中国煤炭单位热值碳含量的研究

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	中国煤炭单位热值碳含量的研究
	郜二刚
导师	李社红
	2013
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位名称	硕士
学位专业	环境工程
关键词	煤炭碳含量碳排放因子工业分析元素分析
摘要	近年来，全球变暖引发的环境问题越来越引起人们的关注。由此引起的冰川减少、海平面上升、极端气候频发等会给人类的生产生活带来巨大影响。目前，科学界主流观点认为全球变暖是由于人类活动排放的二氧化碳等温室气体造成的。煤炭是世界上最重要的温室气体排放源，确定煤炭燃烧排放的CO2的量，对于碳排放总量的确定十分重要。IPCC给出了不同燃料的碳排放因子，其中包括不同类型煤炭的潜在碳排放因子和碳含量。煤炭基于发热量的碳含量数据，是计算煤炭的潜在碳排放因子的基础。本文根据全国范围内采集的煤炭样品数据，分析得出我国不同地区不同类型煤炭的平均碳含量，对于我国碳排放清单的编制具有重要意义。本文数据主要来自国家自然科学基金重点项目“中国煤平均化学成分及煤中有害微量元素有机物地球化学”（40133010）2000年至2002年所采集的305个全国煤炭样品研究结果。第四章中我国南方煤炭平均碳含量主要来自“中国科学院战略... [ 更多 ] 近年来，全球变暖引发的环境问题越来越引起人们的关注。由此引起的冰川减少、海平面上升、极端气候频发等会给人类的生产生活带来巨大影响。目前，科学界主流观点认为全球变暖是由于人类活动排放的二氧化碳等温室气体造成的。煤炭是世界上最重要的温室气体排放源，确定煤炭燃烧排放的CO2的量，对于碳排放总量的确定十分重要。IPCC给出了不同燃料的碳排放因子，其中包括不同类型煤炭的潜在碳排放因子和碳含量。煤炭基于发热量的碳含量数据，是计算煤炭的潜在碳排放因子的基础。本文根据全国范围内采集的煤炭样品数据，分析得出我国不同地区不同类型煤炭的平均碳含量，对于我国碳排放清单的编制具有重要意义。本文数据主要来自国家自然科学基金重点项目“中国煤平均化学成分及煤中有害微量元素有机物地球化学”（40133010）2000年至2002年所采集的305个全国煤炭样品研究结果。第四章中我国南方煤炭平均碳含量主要来自“中国科学院战略性先导科技专项—应对气候变化的碳收支认证及相关问题”中“煤”子课题（XDA05010101）2011年至2012年159个我国南方煤炭样品的数据结果。根据2000-2002年全国范围内采集的煤炭样品进行工业分析、元素分析及发热量分析，统计得出我国基于发热量的煤炭碳含量分布变化如下。（1）我国褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤的碳含量平均值分别为27.21±0.35kg/GJ、26.57±0.14kg/GJ、25.50±0.03kg/GJ、26.77±0.13kg/GJ。（2）随着煤化程度的增加，煤炭中各元素的含量、发热量出现不同的变化趋势，由此造成基于发热量的碳含量随着煤化程度提高先减少后增加的趋势。由褐煤到次烟煤再到烟煤，随着煤化程度的提高，煤炭碳含量逐渐降低。但进入无烟煤阶段，碳含量又增加，超过烟煤和次烟煤的碳含量。（3）不同成煤年代煤炭基于发热量的碳含量没有明显差异。除去两个样品数很少的成煤年代，其余成煤年代煤炭碳含量的均值在25.69kg/GJ~26.12kg/GJ的范围内。（4）不同聚煤区煤炭中碳含量的排列由低到高为：华北烟煤<滇藏<东北内蒙古<华南<西北<华北次烟煤<华北无烟煤。华北烟煤的碳含量与滇藏地区煤炭的碳含量无法区分大小。除此之外，华北烟煤的碳含量比其它地区煤炭的碳含量要低。华北地区的无烟煤与西北地区的煤炭无法区分，初此之外，明显高于其它地区煤炭的碳含量。东北内蒙古、西北、华北次烟煤、华南四个地区煤炭之间碳含量的相互比较在统计意义上不显著。（5）对碳含量与工业分析指标和元素分析指标分别做多元线性回归，结果发现碳含量与氢、氧、碳、硫四种元素的回归结果优于碳含量与挥发分、固定碳、发热量的回归结果。根据2011-2012年所采集的我国南方煤炭样品的分析结果，有以下认识：（1）我国南方无烟煤的碳含量均值为27.81±0.37kg/GJ，烟煤的碳含量均值为26.58±0.13kg/GJ，次烟煤的碳含量均值为24.31±3.68kg/GJ，褐煤的碳含量均值为24.49±2.28kg/GJ。（2）对包括原煤、洗煤、矸石在内的所有样品做的研究中，发现煤炭基于能量的碳含量与灰分之间存在关联。灰分低于40%时，碳含量几乎不随灰分的变化而变化。灰分在50~60%之间的高灰分煤（矸石），碳含量比灰分小于30%的煤炭高3%左右。灰分高于60%的煤矸石样品中，碳含量随着灰分的增加逐渐下降。
其他摘要	In recent years, environmental problems caused by global warming have drawn increasing attention. Glacier area decreasing, sea level rising, more frequent and more intense extreme weather events, and other huge problems caused by global warming will have a tremendous impact on human life. Currently, the mainstream view of the scientific community is that global warming is caused by human emissions of carbon dioxide and other greenhouse gases. Coal emits the most quantity of Carbon dioxide in the world. Therefore, it is important to determine the CO2 emissions from coal combustion. In the《2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories》, IPCC lists carbon emission factors for different fuels, including the carbon emission factors and default carbon content of different types of coal. The carbon content of coals on an energy bases is vital to the calculation of CO2 emission factors of coals. In this study, coal samples collected from all over China were analyzed to calculate the average carbon content in different types of coal, which is important to formulate the Chinese carbon emission inventories and carbon-reduction policies. In this thesis, the data mainly came from 305 coal samples collected during 2000-2002 from all over China funded by NSFC (Natural Science Foundation of China). In Chapter Four, the results came from 159 coal samples collected from the southern China during 2011-2012 funded by CAS (Chinese Academy of Sciences). Coal samples collected from all over China during 2000-2002 received proximate analysis, gross calorific value analysis and ultimate analysis. Average carbon content of Chinese coals on an energy basis was calculated according to these results. The main results are as follows: The average carbon contents based on energy were 27.21±0.35 kg/GJ, 26.57±0.14 kg/GJ 25.50±0.03 kg/GJ and 26.77±0.13 kg/GJ in lignite, subbitumite, bitumite and anthracite respectively. With the increase of the degree of coalification, the content of elements and calorific values of the coals changed in different ways. The carbon contents based on energy decreased from lignite and subbitumite to bitumite, then increased in anthracite. There were no significant differences in carbon content of coals based on energy from different coal-forming periods. The average carbon contents in different coal-forming periods were mainly between 25.69 kg/GJ~ 26.12 kg/GJ. The carbon content of coals from different coal-bearing regions listed in the following order: Bitumite in North China
学科领域	环境地球化学
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.gyig.ac.cn/handle/352002/5867
专题	研究生_研究生_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	郜二刚. 中国煤炭单位热值碳含量的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2013.

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