柴油机排放颗粒物的热重特性分析

为了解不同粒径颗粒物在特定氛围下的氧化特性，该文利用 MOUDI 采样器收集到的柴油机颗粒物，在纯N2及纯O2环境下，对0.18～0.32、0.32～0.56、0.56～1.00和1.00～1.80μm 4个粒径级颗粒分别进行热重分析试验。结果表明，随着粒径级的增大，颗粒物中水分和SOF（soluble organic fraction）的含量下降，而干碳烟（soot）和无机盐的含量增加。在纯N2氛围下，颗粒在SOF挥发阶段随着颗粒物粒径级减小，其SOF含量和失重峰值速率随之增加；但在 soot 热解阶段不同粒径级的失重速率趋同。程序升温终了时，各粒径级颗粒的热重曲线在纯N2氛围下缓滞停在不同位置，而在纯 O2氛围下则渐趋归一。随着颗粒物粒径级的减小，热重曲线呈下降趋势，颗粒越细则越易升温（氧化）失重；而在纯O2氛围下，各粒径级在SOF挥发阶段表现出与纯N2氛围下一致的规律但失重速率峰值明显增加。在soot热解阶段，随着颗粒物粒度减小，比表面积增加使其吸附氧的能力增加，发生化学反应的活性增大，颗粒氧化的起燃温度降低，且起燃时刻对应的失重速率增加；各粒径级颗粒物的失重速率峰值出现在600～640℃之间，随着颗粒物粒径增大其 soot 所占含量随之增多，热解失重速率峰值亦显著增加。研究结果可为颗粒物处理的技术措施提供基础物性数据，有助于推动颗粒物处理装置的改进和优化。