北京铁路机车尾气排放清单的建立

排放清单是空气质量模拟和环境管理的基础.介绍了铁路运输尾气排放清单建立方法.基于美国环保局(USEPA)的排放因子,根据我国和美国排放标准的比较以及国内测试数据,确定了我国铁路机车尾气排放因子,并以北京为例,基于GIS铁路线路分布、内燃机车功率、运行车次和运行路线计算了铁路运输大气污染物NO_x、CO、HC和PM_(10)排放量,建立了排放清单.结果表明,基准年2007年北京铁路运输尾气排放量NO_x、CO、HC和PM_(10)分别为7 232 t、728 t、316 t和181 t,与2002年机动车排放量相比,4种污染物火车机车排放量分别占4.90%、0.08%、0.24%和1.12%.     

重庆市主城区客货运车辆“油改气”的环境经济效益分析

利用机动车尾气车载排放测试系统(PEMS)进行道路实测,获得重庆市主城区大型国Ⅲ客车、重型国Ⅲ货车各污染物的单车排放因子;设计了主城区大型国Ⅲ柴油客车和重型国Ⅲ柴油货车进行"油改气"的两种情景模式,计算了"油改气"前后的污染物排放情况和经济效益。结果表明,大型国Ⅲ柴油客车和重型国Ⅲ柴油货车进行"油改气"后,CO、NO_x、PM和CO_2排放因子均发生明显下降;两种"油改气"情景模式,可实现CO、CO_2、NO_x及PM_(10)较为显著的减排量,以及较低的能耗和较为可观的经济效益。     

首都国际机场移动源大气污染物排放清单研究

根据收集到的首都国际机场飞行区活动水平数据,采用适合估算各类移动源污染物排放量的方法和排放因子,建立了2013年首都国际机场移动源排放清单。结果表明,首都国际机场2013年移动源NO_x、CO、HC、SO2和PM_(2.5)排放总量为6 287.1 t、3 596.1 t、364.2t、373.4 t和185.0 t,分别占北京市各污染物总体排放的3.4%、0.3%、0.1%、0.4%和0.2%。其中非道路移动源是各污染物排放的最大贡献源,NO_x、CO、HC、SO2和PM_(2.5)排放量的90.7%、86.7%、79.4%、97.4%和81.3%来源于飞机,中型窄体客机及大型宽体客机贡献突出。相较而言,道路移动源排放比例较低,对HC、CO、PM_(2.5)和NO_x各污染物的贡献率为9.1%、8.6%、6.7%和4.4%。通过标准LTO循环方法估算飞机逐月排放,对LTO循环次数与各污染物排放量进行拟合,发现飞机排放的HC、CO、NO_x、SO2和LTO循环次数之间呈现较为明显的正相关关系,从而提出一种本地化的基于LTO循环次数估算飞机污染气体排放量的简单方法。此外,减少滑行时间可有效降低飞机在LTO循环过程中的污染物排放。     

基于功基窗口法的LNG-电混合动力公交车道路排放研究

研究了LNG-电混合动力公交车城市道路行驶排放性能。以一辆LNG-电混合动力公交车为研究对象,在典型公交线路上开展实际道路车载排放测试,通过PEMS(Portable Emissions Measurement System)和CAN总线实时采集排气污染物排放浓度、行驶速度、发动机转速和扭矩等数据。结果表明,公交车发动机运行工况主要分布在中低转速和负荷区,不同于ETC循环工况主要分布在中高转速和负荷区。计算发现公交车城市道路运行NO_x质量排放率远高于CO与HC,CO质量排放速率约为NO_x的1/100,HC质量排放速率约为NO_x的1/9。采用基于ETC循环功的功基窗口法计算发动机排气污染物比排放值,发现发动机平均输出功率偏低,测试样本功基窗口持续时间为ETC循环时长的1.4倍。测算结果表明,在全部有效功基窗口中,CO和HC比排放低于排放限值(征求意见稿),而NO_x比排放高于排放限值。研究表明,功基窗口法能有效分析LNG-电混合动力公交车排放,分析车载测试数据,得出的比排放数值能够反映车辆实际道路行驶排放水平。     

PHEV公交车RDE车载测试评价分析

研究了PHEV公交车的排放特性及车载排放评价的适应性。以一辆LNG-电PHEV公交车为研究对象,按重型车RDE车载测试标准要求沿市区、市郊公交线路行驶,实时采集车辆排放及发动机运行工况等数据,按功基窗口法进行数据处理。结果表明,公交车实际行驶工况较ETC循环工况分布广泛很多,并主要分布在中低转速低扭矩区。即使将有效功基窗口要求的发动机平均功率百分比下限从20%降至15%,车载测试所获得的数据依然无法满足有效功基窗口数量占比大于50%的RDE测试有效性要求。随窗口平均功率百分比降低,NO_x平均比排放值升高,THC下降,CO几乎没有变化。先市区后市郊测试顺序下CO比排放值为0.64 g/(k W·h),为限值的10.7%;NO_x平均比排放值为14.15 g/(k W·h),为限值的3.5倍。研究了车辆行驶路况顺序对窗口数量和排气污染物比排放的影响,相比以先市郊后市区的行驶顺序,先市区后市郊可获得到更多的窗口数量,NO_x平均比排放值升高14.84%,THC降低20.98%,CO降低15.63%。     

北京市2019年工程机械排放污染测算

为了建立北京市工程机械排放清单,测算北京市工程机械气体污染物排放,在获得北京市工程机械保有量、功率分布、排放阶段分布和使用强度等数据之后,通过对不同机械类别、不同排放阶段的工程机械进行PEMS排放试验获得机械排放因子,最终依据《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南》中的方法,测算北京市2019年工程机械排放总量.结果显示:NOx排放因子整体呈现下降趋势,相比国I排放阶段,国Ⅱ、国Ⅲ、京Ⅳ阶段挖掘机排放因子削减比例分别为51％、65％、74％;叉车削减比例分别为29％、54％、62％;装载机削减比例分别为29％、60％、79％.CO排放因子削减比例没有显示出持续下降或上升趋势.相比国I排放阶段,国Ⅱ、国Ⅲ、京Ⅳ阶段挖掘机排放因子削减比例分别为18％、28％、21％;叉车削减比例分别为8％、12％、31％;装载机削减比例分别为52％、29％、73％.2019年北京市非道路工程机械NOx、CO、CO2的排放量分别是6 222 t、1 635 t、56.7万t.按机械类别划分,挖掘机、装载机、叉车对污染排放量贡献最大,此三种机械污染物之和在NOx、CO、CO2排放总量中占比分别达到94.7％、93.8％、95.4％.     

基于发动机活动的集装箱港作机械排放清单研究

随着我国集装箱港口吞吐量持续增长,港区大气污染物排放亦日益增加,港作机械等非道路移动源排放更逐渐成为公众关注的焦点。借鉴OFFROAD模型的基本方法,通过调查分析集装箱港区作业机械的保有量、活动水平和设备参数等,修正排放因子,采用"自下而上"基于集装箱港作机械发动机活动水平的动力法建立集装箱港作机械大气污染物排放清单。并以南京港龙潭集装箱港区(NPLC)为案例,构建排放清单。结果表明:2014年NPLC港作机械排放总量为PM_(10) 4.25 t、PM_(2.5) 3.91 t、NO_x 82.98 t、SO_x 1.06 t、CO 23.84 t和HC16.39 t;集装箱拖车为最大排放贡献源,NO_x为高值排放污染物;与港区其他排放源相比,港作机械为颗粒物质(PM)与碳氢化合物(HC)的最大排放源。相较NPLC 2013年基于燃油消耗的研究,基于活动的排放量较低。     

基于燃油消耗的北京农用机械排放清单建立

农业机械作为重要的非道路移动源之一,排放的尾气是氮氧化物(NOx)和可吸入颗粒物(PM10)的主要来源之一.介绍了基于燃油消耗量的排放清单建立方法,排放因子为单位质量燃料消耗的污染物排放量,活动水平为燃料消耗量.根据NON-ROAD模型,农用柴油机械CO、THC、NOx和PM10排放因子分别为37.71 g·kg-1、9.38 g·kg-1、51.58 g·kg-1和8.23 g·kg-1,汽油机械CO、THC、NOx和PM10排放因子分别为405.25 g·kg-1、236.05 g·kg-1、3.88 g·kg-1和5.01 g·kg-1.根据燃料消耗量估算了北京2007年农用机械尾气排放量,HC、CO、NOx和PM10排放量分别为1 643.6 t、4 615.4 t、4 296.2 t和701.6 t.与道路机动车排放量相比,农用机械排放分别占1.26%、0.50%、2.91%和4.33%.基于GIS的北京农用耕地分布,建立了农机污染物排放的空间分布.根据不同月份的燃油消耗量分析时间分布,1-2月份排放较低,3-4月份排放较高.     

限行对LPG公交车工况影响与减排效果

以大型LPG公交车为对象,研究广州市限行措施对车辆运行工况及排放的影响。采用车载排放测试实时测试亚运限行前后公交试验车辆道路运行工况与排放,进行数据统计分析。结果表明,限行措施使公交车辆平均车速提升了37.9%,怠速运行时间占比下降了6.28%,低于20 km/h的低速运行时间占比下降了15.5%,20~40km/h的中速运行时间占比增加了11.1%。限行使公交车辆平均加速度增大,平均比功率VSP变大。CO、HC和NOx的平均排放速率随车速、比功率VSP增大呈先增大后降低的趋势,随加速度增大而增大。限行使公交车辆负荷率增大,排气中CO、HC和NOx的平均排放速率较未限行时有所提高。相同运行里程下,限行使公交车辆运行时间减少27.5%。综合结果,限行使公交车辆尾气中CO、NOx和HC的排放量分别降低了21.71%、10.36%和11.95%,使平均排放因子降低。限行使道路拥堵情况得到改善,有效提高了公交车辆行驶速度,减少了尾气排放。     

驾驶激烈程度与载荷对柴油车RDE影响研究

为探究车辆行驶动力学与排放的关系,开展驾驶激烈程度与载荷对轻型柴油车实际行驶中产生的NOx及颗粒物数量(Particle Number,PN)排放影响试验研究,参考国VI排放标准RDE试验规范,设计不同的驾驶操作模式与载荷试验方案,采集车速、NOx、PN和CO2排放浓度等数据,分析车辆运行工况特性、行程动力学特性、NOx与PN排放特性.结果 表明,激烈驾驶使得高速工况vapos-[95]超过上限值,温和驾驶使得市区工况RPA低于下限值.NOx、 PN高排放区主要出现在中高车速、中高VSP区间.驾驶激烈程度增大或载荷升高,使NOx与PN排放明显增加,同时,NOx、PN高排放区向低速、低VSP区间扩展,分布更宽广.试验的国V车辆NOx排放CF高于国VI的RDE限值,PN排放CF明显低于国VI的RDE限值.     

PODE掺混比对电控共轨柴油机排放特性的影响

为了降低柴油机排放、提高热效率,将体积分数为10%、20%、30%和70%的聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混于柴油中制得PODE/柴油混合燃料,标记为P10、P20、P30和P70,在一台四缸增压中冷电控共轨柴油机上开展了PODE掺混比对混合燃料燃油经济性与排放特性的试验,并采用热重分析仪研究了混合燃料的蒸发性能。结果表明:随PODE掺混比增加混合燃料的初始失重温度、终止失重温度和峰值失重温度均向低温区域偏移,峰值失重率增大;随PODE掺混比增加,柴油机的排气温度降低,有效热效率显著提升,混合燃料的HC、CO和烟度排放逐渐降低,而NOx排放有所增加;在ESC试验循环下P30的HC、CO和PM排放量较柴油分别降低了25%、16%和51%,均低于国V排放限值,且CO2排放量也明显减小。     

基于STEAM的靠港船舶大气污染物排放清单研究

随着我国船舶排放控制区的设立,船舶大气污染物排放成为社会广泛关注的热点。以对城市影响显著的内河靠港船舶为研究对象,采用本土化的船舶交通排放估算模型(STEAM),结合船舶自动识别系统(AIS)中的船舶轨迹信息、船舶档案数据库信息及调研信息,实现基于船舶活动的"自下而上"的排放清单编制。将上述研究成果应用于南京龙潭集装箱港区,得到2014年该港区船舶大气物排放量分别为PM103.452 9 t、PM2.52.762 3 t、NOx196.004 4 t、SOx2.896 6t、CO 20.624 5 t、HC 8.127 8 t以及CO212 554.289 5 t。与整个港区排放相比,靠港船舶是SOx和NOx排放的重要来源,占比分别达到70.76%和58.16%。基于排放特性分析提出靠港船舶减排路径。     

京津冀电力结构调整大气污染物及CO2减排效应研究

基于2014年京津冀地区电力统计数据,引入多情景分析方法设定了不同的燃煤发电、燃气发电和可再生能源装机比例情景,测算了相应情景下的SO_2、NO_x和CO_2排放量,分析了该地区电力行业装机比例与大气污染物和温室气体减排潜力的关系。结果表明,在发电总装机容量一定的情况下,对燃煤发电和燃气发电来说,随其装机比例增加,SO_2、NO_x和CO_2排放量呈现逐渐增加的趋势。但相对于燃煤发电机组,燃气发电机组在一定程度上减少了SO_2、NO_x和CO_2的排放量,减排效果显著。对可再生能源发电来说,随其装机比例增加,SO_2、NO_x和CO_2的排放量呈现逐渐下降的趋势。     

城市间运输货车行驶工况构建与应用

为研究城市间运输货车行驶工况特性与典型工况构建方法。运用车载数据采集系统采集了在珠三角区域城市间运输的货运车辆行驶车速等瞬态数据。基于13个工况特征参数解析工况特性,运用运动学片段理论将工况速度数据分成284个工况片,基于主成分分析和聚类分析法将工况片分成5类,选出12片代表工况片,按工况片平均速度从小到大的顺序排列,再将工况时长等比例压缩至1 800 s后最终构建出典型行驶工况。构建工况与实测样本的各项特征参数符合度大于80%,结果表明提出的典型工况构建方法可行,构建工况符合城市间货运车辆实际运行特性。构建工况的最大车速为80 km/h,主要分布在60~80 km/h,C-WTVC工况在0~90 km/h较均匀分布,平均车速为41.0 km/h,较构建工况低15.8%。基于构建工况进行重型货车排放性能仿真测算,得出CO_(2e)排放因子为764.81 g/km,较C-WTVC工况测算值低10.97%,表明运行工况不同导致碳排放测算值有较大差异。     

生态驾驶行为对单个小汽车运行状态的综合影响分析

为了进一步明确我国实际道路交通条件下生态驾驶行为对车辆运行状态的综合影响,助力生态驾驶行为推广应用策略,结合驾驶模拟和实车驾驶试验,重点分析了生态驾驶行为对单个小汽车能耗、排放及运行效率的影响。结果表明:生态驾驶行为能有效降低机动车能耗和尾气排放;同时,相同条件下,生态驾驶行为降低车辆能耗的比例远大于车辆行驶时间增加的比例。因此,对单个小汽车而言,生态驾驶行为的节能效益大于其对车辆运行效率的影响。     

柴油汽车掺烧LPG降低黑烟排放技术

研究了柴油机掺烧液化石油气(LPG)以降低黑烟排放的技术方案，并开发出了一种以独特型板调节装置为特征的机械控制式柴油/LPG双燃料供给系统。发动机不改变原有结构加装该系统后即成为柴油/LPG双燃料发动机，可以同时燃烧柴油和LPG两种燃料，并且在整个工作范围内，随着工况变化能够按照预先优化设定的型板型线规律而自动调节柴油／LPG供给量比例，使烟度降低50％以上，同时满足经济性、动力性以及操作性能等要求，此外，也可以切换为单独燃烧柴油，而不改变发动机的原有性能。该系统结构简单、成本低廉，非常适合于改装城市在用公交车，降低其黑烟排放。     

N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

直喷式柴油机燃用脂肪酸甲酯的排放特性

脂肪酸甲酯是由生物脂肪经过酯化反应得到的脂肪酸单酯,具有良好的燃料品质和环境友好性,是生物柴油众多种类中的一种.以纯矿物柴油、脂肪酸甲酯、含30%脂肪酸甲酯与70%柴油的混合燃料和含50%脂肪酸甲酯与50%柴油的混合燃料为燃料,在四缸涡轮增压直喷式柴油机上进行的性能对比实验,表明柴油机燃用脂肪酸甲酯能够保持其动力性和燃料经济性,可以显著降低HC和碳烟排放,但会增加CO和NOx排放.脂肪酸甲酯可以作为柴油机的代用燃料进行推广.