甲醇/柴油双燃料发动机超低排放集成控制试验研究

在一台非道路共轨柴油机上增设一套甲醇喷射系统,实现了甲醇/柴油双燃料燃烧模式,在非道路国Ⅳ排放法规稳态八工况(NRSC)测试条件下,利用尾气分析仪和FTIR对比研究了纯柴油模式和双燃料模式的排放特性,并系统分析了DOC+DPF+SCR后处理系统对双燃料发动机尾气排放的转化效率。试验结果表明：甲醇/柴油双燃料燃烧模式的NO_x和Soot排放明显低于纯柴油模式,而CO、HC、甲醇和甲醛排放却高于纯柴油模式;经过后处理系统后,对CO和HC排放的转化效率高于99%,同时NO_x和Soot的平均降幅分别为84%和90%,而双燃料模式的甲醇和甲醛排放能够被高效氧化,平均净化效率在90%以上。NRSC测试结果表明双燃料发动机加装DOC+DPF+SCR后CO、HC、NO_x和PM比排放指标均低于非道路国Ⅳ和欧Ⅴ排放法规限值。     

在用机动车基于台架试验CO2排放因子研究

本研究选取14辆中国目前常用的在用轻型和重型机动车,利用底盘测功机,分别在WLTC (世界轻型车测试程序)和C-WTVC(中国重型商用车辆瞬态循环)工况的冷启动程序下,测试CO₂排放因子,同时研究了相应的油耗,并比较不同的影响因素.结果表明：机动车CO₂排放因子受到排量、冷热启动、燃料和驾驶路段的影响;机动车在城市路段冷启动条件下油耗最高,导致CO₂排放因子更高,比全工况冷启动和城市路段热启动条件下分别高出了26.6%～199.7%和8.3%～35.5%;高排量重型柴油货车在市区油耗更高,导致CO₂排放因子大幅增加,因此禁止大排量重型柴油货车进入市区能有效控制CO₂排放;使用液化石油气替代燃油会降低机动车CO₂的排放,液化石油气公交车和出租车在城市路段的CO₂排放分别降低37.2%和12.1%,而高速路段则分别降低51.8%和20.3%;当前更为符合道路实际的WLTC工况依旧会对中国实际道路轻型机动车CO₂排放因...     

常温下发动机冷热启动工况排放特性实验研究

燃油汽车冷、热启动时污染物排放量大,研究启动排放特性对进一步控制污染物排放具有重要意义。本文基于发动机台架和汽车车载排放测试系统（portable emissions measurement system ,PEMS）,测量4台柴油和2台汽油发动机的冷、热启动排放,分析和对比颗粒物数量浓度（particulate number, PN）及气体污染物的排放特性。研究发现:柴油机冷、热启动的PN排放特性相似,但冷启动时PN出现明显浓度峰,且浓度大于热启动浓度;柴油机冷启动排放的CO和THC明显大于热启动排放量,但冷启动的NO_x排放量却低于热启动排放量;汽油机冷、热启动时也形成PN排放峰,但与柴油机不同,汽油机的PN排放形成峰值后渐渐下降,而柴油机则逐渐趋于稳定;汽油机的CO和THC排放在冷、热启动工况排放规律相似,且排放浓度相当,但冷启动排放的NO_x却明显高于热启动的排放量。     

基于NEDC和WLTC工况循环的混合动力汽车排放特性研究

以一辆先进混合动力国Ⅴ汽油车为试验对象,研究混合动力汽车在NEDC循环与WLTC循环工况下的排放特性,以及混合动力汽车在各速度区间及各加速度区间下的排放差异.研究结果表明:WLTC循环使混合动力汽车CO和PN排放因子增大,HC和NOx排放因子降低;混合动力汽车在发动机冷启动阶段CO、HC和NOx的排放污染均较为严重,应...     

国Ⅳ柴油公交车在实际道路上的排放特征

应用车载式尾气排放测试设备对北京国Ⅳ排放标准的柴油公交车在实际道路上的尾气排放特征进行实测研究,测试时间为10 645 s,行驶里程达51.3 km,共获得10 645组有效数据,测试数据能反映车辆在实际道路上的排放特征.车辆在实际道路上尾气排放NOx、CO、总碳氢化合物(total carbureted hydrogen,THC)和颗粒物(particulate matter,PM)的排放因子分别为(11.02±1.46)、(1.44±0.12)、(0.038±0.01)和(0.053±0.03)g/km.车辆的油耗、排放状况与车辆的行驶状态等因素有密切关系:车速越快,加速度越大,油耗速率越高;NOx排放随工况点分布与油耗速率的分布趋势基本相似;CO排放速率在低速和减速工况下较低,车速超过30 km/h及加速区域排放升高;THC高排放主要集中在车速低于30 km/h的加速区域。     

智能网联混合交通流CO2排放影响及改善方法

智能网联环境下协同自适应巡航控制(CACC)车辆和人工驾驶(MD)车辆将构成混合交通流,针对该混合交通流的CO₂排放开展研究。首先,考虑智能网联环境特征,界定本文混合交通流的研究范围,并应用基于实测数据标定的跟驰模型描述混合流中各车型车辆的跟驰行为。然后,考虑周期性边界条件设计数值仿真实验,基于仿真轨迹数据,采用CO₂排放模型计算混合交通流CO₂排放影响。最后,从混合交通流稳定性层面考察CO₂排放的影响机理,同时提出降低CO₂排放的改善方法。研究结果表明：混合交通流CO₂排放随着CACC渗透率p的增加呈现先上升后下降的影响趋势,且与交通流稳定性存在定性的影响关系,在本文方法下,混合交通流CO₂排放将随着p值增加而逐渐下降,相比p=0时的MD车流,p=1时的CACC车流可将CO₂排放降低约19.35%。研究结果可从降低CO₂排放层面为智能网联混合交通流管理策略提供参考。     

纤维素与木质素共热解对轻质产物形成的影响

采用居里点裂解反应器进行纤维素、木质素及不同混比样品(30%、50%和70%)的热解实验,利用在线气相色谱对CO、CO₂和C₁～C₅烃等轻质产物产率进行了定量分析和理论预测.结果显示：两者共热解对轻质产物的形成存在明显的相互作用,能够有效促进CO、CO₂和C₁～C₅烃的形成,而共热解对残渣形成的影响与混合比例具有较强的相关性;木质素单独热解所得CO和CO₂产率(4.03%和1.07%)高于纤维素单独热解所得CO和CO₂产率(3.23%和0.67%),两者共热解有效促进了CO和CO₂的形成,且在纤维素与木质素等比例混合(50%cel)共热解时获得最高产率(4.63%和1.25%);C₁～C₅烃总产率则随纤维素质量分数的增加而不断降低.     

深圳市非道路移动机械排放清单研究

为进一步改善空气质量,提升宜居水平,非道路移动机械排放控制已成为环境治理的重要领域.本研究通过对中国深圳市非道路移动机械的实地调查和数据调研,分析深圳市非道路移动机械各特征参数,建立深圳市非道路移动机械排放清单.结果表明,2017年深圳市非道路移动机械NO_x、细颗粒物(PM_2.5)、可吸入颗粒物(PM₁₀)、HC、CO、黑碳、有机碳及挥发性有机化合物等8类污染物的排放量分别为6 162.0、419.7、442.3、983.9、4 170.7、209.7、64.4及920.2 t.在所有非道路移动机械类型中,挖掘机排放占比最高,达到28.06%;NO_x排放量占比最高,占总排放的46.04%.定量分析NO_x排放清单的不确定性,在95%置信区间的平均值范围为(4 940.1,7 661.2)t,不确定性范围为[-21.1%,22.6%].研究结果可为非道路移动机械排放控制及制定减排措施提供参考和依据,对未来排放清单的建立提供指导.     

流化床O2/CO2气氛对烟煤焦反应速率的影响研究王文康1,卜昌盛1,熊金琴1,王昕晔1,张居兵1,朴桂林1,张孝勇2

流化床O₂/CO₂燃烧是实现煤炭清洁利用及近零碳排放的有效技术之一. 为进一步探究工业流化床O₂/CO₂燃烧条件下的煤颗粒燃烧机制,本研究在小型流化床试验台上,通过在线测量流化床出口烟气中O₂和CO的浓度,深入考察了O₂/CO₂取代O₂/N₂后,不同的床层温度(800～900 ℃)、O₂浓度(4%～10%)及颗粒粒径(2～8 mm)下的烟煤焦燃烧特性. 实验结果表明:O₂/CO₂气氛下,煤焦反应速率随床层温度的升高、O₂浓度的升高和颗粒粒径的降低而增加; 煤焦燃烧反应由O₂扩散控制,气化反应由反应动力学控制; 相较于O₂/N₂气氛,低床温下,O₂/CO₂气氛下的O₂扩散速率降低是煤焦反应速率改变的主要原因; 高床温下,除O₂/CO₂气氛下O₂的扩散速率降低外,煤焦气化反应对煤焦反应速率的影响同样不可忽略.     

高海拔下预喷策略对甲醇/柴油双燃料发动机燃烧与排放特性的影响

通过搭建甲醇/柴油双燃料发动机专用试验台架，对某4缸高压共轨柴油机进气歧管改造加装喷醇器，系统地研究了2 000 m海拔70%负荷下M0、M10、M15、M20甲醇替代率的预喷策略对双燃料发动机燃烧与排放特性的影响.结果表明：大气压力减小会导致滞燃期延长和缸内燃烧压力下降，甲醇替代率增加会导致滞燃期延长和缸内燃烧压力增大.采用预喷策略结合甲醇喷射，可以提高燃烧压力，降低常规与非常规排放.在最大转矩转速(1 800 r/min)中高负荷(70%,321.3 N·m)下，相比纯柴油模式，20%甲醇替代率滞燃期延长44.76%,NO_x排放降低16.64%,CO和HC排放增加，并出现了甲醇和甲醛非常规排放.滞燃期与预喷正时呈非线性关系，过早或过晚预喷都会使滞燃期延长.各替代率下NO_x排放分别增加了4.77%、4.56%、6.89%、7.05%.增大预喷油量到4 mg,各替代率下滞燃期缩短了55.84%、43.46%、35.58%、23.21%,缸内燃烧压力明显增加，NO_x排放增加了4.76%、5.11%、6.74%、12.51%...     

道路营运新能源汽车减碳测算

测算车辆运行碳排放,包括燃料消耗直接碳排放与电能利用间接碳排放。基于质量平衡法得出各种燃料的碳排放系数,基于火力发电煤耗量提出纯电动汽车间接CO₂排放计算方法。采集车辆运营数据与能耗数据,计算出各运输类型与各能源类型车辆CO₂年度排放量,得出电动车辆替代传统燃料车辆后的CO₂减排率。发现除大型柴油公交及中短途城际运输车辆外,电动汽车均有明显减碳效果,小型城市配送车辆减碳率最高,达48.62%。预测火电占比降低及火力发电煤耗量降低后电动汽车的碳减排量,相对于2016年,2020年将再减碳7.07%。     

基于程序升温的煤耗氧速率与气体产物排放的相关性研究

采用程序升温实验系统,在通入流量为100 mL/min干空气的条件下将煤样加热至200℃,通过气相色谱仪对气体产物进行连续测量,得出CO,CO₂,CH₄,C₂H₄浓度随温度升高时的变化趋势.以耗氧速率与气体产物排放速率为基础,对高温氧化阶段耗氧速率与气体产物排放速率之间的关系进行线性拟合,结果表明：煤与氧的反应有利于生成CO₂而不是CO,C₂H₄产生速率与耗氧速率之间相比于CH₄存在更好的相关性.     

宁波市温室气体排放清单研究

为了方便人们了解宁波市温室气体排放情况,以《浙江省温室气体清单编制指南》作为主要依据,制定了宁波市温室气体排放清单,涵盖了能源、工业、农业和废弃物处理四个部门的CO₂、CH₄和N₂O三种温室气体排放量,并从排放的总量、构成、来源和强度等方面分析了宁波市温室气体排放特征。2013—2019年间宁波市温室气体排放量呈现先下降再上升趋势,2019年为排放峰值,达到2.66亿t CO₂当量。尽管2017至2019年间排放量有缓慢增加,但人均和单位GDP排放量逐年下降。CO₂是宁波市第一温室气体,贡献率超过98%,而95%以上的CO₂来自以化石能源为主的能源活动。     

典型煤灰组分与热解产物相互作用的研究

以CaSO₄、Fe₂O₃作为煤灰典型组分,开展典型煤灰组分与热解产物(热解气、半焦)相互作用的实验研究,并针对一些新反应、新结论利用HSC进行热力学验证.结果表明,热解温度范围内热解还原气(H₂、CO)与CaSO₄或Fe₂O₃发生氧化还原反应,降低了H₂和CO浓度,升高了CO₂浓度.半焦与CaSO₄或Fe₂O₃混合物在高温下逸出大量CO和CO₂.结合热力学分析,可以推断固体碳基还原剂被CaSO₄或Fe₂O₃大量氧化成CO和CO₂,且随着温度的升高,气体产物中CO比例逐渐增加,而CO₂比例一直下降.此外,实验及热力学研究均证明Fe₂O₃氧化活性高于CaSO...     

车用催化剂的台架快速老化研究

基于车用催化剂的老化机理,建立车用催化剂综合性能试验台架,对催化剂进行160 h的快速老化,比较其老化前后的性能,分析催化剂台架快速老化和实车道路老化的工况法排放结果及相关性.试验结果表明：催化剂经160 h的台架快速老化后,对CO、THC、NO_x的起燃温度分别上升了38.5%、28.4%和37.3%;装有160 h台架快速老化后的催化剂相比于装有160 000 km实车老化后的催化剂的整车工况法排放,其THC、CO、NO_x和NMHC的排放结果分别增加了8.6%、11.3%、3.8%和13.7%.     

基于BP神经网络的车辆碳排放测算研究

研究轻型车辆碳排放测算方法,分析车辆碳排放与运行工况关系。基于车辆实际行驶污染物排放(Real Drive Emission, RDE)车载测试数据,以CO2当量CO2e代表碳排放,分析得出碳排放速率随车速、比功率(Vehicle Specific Power, VSP)增大而上升;运用BP (Back Propagation)神经网络算法建立车辆碳排放与车速、加速度、比功率多参数间非线性关系测算模型,计算得出世界轻型车测试循环(World Light Vehicle Test Cycle,WLTC)、新欧洲行驶循环(New European Driving Cycle, NEDC)和中国轻型商用车行驶工况(China Light-duty Vehicle Test Cycle-commercial Car,CLTC-C)3种台架测试循环工况下的碳排放因子。比较发现3种台架测试循环工况下的碳排放因子均高于实际道路行驶碳排放因子,其中WLTC下碳排放因子最高,其次是NEDC,再是CLTC-C,原因是加速度越大、车速越高的测试工况导致碳排放增加。     

农用运输车实际道路油耗特征研究

利用SEMTECH-DS车载测试系统,选择3辆农用运输车进行实际道路车载测试,获得测试车辆速度和CO2、CO、NOx、HC等气态污染物逐秒排放数据.基于碳平衡原理计算得到测试车辆油耗因子,测试车辆平均百公里油耗为2.84 L,CO2、CO、NOx和HC基于油耗平均排放因子分别为3 022.7 g·kg^-1、127.6g·kg^-1、58.1g·kg^-1和11.4 g·kg^-1.对工况与油耗之间的关联进行解析,结果表明：油耗速率随速度、加速度的增加而升高;百公里油耗随速度增加总体呈下降趋势,随加速度增加而升高;加速运行模式下的油耗速率和百公里油耗最高,匀速次之;油耗速率与VSP呈现很好的相关规律.     

工业级多孔介质低氮燃烧器试验研究

通过多孔介质燃烧器的燃烧试验研究低氮燃烧器的稳燃范围,探究在不同功率（50~100 kW）和当量比（0.6~1.0）下燃烧器的氮氧化物（NO_x）和一氧化碳（CO）的生成特性,探讨多孔介质直径对燃烧器燃烧产物的影响.结果表明,燃烧器稳燃上限和稳燃下限均随当量比的增大而增大,并且稳燃上限的增幅大于稳燃下限;天然气在多孔介质内燃烧时生成的氮氧化物主要为NO,其排放质量浓度随燃烧器功率和燃烧当量比的增大而增大.在试验工况范围内,氮氧化物排放质量浓度低于30 mg/m³,工业级多孔介质燃烧器具有低氮排放特性;CO排放质量浓度随当量比的增大先降低后升高,在当量比小于0.9时,CO排放质量浓度低于56 mg/m³;为了同时实现较低的NO_x和CO排放,燃烧器运行的当量比范围应控制在0.7~0.8.研究的2种多孔介质直径对燃烧器的NO_x和CO排放质量浓度没有明显影响.     

滑动弧放电降解直链烃挥发性有机化合物

以正丁烷(n-C₄H₁₀)和正己烷(n-C₆H₁₄)作为目标挥发性有机化合物(VOCs),考察供给电压和背景气氛对降解率和降解产物的影响,探索滑动弧放电降解直链烃过程的降解机理.结果表明,通过增大供给电压提高高能电子密度,可以促进正丁烷和正己烷的降解;正丁烷和正己烷在氮气气氛中的主要的降解产物为CH₄、C₂H₂等C₁～C₄小分子碳氢化合物,而在空气气氛中的主要降解产物为CO₂、CO、H₂O和NO₂等无机小分子化合物;氧化性粒子在降解过程中起关键作用,背景气体氧气体积分数的提高可以促进正丁烷和正己烷的降解;随着氧气体积分数的增大,CO₂、CO和NO₂生成量增大,同时也会促进CO向CO₂转化.     

CO2电化学还原制CO金属催化剂的研究进展

利用可再生能源CO₂电化学还原制CO是实现“碳中和”目标及可再生能源储存的有效途径之一。简述了CO₂电化学还原的优势及基本反应原理,综述了近年来水溶液中CO₂电化学还原制CO金属电催化剂的研究进展。从制备纳米粒子并调控其组成和结构、构筑合金、设计金属中心和配体与载体的结构以及开发单原子催化剂等方面,重点讨论了单金属纳米催化剂、双金属催化剂、金属有机络合物催化剂和单原子催化剂对CO₂电化学还原制CO性能的影响及相关反应机理,总结了各类催化剂的优缺点,对CO₂电化学还原制CO金属催化剂的发展方向进行了展望。