原油运输能量消耗及气体排放分析(2)

记入工艺燃料在生产、处理、分销整个生命周期过程中的排放以及工艺燃料燃烧过程，则该k排放物Mk可表示为

M

Mk (Mi,k Fi,k) Ci (7) 为便于计算原油运输过程中消耗的能量和产

i

生的气体排放物，假定能源转换装置仅发生能量交

式中，Mi,k为工艺燃料i燃烧产生的k排放；Fk,i为

换而无质量交换。以下标f表示工艺燃料，t表示燃

工艺燃料i生产、处理、分销等生命周期过程中产

烧设备，设在燃烧过程中，第i种工艺燃料占该阶

生的k排放；Cx,i为燃料i的能量消耗。

段所用工艺燃料的比例为ξf,i；采用第j种燃料燃烧

进口原油到岸运输能耗

设备的第i种工艺燃料占第i种工艺燃料采用所有Cti Cts (1 ) Ctr (8) 燃料燃烧设备的比例为ξt,i, j，则第j种燃料燃烧设备

式中，Cts、Ctr分别为海运和铁路运输进口原油能量

消耗的第i种工艺燃料消耗量 消耗；β为进口原油中海运运输占进口总量的质量 Ci,j C f,i t,i,j (1)

分数。

式中，C为运输环节输出单位能量所需的输入能量进口到岸的原油及国内开采的原油用铁路、水和输出能量之差，即工艺能量消耗。 路、管道运输至炼油厂，该过程的运输能耗

Ct Ctd (1 ) (Cti Ctd) (9) 工艺燃料燃烧时产生的第k种排放物

式中，Ctd为原油国内运输能量消耗；α为国内开采Mk (Qi,j,k Ci,j) (2)

原油占原油消耗总量的质量分数。 ij

原油运输过程中由于工艺燃料的使用，不仅造式中，Qi,j,k为第i种工艺燃料采用第j种燃料燃烧

成能量消耗，还有环境排放的产生。因我国所用原设备时第k种排放物排放因子。

油是进口和国内开采两部分组成，故原油运输排放燃烧产生的CO2排放因子采用碳平衡法计算，

也应考虑进口运输和国内运输环节。原油运输排放燃料中的碳质量分数减去VOC、CO、THC等燃烧

Mt可用式(10)计算 产物中的碳质量分数后，假定所剩碳全部转化为

Mt Mtd (1 ) (Mti Mtd) (10) 则第i种工艺燃料采用第j种燃料燃烧设备时CO2，

M

N

2012年10月 高有山等：原油运输能量消耗及气体排放分析

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式中，Mtd、Mti分别为国内原油运输、进口原油运输的温室气体排放。

非燃烧排放有多种产生机理，在液体原料的运输、储存环节及燃料的运输、储存、分配环节会产生VOC蒸发排放、燃料和原料的泄漏排放；气体原料和燃料主要是泄漏形成的排放；石油基燃料主要是油田的天然气燃炬排放和炼油厂的排放；天然气处理及制氢过程气体泄漏时产生CH4排放；煤炭发电产生的排放主要是开采煤炭时的CH4排放及煤

排放因子 VOC CO NOx PM10 PM2.5 CH4 N2O 温室气体

内燃机车(柴油)

74.44 202.19 1 639.24 48.70 43.83 3.73 1.90

4

炭处理过程的非燃烧排放。

当原油运输方式及所用燃料不同时，排放和能量消耗有较大差异[7-8]。表1列出了几种运输方式采用不同燃料(如货车，采用柴油或汽油燃料)的排放因子，所有燃料的CO2、SO2排放因子是根据燃料中C、S元素质量分数(表2 [5,9-10])以式(5)、(6)按元素平衡法进行计算，驳船和管路运输的非CO2、SO2排放因子来自文献[9]，其余运输方式的非CO2、SO2排放因子来自文献[5]。

货车(柴油) 85.3 473.91 284.34 41.25 – 4.18 1.90

货车(天然气)

44.13 639.21 1 421.72 6.09 6.09 349.69 1.42

4

4

表1 不同运输方式的排放因子 g/GJ

油轮(船用燃油)

88.33 398.92 2 436.27 82.32 61.74 4.34 1.90

4

驳船(柴油) 2.09 10.62 171.36 13.35 – 0.66 0.34

4

货车(汽油) 140.14 653.38 586.42 33.96 31.24 7.01 2.27

4

液体管道(燃料油)

1.27 8.26 124.79 16.10 – 0.80 1.90

SOx 18.80 1 418.91 18.80 18.80 0.40 2.40 506.00

CO2 7.41×10 7.97×10 7.50×10 7.40×10 5.63×10 7.17×10 7.84×104

7.48×104 8.03×104 7.52×104 7.47×104 6.54×104 7.26×104 7.90×104

表2 主要燃料的物性参数

原油 柴油

非道路发动机柴油 低硫柴油 燃料油 船用燃油

密度/(g·L)

低热值/(MJ/kg) C质量分数(%) S质量分数(%)

85.30 1.60×10–2 86.58 2.00×10–4 86.50 1.63×10–4 87.10 1.10×10–5 86.80 5.00×10–3 86.80 2.80×10–2

846.7 42.7 836.7 42.5 836.7 42.8 847.0 42.6 991.2 39.5 991.2 39.5

原油运输时的能量消耗及排放见表3、4。煤炭、

原油、天然气、燃料油和柴油的一次能源转化效率分别为95.44%、90.16%、96.37%、79.76%和71.68%。进口原油运输典型油轮主要参数平均值见表5 [11]；我国原油进口地及运输距离见表6 [1]，使用这些数据进行进口原油运输的能量消耗和排放计算。

表3 主要能源生命周期能量消耗 GJ·GJ–1

能源种类 原煤 原油 天然气 合计

能源消耗

煤炭 1.036 4 0.011 4 0 1.047 8

原油 0.047 2 1.061 9 1.109 1

天然气 0.003 7 0.004 7 1.037 6

燃料油 0.072 6 1.181 2 1.253 8

柴油 0.155 0 1.240 0 0 1.395 0

表4 主要能源生命周期排放 g/GJ

能源种类VOC CO NOx PM10 SO2 CH4 N2O CO2 温室气体

排放

煤炭

原油

天然气

燃料油

柴油

7.08 2.79 0.12 6.57 8.51 1.42 1.89 1.15 3.34 6.37 12.91 22.48 2.72 37.48 77.70 4.57 2.03 0.19 3.72 7.33 127 199 16 872 1413 272.47 99.56 220.55 116.05 142.67 0.02 0.1 0.03 0.14 0.28 4 639 10 367

9 449 11 570

2 184 6 826

15 094 17 575

31 359 34 442

0 1.029 2 0

万吨公里耗油率/[kg/(104t·km)]

13.64

9.35 7.28 7.30

5.28 7.53

表5 典型油轮主要参数平均值

参数 灵便型 巴拿马型 阿芙拉型 苏伊士型 大型油轮 超大型油轮

总长/m

型宽/m

吃水/m

航速/(km/h)

27.5 27.4 27.1 27.9

28.5 28.5

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