大氣污染控制工程11

1第11章城市(chéngshì)機動車污染控制

共七十四頁2機動車排放的污染物：

CO2、

CO、NOX、HC、顆粒物第一個排放法規(guī)(fǎguī)：20世紀40年代共七十四頁3共七十四頁4共七十四頁5教學內(nèi)容:§1城市交通趨勢及影響§2汽油發(fā)動機污染物的形成(xíngchéng)與控制§3柴油發(fā)動機污染物的形成與控制§4新型動力車§5交通規(guī)劃與交通管理共七十四頁6第一節(jié)城市交通趨勢(qūshì)及影響共七十四頁7中國機動車保有量增長(zēngzhǎng)情況2000年為702萬輛；至2010年9月底(yuèdǐ)，為1.99億輛。共七十四頁8共七十四頁9城市機動車污染(wūrǎn)現(xiàn)狀汽車(qìchē)單車排放因子高機動車污染物排放總量大，城市機動車污染分擔率高嚴重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量共七十四頁10第二節(jié)汽油(qìyóu)發(fā)動機污染物的形成與控制共七十四頁11共七十四頁12共七十四頁13一、汽油機的工作原理(yuánlǐ)與污染來源1、汽油機工作(gōngzuò)原理共七十四頁14共七十四頁15共七十四頁16共七十四頁17ε=Va/Vc汽油機ε=6~10，而柴油機ε=16~24共七十四頁182、汽油機的污染(wūrǎn)來源共七十四頁19汽車(qìchē)污染物產(chǎn)生來源

曲軸箱HC的25%排氣管所有(suǒyǒu)的CO、NOX、Pb和HC的55-65%油箱和化油器蒸發(fā)HC的10-20%共七十四頁20沒有采用(cǎiyòng)排放控制措施的汽車：

排氣管：CO98~99%；NOx98～99%；HC55～56％

曲軸箱：CO1~2%；NOx1～2%；HC25％

蒸發(fā)：CO0；NOx0%；HC10～20％共七十四頁213、發(fā)動機的有效熱效率指示(zhǐshì)熱效率：指示(zhǐshì)功與發(fā)動機實際所消耗的燃料熱量比；有效熱效率：發(fā)動機的有效功與實際所消耗燃料能量比。共七十四頁22二、燃燒(ránshāo)過程中污染物的形成1、CO的形成(xíngchéng)原因：a、空氣過剩系數(shù)小于1b、混和不均勻，局部空氣過剩系數(shù)小于1c、熱分解反應(yīng)d、排氣中未燃HC的不完全氧化e、“凍結(jié)”現(xiàn)象的存在共七十四頁232、HC化合物的形成原因(yuányīn)：（1）不完全燃燒怠速、高負荷、減速（失火）（2）壁面淬熄冷啟動、怠速（3）油膜和積炭的吸附共七十四頁24包括(bāokuò):ThermalNOPromptNOFuelNO3、NOx的生成(shēnɡchénɡ)機理NOX濃度與空燃比和停留時間的關(guān)系共七十四頁254、發(fā)動機運行條件對污染物排放的影響(yǐngxiǎng)（1）加速和高速行駛時NOx排放量較高（2）怠速和加速時CO排放量較高（3）減速時CO、HC排放量較高共七十四頁三、降低(jiàngdī)污染物排放的技術(shù)前處理:無鉛汽油(qìyóu)（低于0.013g/L）、低硫汽油和柴油機內(nèi)控制:發(fā)動機設(shè)計

機外控制技術(shù):催化反應(yīng)器共七十四頁27降低(jiàngdī)污染排放的發(fā)動機技術(shù)1.改進點火系統(tǒng)(xìtǒng)點火時間的不同影響燃燒室的溫度共七十四頁28共七十四頁29共七十四頁30優(yōu)點：（1）減少了NOX的排放量（原因：溫度降低(jiàngdī)）（2）減少了HC的排放量（原因：排煙溫度升高）缺點：燃油效率惡化（原因：存在后燃）共七十四頁312.閉環(huán)電子控制汽油(qìyóu)噴射技術(shù)傳統(tǒng)氣缸外噴射：單點噴射，多點噴射閉環(huán)電子控制汽油噴射技術(shù)：可控制空燃比共七十四頁32共七十四頁333.廢氣再循環(huán)(EGR)優(yōu)點：（1）降低燃燒(ránshāo)最高溫度，減少NOX生成（2）減少了排氣總量缺點：燃油經(jīng)濟性下降共七十四頁34共七十四頁35四、汽油車尾氣(wěiqì)排放后處理技術(shù)1、氧化型和還原型催化(cuīhuà)轉(zhuǎn)化器共七十四頁2.三效催化(cuīhuà)凈化技術(shù)同時凈化:CO,HC,NOx

共七十四頁主要使用貴金屬（Pt,Pd,Rh）+陶瓷載體,壽命要求(yāoqiú)80000-160000km,防中毒很關(guān)鍵共七十四頁38共七十四頁

只能在很窄的空燃比窗口工作:閉環(huán)電控燃油噴射(pēnshè)技術(shù)共七十四頁40五曲軸箱的污染物排放(páifànɡ)與控制存在“竄氣”排氣組分：85％未燃空氣燃料混合物；

15％燃燒(ránshāo)產(chǎn)物控制方法：循環(huán)燃燒共七十四頁41共七十四頁42六、燃油蒸發(fā)排放(páifànɡ)控制汽車本身的油箱2.汽油(qìyóu)的運轉(zhuǎn)3.加油過程共七十四頁43七、汽油車排放污染控制(kòngzhì)的最新發(fā)展1.車載診斷技術(shù)(OBD)自動檢測診斷車輛排放控制系統(tǒng)狀況自動(zìdòng)提示故障存儲信息有利于維修2.針對三效催化器的研究

冷啟動排放控制催化劑需要一定的起燃溫度電加熱催化劑3.稀燃發(fā)動機的開發(fā)共七十四頁44第三節(jié)柴油發(fā)動機污染物的形成(xíngchéng)與控制共七十四頁45共七十四頁46共七十四頁47一、四沖程柴油機的工作(gōngzuò)原理共七十四頁1.汽油(qìyóu),柴油發(fā)動機的區(qū)別汽油發(fā)動機燃燒為預混火焰(huǒyàn),柴油為擴散火焰(huǒyàn)柴油發(fā)動機壓縮比高,熱效率高30-50%柴油發(fā)動機以噴油霧化方式燃燒,產(chǎn)生碳煙較多柴油車經(jīng)濟性好,馬力大共七十四頁492.柴油機的燃燒(ránshāo)過程（1）著火(zháohuǒ)落后期燃燒準備階段燃油霧化、蒸發(fā)、與空氣混和共七十四頁50（2）速燃期著火(zháohuǒ)后壓力急劇上升期燃油分布不均勻，生成NOX和碳煙共七十四頁51（3）緩燃期燃燒速率降低的階段容易(róngyì)產(chǎn)生碳煙共七十四頁52（4）后燃期燃料(ránliào)基本燃盡，壓力開始下降的階段。降低了發(fā)動機的熱效率共七十四頁533.柴油機污染物排放(páifànɡ)（1）HC、CO量少，只有汽油機的幾十分之一（2）與汽油機相比，中小負荷時，NOX排放量較少；高負荷時基本相同（3）顆粒物排放量大（4）基本不存在曲軸箱泄漏(xièlòu)和燃油蒸發(fā)共七十四頁54二、柴油機污染物的形成(xíngchéng)過程1.HC的形成機理（1）燃燒過程中產(chǎn)生HC的主要途徑：混合(hùnhé)過稀或過濃（2）燃燒過程后期離開噴油器的燃油（3）噴油器壓力室容積的影響共七十四頁55共七十四頁56共七十四頁572.顆粒污染物的生成機理(jīlǐ)（1）顆粒污染物的成分干碳煙可溶性有機物硫酸鹽顆粒共七十四頁58（2）碳煙及顆粒物的產(chǎn)生機理(jīlǐ)燃油分子→不飽和烴→原子態(tài)碳→碳核→碳煙基元→多孔聚合物→顆粒物共七十四頁593.空燃比對柴油機排放的影響(yǐngxiǎng)總空燃比大，但分布不均勻改善手段：加強氣流混和共七十四頁60三、控制柴油機排放的發(fā)動機技術(shù)1、廢氣再循環(huán)2、改進(gǎijìn)供油系統(tǒng)高壓噴射（150～180MPa）3、采用增壓和中冷技術(shù)進氣密度提高，柴油機功率提高30～100％4、分隔式燃燒室類似于兩段燃燒技術(shù)5、電控柴油噴射選擇最佳噴油量、噴油壓力、噴油提前角、噴油速率等。共七十四頁61共七十四頁62共七十四頁63四、柴油車排氣后處理技術(shù)(jìshù)過慮捕集法催化轉(zhuǎn)化法共七十四頁64第四節(jié)新型(xīnxíng)動力車一、電動汽車二、燃料電池(ránliàodiànchí)汽車三、混和動力車共七十四頁65一、城市交通的綜合規(guī)劃二、城市交通規(guī)劃方法(fāngfǎ)三、關(guān)鍵的戰(zhàn)略規(guī)劃第五節(jié)交通(jiāotōng)規(guī)劃與交通(jiāotōng)管理共七十四頁66共七十四頁672004年，中國城市由于空氣污染共造成近35.8萬人死亡，約64萬呼吸和循環(huán)系統(tǒng)(xúnhuánxìtǒng)病人住院，約25.6萬新發(fā)慢性支氣管炎病人，造成的經(jīng)濟損失高達1527.4億元。共七十四頁68據(jù)美國國家(guójiā)航空署公布的一張世界空氣質(zhì)量地圖顯示，全球細顆粒物污染最高的地區(qū)是北非以及中國的華北、華東和華中全部，中國大部分地區(qū)細顆粒物平均濃度接近80微克/立方米，超出世界衛(wèi)生組織規(guī)定的有關(guān)污染指標的8倍。共七十四頁69在中國，可吸入顆粒物國家標準是年平均濃度每立方米空氣100微克，是世界衛(wèi)生組織標準的5倍。中國只有(zhǐyǒu)1%的城市居民生活在40微克的標準以下，而有58%的城市居民生活在100微克標準以上的空氣中。共七十四頁70上海、廣州、天津、深圳等城市灰霾天數(shù)占到了全年天數(shù)的30%～50%。中國已成為(chéngwéi)世界上大氣污染最嚴重的國家之一。共七十四頁71人體每天需要呼吸15立方米的空氣，住在城市(chéngshì)里的人就相當于一個“吸塵器”和“過濾器”。長期下去，細粒子污染對身體的危害要比切爾諾貝利核輻射嚴重。共七十四頁72專家因此發(fā)出告誡，晨練的人們最好待在家里，灰霾天里鍛煉(duànliàn)和運動無疑是“揮刀自戕”，若要外出必須戴好口罩。共七十四頁73重現(xiàn)(zhònɡxiàn)藍天任重而道遠！共七十四頁