毕业设计（论文）催化型连续再生颗粒捕集器对生物柴油公交车排放的影响研究.docxVIP

摘要柴油机在燃油经济性、动力性和可靠性等方面的优势使其越来越多地被运用在城市公交车上，然而柴油公交车主要行驶在城市人口密集区域，其尾气排放严重影响了人们的健康与安全，因而柴油机尾气污染物排放限制了柴油公交车的推广与使用，寻找清洁的替代燃料和可靠的后处理技术迫在眉睫。一方面，以餐厨废弃油脂为来源的生物柴油燃料既可以避免废弃油脂重回餐桌，又可以直接在柴油机上使用且具有降低颗粒排放的优势，成为了清洁替代燃料领域的研究重点。另一方面，催化型连续再生颗粒捕集器可实现连续可靠的再生而被公认为最有前景的后处理技术，是后处理技术领域的研究热点。本文选取一辆上海市在用的国III柴油公交车为试验样车，开展了基于重型底盘测功机测试技术的整车排放试验，对比分析公交车原车燃用纯柴油B0（原车+B0）、原车燃用生物柴油B10（原车+B10）和安装DOC+CDPF后燃用生物柴油B10（DOC+CDPF+B10）时运行在中国典型城市公交车循环（CCBC）下时其尾气污染物的排放特性，重点研究了DOC+CDPF对燃用生物柴油B10的公交车尾气气态物（CO、THC、NO、NO2、NOX）排放、颗粒数量与质量排放和颗粒组分（碳质组分、离子组分、有机组分）排放的影响，此外还从单颗粒层面上研究了公交车尾气颗粒的质谱图与粒径。得到的主要结论如下：（1）研究了DOC+CDPF对生物柴油公交车气态物排放的影响。试验结果表明：与燃用纯柴油B0相比，燃用生物柴油B10时公交车尾气中CO和NO2排放上升明显，CCBC循环下CO和NO2排放分别上升12.5%和18.9%，THC排放下降3.6%，公交车尾气中NOX排放特性主要取决于NO的排放水平，CCBC循环下NO和NOX排放有小幅上升。燃用生物柴油B10公交车安装DOC+CDPF后，其尾气气态物CO和THC分别降低18.0%和33.9%，DOC+CDPF对NO2减排效果显著，降幅高达58.1%，但安装DOC+CDPF后引起排气背压与排气温度升高，造成NO排放上升2.7%，使得CCBC循环下NOX排放也增加1.3%。（2）研究了DOC+CDPF对生物柴油公交车尾气颗粒数量、质量排放的影响。试验结果表明：与燃用纯柴油B0相比，公交车燃用生物柴油B10时其CCBC循环下核态颗粒数量与质量排放分别降低35.5%和40.2%；聚集态颗粒数量排放增加44.1%，聚集态颗粒质量排放水平为燃用纯柴油B0时的4.9倍；总颗粒数量排放降低22.8%，总颗粒质量排放水平为燃用纯柴油B0时的4.8倍。公交车燃用生物柴油B10时，CCBC循环下DOC+CDPF对核态颗粒数量和质量排放的捕集效率分别为99.5%和98.9%；对聚集态颗粒数量和质量排放的捕集效率分别为99.4%和98.7%；对总颗粒数量和质量排放的捕集效率分别为99.5%和99.7%。（3）研究了DOC+CDPF对生物柴油公交车尾气颗粒组分排放的影响。试验结果表明：公交车原车燃用纯柴油B0、原车燃用生物柴油B10和安装DOC+CDPF后燃用生物柴油B10运行在CCBC循环下时，其尾气颗粒碳质组分EC与OC的浓度均依次降低。公交车燃用生物柴油B10时，相比于燃用纯柴油B0，其尾气颗粒离子组分Cl-、NO3-、SO42-、C2O42-、Na+和Ca2+排放浓度降低，NH4+排放浓度有所上升。安装DOC+CDPF后，燃用生物柴油B10公交车尾气中Cl-与SO42-排放减小，但NO3-、C2O42-、Na+、NH4+和Ca2+的排放浓度变大。DOC+CDPF对燃用生物柴油B10公交车尾气中颗粒有机组分烷烃、脂肪酸和PAHs的捕集率分别为67.2%、56.8%和89.9%。公交车原车燃用纯柴油B0、原车燃用生物柴油B10和安装DOC+CDPF后燃用生物柴油B10运行在CCBC循环下时，EPA规定的PAHs分别占到PAHs总排放的90.7%、90.0%和89.4%，此外尾气颗粒PAHs的毒性当量依次降低，分别为0.0225、0.0215和0.0034 ng/cm2。（4）基于SPAMS分析研究了各方案公交车尾气颗粒的质谱图与粒径。试验结果表明：公交车原车燃用纯柴油B0、原车燃用生物柴油B10和安装DOC+CDPF后燃用生物柴油B10运行在CCBC循环下时，其尾气颗粒的单颗粒平均粒径分别为0.85、0.99和0.88 μm。公交车燃用纯柴油B0时，其尾气颗粒主要由NaKCa_Nitrate、EC、PAHs_OC_S-N、EC_S-N、OC_Nitrate、K_S-N和PAHs_Nitrate组成。燃用生物柴油B10时主要由EC_S-N、Ca_EC_P-N、OC_P-N、EC、NaK_Nitrate、Fe_Nitrate、PAHs_OC_S-N和OC_S-N组成。DOC+CDPF能有效氧化颗粒表面的有机成分，对