原油运输能量消耗及气体排放分析(3)

油轮耗油率/(kg/km)

56.5 65.1 70.5 105.0

146.5 301.1

184.6 30.6 11.6 233.0 33.9 13.1 242.2 41.1 14.0 272.3 45. 5 16. 5

331.2 57.0 21.0 371.2 64.3 23.2

150 机 械 工 程 学 报

表6 我国2010年进口原油统计

第48卷第20期

进口地 中东 西非 中南美洲 东南非 北非 日本 澳大利亚 欧洲 美国 其他亚太 北美 前苏联 合计

我国原油铁路、水路、管路运输比例分别为14.6%、73.8%和11.6%。原油铁路运输基本情况见进口数量/Mt 进口比例/(%) 运输距离/km 燃料油消耗/t

118.4 40.20 9 885 795860.6 表7，原油运输的能源消耗情况如表8所示。原油43.7 14.84 18 274 543 030.6

管道运输需要用电能提供动力，其工艺燃料能量消

24.1 8.18 21 914 359 126.4

耗为41.17 kJ·(t·km)–1时[12-13]，考虑电能生产的12.7 4.31 11 107 95 919.1

10.1 3.43 15 682 107 703.9 一次能源转换效率31.05%，则原油管道运输一次能2.7 0.92 2 347 4 309.4

源能量消耗为960 J·MJ–1。由表8[11-13]可知水路运

7.2 2.44 9 387 45 960.0 –1

输工艺燃料能耗为2.56 kJ·MJ，能源转化效率为1.3 0.44 11 875 10 497.3

99.74%；因燃料油一次能源转化效率为79.76%，则2.5 0.85 22 906 38 937.5

36.4 12.36 3 623 89 676.5 水路运输一次能源消耗为3.21 kJ·MJ–1，即能源转2.1 0.71 11 875 16 957.2

化效率为99.68%。 33.3 11.31 2 130 –

294.5

100.00

141 005

1 893 728.5

表7 中国铁路运输基本情况统计

类别

电力机车

内燃机车

运输比例(%)

工艺燃料能源强度/[kJ/(t·km)] 工艺燃料生成效率(%) 一次能源强度/[kJ/(t·km)] 平均一次能源强度/[MJ/(t·km)] 平均工艺燃料能源强度/[kJ/(t·km)]

38.7 61.3 40.032 106.25 31.05 71.68 128.93 148.23 0.140 76

0.140 76

80.62 80.62

2 原油运输能源消耗及气体排放分析

结果

2.1 原油运输能源消耗

进口原油的运输包含从进口地到我国进口口岸之间的运输以及到达口岸后在国内向各使用地的运输。国产原油的运输是从产地到使用地之间的运输。进口原油运输主要是海运(占进口总量的88.26%，见表6)，由《BP世界能源统计2010》统计的我国原油进口地区及数量[1]，计算到岸海运能耗。从前苏联进口的原油主要是铁道运输(占进口总量的11.74%，见表6)，根据原油进口地及数量计算到岸铁路运输能耗。

根据表6的运输距离、运输量及燃料油生命期一次能源转化效率(79.76%)以及文献[11]海运油轮的平均单位能耗68 g·(km·t)–1，计算可得海运原油的工艺燃料和一次能源能量消耗分别为0.009 2 MJ·MJ–1、0.011 5 MJ·MJ–1，即工艺燃料和一次能源转化效率分别为99.1%、98.86%。从前苏联进口原油33.3百万吨，采用内燃机车运输，平均铁路运距2 130 km，工艺燃料和一次能源强度分别为106.25 kJ·(t·km)–1、148.23 kJ·(t·km)–1，则进口原油铁路运输工艺燃料和一次能源消耗分别为0.005 MJ·MJ–1、0.007 MJ·MJ–1。根据进口原油的铁路运输和海运百分比，由式(8)得原油进口运输的工艺燃料和一次能源能量消耗分别为8.71 kJ·MJ–1、8.95 kJ·MJ–1。在运输周转过程中物料装卸是必不可少的环节，但从文献[12]知原油进口及在国内运输装卸环节能量消耗比例仅占整个运输过程中的9.4×10–4%、16.7×10–4%，故本文分析忽略了该环节的能量消耗。当进行国内原油运输能量消耗和排放计算时，需原油运输方式、数量、距离、能源消耗等数据。

表8 原油平均运输能耗

类别 国内进口

铁路管道水路铁路海路

货运量/Mt

平均运距/

km

一次能源消耗/

(kJ/MJ) 3.1 0.96 2.56 7.43 9.16

8.95 1.46 运输能耗/(kJ/MJ)

46.36 935 234.34 308 36.83 431 19.6 2 130 147.3 10 714.63

由式(9)、(10)可计算得国内消耗的原油在运输过程中的一次能源能量消耗为5.75 kJ·MJ–1；工艺燃料能量消耗为4.89 kJ·MJ–1，即能源转化效率分别为99.43%、99.51%。 2.2 原油运输排放

在原油进口时海路运输主要消耗的是燃料油，铁路运输消耗的主要是柴油，由表1中各种运输方式的排放因子和表8中运输方式的能量消耗可以计算出进口原油的排放情况，结果如表9所示。

原油(国内开采部分及进口到岸部分)要通过管路、水路、铁路、公路等销售分配到各炼油厂。管路运输主要消耗电力；水路运输主要消耗柴油；铁路运输主要消耗电力和柴油，公路运输主要消耗柴油，然后根据表7、8各运输方式所消耗的不同工艺燃料数量及燃烧排放因子确定其排放，计算结果如表10所示。由式(10)及表9和表10所列的进口原油运输及原油在国内运输的排放值，计算可得我国原油运输的排放如表11所示，表中原油在美国国内运输的排放数据来自于文献[12]。美国原油运输温室气体高于我国，主要是因为原油运输排放与运输

2012年10月 高有山等：原油运输能量消耗及气体排放分析

151

量消耗为5.75 kJ·MJ–1。

(3) 我国原油运输过程中(国产部分和进口部与美国的不同造成了原油运输排放的差异。

分加权值) 产生的温室气体排放为699.2 g·GJ–1，表9 我国原油进口运输的排放 g/GJ

VOC、CO、NOx、PM10、PM2.5、SOx、CH4、N2O运输方式 海路 铁路 合计

VOC 0.809 1 0.553 1 0.779 1 分别为0.449 5 g·GJ–1、1.87 g·GJ–1、12.19 g·GJ–1、CO 3.65 1.50 3.40

0.427 1 g·GJ–1、0.305 6 g·GJ–1、14.34 g·GJ–1、

NOx 22.32 12.18 21.13

0.715 5 g·GJ–1、0.010 3 g·GJ–1。 PM10 0.754 1 0.361 8 0.708 2

PM2.5 0.565 5 0.325 7 0.537 5 (4) 使用进口原油在运输环节产生温室气体

0.139 7 11.49 SOx 13.00 VOC、CO、NOx、PM10、PM2.5、SOx、CH4、N2O

CH4 0.039 8 0.027 7 0.038 3

分别是国产原油的3.2倍、20.6倍、43.6倍、20.5N2O 0.017 4 0.014 1 0.017 0

CO2 730.05 550.56 709.05 倍、14.0倍、24.5倍、2.4倍、1.1倍和13.1倍。 周转量相关,我国原油产地、进口地以及炼油厂位置

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