理论教育 影响PM2.5排放的因素及醇醚燃料与汽车应用技术

影响PM2.5排放的因素及醇醚燃料与汽车应用技术

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:燃油中的碳氢比例,也就是燃料中各种成分所占比例,特别是芳香烃含量以及馏程,对颗粒物排放量有明显的影响。甲醇汽油由于其本身良好的抗爆性,不需要添加任何抗爆剂,这也是甲醇燃料颗粒物排放低于常规燃料的重要原因。若将硫的质量分数从0.5%降为0.03%,将使轻型车的颗粒物排放降低7%,使重型车的颗粒物排放降低4%。

影响PM2.5排放的因素及醇醚燃料与汽车应用技术

燃料的角度来讲,影响颗粒物排放的因素主要有燃料的碳氢比例、燃料密度、挥发性、碳链长度、添加剂成分、添加剂的量以及含硫量等。

燃油中的碳氢比例,也就是燃料中各种成分所占比例,特别是芳香烃含量以及馏程,对颗粒物排放量有明显的影响。试验表明,燃油中芳香烃含量和馏程越高,则相同实验条件下排出的颗粒物也越多。因为炭烟的生成是燃油在高温缺氧区脱氢反应所致,而芳香烃,特别是高沸点的双环芳香烃容易产生脱氢反应,从而增加了炭烟的生成量。此外燃油中的游离碳和残碳含量,可能引起颗粒物成核的作用。从这个角度来考虑,我们可以通过开发芳香烃相对含量少的新能源来控制细颗粒物的排放。醇类燃料是非常有前景的一类替代内燃机燃油的燃料。乙醇由于它主要来源于粮食发酵,“与民争粮”的弊端而限制了它的发展。甲醇来源于煤炭和天然气的加工,成本低,来源广泛,且加入汽油中辛烷值高,自身含氧,排放清洁,是低颗粒排放燃料。

从C链长度来考虑,C链长,燃料稳定性差,在燃烧过程中易于裂解,使残碳的生成速率较高从而导致颗粒物排放增加。甲醇只含有一个C,而汽油分子有7~13个C,甲醇的碳链长度远远小于常规的汽柴油必然导致甲醇燃料的颗粒物排放的降低。(www.daowen.com)

从添加剂的加入方面来考虑,普通汽油由于辛烷值较低,抗爆性差,需要加入一定的抗爆添加剂,如金属化合物、MMT等。这些添加剂的存在也必然导致颗粒物排放的增加。添加剂的量越多,颗粒物排放增加越多。甲醇汽油由于其本身良好的抗爆性,不需要添加任何抗爆剂,这也是甲醇燃料颗粒物排放低于常规燃料的重要原因。从以上几点来观察,积极开发像甲醇燃料这样清洁的新能源是控制颗粒物的排放的一个重要措施。随着甲醇燃料的成熟和推广,甲醇燃料必将成为一种很有前景的清洁燃料。

燃油中的硫在发动机排气过程和大气环境中形成硫酸盐,硫含量对微粒排放量有很大的影响。这是因为只要燃油中含硫,不管是什么形态的硫,不管在什么发动机中燃烧,都将有1%~3%硫转化为硫酸盐,从而增加微粒的排放量。另外,对于所有的柴油机,除在排气系统中生成的硫酸盐外,绝大部分硫以其他形式排放到大气中最后通过化学反应生成二次硫酸盐微粒。如燃烧生成的二氧化硫气体就有一半在大气中最后生成了微粒。而且大气中生成的二次硫酸盐微粒质量远大于发动机直接排出的量,约为25倍左右。因此,降低柴油的硫含量对降低柴油机微粒排放和降低大气环境微粒污染都有重要意义。若将硫的质量分数从0.5%降为0.03%,将使轻型车的颗粒物排放降低7%,使重型车的颗粒物排放降低4%。减少燃料中的硫含量可明显降低柴油机颗粒物排放,并且不会产生其他排放物和增大燃油消耗。我国车用汽油国(Ⅲ)到国(Ⅴ)硫含量要求从150mg/kg降低到10mg/kg是一个重大进步。

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