碳氢分析范文

碳氢分析范文（精选7篇）

碳氢分析 第1篇

关键词：影响,煤中碳氢测定,原因分析

一直以来, 无论是工业生产还是人们生活中, 煤都被充分使用并凸显出其重要作用。而碳、氢是煤的主要元素, 对分析煤变质的程度以及分析煤的性质具有重要意义, 同时碳、氢在煤中含量又是影响煤的燃烧温度与计算热平衡的重要指标, 由此可以见研究碳氢测定具备现实意义。

1 煤中碳氢测定的概述

1.1 煤中碳氢测定的工作原理

取一定量的煤样或者水煤浆干燥煤样在氧气中燃烧, 产生出来的二氧化碳与水分别用二氧化碳和吸水剂来吸收, 然后根据吸收剂的增量来计算煤中氢和碳的质量分数。煤样中产生的硫与氯会影响碳的测定, 如果采用的是三节炉就需要使用铬酸铅与银丝卷消除掉;如果使用二节炉就要使用高锰酸银热解产物消除;而氮且要使用粒状的二氧化锰来消除。

其工作中的部分化学反应式为:

(1) 燃烧的化学式。

(2) 吸水的化学式。

或者:

(3) 吸收CO2的化学式。

(4) 除硫的化学式 (使用铬酸铅来除) 。

(5) 除氯的化学式 (使用银丝卷) 。

(6) 除氧氮化物的化学式。

(7) 采用二节炉法, 涉及到的化学反应式。

1.2 测定操作步骤 (以三节炉法为例)

首先是将第一节炉子的炉温控制到大约850℃, 第二节炉温控制到约800℃, 第三节炉温控制到约为600℃, 整个温度相差不得超过10℃, 第一节和第二节炉子要紧靠。

第二, 从预先灼烧国的燃烧舟中取出粒度小于0.2mm的一般分析煤样或者是0.2g的水煤浆干燥试样, 称取出0.0002g, 并且均匀铺平, 然后在试样上面铺上一层三氧化钨。

第三, 接上已经恒定并且称量的吸收系统, 按照120mL/min的流量通入氧气, 打开橡皮塞, 取出铜丝卷, 快速的将燃烧舟放进燃烧管中, 让其前端恰好在第一节炉的炉口, 再加进铜丝卷, 塞上塞子, 保持氧气通入。1min后朝净化系统移动第一节炉, 让燃烧舟一半进入炉子;2min之后移动炉体, 让燃烧舟完全进入炉子;再过2min之后, 将燃烧舟移到炉子中央。保温18min之后, 将第一节炉子移到原位。2min之后取出吸收系统, 把磨口塞关闭, 用绒布擦净, 然后在天平旁放置10min后称量, 氮管没有必要称量。第二个吸收二氧化碳U形管质量变化小于0.0005g, 计算的时候就忽略。

1.3 结果计算 (以分析样煤为例)

对于一般分析样煤 (或者水煤浆干燥试样) 的碳与氢质量分数计算, 分别按照下面两个式子。

上式中:Cad为分析煤样中碳的质量分数%;

Had为分析样煤中氢的质量分数%;

m为分析煤样质量g;

m1为吸收二氧化碳的U形管增量g;

m2为吸水U形管的增量g;

m3为空白值g;

Mad为分析没有水分质量分数%;

0.2729为二氧化碳折算成碳因数;

0.1119为水折算成氢的因数。

2 影响煤中碳氢测定的原因

从上面煤中碳氢测定的工作原理可以看出, 测定过程中存在着各种燃烧反应以及各种吸收剂吸收反应, 整个过程是一个比较复杂的化学反应。一直以来都有诸多方面的影响, 导致测定结果出现误差不准确。从多次煤中碳氢测定进行分析, 发现存在以下一些原因。

2.1 净化系统中的试剂更换不及时

一般来看, 净化系统中试剂一定要在试剂失效之前更换。一般换好一次试剂之后, 测定70～100次之后就要及时检查或者更换。平时也要随时检查, 发现石棉结块或者氯化钙出现局部溶化、粘结并且阻碍着气流畅通的时候, 也必须要更换。如若不换, 就要让碳、氢的测值偏高或者测定的结果重复性不佳等现象。

2.2 除剂更换不及时, 影响碳氢测定

(1) 吸水管靠近燃烧管端的氯化钙溶化后会粘结起来, 并且会阻碍气流畅通通过。根据化学反应式可知, 当氯化钙吸收到6个分子水之后, 就会析出一部分水。由于气流被阻碍, 析出的水被气流带走, 造成氢测值偏低。

(2) 两个串联的二氧化碳吸收管中, 如果第二个U形管增量超过了50mg时, 就应该更换第一个U形管, 并且将第二个U形管移到第一个U形管位置;在第二个U形管处换上一个已通氧气达到质量恒定的二氧化碳吸收管。如若不及时更换, 当二氧化碳量超过第二个U形管的吸收容量时, 会造成碳测值偏低。

(3) 除氮管应该在30次测定后检查或者更换;否则, 一旦二氧化锰试剂失效, 就会致使碳的测值偏高。

2.3 无水氯化钙不纯

一般情况下的无水氯化钙中含碱性的物质小于0.020%, 没有必要处理就可以直接使用。但是市场上有一些无水氯化钙有可能含有少量的氯化钙等碱性的物质, 这种就必须在使用前做预处理除掉过生的CO2, 否则就会降低煤燃烧生成的二氧化碳含量, 导致氢测值较高, 而碳测值却偏低现象。

2.4 测定系统中的气路

从多种测定中观察发现, 确保测定数据具备准确性的关键是测定系统气路必须要具有良好的气密性, 整个气路必须要均匀畅通。假如在测定的时候系统气路的气密性不好或者不畅通, 都会影响测定数据偏高或者偏低。按照GB/T476一2008的规定, 测定煤中的碳氢供养的方式有两种情况:一种就是负压供氧的方式, 一种就是正压供氧方式。一旦出现了漏气现象就必须要仔细的检查, 直到查处问题症结所在为止。一般检查的方法如下。

(1) 对所有的U型管的旋塞一个一个的关闭, 寻找漏气的地方, 主要查看U型管和旋塞之间的连接处小七孔有没有对好, 凡士林涂抹的是否严密与均匀。

(2) 检查U型管和燃烧管之间、U型管和U型管之间以及干燥塔之间全部接口有没有松动, 乳胶管是否有破裂现象等。

(3) 燃烧管两端的橡胶塞必须要有弹性, 否则不能够达到密封的效果。燃烧管自身的问题也不能够忽视, 防止有砂眼而影响测定结果。

(4) 下口瓶上的边瓶塞如果没有盖好, 也会漏气。因为在测定中必须确保系统各种仪器气路畅通, 不能够有一丝赌气现象, 否则就会影响到最终数据真实性。

2.5 炉温与其他的影响因素

在煤中碳氢测定装置中, 炉温不稳定发生变化是影响较大因素之一。根据氧气的流向将温度分为三节:850℃、800℃、600℃。三节之中最为重要的又是第2与3, 这两节的温度一定不能够高于规定值, 不然就会导致氧化铜溶化堵塞燃烧管进而降低了脱硫的效果, 势必会造成测定值不准确。尤为重要的是, 第三节的炉温一定不能够低于规定值, 而且还要确保第一节的炉温能及时的恢复, 否则就会因为燃烧不完全而导致测定值缺乏真实性。

当然, 影响煤中碳氢测定的原因不仅只有上面几个方面, 还其他的一些影响因素:比如样品的粒度不均匀、供电的电压波动以及称量不准确等。

3 结语

对于煤中碳氢的测定, 影响其准确原因较多。必须要紧抓每一个细节, 不放过任何已经出现或隐患的问题, 及时排查。一旦测定数据与标准数据不符合时, 就要查找仪器和药品等原因, 找出症结并及时处理, 才能够测定出真实有效的数据。

参考文献

[1]李华英.煤质分析应用技术指南 (第2版) [M].北京:中国标准出版社, 2011.

[2]宋俊华.浅析影响煤炭中碳氢测定准确度的因素[J].煤质技术, 2010 (6) :34～37.

[3]周艳霞.浅谈提高煤中碳氢测定的准确度[J].黑龙江科技信息, 2011 (10) :57～63.

碳氢分析 第2篇

目前, 不少大型的炼油厂都采用开放式火炬系统, 该系统具有以下几点劣势: (1) 大量的火炬气排放的时候, 密封的水封面可能因承受不了强大的冲击力而被冲破, 导致火炬气直接排入大气。 (2) 水罐必须要连续不断的补充用水, 用以造成污染。 (3) 当水封罐的水饱和后, 水对会火炬管产生一定的腐蚀。 (4) 在低温情况下, 水封罐会出现结冰情况, 对火炬气的排放起到阻碍。 (5) 露点高于密封水温度的热火炬气排放时, 火炬气会在水封罐中冷凝为液态并再次聚集。如果此时发生火灾, 会导致燃烧部分出现火雨。 (6) 在寒冷的地区, 必须要对水封罐进行防冻措施。

2 封闭式火炬系统的设计介绍

近年来, 随着封闭式火炬系统的工艺不断提高, 先进的仪表控制技术被引导火炬系统设计中, 封闭式火炬系统的设计也应运而生, 并得到国际标准规范的认可。

2.1 封闭式火炬系统的组成及功能

同传统的火炬系统相比, 封闭式火炬系统最大的特点在PVC/PZV/爆破片的设计上与之前不同。系统的排放设备主要由几下几个部分构成, 火炬管、分液罐、处理单元等几个部分构成。其中, 最为典型属“PVC/PZV/爆破片”的设计, 各部分功能的特点如下:

2.1.1 PVC、PZV被称为分级控制阀, 通常被安置于分液罐的下游, 其主要作用是为火炬提供背压作用, 用来增加火炬气回收系统的压力, 防止空气进入火炬的总管, 对火炬气进行控制和分配【1】。

2.1.2 PVC可以对阀的压力进行调节, 根据阀前火炬管网中压力的大小对阀门的开度进行调整, 对火炬气量进行调整, 保证火炬管网的压力不少于0.04MPa。

2.1.3 PZV是可以快速进行开关的阀门, 具有较高的可靠性, 通常以轻质的活塞为原料, 可在很短的时间内实现阀从“全关”到“全开”。当火炬管网的压力升高后, PZV阀会自动打开, 当火炬气通过PZV阀进入燃烧单元后, 阀门又会立刻关闭, 保证空气不会流入火炬总管。

2.1.4 爆破片:为保护系统的安全, 每个PZV阀都需要有对应的爆破片。因为在PZV阀出现故障时, 管网的压力便会随之增高, 达到临界值时会引起爆破片破裂, 将火炬气安全送入处理单元进行燃烧, 从而保证上游的排放装置设备的安全。即便如此, 在整体的设计理念上一定要遵守防爆破原则, 避免爆破片爆破的情况发生。

2.2 分液罐的设计

若分液罐的设计不符合相关的标准, 那么在遇到紧急放空的情况时, 往往难以对液滴进行彻底的分离, 在火炬头燃烧时往往会产生大量的黑烟, 严重时会引起火灾, 存在较大的安全隐患【2】。因此, 在对分液罐进行核算时, 应该严格的按照规定的流程进行。卧式分液罐的储存量最小应不低于30min凝液泵的排量, 能将直径在600um以上的滴液进行分离。另外, 要结合实际的情况选择液罐凝液的排放方式。目前, 常用的有泵送和气体压送的方式。由于采用瓦斯压送的风险较大, 大多数情况选用的是泵送方式。泵送的启动模式建议设置成人工启动, 操作人员在启动前对现场的液位进行监控, 避免因液位低造成的串气事故。同时对分液罐的温度、压力及仪表监测参数进行设置, 当某样参数濒临临界值时, 报警系统会自动启动。

2.3 火炬简体及分子封

火炬简体的底部排凝结构设计和分子封气体的选择对系统的运行十分重要。不少事故是因为底部排凝阀没有及时关闭引发的。因此, 在对火炬简体底部进行设计时, 最好采用u型溢流结构, 在不运行是要确保处于关闭状态。由于使用过程中, 底部排凝结构受腐蚀的影响会出现较多的氧化锈渣, 会出现直线排管锈死无法打开的现象。因此, 分子封介质最好选用氮气等惰性气体, 保证能及时的将简体底部的锈渣和积液排除, 确保设备的正常运行。

3 封闭式火炬的应用

3.1 地面火炬, 无论怎样的地面火炬都有大小不同的分级燃烧器。

根据火炬量的大小利用PCV和PZV进行调节, 令其到达与之匹配的燃烧标准【3】。PCV通常对应的为第一级的燃烧器, PZV阀对应的为第二级的燃烧器, 对PCV和PZV阀的压力值的设定十分关键, 跟结合火炬气的实际排放情况和每级燃烧器的燃烧情况具体的设定。保证爆破片的设定压力与PZV阀相匹配。

3.2 在多头联合高架火炬系统, 利用PCV和PZV, 能够对火炬气进行很好的控制。

可令火炬气先进入其中的火炬头进行燃烧, 当该火炬头处理能力达不到需求量时, 在进入另一个火炬头燃烧, 起到节约资源的作用。

4 结语

综上所述, 虽然传统的碳氢火炬系统的工艺一直被很多厂家广泛应用。由于其自身的缺陷性, 令其在某些场合的应用中受到很多限制。因此, 本文对封闭式火炬系统的设计工艺特点及相关的应用进行了介绍, 希望为以后火炬系统的工艺设计工作提供参考。

摘要：为探讨炼油厂碳氢火炬系统的工艺设计要点, 通过对比传统开放火炬系统的缺陷, 阐明现代火炬系统的工艺设计的优势及应用方法。证实现代火炬系统的工艺能够提高碳氢火炬系统的工作效率。

关键词：炼油厂碳氢火炬系统,工艺设计,要点

参考文献

[1]周龙, 李珍, 王庆典等.放空火炬系统综合设计研究[J].工业炉, 2014, 36 (3) :18-21.

[2]孟庆海.火炬系统“本质安全”设计[J].石油化工安全环保技术, 2014, 30 (4) :7-9.

碳氢分析 第3篇

1 系统原理与试验装置

1.1 系统的组成与温度采集

系统主要由P89V51RD2单片机+CPLD构建平台, 使用CPLD作为IO口的扩展接口, 并利用CPLD高速、可靠的特性完成硬件超温保护和电机快速定位。

系统整体框图如图1。

系统中有燃烧炉、试剂炉、还原炉、集气室、分析室5路温度采集, 其中前三个为高温炉恒温点分别为950℃、950℃、700℃, 实验温度均小于1 000℃, 用K分度热电偶 (测温范围为-270~1 370℃) 经AD620放大后送到单片机, 放大倍数为43.006 8, 温度为1 000℃时放大后的电压为1 775.14 m V;另外两个为恒温室, 恒温点为48℃, 采用AD590测温 (测温范围为0~150℃) , 其25℃时为1 192.8 m V, 按4 m V/度的方式增减。其反映温度的电压经4051模拟开关切换后由ICL7135进行AD转换, 通过CPLD采集转换后的数字信号, 并通过并行总线送单片机使用。冷端温度的采集用温度传感器芯片LM75AD。

1.2 工作原理

称取一定量的实验样品, 在高纯度氧气流中及高温下燃烧, 燃烧产物中的硫氧化物和氯用炉内填充剂于高温下除去;水蒸气、二氧化碳和氮氧化物进入储气筒中混合均匀。定量抽取一份混匀后的气体送入红外测定室, 由一个组合红外传感器分别测出二氧化碳和水蒸气的含量, 用特定公式计算出C、H元素的含量[9,10]。

2 仪器的实验室测量

2.1 测试目的

(1) 验证标煤实验结果的精密度与准确度是否符合国标要求。

(2) 验证SDCH235碳氢元素分析的稳定性。

2.2 试验测试数据

2.3 数据分析

由数据可知SDCH235碳氢元素分析, 从早上的8∶00开始升温, 升温与恒温1.5h后, 开始实验直至晚上的7∶50, 共进行了30个试样的实验, 碳值极差为:0.87, 氢值极差为:0.20, 初始压力极差为:638, 目标控制压力极差为:122, 碳初始AD为:213, 氢初始AD为:468, 由此可知SDCH235碳氢元素分析系统在当天的早上9∶30至晚上7∶00, 该段时间内该系统相对稳定, 漂移量小。

3 仪器在重庆南桐矿务局的应用测试

3.1 实验条件

(1) 采用纯度为99.5%的医用氧气与纯度为99.5%的氮气。

(2) 称取样重约100 mg的01m、02j、07k、26a、EDTA及约50 mg的EDTA进行碳曲线的标定;称取样重约100 mg的01m、02j、26a、EDTA及约50 mg的EDTA进行氢曲线的标定。

(3) 试样燃烧时间约195 s, 其流量与时间参数为:20/120/15/18/304/2/4/3/2;打开SV1阀, 其实际流量为0.5 L;打开SV2阀, 其实际流量为1.0L;打开SV3阀, 其实际流量为3.8 L (SO2流量计) 。

(4) 碳标定公式为y=255.549 138x2-2.853698x+6.252 376;氢标定公式为:y=256.855 091x2+40.290 276x+0.196 367;标定压力为97 778。实验室未装空调, 环境温度10~15℃。

3.2 实验测试数据

试验测试数据如表4所示。

(1) 本次调试该设备总共测试了7种用户样、12种标煤和1种标准物质, 其碳氢实验结果的精密度均符合国标要求, 准确度也符合要求。

(2) 因该化验室的用户样含碳量在30%~85%, 而标煤的含碳量在60%~80.20%, 所以在标定曲线时采用了样重为50 mg的EDTA参入曲线的标定, 以保证标定曲线覆盖用户样测量范围。

4 结论

本设计装置严格按照GB/T 214—2007《煤中全硫的测定方法》和ISO 19579:2006《固体矿物质燃料—红外光谱法测定硫》进行测量, 分别在实验室条件下对仪器进行了精密度和准确度测量以及仪器的稳定性测量。经测量, 其精密度和准确度符合国家标准 (Cad%≤0.5%, Had%≤0.15%) , 稳定性好。在重庆楠硐矿务局煤炭研究中心对仪器进行了7种用户样、12种标煤和1种标准物质的现场试验, 其碳氢实验结果的精密度和准确度均符合国标要求。

摘要：介绍一种碳氢元素分析仪装置的设计, 在实验室条件下对仪器进行了精密度和准确度, 以及稳定性的测量。该设备精密度和准确度符合国家标准, 稳定性好。此外对仪器进行了现场工程应用, 在重庆楠硐矿务局煤炭研究中心对仪器进行了7种用户样、12种标煤和1种标准物质的现场试验。该化验室的用户样含碳量在30%85%, 而标煤的含碳量在60%80.20%, 在标定曲线时采用了样重为50 mg的EDTA参入曲线的标定, 以保证标定曲线覆盖用户样测量范围。其碳氢实验结果的精密度和准确度均符合国标要求。

关键词：碳氢元素分析仪,精密度,准确度,煤样

参考文献

[1] 李岩.卢祁.中国煤质检测仪器设备市场现状和未来需求分析.中国仪器仪表, 2011; (2) :22—24

[2] 王蓬, 李宏伟, 张宗展, 等.氧氮分析仪的热导检测器及热敏元件的选择.冶金分析, 2006;5 (26) :89—92

[3] 姜镇哲, 王忠胜, 曲静宜, 等.微量碳氢氮元素分析仪的研制.分析仪器, 2012; (01) :42—45

[4] 曹喜焕, 陶丽雯.碳氢氮元素分析仪还原剂的活化处理.分析仪器, 1997; (02) :60—61

[5] 于鲸, 杨洁, 朱振忠.如何提高煤质分析的准确性.煤炭加工与综合利用, 2010; (5) :46—48

[6] 王志飞.浅谈控制煤质分析检测数据准确度的重要性.煤质技术, 2009; (6) :19—20

[7] 尚英莲.浅析煤质分析中应注意的几个问题.内蒙古石油化工, 2007; (10) :21—22

[8] 王林红.煤质分析中的环境因素控制.煤质技术, 2005; (1) :59 —60

[9] 李英华.煤质分析应用技术指南.北京:北京标准出版社, 1999

塞拉尼斯开发碳氢化合物制乙醇技术 第4篇

据悉, 每座工厂能够生产超过100万吨的乙醇, 项目获批后可在30个月内启动生产。此外, 塞拉尼斯还计划利用该先进技术, 改进并提升其位于南京化学工业园的现有一体化乙酰基生产设施。如果这一计划能得到政府批准, 改进后的装置至2013年中期, 可增加约20万吨乙醇产能, 其项目进度将比原计划提前6~12个月。

乙醇生产是否一定要以珍贵的粮食作为原料?塞拉尼斯近期推出的TCX创新技术对此作出了回答。塞拉尼斯在美国德克萨斯州明湖的研发团队开发的这一技术可利用天然气、煤等原料进行大规模乙醇生产, 而成本却比玉米制乙醇低得多。

有了塞拉尼斯的TCX技术, 燃料乙醇生产不必受制于玉米, 乙醇的生产将更加经济。利用塞拉尼斯TCX技术生产的乙醇成本只相当于以低于每桶70~75美元的原油价格来生产汽油。此外, 塞拉尼斯的TCX技术还可以根据全球市场的消费需求轻松调节产能。

碳氢分析 第5篇

怠速停机是混合动力汽车节能减排的一项重要措施,发动机频繁起/停则成为混合动力汽车独有的典型瞬态工况。美国Argonne国家实验室对丰田混合动力车Prius和本田混合动力车Insight进行了起/停排放测试[1,2],结果发现两者在起动和停机时都会出现排放峰值。美国韦恩州立大学对某并联混合动力汽车在FUDS(federal urban driving schedule)驾驶循环中发动机的起/停次数进行仿真估计,结果表明发动机在单个驾驶循环中被起动了65次[3],这反映了发动机起/停工况在混合动力运行过程中的频繁程度。按照欧-Ⅲ、欧-Ⅳ和美国FTP75测试法规计算,起动过程中的HC排放量占整车测试过程的50 %～80 %[4]。因此,对混合动力汽车起动过程的燃烧和排放特性进行研究分析具有重要的现实意义。

一般情况下,混合动力发动机高速拖转起动时可以减少初始阶段的喷油量,甚至取消预喷,并通过加快起动空燃比向理论空燃比的过渡,从而降低起动过程的HC排放。文献[5]对混合动力发动机起动和暖机过程进行了标定研究,结果表明在混合动力模式下减少发动机拖动期喷油量后,HC排放恶化。Prius发动机起动时,转速在0.4 s左右达到970 r/min,此时第一次喷油开始。为了避免在起动初期转速升高过多,在前4个循环只有1缸工作,从第五循环开始4缸都工作,整个起动过程中电机都在进行转矩控制,以降低转速和转矩波动[2]。快速拖动起动时,转速、进气道压力等都在剧烈变化着,起动过程控制策略极其复杂。在此瞬态过程中,由于燃烧状态不稳定,很容易发生不完全燃烧和失火现象,从而使HC排放急剧增加。本文针对混合动力汽车发动机快速拖动起动与传统发动机起动过程进行了对比,分析了起动过程的瞬态燃烧与排放特性。

1试验机型及装置

1.1试验机型

试验样机为上海华普汽车有限公司生产的进气道喷射式汽油发动机,型号为JL479QA,缸径×行程为(78.7×77.0) mm,总排量1.498 L,标定功率为69 kW(6 000 r/min),最大转矩为128 N·m(3 400 r/min),压缩比9.3,气缸数4,点火顺序1-3-4-2,燃油为93#汽油,满足国-Ⅲ排放法规。

1.2试验装置

采用英国Cambustion公司的快速响应瞬态HC测试仪HFR500进行排放数据测量。该仪器将反应腔伸展到采样探头附近,减少了传统仪器由于采样通道造成的响应延迟,在对某一缸进行单独测量时,采样探头可伸到排气门附近。采用了CSM公司的频率、电压、热电偶温度信号采集模块和ATI公司的Vision标定软件,共同组成发动机数据采集和标定系统。图1为试验台架示意图。

2汽油机快速拖动起动瞬时转速

2.1拖动转速对起动时间的影响

快速拖动起动是由ISG(integrated starter/generator)电机以高转速将汽油机拖动到怠速转速或高于怠速转速再开始喷油点火,汽油机着火后电机转矩卸载。图2为冷却液温度为85 ℃时,汽油机常规起动与快速拖动起动的瞬时转速对比。由图2可以看出,原机起动时,起动马达以200 r/min转速拖动,0.5 s左右时首轮着火开始。汽油机约为0.7 s时达到最大转速,然后转速不断下降直至稳定到怠速转速800 r/min左右,整个起动过程持续约2.7 s。当以目标拖动转速1 000 r/min拖动到怠速转速起动时,首次着火发生在0.1 s左右,0.4 s时达到最大转速1 100 r/min,2.2 s稳定至怠速转速。随着拖动转速的升高,首次着火时间并没有明显缩短或延长的趋势。

2.2快速拖动对燃烧的影响

图3为不同水温下原机和快速拖动起动(拖动转速1 000 r/min)时瞬时转速和气缸压力的对应关系。由图3可以看出,气缸压力峰值随循环数增加而不断降低。冷机状态下原机起动时,第一循环缸压峰值为3.8 MPa,到第五循环时则降至0.6 MPa左右。采用快速拖动起动时,初始几个循环的缸压峰值比原机起动时低,其中第一循环的缸压峰值只有2.5 MPa。从第一循环到第五循环,缸压峰值的差异比原机起动时要小;同时,原机起动和快速起动首循环燃烧压力峰值发生时间相隔0.6 s左右,即首次着火时间缩短了。热机与冷机起动具有类似的规律,只是热机起动时缸压整体较低。产生这种现象的原因有:(1)由于高速拖动时进气压力降低,相同过量空气系数下循环进气量减少,总做功量降低,导致缸压降低;(2)由于快速起动时拖动到首次着火的时间很短,首次喷油燃油蒸发时间短,同一空燃比下实际进入气缸的燃油减少,使总的做功量减少,缸压降低[6]。水温低时这个因素的影响较大。暖机后,燃油蒸发条件得到大幅度改善,蒸发时间的减少对总的燃油蒸发量影响缩小,在水温85 ℃时,快速拖动起动的燃烧与传统起动模式的燃烧非常接近。此外,为了维持汽油机转速稳定,点火时刻推迟也会使最高燃烧压力降低。

3汽油机快速拖动起动喷油策略

3.1预喷燃油

图4为预喷对起动过程的影响。由图4可以看出,原机水温为50 ℃、喷油转速为50 r/min、拖动转速为200 r/min时,预喷燃油正常时汽油机转速到达800 r/min所用的时间约为0.6 s,取消预喷后发动机转速到达800 r/min所用的时间约为1.6 s,预喷燃油有利于汽油机的迅速起动。取消预喷燃油后,在起动初期,HC排放曲线有比较大的峰值。这是因为气缸内混合气过稀,造成了失火或不完全燃烧。

3.2燃油补偿

对于混合动力而言,可以利用电机提高拖动转速来改善起动速度,从而弥补取消预喷燃油对起动速度产生的影响。但是考虑到排放的因素,预喷不应完全取消,可以适当地减少预喷燃油量,采取燃油补偿措施。

燃油补偿修正因子决定起动工况下的燃油补偿量和预喷燃油油量,是影响发动机起动过程排放控制的一个重要参数。通过标定此参数可以改善起动过程中混合气的质量和燃烧,进而改善排放。图5为燃油补偿对起动过程的影响(冷却水温为30 ℃时,拖动转速为1 000 r/min,燃油补偿量系数由8.18 %增大到16.4 %)。由图5可以看出,当补偿系数为16.4 %时,汽油机转速在起动后的前0.5 s快速上升。这是由于汽油机起动后的最初几个循环,燃油雾化不充分,混合气偏稀,此时增大燃油补偿量,可以改善混合气偏稀的情况,发动机输出转矩增大,转速上升快。在0.5～0.8 s之间的工作循环,继续增大燃油补偿量会造成混合气偏浓,出现了不完全燃烧现象,造成汽油机转矩下降;同时,混合气偏浓导致未燃HC增多,出现排放峰值。

3.3进气控制

进气道压力和进气流量的变化共同反映了怠速旁通阀进气控制的效果。图6为不同拖动转速和水温下起动时进气压力的对比。由图6可以看出,由于冷机时怠速转速较高,怠速旁通进气量较多,因而转速稳定后进气压力比热机时高。当快速拖动起动时,进气压力下降很快;而热机比冷机起动时下降得更快。较低的进气压力有利于进气道内油膜蒸发,但是会导致气缸内残余废气系数升高使燃烧恶化[7]。

4汽油机快速拖动起动点火控制

4.1推迟点火

图7为快速拖动起动与传统起动点火提前角的对比。由图7可以看出,适当推迟点火,使混合气后燃,可以提高排气温度,加热三效催化器与氧传感器,以缩短三效催化器起燃时间和氧传感器进入闭环控制的时间。点火时刻大幅度推迟时就需要相应增加进气量,以维持发动机输出转矩,使发动机维持怠速转速。因而,电子节气门应增大开度使进气量增加。

图8为不同点火提前角下的排气温度。由图8可以看出,对于4种点火推迟量,排气温度达到250 ℃需要的时间分别为:65、45、30、22 s。

4.2三效催化器特性

图9为不同点火提前角对HC转化效率的影响。如图9a所示,冷机时,随着点火的提前,HC的转化效率并未显著提高,始终低于20 %,三效催化器未起燃。如图9b所示,暖机后,当点火提前角修正值为-20 °CA和-10 °CA时,在37 s左右,HC转化效率达50 %,三效催化器起燃,随后HC转化效率迅速提升,在48 s左右达到了90 %,排气温度在30 s内达到了250 ℃以上。

5汽油机快速拖动起动瞬态排放特性

5.1不同拖动转速的瞬态排放

图10为三效催化器前冷机和热机下快速拖动和常规起动下的HC排放。如图10a所示,冷却水温为30℃时,当采用快速拖动起动策略时,首循环失火,HC浓度最高达到了17 500×10-6,然后HC浓度逐渐降低,最后趋于稳定。冷机时,除了第一循环失火外,快速拖动起动时HC排放整体与原机起动过程比较接近。如图10b所示,冷却水温为85 ℃时,起动初始的3 s内有不同程度的不完全燃烧和失火发生,这是由进气、燃油补偿及点火提前角的调节变化所共同造成的结果。此外,热机状态下原机起动时前3 s的HC排放比冷机时高很多。这是由于热机起动时怠速旁通进气调节幅度较大,而使空燃比不能得到精确控制造成的[8]。采用快速拖动起动,随着拖动转速升高,HC排放也急剧升高,当拖动转速为2 000 r/min时,最高HC排放浓度接近55 000×10-6。

5.2不同点火提前角的瞬态排放

图11为不同点火提前角时三效催化器前、后的HC排放。如图11a所示,冷却水温为30 ℃、拖动转速为1 000 r/min时,经催化转化处理后HC排放曲线变化平缓且浓度较高。过多地推迟点火(-20 °CA)时,会发生不稳定燃烧、失火,HC峰值反而会升高。

如图11b所示,冷却水温是影响HC排放的重要因素,点火提前角为-10 °CA和-20 °CA时,在38～60 s之间,HC排放几乎为0。此外,在0～7 s之间,三效催化后HC排放峰值甚至高于催化前。这是由于催化剂表面对HC的物理吸附作用引发的,上一工作循环中残余的HC被吹到三效催化器后造成该现象,与化学反应无关。

6结论

(1) 快速拖动起动时,随着转速升高,进气压力下降较快,燃油蒸发时间缩短,混合气雾化效果差,不完全燃烧与失火现象较为严重。同时,HC排放浓度随拖动转速升高而恶化的趋势与冷却水温有着密切关系。热机起动时,怠速旁通进气调节幅度较大,而使空燃比不能得到精确控制造成HC排放剧增。

(2) 取消预喷燃油,混合气过稀,缸内会失火或不完全燃烧,使HC排放恶化。拖动转速较低时,取消预喷燃油会使电机拖转时间变长,造成发动机起动困难。增大燃油补偿量系数,可缩短起动时间,并且能改善汽油机起动后前几个工作循环混合气偏稀的情况,降低HC排放。

(3) 随着点火推迟,HC排放呈递减趋势。但是当点火推迟到-20 °CA,冷机起动时目标转速高,喷油量大,但进气量小,燃油雾化不均匀,排放恶化。冷却水温也是影响HC排放的重要因素,当点火提前角为-10 °CA、水温为30 ℃时,汽油机起动后60 s内三效催化器始终未起燃;在水温为85 ℃时,汽油机起动后40 s内起燃,60 s内HC转化效率可达90 %。

参考文献

[1]Ng H K,Anderson J A,Duoba M J,et al.Engine start char-acteristics of two hybrid electric vehicles(HEVs)-Honda In-sight and Toyota Prius[C]//SAE 2001-01-2492,2001.

[2]Duoba M,Ng H,Larsen R.In-situ mapping and analysis ofthe Toyota Prius HEV engine[C]//SAE 2000-01-3096,2000.

[3]Henein N A,Taraza D,Chalhoub N,et al.Exploration of thecontribution of the start/stop transients in HEV operation andemissions[C]//SAE 2000-01-3086,2000.

[4]Klein D,Cheng W K.Spark ignition engine hydrocarbon emis-sion behaviors in stopping and restarting[C]//SAE 2002-01-2084,2002.

[5]黄开胜,金振华,张云龙.并联式混合动力车汽油发动机的起动和暖机过程研究[J].内燃机工程,2007,28(2):6-9.Huang K S,Jin Z H,Zhang Y L.Investigation of gasoline en-gine cold-start and warm-up for parallel hybrid electric vehicle[J].Chinese Internal Combustion Engine Engineering,2007,28(2):6-9.

[6]于水,董光宇,高原,等.基于循环分析的发动机快速起动瞬态燃烧特性[J].内燃机学报,2008,26(5):404-409.Yu S,Dong G Y,Gao Y,et al.Characteristics of combustionand emissions during engine transient quick cranking start basedon cycle-by-cycle analysis[J].Transactions of CSICE,2008,26(5):404-409.

[7]Yunfei L,Henein N A,Tagomori M K.Port2fuel injectiongasoline engine cold start fuel calibration[C]//SAE 2006-01-1052,2006.

浅谈三节炉法测定煤中碳氢元素含量 第6篇

构成煤有机质的主要元素就是碳和氢，煤有机质的95%以上是碳、氢以及氧三种元素。碳和氢的含量随着煤的变质程度的加深呈现相反的趋势，随着煤变质程度的加深，碳的含量是增高的而氢的含量则会降低。由于碳氢的含量与煤的变质程度有着密切的关系，因此，对煤质进行科学分类的指标之一就是碳氢的含量。此外，煤中的碳氢含量与其他的特性也有着密切的关系，因此，为了核对其他指标测定结果的准确性，可以通过碳氢含量推算发热量来进行。在生产中为了推算燃烧设备的理论燃烧温度以及计算锅炉燃烧中的热平衡，一般都根据煤中的碳氢元素含量进行，此外，还可以根据碳氢含量计算气化工业中气化时的物料平衡。因此，在煤质的检测工作中不可或缺的项目之一就是测量煤中碳氢元素的含量。

2 煤中碳氢测定的原理

将煤在氧气中进行燃烧，煤中的碳经过燃烧生成二氧化碳，而氢则生成了水。经过二氧化碳吸收剂与吸水剂将生成的二氧化碳和水吸收。将吸收剂前后的质量进行对比就可以得出煤中碳和氢的含量。各化学反应如下：

(1) 燃烧反应：

(2) 二氧化碳和水的吸收反应：

3 干扰煤中碳氢测定的因素及其排除方法

煤在燃烧的过程中除了生产二氧化碳和水以外，还会生成硫化物、氮化物以及氯等。如果不除去这些杂质，二氧化碳的吸收装置就会将他们全部吸收而增高碳值，因此，为了保证碳值的准确性必须排除这些干扰因素。一般情况下，在燃烧管内排除硫化物和氯化物，在管外排除氮化物。

3.1 硫氧化物和氯的脱除

三节炉法，用铬酸铅脱硫的氧化物，以银丝卷脱氯：

3.2 氮氧化物的脱除

用粒状二氧化锰脱除氮氧化物：

3.3 实验装置的气路影响

实验前应该对整套装置进行气密性检测，如果气路漏气，会产生平行样误差大，实验结果偏低。应从以下几个方面进行排除： (1) 橡胶塞老化密封不严。 (2) 输液胶管破损。 (3) 各U形管之间的连接硅胶管松动。 (4) U形管塞子没有密封。 (5) 由于燃烧管使用时间较长，长时间在高温下有沙眼产生，都会使气密性不合格。

在气密性检查之前应首先保证整套装置的气路通畅，造成气堵的原因可能有以下几条： (1) 燃烧管中试剂粘连。 (2) 除氮U形管中的二氧化锰成粉状。 (3) U形管的塞子与支管处有试剂堵塞。 (4) 各连接管路中有异物堵塞。

保证整套装置的气密性是获得准确结果的首要条件。

3.4 化学试剂和材料的影响

3.4.1 使用无水氯化钙吸收煤燃烧中生成的水。

但是目前市面销售的无水氯化钙多少含有少量的氧化钙等碱性物质，如果使用前不对其进行处理，由于吸收煤燃烧生成的二氧化碳从而导致氢的测量值偏高，而碳的测量值偏低。因此，使用前应当预处理氯化钙以保证测量值的准确可靠。过程如下：将氯化钙装入气体干燥塔，通入CO23～4小时，随后密封静置过夜，第二天通入过量的氧气(把多余的二氧化碳气体排干净)。

3.4.2 随着试验的进行，燃烧管中的填充物经过70～100次测定试验后应检查或者更换。

以避免结果出现偏差。造成结果不准确。吸收装置的试剂也应根据试验情况进行更换。如果氯化钙U形管中出现溶解和粘连或者有水珠在U形管中不能被立即吸收应进行检查更换;二氧化锰应该在试验进行50次左右或者出现粉末状过多影响通气质量的情况下进行检查更换;钠石灰在粉红颜色褪去的情况下进行更换，避免吸收不完全;或者第二个钠石灰U形管有明显增重情况下也要进行检查更换。在更换燃烧管或U形管的填充物时应尽量保持两支管子所装药品的质量和粒度能相对一致，保证重现性和吸收能力。

3.4.3 橡胶塞和链接胶管在使用前均需要在105℃烘箱中干燥8小时以上。

3.5 空白值的测定

由于试验环境发生变化时，试验中使用的瓷舟和催化剂会因为吸水而影响氢值测定的准确性，因此我们要进行空白试验，在计算结果时减掉空白值。影响空白的主要因素是空气的湿度变化，除此之外氧气不存，橡胶帽受热分解等都会影响空白值的稳定。

4 试剂的重复使用与回收

(1) 氧化铜丝：用1mm孔筛子筛去粉末。 (2) 铬酸铅：用热的稀碱液约50g/L氧化钠溶液浸渍，然后用水洗净干燥，并在500℃～600℃下灼烧0.5h。 (3) 银丝卷：用浓氨水浸泡5min，在蒸馏水中煮沸5min。用蒸馏水冲洗干净并干燥。

5 注意事项

(1) 称样时要搅拌均匀，使下沉的硫与煤样混合。 (2) 在操作过程中要注意第三节炉的温度，铬酸铅的加热温度超过600℃时有可能会融化粘结在一起。

6 结束语

在经过几年的实际操作过程中发现，煤的碳氢元素含量的测定是一个很不稳定的项目，气体分析，很难保证气体的流量，只能通过肉眼的观察来辨别两个燃烧管的通气性能。并且在气体的流通过程中也看不到是否有漏气现象;在更换燃烧管的填充物时，如果两支燃烧管的填充物粒度与质量差别较大，它的通气性能和对干扰气体的吸收也有差别，这就对测定的数据有很大的影响。

综上所述，煤中碳氢元素的测定是一项规范性较强，操作比较复杂的项目，只要我们能严格按国家标准操作，减少人为的误差，就可以达到结果的准确性。这就要求分析人员应有较高的专业理论知识和较强的操作能力。

参考文献

[1]李珊珊.探讨煤中碳氢元素的测定[J].科技风, 2011 (22) .

[2]冯秀云.三节炉法测定煤中碳氢的探讨[J].山西煤炭管理干部学院学报, 2004 (03) .

碳氢分析 第7篇

VOCs排放与行驶模式密切相关。行驶模式大体分为怠速、加速、巡航和减速四种。污染物排放与行驶模式的关系已有大量研究 (e.g.Tsai et al., 2003;Kado et al., 2005;Morawska et al., 2005;Chan et al., 2007;Kim Oanh et al., 2008;Livingston et al., 2009;Chang et al., 2009) 。如, 欧洲乘用小汽车在低速模式下随着速度的增加, CO和TCH的排放减少, 然后随着速度的增加增加, 在80km/h是排放最低 (Ntziachristos and Samaras (2000) ) 。Ericsson (2001) 根据车载测试得出在50~70km/h时TCH和NOx排放最低, 并且燃料消耗最少。这些研究主要集中在TCH排放上。

NMHCs的排放研究较少 (e.g.Bailey et al., 1990;Tsai et al., 2003;Kado et al., 2005;Kim Oanh et al., 2008) 。Bailey et al. (1990) 分析了英国含铅汽油中16种NMHCs的排放, Tsai et al. (2003) 通过台架实验测试了摩托车的NMHCs排放。Kim Oanh et al. (2008) 研究了曼谷繁华街道上机动车甲苯和二甲苯的排放因子, 发现白天变化不大, 夜晚降低。Kado et al. (2005) 在加利福尼亚检测了6种VOCs:1, 3-丁二烯、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯, 表明压缩天然气燃料汽车1, 3-丁二烯、苯的排放最高。

本文选取有代表性的在用车通过台架实验研究在用车NMHCs的排放, 并研究了机动车排放与臭氧生成的关系。

1 研究方法

1.1 车型选择

选取了6辆私人汽油小汽车、4辆LPG燃料车租车。被测车辆分别从私人车主、出租车公司和大学征用, 尽可能涵盖不同的车型年份和行驶里程

1.2 台架测试系统

采用ESP Precision Dynamometer Model PD-250台架测试系统。测量工况分为怠速工况、25km/h、50km/h、70km/h、100km/h稳态行驶工况, 代表了大部分城市行驶工况。但本文没有研究瞬态工况。测试方法参照欧洲测试法规及其修正附件 (European E-mission Regulation 70/220/EEC, EU, 1970) 。

1.3 采样和分析

VOCs采用2L不锈钢真空罐, 采样时间为1min。两周内在实验室采用GC/MS完成成分分析。分析项目包括22种饱和烃、15种非饱和烃、14种芳香烃。分析过程可参考文献Simpson et al. (2000) and Colman et al. (2001) 。

1.4 质量保证和质量控制

采样前采样罐至少用纯氮反复充气和抽空清洗5次。收集存样以备检查分析的准确性和可靠性。用多点外标法校准曲线计算VOCs数值。每天用1000bbpv标准校准气体制作标准曲线。多数NMHCs的检测限在100pptv, 精度在0.5~5%。

1.5 数据分析

根据尾气排放浓度、体积和运行里程计算排放因子。计算公式如下:

式中为特定行驶工况下尾气体积 (m3) , 为发动机转速 (rpm) , 为行驶工况经历的时间 (min) , 为发动机缸体总体积 (cc) , 为校正系数:2冲程发动机为2, 4冲程为0.5, 为特定行驶工况下排放的特定组分的质量 (mg) , 为组分浓度 (mg/m3, 为标准体积 (m3) , 为在测试循环中运行里程 (km) 。

1.6 光化学反应

VOCs是臭氧形成的前体物质。单一VOCs组分乘以增强反应活性参数 (MIR) 可以评估臭氧生成潜力。MIR的单位是g臭氧/g VOCs组分。因此前面计算的排放因子乘以MIR便可转换成臭氧生成排放因子。

2 结果及讨论

2.1 NMHCs排放与速度的关系

2.1.1 汽油小汽车

分析结果表明, 汽油小汽车排放的NMHCs中, 烷烃最多, 重量百分比为40~63%, 其次是烯烃和芳香烃, 分别为6~12%、19~23%。而且, 随着速度的增加, 烷烃排放略有增加趋势, 芳香烃呈现降低趋势。从单一组分来看, 主要的NMHCs有:乙烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、2, 2, 4-三甲基戊烷、乙烯、苯、甲苯、间/对二甲苯、1, 2, 4-三硝基甲苯。不同组分表现出不同的速度相关性。如从怠速到100km/h, 乙烷质量百分比从3.1%增加到20.8%, 而戊烷保持不变。甲苯在低速工况下 (<50km/h) 排放较高, 在高速情况下略有降低。值得注意的是, 在怠速和低速条件 (<25km/h) , NMHCs组分分布变化较大, 而在大于50km/h的条件下相对稳定。异戊烷在怠速状态下的协方差系数 (CV) 为80%, 在25km/h时为48%, 50~70km/h时CV为25%, 100km/h时, CV为22%。t检验表明, 除乙烷外无显著性差异。乙烷在高速条件下排放较低速高。这一点与其他研究者的结果相左 (Chang et al., 2001;Watson et al., 2001;Lu et al., 2003;Liu et al., 2008) 。同时, 1, 3-丁二烯和乙炔排放很少, 也和其他研究结果不同 (Ye et al., 1998;Rudolph et al., 2002;Ho et al., 2009) 。因此, 慎用1, 3-丁二烯和乙炔作为机动车排放的失踪物。

2.1.2 LPG燃料出租车

LPG燃料出租车的排放主要是由低分子量烷烃引起的, 即C2~C4烃。主要有乙烷、丙烷、异丁烷和正丁烷。烷类占到74~94%, 而烯烃和芳香烃占极少部分。乙烷在100km/h时占7.5%, 在怠速条件下占11.4%, 乙烷是燃料不完全燃烧的产物。丙烷占24~37%, 异丁烷占16~20%、正丁烷占19~25%, 这是由未燃烧的LPG泄漏到排气系统中造成的。随着速度的增加, 烷类排放减少, 表明在高速条件下, LPG燃烧更充分。相反, 芳香烃随着速度的增加, 排放增加 (怠速为1.23%, 100km/h时为6.87%) , 表明LPG完全燃烧时生成大分子量芳香烃。本研究结果和其他研究者的结果类似 (Chang et al., 2001;Lu et al., 2003;Ho et al., 2009;Lai et al., 2009) 。丙烷是排放最多的组分。和汽油车相比, C2-C4烃的分布差异较小, 这是因为所选用的LPG出租车生产年份和行驶里程差异不大。

2.2 速度对排放因子的影响

2.2.1 汽油车

排放因子对污染物排放量的计算和大气物理化学模拟十分有用。汽油车NMHCs中乙烷、异戊烷、二甲基戍烷, 2, 2, 4-三甲基戊烷、乙烯、苯、甲苯、间二甲苯的排放因子较高。统计分析显示, 各组分排放因子没有显著差异。NMHCs总排放因子在25km/h条件下为300mg/km, 随后随着速度的增加排放因子减少, 在50km/h时排放因子为128km/h, 在50km/h以上趋于平稳。

2.2.2 LPG出租车

C2-C4饱和烃 (乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷) 的排放因子高于其他NMHCs。在各种速度条件下, 丙烷排放因子最大。进一步观察可以得出, 从25km/h到50km/h的速度区间内, 大部分NMHCs排放因子降低明显, 随后随着速度的提升到70km/h和100km/h时, 保持稳定。总体来说, 当速度从25km/h增加到100km/h时, 总NMHCs排放因子由30mg/km稳步降低到5mg/km。

2.2.3 和其他研究比较

LPG出租车的主要NMHCs组分 (乙烷、丙烷、正定烷、异丁烷等) 与Ho et al. (2009) 隧道实验一致, 但排放因子值低一个数量级。同时, 本实验和Ho et al. (2009) 隧道实验均表明:汽油车异戊烷、甲苯、二甲苯、乙烷的排放因子较LPG车高。

2.3 NMHCs臭氧生成潜力分析

排放因子乘以MIR系数得到臭氧生成潜力 (OFP) 。汽油车中芳香烃对臭氧生成的贡献最大, (在怠速条件下达到约80%) , 其次是烯烃 (怠速下约14%) 。芳香烃中甲苯最臭氧的生成作用明显, 占到12~28%。在怠速条件下, 芳香烃的OFP值最高, 相当于其他行驶条件下的2~5倍。而烯烃在50km/h条件下最高, 为其他速度条件下的2~4倍。当速度达到70km/h以上时, 总OFP值比低速条件下小2倍。

LPG出租车中丙烷、正/异丁烷对OFP贡献最大, 在怠速时达到80%, 在25km/h为82%。以后随着速度增加, 其对OFP的贡献值降低, 在100km/h时为46%。另一方面, 总芳香烃对OFP的贡献在怠速时为4%, 在100km/h时增加到30%。纵观各行驶工况, 在25km/h时总OFP值最大, 为其他速度条件下的3~4倍。此时, 丙烷、正/异丁烷对OFP贡献达到总OFP的76%, 表明在低速条件下, 未燃烧的LPG对臭氧生成起主要作用。

通过对比, 在稳态条件下, 如果将汽油替换成LPG, 总OFP值可降低96%, 而在怠速状态是不明显, 仅降低4%, 这点和其他研究者的结论相同 (by Luisetal. (2003) , Chenetl. (2001) and Laietal. (2009) ) 。

2.4 NMHCs组分比

乙烯和乙炔摩尔比 (E/E) 越大, 表明催化转化作用明显, 燃烧效率高。本研究得出的私人汽油车的E/E值为10.0~25.3, 高于台湾和美国 (Chang et al., 2001;Watson et al., 2001;Lu et al., 2003;Tsai et al., 2003) 。在低于50km/h时E/E值稳定在18左右, 在70km/h时最低 (10左右) , 在100km/h是最大, 达到25.3。

甲苯和苯的摩尔比 (T/B) 广泛用来描述汽油车的排放特征。在50km/h时T/B最高。

3 结语

除乙烷外, 汽油车的NMHCs组分重量百分比分布无显著差异, 其排放的主要组分有:乙烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、2, 2, 4-三甲基戊烷、乙烯、苯、甲苯、间/邻二甲苯。LPG车排放NMHCs的主要组分有:丙烷、正/异丁烷、乙烷。LPG排放总NMHCs浓度远低于汽油车。

汽油车在各种速度条件下的NMHCs组分的排放因子无显著差异。饱和烃中乙烷、正丁烷、正/异戊烷、甲基戊烷、三甲基戊烷排放因子较高, 芳香烃中苯、甲苯排放因子较高。LPG出租车中C2-C4饱和烃的排放因子较其他组分高, 从25km/h到50km/h的速度区间内, 大部分NMHCs排放因子降低明显, 在70km/h和100km/h时, 保持稳定。

评估了NMHCs各组分的臭氧生成潜力 (OFP) 。汽油车中芳香烃对臭氧生成的贡献最大, LPG出租车C2-C4饱和烃贡献最大。LPG车从怠速到稳态过程中, 总OFP减少。

E/E值反映了催化效率。出租车E/E值的变化小于小汽车。出租车在100km/h时E/E值最大。汽油车在50km/h由于苯排放降低导致T/B最大。

摘要：机动车是城市中包括非甲烷碳氢 (NMHCs) 在内的许多空气污染物的主要来源。NMHCs的组分和排放因子数据较少。本文采用台架对汽油小汽车和液化石油气 (LPG) 出租车排放NMHCs的成分和排放因子进行了分析研究, 并计算了两种车型NMHCs各组分的排放因子。私人小汽车中乙烷、正丁烷、正/异戊烷、甲基戊烷、三甲基戊烷、乙烯、丙烯、异丁烯、苯、甲苯、二甲苯的排放因子较高, 出租车中丙烷、正/异丁烷排放因子居首。小汽车烯烃和芳香烃的臭氧生成潜力 (OFP) 高于烷烃, 而出租车的丙烷和正/异丁烷的OFP最高。

关键词：非甲烷碳氢,行驶工况,排放因子,臭氧生成潜力

参考文献

[1]Mugica, V., Vega, E., Sanchez, G., Reyes, E., Arriaga, J.L., Chow, J., Watson, J., Egami, R., 2001.Volatile organic compounds emissions from gasoline and diesel powered vehicles.Atmosfera 14, 29e37.Website:http://www.ejournal.unam.mx/atm/Vol14-1/ATM14103.pdf.

[2]Tsai, J.H., Chiang, H.L., Hsu, Y.C., Weng, H.C., Yang, C.Y., 2003.Thespeciationofvolatileorganiccompounds (VOCs) frommotorcycleengineexhaust atdifferentdrivingmodes.Atmospheric Environment37, 2485e2496.

[3]Tsai, W.Y., Chan, L.Y., Blake, D.R., Chu, K.W., 2006.Vehicularfuelcomposition and atmospheric emission in South China:Hong Kong, Macau, Guangzhouand Zhuhai.Atmospheric Chemistryand Physics6, 3281e3288

[4]Kado, N., Okamoto, R.A., Kuzmicky, P.A., Kobayashi, R., Ayala, A., Gebel, M.E., Rieger, P.L., Maddox, C., Zafonte, L., 2005.Emissions of toxic pollutants from compressed natural gas and low sulfur diesel-fueled heavy-duty transit buses tested over multiple driving cycles.Environmental Science and Technology 39, 7638e7649.