露天煤矿碳排放量核算及碳减排途径研究

论文摘要

在低碳经济背景下，露天煤矿积极开展低碳项目，目前露天煤矿的节能减排已取得良好的低碳效益。但露天煤矿碳排放水平无量化研究，对露天矿的低碳发展起到了制约作用。本文对露天煤矿碳排放量核算方法和碳减排途径进行研究。通过对露天煤矿生产过程的分析，露天煤矿主要有五个碳排放源：直接源燃油（柴油，汽油）、炸药、逸散、自燃和间接源电力。炸药指爆破引起的碳排放，逸散指由于开采活动对煤层结构造成破坏导致赋存温室气体释放到大气中，自燃指采煤工作面和排土场中煤自燃引起的碳排放。在已有研究基础上，分别给出了燃油、炸药、逸散、自燃和电力的碳排放因子。基于炸药的基本原理，提出了炸药碳排放因子计算方法：碳平衡法和B-Wilson法，并计算了露天煤矿常用炸药的碳排放因子。论文以能源消耗和露天开采生产环节为主线，构建了露天煤矿碳排放量初步核算模型和基于生产环节的露天煤矿碳排放量核算模型。露天煤矿碳排放量初步核算模型按照五类碳排放源构建。基于生产环节的露天煤矿碳排放核算模型按照生产环节为主，初步核算模型为辅的原则，分为穿孔、爆破、采装、破碎、运输、排土、辅助、逸散、自燃九个部分构建。基于露天煤矿碳排放量初步核算模型，结合安家岭、黑岱沟、伊敏河、布沼坝等国内具有代表性的露天煤矿统计数据和采用的开采工艺系统，分析了六种生产工艺系统的碳排放水平。同时通过情境假设法应用基于生产环节的露天煤矿碳排量核算模型比较不同工艺系统的碳排放水平。所得结论为：剥离为单斗-卡车工艺时，采煤工艺的碳排放水平由高到低为坑底自移半连续工艺、单斗-卡车工艺、坑底破碎&地面破碎半连续工艺、端帮破碎半连续工艺、地面破碎半连续工艺，单斗-卡车工艺优于部分半连续工艺的原因是碳排放核算中计入了电力间接碳排放源；运输和采装是露天煤矿碳排放量的最大来源，约占总量的80%。当温室效应累积年限不同时，政府间气候变化报告中三种主要温室气体的全球增温潜势值不同，以2010年安家岭露天煤矿为例，核算当累积年限分别为20、100和500年时的碳排放量，表明累积年限对露天煤矿碳排放量的影响较弱，不超过1%。在此基础上研究了基于时效性的露天煤矿碳排放量核算方法，将温室效应分摊到存留期内，得到对应的计算公式。与传统方法相比，很好的反映了温室效应的时效性。仍以安家岭为例，应用时效性方法所得n年碳排放量小于传统方法所得值。最后，提出了露天煤矿碳减排的主要途径，包括工艺转型、节电节油、降低柴油和电力碳排放因子等。针对剥离为单斗-卡车工艺，采煤为单斗-卡车工艺和四种不同形式的半连续工艺，对工艺、电力、柴油三类碳减排途径的碳减排量进行了核算和分析，对露天煤矿的低碳发展有良好的指导价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• Extended Abstract
• 目录
• 图清单
• 表清单
• 变量注释表
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状及文献综述
• 1.3 研究目标和研究内容
• 1.4 研究方法和创新点
• 2 碳排放量核算理论及不确定性分析方法
• 2.1 碳排放核算理论基础
• 2.2 不确定性分析方法
• 2.3 本章小结
• 3 露天煤矿碳排放量核算模型构建
• 3.1 露天煤矿碳排放源的识别
• 3.2 露天煤矿碳排放因子的确定
• 3.3 露天煤矿碳排放量初步估算模型构建
• 3.4 基于生产环节的露天煤矿碳排放量核算模型构建
• 3.5 本章小结
• 4 露天煤矿不同生产工艺系统的碳排放量核算研究
• 4.1 不同生产工艺系统基于生产环节露天煤矿碳排放量核算研究
• 4.2 不同生产工艺系统露天煤矿碳排放量初步核算研究
• 4.3 本章小结
• 5 基于时效性的露天煤矿碳排放量核算初步研究
• 5.1 温室效应年限不同时的露天煤矿碳排放量核算
• 5.2 基于时效性的露天煤矿 n 年碳排放量核算研究
• 5.3 本章小结
• 6 露天煤矿碳减排途径研究
• 6.1 露天煤矿生产工艺系统角度
• 6.2 柴油碳减排途径
• 6.3 设备耗能的碳减排途径
• 6.4 电力角度
• 6.5 其它碳减排途径
• 6.6 露天煤矿碳减排量核算
• 6.7 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集