焦炉气制甲醇燃料的生命周期分析.pdf

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1、第43卷第1期煤化工Vo1．43No．12015年2月CoalChemicalIndustryFeb．2015焦炉气制甲醇燃料的生命周期分析夏晨，谢晓敏，张庭婷，黄震(上海交通大学，上海200240)摘要建立了适合我国焦炉气制甲醇生命周期能源消耗与排放的分析模型，进行了焦炉气制甲醇生命周期的分析研究。研究发现，焦炉气制甲醇生命周期以原煤消耗为主，原油消耗下降为占化石能源消耗结构的1％。在总能源消耗方面，焦炉气制甲醇高于传统汽油和煤气化制甲醇路线，其在燃料阶段的能源消耗是传统汽油的6．9倍；与煤气化制甲醇相比，燃料阶段的能耗高出煤气化制甲醇约l1％。在温室气体排放方面，焦炉

2、气制甲醇路线温室气体的排放量约是传统汽油的1．8倍，其c0。和GHGs排放比煤气化制甲醇路线的少10％以上。关键词焦炉气，甲醇，生命周期，能源消耗，温室气体排放文章编号：1005—9598(2015)O1—0009—04中图分类号：TQ223．121文献标识码：A我国煤炭资源比较丰富，石油、天然气资源短缺。染物排放情况。其中燃料使用阶段，需要与特定的发发展煤基燃料是一个能比较有效解决我国能源安全动机技术相配合。的方案。焦炉气是炼焦工业的副产品，含有H、cH4、1．1生命周期边界C0、CO等气体且热值高，是宝贵的化工原料。据统计，纯甲醇路线的生命周期以原煤的开采为始点，经2

3、013年我国共生产焦炭4．79亿tlj】，位居世界第一，过煤焦化生产焦炉气，焦炉气生产甲醇，最后纯甲醇而炼焦生产伴生大量的焦炉气资源。据估计_2]，1t焦以车辆运行而耗尽为终点。通常，国内焦炉气制甲醇炭可伴生430m。的焦炉气，除炼焦工艺自身用去的焦车用燃料在车辆运行阶段使用的是甲醇和汽油的混炉气及城市供气外，仍有大量焦炉气未被有效利用而合燃料，由于这方面的特殊性，甲醇汽油的上游阶段放空，不仅造成了环境污染、大量温室气体排放，也浪包括了焦炉气制甲醇路线和传统汽油路线两部分。在费了能源。研究焦炉气制替代车用燃料，不仅可以利焦炉气制甲醇路线中，将原煤的开采与运输称为原料用焦炉

4、气资源，还可以减少对石油资源的依赖。阶段，将煤焦化生产焦炉气及焦炉气生产甲醇、运输本研究在基于我国能源结构、一次能源开采和运称为燃料阶段。在传统汽油路线中，将原油的开采与输、焦炉气生产甲醇技术等条件下，分析了焦炉气制运输称为原料阶段，将原油生产汽油及运输称为燃料甲醇生命周期的能源消耗及温室气体排放，并与我国阶段。最后，将甲醇汽油车辆的运行称为车辆阶段。将传统汽油路线、煤基甲醇(煤气化制甲醇)的生命周期原料阶段和燃料阶段称为甲醇汽油的上游阶段，车辆能耗和温室气体排放进行比较，以获得焦炉气制甲醇阶段称为甲醇汽油的下游阶段。替代燃料的未来发展价值。本研究所建立的车用燃料焦炉气制

5、甲醇生命周期评价模型的系统边界如图1所示。1焦炉气制甲醇生命周期模型的建立本研究所建立的生命周期模型中，分析参数分成能耗和温室气体排放两类。能耗参数分成总能消耗、本研究的燃料循环主要包含了车用燃料在资源化石燃料消耗和煤炭、石油、天然气消耗。温室气体由开采和运输、燃料生产、燃料运输、分配和存储，以及cO、cH4和N0组成。3种温室气体排放量通过“全球燃料使用的全生命周期过程中相关的能源消费和污温升潜能值”(globalwarmingpotential，GWP)来综收稿日期：2014—09～21作者简介：夏晨(199O一)，男，上海，在读硕士研究生，2012年本科毕业于上海交

6、通大学动力机械及工程热物理专业，现从事替代燃料的生命周期研究、缸内直喷汽油机排放的颗粒物研究，E-mail：jackyfamous@l63．com。l0煤化工2015年第1期中cO的排放因子；为艺燃料i的密度；LHV为1艺燃料i的低热值；C为燃料的碳含量；YOU为利用燃烧技术k，燃料i燃烧过程中V0C的排放因子；C0为利用燃烧技术，燃料i燃烧过程中c0的排放因子；cHl1．为利用燃烧技术k，燃料i燃烧过程中cHl的排放因子；0．43为C0排放物的碳含量；0．85为V0C排放物的碳含量；0．75为cH，排放物的碳含量；0．27为c0排放物的碳含量。1．2．2TTW阶段算法分

7、析车辆阶段的能耗、排放主要是结合发动机、汽车技术所得出的油耗和排放。1．3计算数据来源图1焦炉气制甲醇的生命周期评价模型的系统边界本研究上游阶段主要的开采过程数据来自我国合汁算山等效cO温室气体排放量。在模型中，采用：历年的统计年鉴，煤炭的开采选洗效率为97．5％，原油cO的GWP值为1、c}{的GWP值为25、N20的GWP值为开采效率为91．28％，天然气的开采效率为96％。考虑298，则等效cO温室气体排放量CHGs=C0+CH×25+到原煤开采过程中CH的非燃烧排放，本研究采用张NeOx298。。式中，各分子式代表对应