核态颗粒物数量比例上升;提高预喷、后喷油量会导致颗粒物数量浓度上升,核态颗粒物数量比例下降。各喷油参数使得核态颗粒物的比例上升在颗粒物粒径分布图中的表现为小粒径峰值与大粒径峰值之间的差变小,分布曲线由双峰分布更趋向于单峰分布。     

基于ELPI~+测量的上海市区大气可吸入颗粒物粒径分布

PM2.5等颗粒物已成为我国大气的首要污染物。为了测量上海大气中的颗粒物浓度及其粒径分布,使用电称低压撞击器对其进行采样并分析。测量结果表明,PM2.5颗粒物数量占据了PM10颗粒物数量的99%以上(其中亚微米颗粒数量更是高达89.76%)PM2.5的质量百分比为52.5%。由此可见,上海雾霾大气颗粒物中PM2.5颗粒是主要污染物,并成为降低上海市大气可见度的主要因素。     

汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性

采用 DMS500快速颗粒取样分析仪对一台气道喷射国Ⅲ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究.结果表明,汽油机排气中颗粒物以核态为主,仅部分工况存在积聚态.怠速时呈现包括核态和积聚态的双峰分布;低转速时表现为核态的单峰分布;中等转速时粒径分布范围扩大,既存在核态颗粒物,也存在积聚态颗粒物.相同转速下,随负荷的增加核态颗粒物数密度峰值先降低后增加;相同负荷下,随转速的升高核态颗粒物数密度峰值和峰值粒径均降低,积聚态颗粒物数密度峰值有增加的趋势.催化器对核态颗粒物的净化效果较好,对积聚态颗粒物的净化效果较差,对低转速下的粒径分布有明显影响     

发动机燃用柴油和二甲醚时颗粒排放对比研究

采用电子低压撞击仪(ELPI)和HORIBA MDLT-1302部分流稀释采样颗粒排放质量测量系统,研究了2102QB发动机分别燃用柴油和二甲醚(DME)时颗粒排放(PM)的粒径分布及质量排放特性。试验结果表明:发动机燃用柴油时,PM主要是粒径为0.05~0.30μm的积聚态粒子,而燃用DME时则主要为粒径在0.05μm以下的核模态粒子;柴油机PM的颗粒数浓度比燃用DME时高1~2个数量级;随着转速的增加,发动机燃用两种燃料时的PM的颗粒数浓度均增加,DME发动机的质量浓度也增加,但柴油机的质量浓度降低;柴油机排气颗粒数浓度和质量浓度随负荷增加均升高,尤其在高负荷段急剧增加。DME发动机排气颗粒质量浓度随着T_(tq)·exp(n/1000)值的增加而先增加后降低,呈现明显的单峰曲线,且各转速下峰值位置基本相同。除全速低负荷工况外,发动机在部分负荷工况下,燃用DME时PM质量浓度为燃用柴油时的0.44%~16.6%,全负荷工况下为0.44%~0.98%。     

颗粒物氧化催化转化器对柴油机排放的影响研究

在发动机台架上对一台装有颗粒氧化催化转化器(particulate oxidation catalyst,POC)的重型柴油机进行了常规气态污染物和颗粒物粒径分布与成分的排放特性试验。利用废气分析仪测量POC前后柴油机的常规气态污染物,利用ELPI分析颗粒物数量粒径分布,采用聚四氟乙烯滤膜采集POC前后颗粒物,并对POC前后的颗粒物质量与成分进行分析。研究结果表明:POC对HC、CO和PM排放降低作用显著。在发动机工作范围内,POC对HC的平均转化效率为54%;在大部分工况对CO的转化效率都在85%以上;对NOx基本上没有影响;对NO2和NO之间的比例影响非常大,使NO2排放增长了三倍以上;加装POC后颗粒物数量的平均降低率为49.0%,PM质量比排放量降低了45.2%~89.0%,PM中干碳烟部分减少41.7%~93.3%,SOF部分减少7.8%~97.7%。     

封闭空间内细水雾去除微细粉尘的影响因素实验研究

为研究细水雾去除悬浮在空气中的微细粉尘的影响因素,自行设计了小型封闭腔体并进行了不同工况条件下的细水雾降尘实验。首先采用阴影法对5种工作压力下的细水雾特性进行了测量表征,在此基础上开展了不同雾化特性细水雾对不同质量浓度PM5粉尘的降尘实验,实验中考虑了喷雾时长为5和10s两种情况,所测试粉尘为面粉;此外,还测试研究了不同粉尘粒径分布对细水雾降尘效果的影响研究。研究结果表明:细水雾对PM5粉尘的降尘效率随粉尘初始质量浓度的增加而提高,但当初始质量浓度增加到一定值后,降尘效率的提高不再明显;细水雾雾滴越细越密,其对PM5粉尘的降尘效率越高;延长细水雾喷雾时长,在一定程度上能够提高细水雾对PM5的降尘效率,且低质量浓度PM5比高质量浓度PM5受喷雾时长影响更大;针对平均粒径相差无几的粉尘,细水雾对粒径分布范围小的粉尘的降尘效率比对粒径分布范围大的粉尘的降尘效率高,预测细水雾降尘效率使用粉尘粒径分布范围比使用平均粒径更准确。     

燃烧过程中焦炭的孔隙结构演变与颗粒物的形成

通过煤粉在沉降炉中的燃烧,研究了燃烧过程中煤焦的孔隙结构演变及其对颗粒物(PM)形成的影响,分析了煤焦颗粒的比表面和孔径分布.将不同气氛下燃烧生成的颗粒物通过Dekati低压撞击器(DLPI)分级,分级范围从0.03到10 μm.研究表明:初始煤粒径的减小会使焦炭孔隙率增大,使焦炭在燃烧中更容易破碎,从而形成更多的超微米颗粒物;温度的升高虽然也会增加焦炭的孔隙率,但是对超微米颗粒物排放浓度的影响随不同的燃烧气氛而不同;氧气浓度的增加则有利于超微米颗粒物的形成.