原油运输能量消耗及气体排放分析

第48卷第20期 2012年10月

机 械 工 程 学 报

JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING

Vol.48 No.20 Oct. 2012

DOI：10.3901/JME.2012.20.147

原油运输能量消耗及气体排放分析

高有山 王爱红 高崇仁 陶元芳

(太原科技大学机械工程学院 太原 030024)

摘要：为揭示原油运输环节能量消耗和环境污染，根据进口、国产原油的统计数据，以及原油运输过程中常用几种能源转换装置效率和工艺燃料消耗量，采用元素平衡法和各种运输工具使用不同工艺燃料时的排放因子，研究从不同地区进口的原油及进口和国产原油采用多种运输方式在国内配送时消耗的能量和产生的气体排放。分析表明，原油(国产部分和进口部分加权值)在运输过程中的一次能源能量消耗为5.75 kJ·MJ–1，国产、进口原油运输一次能源能量消耗分别为1.46 kJ·MJ–1、 8.95 kJ·MJ–1；原油运输过程中(国产部分和进口部分加权值) 产生的温室气体排放为699.2 g·GJ–1，VOC、CO、NOx、PM10、PM2.5、SOx、CH4、N2O分别为0.449 5 g·GJ–1、1.87 g·GJ–1、12.19 g·GJ–1、0.427 1 g·GJ–1、0.305 6 g·GJ–1、14.34 g·GJ–1、0.715 5 g·GJ–1、0.010 3 g·GJ–1；进口原油在运输环节产生温室气体VOC、CO、NOx、PM10、PM2.5、SOx、CH4、N2O分别是国产原油的3.2倍、20.6倍、43.6倍、20.5倍、14.0倍、24.5倍、2.4倍、1.1倍和13.1倍。运输方式和距离是影响原油运输能量消耗及气体排放的关键因素，国内管道运输和大型油轮进口运输的能量消耗及气体排放较低。 关键词：原油运输 能量消耗 排放 中图分类号：U116

*

Analyses of the Energy Consumption and Emissions of Crude Oil

Transportation

GAO Youshan WANG Aihong GAO Chongren TAO Yuanfang

(College of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024)

Abstract：In order to reveal the energy consumption and the costs of environmental pollution for crude oil transportation, according to statistical data of imported and domestic crude oil, as well as conversion efficiency of several energy conversion devices and process fuel consumption in crude oil transport process, the energy consumption and the emissions of transportation for the crude oil imported form different regions and produced in domestic is studied with element balance method and emission factor of various conveyance using different process fuels. Analysis shows that the energy consumption of primary energy for crude oil (include domestic and imported) transportation is 5.75 kJ·MJ–1, for domestic and imported crude oil is 1.46 kJ·MJ–1 and 8.95 kJ·MJ–1 separately. the greenhouse gases emissions for crude oil (include domestic and imported) transportation is 699.2 g·GJ–1, the VOC, CO, NOx, PM10, PM2.5, SOx, CH4, N2O emissions is 0.449 5 g·GJ–1、1.87 g·GJ–1、12.19 g·GJ–1、0.427 1 g·GJ–1、0.305 6 g·GJ–1、14.34 g·GJ–1、0.715 5 g·GJ–1、0.010 3 g·GJ–1 separately. The greenhouse gases, VOC, CO, NOx, PM10, PM2.5, SOx, CH4, N2O emissions of the crude oil imported in transportation is 3.2, 20.6, 43.6, 20.5, 14.0, 24.5, 2.4, and 1.1, 13.1 times of the crude oil produced in domestic. The key factor of energy consumption and gas emissions in the crude oil transportation is conveyance and distance. Energy consumption and gas emissions are low when uses pipeline transportation in domestic or large oil tankers transport form aboard.

Key words：Crude oil transportation Energy consumption Emissions

山西省自然科学基金(2012011025-5)、山西省高等学校科技(20120023)

和博士启动基金(20102010)资助项目。20111214收到初稿，20120505收到修改稿

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0 前言

随着经济的发展，我国的石油消耗总量不断增加，2010年我国石油消耗总量为428.6 Mt，占世界石油消耗总量的10.6%，比2009年增长10.4%。2010年我国原油生产总量为203 Mt，国产原油根据运输距离、地理条件和设施状况采用铁路运输、公路运输、水路运输以及管道运输等；原油进口量为234.6 Mt，主要进口地为美洲、非洲、亚太、前苏联地区等，从前苏联地区原油进口运输主要是铁路运输，从其他地区进口的原油(我国进口燃料主要是原油)运输主要是海路运输[1-3]。目前我国铁路运输采用内燃机车和电力机车，分别使用柴油和电力作为能源；公路运输是以柴油为燃料的大型货运车辆；水路运输是以柴油为燃料的驳船或以燃料油为燃料的远洋油轮；管路运输所消耗的能源是燃料油或电力[4]。在原油进口和国内配送时，会消耗能量和产生气体排放，主要包括工艺燃料的燃烧排放和化学反应、燃料泄漏蒸发等非燃烧排放。本文通过分析我国原油在运输过程中的能量消耗和气体排放，揭示原油运输环节的能量消耗和对环境污染成本。

产生的CO2排放

1 000rc,i12Mi,j,CO12Mi,j,THC

Mi,j,CO2

2816 LHVi

44C f,i t,i,j

(3) rc,VOCMi,j,VOC

12

式中，rc,i、LHVi为第i种工艺燃料中碳的质量比、低热值；Mi,j,CO,、Mi,j,THC、Mi,j,VOC分别为第i种工艺燃料用第j种燃烧设备燃烧时产生的CO、HC、VOC排放；rc,VOC为VOC排放中平均碳质量比，rc,VOC=85%[5]。

计算燃烧产生的SOx排放因子时，假定燃料所含的硫都转化成SO2[6]，即第i种工艺燃料的SOx排放

641000C f,irs,i

Mi,SO2 (4)

LHVi32

式中，rs,i为第i种工艺燃料中硫的质量比；i此处可

为柴油、NG、LNG、LPG等。

CO2排放 MCO2 Mi,j,CO2 (5)

i

j

SO2排放

i

MSO2 Mi,SO2 (6)

1 计算原理及主要数据

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