煙度柴油機(jī)煙度排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展概況

從1983年以來(lái)我國(guó)相繼制定了以下煙度排放標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)量方法： l GB 3843-1983 柴油機(jī)自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn) l GB 3844-1983 汽車(chē)柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的測(cè)量方法 l GB 14761.6.7-1993 汽車(chē)柴油機(jī)煙度排放標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的測(cè)量方法 l GB 3847-1999 壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛排氣可見(jiàn)污染物限值及測(cè)試方法。

由于世界各國(guó)采用了不同的試驗(yàn)規(guī)范、不同的煙度計(jì)和不同的煙度單位，造成了測(cè)量柴油機(jī)煙度排放這一污染物的復(fù)雜性。統(tǒng)一試驗(yàn)規(guī)范和煙度測(cè)量?jī)x器及煙度單位是人們的共同愿望。國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局99年3月發(fā)布了GB3847－1999《壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛可見(jiàn)污染物排放限值與測(cè)量方法》，該標(biāo)準(zhǔn)等效采用了ECE R24。東風(fēng)汽車(chē)工程研究院通過(guò)對(duì)我國(guó)原煙度排放標(biāo)準(zhǔn)與GB3847－1999標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究，表明了該標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性、科學(xué)性和實(shí)用性。

定容量排氣所透過(guò)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(dòng)機(jī)的發(fā)展給我們帶來(lái)了很多便利，但柴油機(jī)的排放污染物對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境造成很大的危害,因此世界各國(guó)都制訂日益嚴(yán)格的排放法規(guī)來(lái)限制柴油機(jī)的排放污染物水平。這些日益嚴(yán)格的排放法規(guī)不僅推動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)柴油機(jī)煙度排放，國(guó)內(nèi)自從1983年來(lái)相繼制定了一系列的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，以控制柴油機(jī)煙度排放污染。這不僅促進(jìn)了柴油機(jī)降低煙度的技術(shù)研究和應(yīng)用，而且煙度測(cè)試儀器及測(cè)試技術(shù)也得到了發(fā)展。

煙度計(jì)是測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)排出廢氣中煙度的儀器。主要用于柴油機(jī)排出廢氣的測(cè)定。用活塞抽氣泵從柴油機(jī)排氣管中，按規(guī)定時(shí)間抽取一定容積的排氣氣體，并使之通過(guò)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(cè)量裝置測(cè)量濾紙的吸光率，該吸光率表示排氣中煙度的大小。煙度計(jì)主要由活塞抽氣泵、取樣裝置和光電測(cè)量裝置組成。測(cè)量一般重復(fù)3次，求得算術(shù)平均值作為測(cè)得的煙度值。

目 前世界各國(guó)測(cè)量柴油機(jī)排氣煙度普遍采用兩大類(lèi)測(cè)試儀器：濾紙式煙度計(jì)和不透光煙度計(jì)。

煙度濾紙式煙度計(jì)

測(cè)量原理：是將一定容量廢氣中的碳煙，積存在濾紙上，通過(guò)光電檢測(cè)儀器測(cè)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(guó)內(nèi)濾紙式煙度計(jì)是根據(jù)1983年標(biāo)準(zhǔn)的要求而設(shè)計(jì)制造的，部分煙度計(jì)采用了德國(guó)Bosch公司的結(jié)構(gòu)參數(shù)。煙度單位為波許煙度。測(cè)量方法中只對(duì)使用儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)和光電單元進(jìn)行定義，沒(méi)有考慮外界環(huán)境（溫度、壓力）的影響，因此造成不同測(cè)量條件下所測(cè)得的煙度值有差異。正是由于濾紙式煙度計(jì)的上述問(wèn)題，1990年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制訂了改進(jìn)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，即：ISO10054。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)波許煙度進(jìn)行準(zhǔn)確規(guī)定，以FSN作為濾紙法煙度單位，對(duì)FSN煙度定義為：25℃、1bar下，有效煙柱長(zhǎng)度為405mm時(shí)濾紙式煙度1FSN=1PS。為與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相一致，我國(guó)于九三年對(duì)標(biāo)準(zhǔn)加以修訂，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB14761.6.7－93，煙度排放標(biāo)準(zhǔn)采用FSN煙度單位。但國(guó)內(nèi)并無(wú)符合該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法（FSN）的煙度測(cè)量?jī)x器的生產(chǎn)廠，該類(lèi)儀器主要靠進(jìn)口，價(jià)格較高，無(wú)法廣泛普及。因此絕大多數(shù)仍然沿用原來(lái)的濾紙煙度計(jì)（Bosch）。目 前，國(guó)內(nèi)所用的濾紙式煙度計(jì)主要有德國(guó)BOSCH煙度計(jì)、國(guó)產(chǎn)佛山FBY型煙度計(jì)、奧地利AVL409、AVL415型煙度計(jì)，其中只有AVL415是以FSN為單位的濾紙煙度計(jì)。

煙度不透光式煙度計(jì)

測(cè)量原理：測(cè)量光穿過(guò)被測(cè)的具有一定長(zhǎng)度廢氣后到達(dá)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(jì)基本原理是根據(jù)比爾-蘭勃特（Beer-Lambert）定律。通常用測(cè)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(jì)的目的 由于濾紙煙度計(jì)所測(cè)的是濾紙的染黑度，因此所測(cè)的煙度排放值沒(méi)有包含白煙、蘭煙的影響。對(duì)于全負(fù)荷煙度排放的測(cè)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(jì)測(cè)量的結(jié)果比較可靠。但對(duì)于瞬態(tài)過(guò)程如自由加速測(cè)量，濾紙煙度計(jì)所測(cè)到的煙度排放值只是整個(gè)自由加速過(guò)程的積分值，而不透光煙度計(jì)則可以真實(shí)反映自由加速過(guò)程中的煙度變化情況。因此，瞬態(tài)過(guò)程的煙度排放測(cè)量應(yīng)采用不透光煙度計(jì)。 根據(jù)歐洲排放法規(guī)要求，國(guó)內(nèi)不透光式煙度計(jì)主要用于GB 3847-1999 壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛排氣可見(jiàn)污染物限值及測(cè)試方法測(cè)量排氣中的可見(jiàn)污染物，如黑煙、藍(lán)煙、白煙。 (2)不透光煙度計(jì)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(cè)車(chē)輛在進(jìn)行測(cè)試前須熱車(chē)一段時(shí)間，若車(chē)輛是正在行駛，則不必?zé)彳?chē)。 在將取樣管插入車(chē)輛排氣管前，應(yīng)先將車(chē)輛油門(mén)踩下2－3次，使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的煙炱全部排出，以便測(cè)量準(zhǔn)確。

2． 儀器在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，須吸入干凈空氣作為保護(hù)氣幕，若吸入廢氣，則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。因此測(cè)量 探頭不應(yīng)放置在廢氣擴(kuò)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(zhǎng)度小于此長(zhǎng)度，此情況應(yīng)盡可能插入接近此長(zhǎng) 度。以免影響測(cè)量結(jié)果。

4． 測(cè)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(chēng)

煙羽高度

英文名稱(chēng)

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(jí)學(xué)科），應(yīng)用氣象學(xué)（二級(jí)學(xué)科）

波許煙度計(jì)（Bosch）是一種典型的濾紙式煙度計(jì)，用于檢測(cè)熱力機(jī)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(dāng)大氣穩(wěn)定時(shí)

當(dāng)大氣為中性或不穩(wěn)定時(shí)

當(dāng)F<55時(shí)，x*=14F^5/3；F≥55時(shí)，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(dá)最高值所對(duì)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(diǎn)，下風(fēng)向軸線距離，m；

x*—大氣湍流開(kāi)始起主導(dǎo)作用時(shí)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(jì)算，火力發(fā)電廠的煙源多采用此式。

煙氣抬升高度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦式

國(guó)標(biāo)GB/T 13201—1991推薦的煙氣抬升公式如下：

1、當(dāng)Q_H≥2100KJ/s，△T≥35K時(shí)

式中，n₀，n₁，n₂——系數(shù)，按下表選??；

P——大氣壓力，P_a；

Q_v——大氣排放量（實(shí)際狀態(tài)）m³/s。

系數(shù)n₀，n₁，n_2的值

2、當(dāng)1700kJ/s H<2100kJ/s時(shí)

3、Q _H≤1700kJ/s時(shí)或ΔT<35K時(shí)

4、凡地面以上10m高度平均風(fēng)速

式中