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。     

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。     

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。     

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。     

喷油时刻对柴油机富氧燃烧颗粒物排放特性的影响

为改善柴油机颗粒物排放问题,进行了柴油机富氧燃烧的试验.通过一台单缸高压共轨柴油机在不同的进气氧体积分数条件下研究了预喷时刻和主喷时刻对柴油机颗粒物排放的影响.采用DMS500型快速颗粒光谱仪测试分析了柴油机富氧燃烧排放颗粒物的数量浓度、质量浓度、粒径分布和几何平均直径.结果表明:随着预喷时刻提前,颗粒物数量浓度和质量浓度变化范围不大,几何平均粒径略有增大;随着主喷时刻推迟核态数量浓度减小,凝聚态数量浓度增加,颗粒物质量浓度增大,凝聚态质量浓度和几何平均粒径增大;进气氧体积分数增加,核态数量浓度增大,凝聚态数量浓度减少,颗粒物质量浓度下降,几何平均粒径减小.     

典型沙尘天气污染特征研究

2017年5月5日19时至5月8日15时,受沙尘影响,连云港市PM10和PM2.5浓度均明显升高,在此期间对污染物的粒径分布、消光系数、退偏振比、组成成分进行分析,并结合天气情况及HYSPLIT后向轨迹模型对连云港地区大气运动进行研究,结果表明:连云港市的此次持续污染天气是由于西部冷空气过境,产生强对流,形成沙尘,并随着偏北风传输而来,是一次外来沙尘和本地污染源共同影响的过程;沙尘来临时,消光系数和退偏振比均明显增强,污染状态表现为混合污染,且大粒径段颗粒物数浓度明显升高;沙尘期间,富硅酸盐颗粒占比明显升高,占总细颗粒物的21.9%。     

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。     

O2/CO2气氛添加CaCO3对徐州烟煤PM2.5排放的影响

采用管式炉研究了在O2/CO2气氛下添加CaCO3对PM2.5(空气动力学直径小于2.5,μm的颗粒物)排放特性的影响.试验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加CaCO3是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加CaCO3后,生成PM1的数密度和质量浓度均降低,而PM1-2.5的数密度和质量浓度均略有增加,PM2.5粒径分布均呈双峰分布,峰值点分别出现在0.2,μm和2.0,μm左右.随着CaCO3添加质量分数的增加,PM2.5中的S、Pb、Cu、Na和K几种元素的浓度呈下降趋势.     

近五年成效显著

正2017年北京市年均浓度为58微克/立方米,较上年同比下降20.5%,完成国家"大气十条"下达的60微克/立方米左右的目标。二氧化硫达到国家标准;二氧化氮超过国家标准15%;可吸入颗粒物(PM10)超过国家标准20%;PM2.5超过国家标准66%。重要目标有望全部实现"大气十条"提出具体指标:到2017年,全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上,优良天数逐年提高;京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降25%、     

喷油时刻和DMF掺混对柴油机PM排放特性影响

基于一台电控高压共轨柴油机,研究了不同喷油时刻2,5-二甲基呋喃(DMF)掺混比例(质量分数分别为0、10%,和30%,)对柴油机排放颗粒物(PM)的尺寸分布、平均直径、数量浓度和质量浓度的影响.结果表明:在试验工况下,无论掺混与否,发动机PM排放均以核模态颗粒(粒径为5~50,nm)为主,其尺寸分布呈现明显的双峰结构.燃用纯柴油时,推迟喷油时刻,核模态颗粒数量先增加后减少,聚集态颗粒(粒径为50~1,000,nm)数量的变化规律不明显,PM的总数量、总质量与核模态颗粒数量变化趋势一致,PM的几何平均直径(GMD)先增加后减小;DMF掺混可以降低聚集态颗粒数量、GMD和总质量,但却增加了核模态颗粒数量和总颗粒数量.综合考虑发动机燃油经济性和PM排放性能,30%,DMF掺混比例和-10.0°,CA ATDC喷油时刻为试验工况下的最佳方案.     

沈阳市采暖期PM2.5与PM10污染特征分析

为了分析沈阳市采暖期大气可吸入颗粒物污染特征,对2015年采暖期大气中PM_(2.5)和PM_(10)采样,利用SPSS(统计产品与服务解决方案)分析软件分析了两种粒径的颗粒物在采暖期的浓度变化特征以及两者之间所占比例关系。结果表明,PM_(10)质量浓度范围为90.46~400.8μg/m~3,平均值是230.53μg/m~3,超标率为75.14%。PM_(2.5)的浓度范围为80.34~260.13μg/m~3,平均值是157.63μg/m~3,超标率89.56%。PM_(2.5)/PM_(10)在30.50%~98.09%之间,平均值为68.28%。PM_(2.5)和PM_(10)的质量浓度之间有明显的相关性。对颗粒物电镜下的观察分析,发现采暖期大气主要污染源是煤燃烧烟气排放和机动车尾气排放。     

燃料特性对柴油机排放颗粒物理化特性影响的研究

机动车尤其是柴油车颗粒物是大气PM2.5的重要来源,建立燃料特性与颗粒物之间的内在联系,从燃料角度控制柴油机颗粒物排放十分重要.笔者选取了多种理化特性不同的适用于压燃式发动机的燃料,采用SMPS、HRTEM、TGA、热光碳分析仪和GC-MS等测试仪器,系统研究了燃料特性,如硫含量、芳烃含量、氧含量及其他物性参数等对排放颗粒物理化特性的影响,旨在建立燃料特性与颗粒粒径分布、纳米结构、氧化活性及化学组分之间的内在联系,为机动车PM2.5的排放控制提供科学参考.     

不同煤粉燃烧对一次颗粒物排放特性的影响

在实验室条件下,以沉降炉作为燃烧设备,用8级Andersen粒子撞击器分离并收集燃烧后的颗粒物,研究了3种煤粉燃烧后生成的一次颗粒物中可吸入颗粒物排放的特性.结果表明,煤粉燃烧后,PM10、PM2.5、PM1的排放量并不是煤中灰分、固定碳或挥发分的单一函数.用Rosin-Ramm ler函数对一次颗粒物的质量-粒径分布进行曲线拟合,并计算了其中PM2.5/PM10、PM1/PM2.5的值.结果显示,灰分较高的煤粉生成的PM2.5/PM10、PM1/PM2.5值较高,灰分含量低的煤粉生成的PM2.5/PM10、PM1/PM2.5值较低.但PM2.5/PM10、PM1/PM2.5的值与灰分含量并不成正相关性.分析认为,不同煤粉中组分形式和含量的不同,影响了煤粉燃烧后一次颗粒物形成的过程,造成一次颗粒物排放特性的不同.     

柴油机DPF后颗粒物排放研究

在一台满足欧Ⅵ排放标准的柴油机上燃用国Ⅴ柴油,带柴油机颗粒捕集器(DPF)进行了欧洲稳态循环(ESC)、欧洲瞬态循环(ETC)、全球统一稳态循环(WHSC)和全球统一瞬态循环(WHTC)试验。试验结果表明:在试验循环的瞬态过程中,发动机排气经过DPF后,较大的排气背压变化率绝对值峰值仍会导致排气中出现颗粒物数量浓度瞬时峰值。ESC循环试验中平均粒径[50nm,80nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的90%,WHSC中平均粒径[60nm,110nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的87%,ETC在平均粒径[10nm,70nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的80%,WHTC在平均粒径[10nm,40nm]和[50nm,60nm]区间内总颗粒物数量排放占全部颗粒物的85%。     

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。     

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%。     

乙醇-柴油混合燃料燃烧和颗粒尺寸分布

通过台架试验研究了乙醇的添加对柴油机燃烧和排放的影响,尤其对排气中颗粒物尺寸分布进行了深入探讨.结果表明:随着混合燃料中乙醇质量分数的增加,滞燃期增长,燃烧持续期缩短,同时发动机的等效燃油消耗率降低,热效率略有增加;在颗粒物(PM)排放方面,乙醇的添加使得积聚态颗粒数量减少,核态颗粒数量明显增加,尺寸分布的峰值向小粒径方向移动;颗粒的总数量浓度呈上升趋势,但颗粒物的总质量浓度减少.此外,乙醇的添加会增加氮氧化物(NO_x)排放.     

220MW煤粉炉PM2.5浓度排放特性的试验研究

本文采用荷电低压撞击器(ELPI),通过对二级稀释系统采样对某电厂220 MW煤粉锅炉PM2.5的浓度排放特性进行了研究。研究结果显示,煤粉锅炉所产生烟气中PM2.5粒数浓度呈较明显的双峰分布,小颗粒峰值一般在0.12μm或0.07μm,较大颗粒峰值一般在0.76μm,PM2.5粒数浓度一般为几百万粒/cm3,主要取决于由气化凝结机理形成的细模态颗粒物PM0.38,PM2.5质量浓度呈单峰分布,一般为几百mg/m3,其质量浓度主要取决于由中间模态颗粒物PM0.38~2.5;采用覆膜滤料的布袋除尘器和电袋联合除尘器对PM2.5具有较好的除尘效果,二电场电袋复合除尘器出口烟气中PM2.5最小可达200μg/m3,粒数浓度在几万粒/cm3;当除尘效果较好时,湿法脱硫装置出口烟气中PM2.5粒数浓度和质量浓度可能会有所增加。     

甲醇汽油混合燃料发动机颗粒物排放特性的研究

在一台整车排放试验可达到国-Ⅲ排放标准的多点进气道喷射汽油机上,采用甲醇汽油混合燃烧的方式进行台架试验,使用DMS 500快速颗粒物光谱仪研究了甲醇汽油混合燃料对发动机颗粒物粒径分布特性的影响。试验中掺入汽油的甲醇体积分数分别为0%、15%、45%,分别简称为汽油、M15和M45,基础油为京Ⅴ汽油。试验结果表明:相比于基础油,掺入M15后,颗粒物排放的数量浓度和质量浓度都呈降低趋势;而M45的颗粒物数量浓度和质量浓度排放要高于基础油。针对转速和负荷对M15燃料颗粒物粒径分布的试验结果表明:转速一定时,随着负荷的增加,核态颗粒物数量浓度增加明显,积聚态颗粒物数量浓度有所减少,质量浓度主要在积聚态有所体现,且随负荷增加呈现先减少后增加的趋势;在负荷一定时,颗粒物数量浓度和质量浓度随着转速的增加而呈现增多的趋势。     

户用炉具使用生物质炭化燃料的排放特征及其减排效果评估北大核心CSCD

文章对比研究了核桃壳和竹子两种生物质原料及其炭化燃料、颗粒燃料在户用炉具中使用时的排放特征和炊事热效率;探究了炭化燃料排放颗粒物的粒径分布;运用SEM观察了竹炭燃料燃烧排放PM_(2.5)和PM_(0.4)的微观形貌。测试结果表明:同颗粒燃料相比,两种炭化燃料基于单位有效能量的排放因子(PM_(2.5)和NO_(X))分别降低了75.5%~78.7%和56.3%~67.5%;相比原始生物质燃料,两种炭化燃料基于单位有效能量的排放因子(PM_(2.5)和NO_(X))分别降低了94.2%~95.1%和62.5%~71.6%;相比颗粒和原始生物质燃料,核桃壳炭化燃料的CO排放因子降低了29.3%~43.1%,但竹炭燃料的排放因子未降低。此外,炭化燃料炊事热效率高于颗粒和原始生物质燃料炊事热效率。颗粒物粒径分布显示,炭化燃料燃烧所排放的颗粒物以细颗粒物为主,其粒径分布峰值在0.4μm以下,占PM_(10)总质量的50%左右,而粒径小于2.5μm的颗粒物则占PM_(10)总质量的80%以上。