煙度柴油機煙度排放標準的發(fā)展概況

從1983年以來我國相繼制定了以下煙度排放標準及測量方法： l GB 3843-1983 柴油機自由加速煙度排放標準 l GB 3844-1983 汽車柴油機全負荷煙度排放標準及相應(yīng)的測量方法 l GB 14761.6.7-1993 汽車柴油機煙度排放標準及相應(yīng)的測量方法 l GB 3847-1999 壓燃式發(fā)動機和裝用壓燃式發(fā)動機車輛排氣可見污染物限值及測試方法。

由于世界各國采用了不同的試驗規(guī)范、不同的煙度計和不同的煙度單位，造成了測量柴油機煙度排放這一污染物的復(fù)雜性。統(tǒng)一試驗規(guī)范和煙度測量儀器及煙度單位是人們的共同愿望。國家技術(shù)監(jiān)督局99年3月發(fā)布了GB3847－1999《壓燃式發(fā)動機和裝用壓燃式發(fā)動機車輛可見污染物排放限值與測量方法》，該標準等效采用了ECE R24。東風(fēng)汽車工程研究院通過對我國原煙度排放標準與GB3847－1999標準對比研究，表明了該標準的先進性、科學(xué)性和實用性。

定容量排氣所透過的濾紙的染黑度。煙度值的數(shù)值范圍為0-10，空白濾紙的煙度為零，全黑濾紙的煙度為10。

柴油發(fā)動機的發(fā)展給我們帶來了很多便利，但柴油機的排放污染物對人類健康和環(huán)境造成很大的危害,因此世界各國都制訂日益嚴格的排放法規(guī)來限制柴油機的排放污染物水平。這些日益嚴格的排放法規(guī)不僅推動了發(fā)動機技術(shù)發(fā)展，同時也促進了發(fā)動機測試技術(shù)的發(fā)展。針對柴油機煙度排放，國內(nèi)自從1983年來相繼制定了一系列的法規(guī)和標準，以控制柴油機煙度排放污染。這不僅促進了柴油機降低煙度的技術(shù)研究和應(yīng)用，而且煙度測試儀器及測試技術(shù)也得到了發(fā)展。

煙度計是測定發(fā)動機排出廢氣中煙度的儀器。主要用于柴油機排出廢氣的測定。用活塞抽氣泵從柴油機排氣管中，按規(guī)定時間抽取一定容積的排氣氣體，并使之通過一定面積的濾紙，排氣中的煙塵粒截留在濾紙上并使濾紙染黑。用光電測量裝置測量濾紙的吸光率，該吸光率表示排氣中煙度的大小。煙度計主要由活塞抽氣泵、取樣裝置和光電測量裝置組成。測量一般重復(fù)3次，求得算術(shù)平均值作為測得的煙度值。

目 前世界各國測量柴油機排氣煙度普遍采用兩大類測試儀器：濾紙式煙度計和不透光煙度計。

煙度濾紙式煙度計

測量原理：是將一定容量廢氣中的碳煙，積存在濾紙上，通過光電檢測儀器測出被染黑濾紙的碳粒吸光率，以此代表排氣煙度。PS—為波許煙度，其單位為Rb。 早期國內(nèi)濾紙式煙度計是根據(jù)1983年標準的要求而設(shè)計制造的，部分煙度計采用了德國Bosch公司的結(jié)構(gòu)參數(shù)。煙度單位為波許煙度。測量方法中只對使用儀器的機械結(jié)構(gòu)和光電單元進行定義，沒有考慮外界環(huán)境（溫度、壓力）的影響，因此造成不同測量條件下所測得的煙度值有差異。正是由于濾紙式煙度計的上述問題，1990年國際標準化組織ISO制訂了改進測量的標準，即：ISO10054。該標準對波許煙度進行準確規(guī)定，以FSN作為濾紙法煙度單位，對FSN煙度定義為：25℃、1bar下，有效煙柱長度為405mm時濾紙式煙度1FSN=1PS。為與國際標準相一致，我國于九三年對標準加以修訂，標準號為GB14761.6.7－93，煙度排放標準采用FSN煙度單位。但國內(nèi)并無符合該標準測量方法（FSN）的煙度測量儀器的生產(chǎn)廠，該類儀器主要靠進口，價格較高，無法廣泛普及。因此絕大多數(shù)仍然沿用原來的濾紙煙度計（Bosch）。目 前，國內(nèi)所用的濾紙式煙度計主要有德國BOSCH煙度計、國產(chǎn)佛山FBY型煙度計、奧地利AVL409、AVL415型煙度計，其中只有AVL415是以FSN為單位的濾紙煙度計。

煙度不透光式煙度計

測量原理：測量光穿過被測的具有一定長度廢氣后到達接收器的那部分光與入射光的比例，從而確定廢氣的不透光特性。不透光煙度計基本原理是根據(jù)比爾-蘭勃特（Beer-Lambert）定律。通常用測定光吸收系數(shù)或不透光度表示排氣煙度，單位：m-1（或%）。 (1) 采用不透光煙度計的目的 由于濾紙煙度計所測的是濾紙的染黑度，因此所測的煙度排放值沒有包含白煙、蘭煙的影響。對于全負荷煙度排放的測量，其排煙基本由碳煙組成，并且工況比較穩(wěn)定，因此采用該煙度計測量的結(jié)果比較可靠。但對于瞬態(tài)過程如自由加速測量，濾紙煙度計所測到的煙度排放值只是整個自由加速過程的積分值，而不透光煙度計則可以真實反映自由加速過程中的煙度變化情況。因此，瞬態(tài)過程的煙度排放測量應(yīng)采用不透光煙度計。 根據(jù)歐洲排放法規(guī)要求，國內(nèi)不透光式煙度計主要用于GB 3847-1999 壓燃式發(fā)動機和裝用壓燃式發(fā)動機的車輛排氣可見污染物限值及測試方法測量排氣中的可見污染物，如黑煙、藍煙、白煙。 (2)不透光煙度計根據(jù)其不同的結(jié)構(gòu)及取樣方式又分為全流式和分流式。

1．被測車輛在進行測試前須熱車一段時間，若車輛是正在行駛，則不必?zé)彳嚒?在將取樣管插入車輛排氣管前，應(yīng)先將車輛油門踩下2－3次，使發(fā)動機內(nèi)的煙炱全部排出，以便測量準確。

2． 儀器在進行測量時，須吸入干凈空氣作為保護氣幕，若吸入廢氣，則會影響測量結(jié)果。因此測量 探頭不應(yīng)放置在廢氣擴散的方向上。

3． 取樣探頭必須插入排氣管內(nèi)約30cm,除非排氣管長度小于此長度，此情況應(yīng)盡可能插入接近此長 度。以免影響測量結(jié)果。

4． 測量前儀器應(yīng)預(yù)熱15分鐘以上。

煙囪高度加煙羽抬升高度之和。也即水平煙羽中心軸到地面的距離。

中文名稱

煙羽高度

英文名稱

plume height

定　　義

煙囪高度加煙羽抬升高度之和。也即水平煙羽中心軸到地面的距離。

應(yīng)用學(xué)科

大氣科學(xué)（一級學(xué)科），應(yīng)用氣象學(xué)（二級學(xué)科）

波許煙度計（Bosch）是一種典型的濾紙式煙度計，用于檢測熱力機械的排放氣體中的碳煙含量 。

煙氣抬升高度霍蘭德式

式中T_s，T_a—煙氣和空氣的溫度，K；

ΔH—煙氣抬升高度，m；

Q_H—排出煙氣的熱量，kJ/s；

V_s—煙氣出口速度，m/s；

d—煙囪出口直徑，m；

煙氣抬升高度布里吉斯(Briggs)式

當大氣穩(wěn)定時

當大氣為中性或不穩(wěn)定時

當F<55時，x*=14F^5/3；F≥55時，x*=34F^2/5

式中　Δθ/Δz—位溫梯度，K/m；

x_F—在大氣穩(wěn)定層結(jié)下，煙氣抬升達最高值所對應(yīng)的煙囪下風(fēng)向軸線距離，m；

F—浮力通量，m⁴/s³；

S—大氣穩(wěn)定度參數(shù)；

x—以煙囪噴出為原點，下風(fēng)向軸線距離，m；

x*—大氣湍流開始起主導(dǎo)作用時下風(fēng)向軸線距離，m。

布里吉斯式適合于中小型熱源的煙云抬升計算，火力發(fā)電廠的煙源多采用此式。

煙氣抬升高度國家標準推薦式

國標GB/T 13201—1991推薦的煙氣抬升公式如下：

1、當Q_H≥2100KJ/s，△T≥35K時

式中，n₀，n₁，n₂——系數(shù)，按下表選取；

P——大氣壓力，P_a；

Q_v——大氣排放量（實際狀態(tài)）m³/s。

系數(shù)n₀，n₁，n_2的值

2、當1700kJ/s H<2100kJ/s時

3、Q _H≤1700kJ/s時或ΔT<35K時

4、凡地面以上10m高度平均風(fēng)速

式中