汽车颗粒物PM2.5排放特性及后处理技术控制途径研究

摘要

2011年全国机动车保有量达到约2.08亿辆，尾气排放已成为灰霾、光化学烟雾污染的重要原因。环保部《2012年中国机动车污染防治年报》显示，2011年柴油车仅占汽车保有量的17％，但排放了99％以上的颗粒物，几乎都是PM2.5。
　　 本文通过对比国内外环境空气质量标准颗粒物的浓度限值要求，分析环境空气中颗粒物的主要来源及危害，研究环境空气中颗粒物与机动车排放的相关性。细颗粒物PM2.5首次在国家环保标准GB3095-2012中被提出，并被列入正常的空气污染物监测体系，标准计划从2016年起进行全国性地监测。为了更方便更快捷地监测环境空气中的细颗粒物PM2.5浓度，文中对比分析《环境空气质量标准》中规定的滤膜称重法、微震荡天平法和β射线吸收法三种测量方法和相关仪器的关键点和技术差异。对比结果表明:三种方法相同之处是第一步均使用滤膜采集颗粒物;不同之处在于第二步采用不同方法测量颗粒物PM2.5质量。
　　 通过查阅国内外有关汽车颗粒物形成机理的资料，系统性了解颗粒物排放的特征。为全面准确地测量汽车排气中颗粒物浓度数据的方法，文中对轻重型汽车排放标准法规中规定的测试设备和其他类型的测试设备进行对比分析，找出各测试设备和方法之间的关键点和技术差异。
　　 本文中主要通过车载排放测试设备PEMS(包括OBS和ELPI)进行汽车颗粒物排放测试。轻型汽车选择在试验室底盘测功机上进行NEDC工况下的循环测试。重型汽车排放管理以发动机台架试验为主，但因部分道路行驶工况点在台架试验中没有充分体现，造成台架测试不能全面反映车辆实际道路的排放状况，因此本课题充分利用北京市开发的基于整车的重型车辆排放的公交车典型实际道路工况进行重型汽车整车排放测试。
　　 本文通过对在用轻型柴油车加装DPF和DOC+POC两种后处理装置进行改造。通过测试后处理装置前后颗粒物浓度数据，分析后处理装置对颗粒物的过滤效率。实验表明:DPF的过滤效率可达到85％以上，主要清除颗粒物中固态碳成分;POC的过滤效率在40％-50％，通过对在用柴油车加装控制颗粒物排放的后处理装置，能够有效地降低尾气中颗粒物的排放，达到较好的排放水平。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 研究目的和意义

第2章 环境空气中颗粒物来源及其危害

2．1 环境空气中颗粒物的主要来源

2．2 颗粒物对人体的危害

2．3 国内外环境空气质量标准中颗粒物限值

2．4 国内外环境空气质量标准中PM2.5限值对比

2．5 本章小结

第3章 汽车颗粒物排放测量方法研究

3．1 汽车颗粒物的形成机理

3．2 汽车排放颗粒物的特征

3．3 汽车颗粒物测量方法

3．4 环境空气中细颗粒物PM2.5测试方法

3．5 汽车尾气中与环境空气中颗粒物测量方法分析比较

3．6 本章小结

第4章 汽车尾气中颗粒物PM2.5排放试验方案设计

4．1 颗粒物排放测试方案技术路线

4．2 车辆测试清单

4．3 机动车排放测试设备

4．4 机动车颗粒物排放测试工况

4．5 机动车颗粒物排放因子的计算方法

4．6 本章小结

第5章 汽车尾气中细颗粒物PM2.5排放数据分析

5．1 轻型汽油车细颗粒物PM2.5排放因子

5．2 轻型柴油车细颗粒物PM2.5排放因子

5．3 重型柴油车细颗粒物PM2.5排放因子

5．4 CNG车辆细颗粒物排放因子

5．5 各车型细颗粒物PM2.5排放特性对比

5．6 本章小结

第6章 后处理技术对柴油机颗粒物排放的影响

6．1 排气后处理常规技术路线

6．2 控制柴油机颗粒物排放后处理技术介绍

6．3 DPF对柴油机颗粒物排放的影响

6．4 DOC+POC技术对柴油机颗粒物排放的影响

6．5 本章小结

第7章 全文总结及展望

7．1 全文总结

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位论文期间获得的科研成果