柴油尾气分析仪工作原理

春节刚过，北京治霾又要“发大招”，2017年北京十大治霾狠招“第一发”即将落地：2月15日起实施国Ⅰ、国Ⅱ轻型汽油车五环路内限行，全年还将淘汰30万辆老旧机动车。　　“因为离我们生活最近，所以人们一提到机动车尾气污染首先会想到小汽车。”民间环保组织“好空气保卫侠”负责人之一田静表示，但在氮氧化物和颗粒物排放方面，有一个比较大的污染源往往被公众忽略了，那就是柴油机尾气。　　比PM2.5还小的柴油尾气颗粒　　“实际上，我们对汽油车，特别是私家车的污染管理已经非常严格了，有些方面甚至比西方国家做得还好，但柴油尾气污染问题仍然比较严重。”近日，在科技部社会发展科技司与科技日报社联合召开的雾霾防治专家座谈会上，环保部机动车排污监控中心主任鲍晓峰研究员说。　　根据亚洲清洁空气中心编制的《大气中国2016：中国大气污染防治进程》报告，雾霾的元凶集中在工业污染和机动车污染两个方面。然而，在全国不到3亿辆机动车中，有一个重要的污染源一直被忽视了。根据《2016年中国机动车环境管理年报》，2015年，占比仅有12.6%的柴油车其氮氧化物(372.0万吨)和颗粒物(53.6万吨)排放量却分别占机动车排放总量的69%和99%以上。　　2016年下半年，“好空气保卫侠”针对部分柴油机尾气污染开展了一项历时半年的调查，发现柴油尾气是重要污染源。　　柴油发动机排出的污染物到底有多“可怕”?清华大学大气污染与控制专家贺克斌院士说，柴油尾气污染物如一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等，主要以颗粒状存在，单颗粒在10到50纳米，非常细。“我们平时谈论最多的是PM2.5，而很多柴油尾气排出来的颗粒物甚至比PM2.5、PM1还小，并且上面还附着很多重金属物质。”　　这种污染物质主要集中在地表，由细小颗粒组成，可以通过呼吸道进入肺部、血管和心脏等人体关键的器官，导致哮喘、肺癌、心脏病等。　　柴油尾气污染源≠ 大货车　　贺克斌在不同场合呼吁人们注意柴油尾气污染的问题。他说，一提到柴油尾气污染，很多人习惯说柴油车、大货车，但实际上柴油尾气污染的来源远不止此。他认为柴油机这一说法涵盖的范围更加准确。　　贺克斌将柴油尾气污染源具体分为移动源和工业源，其中移动源又包括道路移动源和非道路移动源。人们平常印象中污染严重的大货车、大客车就属于道路移动源的范畴。而非道路移动源涵盖的船舶、飞机、农用机械、工业机械等很容易被人忽略。　　实际上，在全球化贸易的推动下，物流日益重要，世界航运也随之发展。贺克斌表示，如东亚地区，分别占全球海运装货和卸货量38.7%和49.4%，经济活动体现活力，但也增加污染。另一方面，随着近些年城市化、机动化的不断推进，柴油尾气污染也随之增加。　　田静说，尽管2016年1月1日起实施的《大气污染防治法》对重型柴油车、远洋船舶、非道路移动机械(包括农业机械、建筑机械等)等柴油机的监管做出了总体性规定，但调查中他们发现冒着黑烟的卡车、船舶、打桩机、拖拉机等依然普遍存在。　　提倡车—油—路三方控制排放　　这些年来，尽管我国已经对柴油车采取了相关限制，但由于监督部门年检不严、油品不过关等问题，导致柴油车尾气管理政策效果不太明显。　　贺克斌表示，面对日益严重的柴油尾气污染，从车—油—路三个方面入手进行排放控制是科学的方法。他说，一方面要将柴油机与柴油品质作为一个整体，持续并同步地加严新车排放与燃油品质的标准 另一方面要综合运用交通管理、经济措施、城市规划等手段。　　除了这些公认的“老方法”，专家们都认为，日益发展的发动机技术、燃烧技术、柴油机后处理技术得到应用后，都能极大缓解柴油尾气污染。目前正在应用的柴油机后处理技术路线包括氮氧化物选择性催化还原为核心技术(SCR技术路线)和颗粒物捕集为核心技术(DPF技术路线)。贺克斌表示国V达标需综合使用两种技术，这样可以同时降低氮氧化物和颗粒物。

随着我国机动车保有量的增加，大气污染正在向工业燃煤污染与机动车排气污染复合型发展，机动车排气污染对颗粒物和氮氧化物的贡献率较大，尤其是非道路移动柴油机械的排放，对我国环境空气质量的影响日益凸显，成为我国污染治理的重中之重。而污染治理，当以检测为先。　　一、政策标准介绍　　我国非道路移动柴油机械的排放检测虽起步较晚，但在政策标准的颁布和实施上也形成了体系。生态环境部2018年第34号公告发布《非道路移动机械污染防治技术政策》，各地也纷纷出台机动车和非道路移动柴油机械防治污染条例或办法，严格控制柴油货车联合执法体系，完善生态环境部门监测取证、公安交管部门实施处罚、交通运输部门监督维修的联合执法监管模式，开展非道路移动柴油机械排气污染监督检测。　　此外，GB 3847-2018《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》、GB 36886-2018《非道路移动柴油机械排气烟度限值及测量方法》明确规定了非道路移动柴油机械的检测方法和排放限值要求。　　表一、GB 3847-2018排气烟度限值要求　　表二、GB 36886-2018排气烟度限值要求　　二、非道路移动机械排气污染监督抽检技术难点　　基于政策和标准的要求，国家和地方相关执法部门、第三方检测公司相继引进了非道路移动柴油机械排气污染检测设备，国内做相关设备的厂家也如雨后春笋般涌现，但在实际的应用中还面临着诸多难点：　　1、检测数据输出的准确性和及时性　　GB 3847-2018和GB 36886-2018中对非道路移动柴油机械排气污染检测设备的技术指标做了明确规定。此外，在路检和入户检测时一般要求现场打印检测报告，对设备的准确性和响应时间也有严格的要求。　　表三、GB3847-2018和GB36886-2018中对检测设备的技术指标要求　　2、设备的便携性和电池续航能力　　非道路移动柴油机械排气污染监督检查一般要求设备具备单人便携使用的能力，满足执法人员在路检或入户检查的时候通过手提或背负等方式实现便携移动。而目前国内大部分的烟度计需要连接电源或外接移动电源使用，无法满足操作便携性的要求，限制了其使用场所。　　3、数据联网上传　　相关地方机动车和非道路移动柴油机械排气污染防治条例要求在非道路移动柴油机械排气污染执法检测中要以电子监控、视频录像、摄像拍照、遥感检测等方式对非道路移动机械排气污染状况进行取证，检测结果和相关数据须上传到监管平台。因此，在非道路移动机械排气污染检测中APP的智能性和云端联网功能也尤为重要。　　　三、四方仪器非道路机械/柴油车排气烟度检测系统：专为环保路检执法设计　　四方仪器基于多年的机动车尾气检测技术与设备研发经验，深入调研市场需求，积极投入研发资源，不断升级和完善产品以应对不同地区的检测要求，推出一款专为环保路检执法设计的非道路机械/柴油车排气烟度检测系统，可同时测量排气烟度、转速、环境温湿度、大气压力等参数，也可选配油温传感器、视频摄像头及打印机。满足GB 3847 -2018《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》和GB 36886-2018 《非道路移动柴油机械排气烟度限值及测量方法》的相关性能指标要求。产品特点 　　1、透射式烟度计采用分流式技术保护光学系统，不受排烟污染，满足GB 3847-2018和GB 36886-2018标准中±2.0%测量精度的要求，具备自动调零功能；检测室采用恒温控制技术，可有效防止水汽冷凝。　　2、便携式设计、操作便捷。烟度计主机集成高容量电池（12V/35AH），正常满电可连续进行12小时持续测量，不受现场使用场所限制。扩展单元转速表、环境参数测试仪采用一体化机箱设计，烟度计主机配置有拉杆式机箱，携带操作便捷，满足执法人员路检或入户检查的需要。　　3、配置Wi-Fi无线通讯模块，设备在单机模式下即可实现无线通讯；此外，通过物联网信息传输技术也可将测试信息上传至监管平台。　　4、使用智能平板和专业的非道路测试软件操作，将控制和测量单元分开，可连接打印机现场打印检测报告。也可选配视频模块，实时保存视频记录和测试数据，留存车辆图像信息，检验结果溯源清楚。　　此外，四方仪器非道路机械/柴油车排气烟度检测系统已获得计量器具型式批准证书、计量测试技术研究院检定证书、软件产品等级测试报告。　　四、四方仪器非道路机械/柴油车排气烟度检测系统应用案例　　武汉是中部地区重要的交通枢纽，机动车保有量近年来持续上升。2020年6月，经湖北省十三届人大常委会第十六次会议批准，武汉市政府发布《武汉市机动车和非道路移动机械排气污染防治条例》（以下简称《条例》），将于2020年9月1日起施行，同年7月印发《武汉市2020年大气污染防治工作方案的通知》（以下简称《通知》）。《条例》中明确要求要强化非道路移动机械排气污染防治工作，可以对非道路移动机械排气污染状况进行现场抽测，通过电子监控、视频录像、摄像拍照、遥感检测等方式对非道路移动机械排气污染状况进行取证，并规定对非道路移动机械违规行为进行处罚。　　2020年12月，四方仪器参与武汉市机动车排气污染防治管理中心关于“武汉市机动车排气污染防治管理中心柴油车（非道路移动机械）尾气检测便携式设备采购项目”的公开招标，项目要求设备具备单人便携使用，满足路检执法人员通过手提或背负等方式实现便携移动，设备应自带工作电源，不受使用场所限制。项目将在入户检查、路检路查、机构督察等场景下为环保执法人员提供柴油货车（非道路移动机械）尾气检测的工具支撑，便于快速、精确、便捷的获取检测结果、录入和上报检查结果，提升现场执法效能。　　为满足招标需求，四方仪器制定了7天24小时的快速响应服务机制，协同内部技术人员不断的升级完善产品。在项目推进过程中，武汉市机动车排气污染防治管理中心联合第三方测试机构在青山区、江汉区、东湖高新技术开发区、黄陂区、汉阳区、武昌区现场进行道路测试，现场操作人员对四方仪器的非道路机械/柴油车排气烟度检测系统的设备操作便携性、测量的准确性、报告输出的及时性和软件使用智能性给予充分肯定。　　在武汉市机动车排气污染防治管理中心的指导下，四方仪器顺利完成了本次“武汉市机动车排气污染防治管理中心柴油车（非道路移动机械）尾气检测便携式设备采购项目”的交付任务。　　四方仪器企业介绍　　四方仪器坐落于武汉“光谷”，是一家专业从事气体分析仪器研发、生产和销售的高新技术企业。公司前身为四方光电股份有限公司的气体分析仪器事业部，于2016年正式作为四方光电的全资子公司开始独立运行，专业服务于环境监测、过程气体、智慧计量等领域。　　四方仪器坚持以客户为中心，依托母公司四方光电的核心气体传感技术平台优势，开发了基于非分光红外（NDIR）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的一系列推陈出新的气体分析仪产品，主要有：烟气分析仪、煤气分析仪、沼气分析仪、尾气分析仪以及超声波燃气表和气体流量计。其中自主研发生产的便携式红外沼气分析仪、微流红外烟气分析仪、 红外煤气分析仪曾获得国家重点新产品证书；红外煤气分析仪获得中国仪器仪表学会优良产品奖荣誉，其核心技术获得湖北省发明专利金奖。 公司“微流红外烟气传感器研究及产业化”获得工信部2019年工业强基工程重点“产品、工艺”一条龙应用计划示范项目。

随着我国机动车保有量的增加，大气污染正在向工业燃煤污染与机动车排气污染复合型发展，机动车排气污染对颗粒物和氮氧化物的贡献率较大，尤其是非道路移动柴油机械的排放，对我国环境空气质量的影响日益凸显，成为我国污染治理的重中之重。而污染治理，当以检测为先。一、 政策标准介绍我国非道路移动柴油机械的排放检测虽起步较晚，但在政策标准的颁布和实施上也形成了体系。生态环境部2018年第34号公告发布《非道路移动机械污染防治技术政策》，各地也纷纷出台机动车和非道路移动柴油机械防治污染条例或办法，严格控制柴油货车联合执法体系，完善生态环境部门监测取证、公安交管部门实施处罚、交通运输部门监督维修的联合执法监管模式，开展非道路移动柴油机械排气污染监督检测。此外，GB 3847-2018《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》、GB 36886-2018《非道路移动柴油机械排气烟度限值及测量方法》明确规定了非道路移动柴油机械的检测方法和排放限值要求。表一、GB 3847-2018排气烟度限值要求表二、GB 36886-2018排气烟度限值要求二、 非道路移动机械排气污染监督抽检技术难点基于政策和标准的要求，国家和地方相关执法部门、第三方检测公司相继引进了非道路移动柴油机械排气污染检测设备，国内做相关设备的厂家也如雨后春笋般涌现，但在实际的应用中还面临着诸多难点：1、 检测数据输出的准确性和及时性GB 3847-2018和GB 36886-2018中对非道路移动柴油机械排气污染检测设备的技术指标做了明确规定。此外，在路检和入户检测时一般要求现场打印检测报告，对设备的准确性和响应时间也有严格的要求。表三、GB3847-2018和GB36886-2018中对检测设备的技术指标要求检测项目误差要求不透光度N最大允许误差：±2.0%光吸收系数K最大允许误差：±2.0%温度±4% (相对误差) 或 ±0.5℃（绝对误差） 湿度±5%相对误差或±3RH(绝对误差)压力±3% (相对误差) 或±2kPa（绝对误差）转速±50r/min油温±5℃2、 设备的便携性和电池续航能力非道路移动柴油机械排气污染监督检查一般要求设备具备单人便携使用的能力，满足执法人员在路检或入户检查的时候通过手提或背负等方式实现便携移动。而目前国内大部分的烟度计需要连接电源或外接移动电源使用，无法满足操作便携性的要求，限制了其使用场所。3、 数据联网上传相关地方机动车和非道路移动柴油机械排气污染防治条例要求在非道路移动柴油机械排气污染执法检测中要以电子监控、视频录像、摄像拍照、遥感检测等方式对非道路移动机械排气污染状况进行取证，检测结果和相关数据须上传到监管平台。因此，在非道路移动机械排气污染检测中APP的智能性和云端联网功能也尤为重要。三、 锐意自控非道路机械/柴油车排气烟度检测系统：专为环保路检执法设计锐意自控基于多年的机动车尾气检测技术与设备研发经验，深入调研市场需求，积极投入研发资源，不断升级和完善产品以应对不同地区的检测要求，推出一款专为环保路检执法设计的非道路机械/柴油车排气烟度检测系统，可同时测量排气烟度、转速、环境温湿度、大气压力等参数，也可选配油温传感器、视频摄像头及打印机。满足GB 3847 -2018《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》和GB 36886-2018 《非道路移动柴油机械排气烟度限值及测量方法》的相关性能指标要求。产品特点：1、透射式烟度计采用分流式技术保护光学系统，不受排烟污染，满足GB 3847-2018和GB 36886-2018标准中±2.0%测量精度的要求，具备自动调零功能；检测室采用恒温控制技术，可有效防止水汽冷凝。2、便携式设计、操作便捷。烟度计主机集成高容量电池（12V/35AH），正常满电可连续进行12小时持续测量，不受现场使用场所限制。扩展单元转速表、环境参数测试仪采用一体化机箱设计，烟度计主机配置有拉杆式机箱，携带操作便捷，满足执法人员路检或入户检查的需要。3、配置Wi-Fi无线通讯模块，设备在单机模式下即可实现无线通讯；此外，通过物联网信息传输技术也可将测试信息上传至监管平台。4、使用智能平板和专业的非道路测试软件操作，将控制和测量单元分开，可连接打印机现场打印检测报告。也可选配视频模块，实时保存视频记录和测试数据，留存车辆图像信息，检验结果溯源清楚。此外，锐意自控非道路机械/柴油车排气烟度检测系统已获得计量器具型式批准证书、计量测试技术研究院检定证书、软件产品等级测试报告。四、 锐意自控非道路机械/柴油车排气烟度检测系统应用案例武汉是中部地区重要的交通枢纽，机动车保有量近年来持续上升。2020年6月，经湖北省十三届人大常委会第十六次会议批准，武汉市政府发布《武汉市机动车和非道路移动机械排气污染防治条例》（以下简称《条例》），将于2020年9月1日起施行，同年7月印发《武汉市2020年大气污染防治工作方案的通知》（以下简称《通知》）。《条例》中明确要求要强化非道路移动机械排气污染防治工作，可以对非道路移动机械排气污染状况进行现场抽测，通过电子监控、视频录像、摄像拍照、遥感检测等方式对非道路移动机械排气污染状况进行取证，并规定对非道路移动机械违规行为进行处罚。2020年12月，锐意自控参与武汉市机动车排气污染防治管理中心关于“武汉市机动车排气污染防治管理中心柴油车（非道路移动机械）尾气检测便携式设备采购项目”的公开招标，项目要求设备具备单人便携使用，满足路检执法人员通过手提或背负等方式实现便携移动，设备应自带工作电源，不受使用场所限制。项目将在入户检查、路检路查、机构督察等场景下为环保执法人员提供柴油货车（非道路移动机械）尾气检测的工具支撑，便于快速、精准、便捷的获取检测结果、录入和上报检查结果，提升现场执法效能。为满足招标需求，锐意自控制定了7天24小时的快速响应服务机制，协同内部技术人员不断的升级完善产品。在项目推进过程中，武汉市机动车排气污染防治管理中心联合第三方测试机构在青山区、江汉区、东湖高新技术开发区、黄陂区、汉阳区、武昌区现场进行道路测试，现场操作人员对锐意自控的非道路机械/柴油车排气烟度检测系统的设备操作便携性、测量的准确性、报告输出的及时性和软件使用智能性给予充分肯定。在武汉市机动车排气污染防治管理中心的指导下，锐意自控顺利完成了本次“武汉市机动车排气污染防治管理中心柴油车（非道路移动机械）尾气检测便携式设备采购项目”的交付任务。锐意自控企业介绍锐意自控坐落于武汉“光谷”，是一家专业从事气体分析仪器研发、生产和销售的高新技术企业。公司前身为四方光电股份有限公司的气体分析仪器事业部，于2016年正式作为四方光电的全资子公司开始独立运行，专业服务于环境监测、过程气体、智慧计量等领域。 锐意自控坚持以客户为中心，依托母公司四方光电的核心气体传感技术平台优势，开发了基于非分光红外（NDIR）、紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）、激光拉曼（LRD）、超声波（Ultrasonic）、热导（TCD）、光散射探测（LSD）等技术原理的一系列推陈出新的气体分析仪产品，主要有：烟气分析仪、煤气分析仪、沼气分析仪、尾气分析仪以及超声波燃气表和气体流量计。其中自主研发生产的便携式红外沼气分析仪、微流红外烟气分析仪、 红外煤气分析仪曾获得国家重点新产品证书；红外煤气分析仪获得中国仪器仪表学会优秀产品奖荣誉，其核心技术获得湖北省发明专利金奖。 公司“微流红外烟气传感器研究及产业化”获得工信部2019年工业强基工程重点“产品、工艺”一条龙应用计划示范项目。