Выбросы CO₂ при сжигании топлива

Справочные коэффициенты выбросов CO₂ при сжигании распространённых видов топлива.

co2emissionfuels

Обзор

При сжигании углеродного топлива каждый килограмм углерода в топливе производит 3,67 кг диоксида углерода (CO₂). Это соотношение определяется молекулярными массами: молекулярная масса CO₂ составляет 44 г/моль, а углерода — 12 г/моль, что дает 44 ÷ 12 = 3,67. Зная содержание углерода в любом топливе, можно оценить его прямые выбросы CO₂ без сложного анализа процесса сгорания.

Приведенные ниже значения охватывают только выбросы от скважины до выхлопной трубы — добыча, переработка и транспортировка на начальных этапах не учитываются.

Ключевые формулы

Выброс CO₂ на килограмм топлива

E_{\text{CO}_2} = c_f \times \frac{44}{12}

где $c_f$ — удельное содержание углерода в топливе (кг C / кг топлива).

Выброс CO₂ на единицу энергии

e_{\text{CO}_2} = \frac{E_{\text{CO}_2}}{HV}

где $HV$ — низшая теплота сгорания топлива (МДж / кг).

Масса CO₂ от сожженного топлива

m_{\text{CO}_2} = m_{\text{fuel}} \times c_f \times \frac{44}{12}

Переменные

Символ	Описание	Единица
$E_{\text{CO}_2}$	Specific CO₂ emission per unit fuel mass	kg CO₂ / kg fuel
$e_{\text{CO}_2}$	Specific CO₂ emission per unit energy	kg CO₂ / MJ
$c_f$	Specific carbon content of the fuel	kg C / kg fuel
$m_{\text{fuel}}$	Mass of fuel consumed	kg
$m_{\text{CO}_2}$	Mass of CO₂ produced	kg
$HV$	Net heating value (lower calorific value)	MJ / kg

Калькулятор выбросов CO₂

Выброс CO₂ от топлива

Масса топлива(kg)

Содержание углерода(kg C / kg fuel)

Конвертер единиц

Конвертер единиц выброса CO₂ от топлива

Масса CO₂(kg)

Масса топлива(kg)

Energy(kWh)

Удельный выброс(kg/kWh)

Эталонные данные по эмиссии топлива

16 строк

Приблизительное содержание углерода, низшая теплота сгорания и прямые коэффициенты выбросов CO₂ для распространённых видов топлива
Fuel	Содержание углерода (kg C / kg)	Теплота сгорания (MJ / kg)	CO₂ на кг топлива (kg CO₂ / kg)
Природный газ (метан)	0.75	55.4	2.75
Пропан (СПГ)	0.82	49.7	3.01
Butane	0.83	49	3.03
Gasoline	0.9	46.4	3.3
Керосин / реактивное топливо	0.82	43.2	3
Diesel	0.86	45.7	3.15
Мазут (№ 6)	0.85	41.8	3.11
Антрацит	0.9	32.4	3.3
Битуминозный уголь	0.65	30.2	2.38
Суббитуминозный уголь	0.4	24.5	1.47
Lignite	0.3	14	1.1
Нефтяной кокс	0.94	33.8	3.45
Этанол (E100)	0.52	29.9	1.91
Метанол (M100)	0.37	19.8	1.37
Биодизель (B100)	0.78	40.7	2.86
Дерево (сухое)	0.5	16.2	1.83

Источник: engineeringtoolbox.com

Восстановленные исходные таблицы

Следующие таблицы восстановлены из исходной страницы для сохранения полных справочных данных.

Исходная HTML-таблица содержит 23 строки: 2 строки заголовка с объединением ячеек и 21 строка данных по топливу. Восстановленная ниже таблица сохраняет все 21 строку данных от метана до биоэнергии.

Исходные строки заголовков источника

2 строк

Сгорание топлив — Выбросы углекислого газа, исходные многострочные заголовки
Столбец 1	Столбец 2	Столбец 3	Столбец 4	Столбец 5	Столбец 6	Столбец 7	Столбец 8	Столбец 9	Столбец 10	Столбец 11
Fuel	Плотность жидкости	Удельное содержание углерода	Удельная энергоемкость	Удельные выбросы CO2 (на основе количества топлива)	Удельные выбросы CO2 (на основе количества топлива)	Удельные выбросы CO2 (на основе количества топлива)	Удельные выбросы CO2 (на основе энергии)	Удельные выбросы CO2 (на основе энергии)	Удельные выбросы CO2 (на основе энергии)	Удельные выбросы CO2 (на основе энергии)
—	kg/l	kgC /kgfuel	kWh/kgfuel	Btu/lbfuel	KgCO2 /kgfuel	KgCO2 /galfuel	lbCO2 /гаЛтопл	кгCO2 /кВт·ч	кгCO2 /ГДж	lbCO2 /млн Btu

Источник: engineeringtoolbox.com

Сгорание топлив — Выбросы углекислого газа

21 строк

Combustion of Fuels - Carbon Dioxide Emission
kg/l	кгC /кгтопл	kWh/kgfuel	Btu/lbfuel	кгCO2 /кгтопл	кгCO2 /гаЛтопл	lbCO2 /гаЛтопл	кгCO2 /кВт·ч	кгCO2 /ГДж	lbCO2 /млн Btu	Удельные выбросы CO2 (на единицу энергии)
Метан (природный газ)	—	0.75	15.4	23900	2.75	—	—	0.18	50	115
Propane	0.51	0.82	13.8	21300	2.99	5.78	12.7	0.22	60	140
Butane	0.564	0.83	13.6	21100	3.03	6.47	14.3	0.22	62	144
СУГ (масс. доля C3=C4)	0.537	0.82	13.7	21200	3.01	6.12	13.5	0.22	61	142
Gasoline	0.737	0.9	12.9	19900	3.3	9.2	20.3	0.26	71	165.3
Керосин (авиационный)	0.821	0.82	12	18500	3	9.33	20.6	0.25	70	162.5
Diesel	0.846	0.86	12.7	19605	3.15	10.1	22.3	0.25	69	160.8
Мазут (No.6/бункер C)	0.98	0.85	11.6	18000	3.11	11.6	25.5	0.27	75	173.3
Нефтяной кокс	—	0.89	9.4	14500	3.26	14.7	32.4	0.35	97	225.1
Уголь:	—	—	—	—	—	—	—	—	—	227.3
Anthracite	—	0.92	9	14000	3.37	—	—	0.37	104	229.5
Bituminous	—	0.65	8.4	13000	2.38	—	—	0.28	79	231.7
Суббитуминозный	—	0.4	6.8	10500	1.47	—	—	0.22	60	233.9
Lignite	—	0.3	3.9	6000	1.1	—	—	0.28	79	236.1
Coke	—	0.77	7.2	11200	2.82	—	—	0.39	108	251.5
Торф (сухой)1)	—	0.52	4.7	7300	1.91	—	—	0.4	112	260.7
Этанольное топливо (E100)2)	0.789	0.52	8.3	12800	1.91	5.71	12.6	0.23	64	149.6
Метанольное топливо (M100)2)	0.791	0.37	5.5	8500	1.37	4.11	9.1	0.25	70	162.2
Биодизель (B100)2)	0.88	0.78	11.3	17400	2.85	9.48	20.9	0.25	70	162.8
Дерево1)2)	—	0.5	4.5	7000	1.83	—	—	0.41	113	263.1
Биоэнергетика2)	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—

Источник: engineeringtoolbox.com

Инженерные заметки

Теплотворные значения в таблице являются низшими (нижними) теплотами сгорания, предполагая, что водяной пар в дымовых газах не конденсируется. Если используются высшие (верхние) значения, CO₂ на МДж будет казаться немного ниже.
Топлива из биомассы (дерево, этанол, биодизель) часто рассматриваются как углеродно-нейтральные в учете жизненного цикла, поскольку выброшенный CO₂ был недавно поглощен из атмосферы. Прямые коэффициенты выбросов, указанные выше, по-прежнему применимы на дымовой трубе.
Углеродное содержание угля широко варьируется в зависимости от пласта и сорта. Для точных расчетов используйте данные элементного анализа, специфичные для шахты.
Соотношение 44/12 (3.667) предполагает полное сгорание. Неполное сгорание вместо этого производит CO, снижая фактический CO₂ и повышая риск токсичности.
Коэффициенты выбросов не учитывают прорывы N₂O или CH₄, которые вносят дополнительный вклад в парниковый эффект, особенно в двигателях на природном газе и некоторых промышленных котлах.
При отчетности в рамках нормативных документов (EPA, EU ETS) всегда ссылайтесь на конкретную базу данных коэффициентов выбросов, предписанную регулятором.

Ссылки

Engineering Toolbox — Выбросы CO₂ от топлива

Источник: engineeringtoolbox.com