农用拖拉机燃用生物柴油排放特性研究

• Published in: 农业工程学报 Vol. 40; no. 20; pp. 54 - 62
• Main Authors: 蔡文杰, 刘学渊, 陈彦林, 杨通云, 乔梦雪
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 云南省高校高原山区机动车环保与安全重点实验室,昆明 650224 01.10.2024; 西南林业大学机械与交通学院,昆明 650224
• Subjects: high altitude; 排放因子; 高海拔; 生物柴油; 农用拖拉机; emission factors; PN(particles number); agricultural tractors; PN; biodiesel
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202406216

X51; 农业机械已日益成为中国大气污染的重要来源,其排放问题需要更深入的研究.为探究在高海拔条件下农用拖拉机燃用不同比例生物柴油对实际作业条件下的CO(carbon monoxide)、HC(hydrocarbon)、NOX(nitrogen oxides)和PN(particulate number)排放特性的影响,该研究对比分析了一台国Ⅲ排放标准的农用拖拉机在海拔 2 200m下掺烧B10(10％体积大豆甲酯生物柴油+90％体积柴油)、B20、B30与柴油(B0)在旋耕时(发动机转速处于1500～1700 r/min,发动机功率在 20～30 kW)的相关污染物排放的情况.分别使用 OBD(on board diagnostics)和 PEMS(portable emission measurement system)进行拖拉机工况和污染物的数据采集.试验结果表明:生物柴油的使用会略微降低燃油的经济性,增加有效燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC),B10、B20和B30相较于B0的BSFC分别增加了2.31％、2.71％和 2.04％.该研究基于发动机功率方面来表征农用拖拉机CO、HC、NOX和PN的排放因子.生物柴油有助于降低农用拖拉机的CO、HC和PN排放因子,B10、B20和B30相较于B0基于发动机功率的CO排放因子分别下降了 10.15％、12.73％和 32.10％;相较于B0基于功率的HC排放因子分别降低了 13.22％、26.45％和 30.58％;相较于B0基于功率的PN排放因子分别降低了 8.22％、10.91％和 14.17％.随着生物柴油比例的增加,CO、HC和PN排放因子降低幅度增大.生物柴油会略微增加农用拖拉机的NOX排放,随着生物柴油比例的增加,NOX排放因子也相应增加,B10、B20和B30相较于B0基于发动机功率的NOX排放因子分别增加了 1.60％、2.78％和 4.20％.该研究中所有测试燃料基于功率的NOX排放因子较《指南》推荐值高 3倍多,可见《指南》推荐值对高原环境下的NOX排放因子不适用,高原环境会影响拖拉机在实际作业过程中的污染物排放.为减少高海拔条件下农用拖拉机在实际作业过程中的污染物排放,考虑到燃油的经济性和生物柴油对NOX排放的影响,将小比例掺混生物柴油作为农用拖拉机替代燃料来使用,不仅可以减少CO、HC