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一种量化 煤矿企业生产煤炭的水足迹方法

阅读：1248发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于能源生产水耗估算技术领域，涉及一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法。首先，收集煤矿企业数据资料，然后，根据收集的煤矿企业数据，计算煤矿企业的水足迹，再井工开采的煤矿分为小型煤矿、中型煤矿和大型煤矿三类，并分别计算三种类型煤矿的年平均产量和水足迹，最后通过得到的煤矿企业数据计算得出全国煤炭的水足迹。本发明根据第一手的现场数据量化了不同规模类型煤矿生产煤炭的水足迹；依据煤矿企业的规模结构量化全国煤炭生产的水足迹，可以进一步依据政策文件中设定的煤炭总量、大型煤矿生产煤炭产量占比等参数预测多年以后的煤炭生产的水足迹总量。，下面是一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法，其特征在于，步骤如下：
(1)收集煤矿企业数据资料：包括煤矿企业的生产规模、生产天数、煤炭开采和洗选过程的用水量、矿井水利用率、外排废水中污染物浓度以及能源使用数据；
(2)根据收集的煤矿企业数据，计算煤矿企业的水足迹WFi：
其中，WFb,i表示第i个煤矿企业生产煤炭的蓝水足迹，单位m3·t-1；Wg,i表示第i个煤矿企业的灰水足迹，单位m3·t-1；Wj(indirect)表示第j类能源的水足迹，单位m3·t-1，各部分水足迹计算方法如下：
WFb,i＝(V×Di)/Pi，Vi代表第i个煤矿企业生产过程的耗水量，单位m3·d-1；D代表煤矿企业的年生产天数；Pi代表煤矿i的年产量，单位t·yr-1；
Li表示单个生产日煤矿外排的矿井涌水，单位m3·d-1；Vi表示
外排水中污染物的浓度，单位mg·L-1；Cmax表示纳污河流可接受的污染物浓度，单位mg·L-1，依据《地表水环境质量标准》确定；Cnat表示纳污河流中污染物的现场监测浓度，单位mg·L-1；
Wi(indirect)＝Ei×wfq+Gi×q×wfg，Ei表示单位质量煤炭开采和洗选过程中的电力消耗，单位kWh·t-1，wfq表示电力的水足迹系数；Gi表示开采吨煤的柴油消耗量，单位kg·t-1，q表示柴油的热值，wfg表示柴油的水足迹系数；
(3)依据《煤炭工业矿井设计规范(GB 50215-2015)》，将井工开采的煤矿分为小型煤矿、中型煤矿和大型煤矿三类，并分别计算三种类型煤矿的年平均产量Pk和水足迹WFk，分别量化各类型煤矿生产煤炭的水足迹，其中小型煤矿产量≤0.3Mt·yr-1，中型煤矿产量0.3-
1.2Mt·yr-1，大型煤矿产量≥1.2Mt·yr-1；
(4)将煤矿企业数据带入公式计算得出全国煤炭的水足迹：
WF表示规模为k煤矿生产煤炭的水足迹总量，单位m3，i＝1表示
小型煤矿、i＝2表示中型煤矿，i＝3表示大型煤矿；nk表示该类型煤矿的数目；Pk表示煤矿的年平均产量，单位t·yr-1；WFk表示该类型煤矿生产单位质量煤炭的水足迹，单位m3·t-1。

说明书全文

一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法

技术领域

[0001] 本发明属于能源生产水耗估算技术领域，涉及一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法。

背景技术

[0002] 作为全球最严的缺水国家之一，中国是全球最大的能源消费国，能源消费以煤炭为主。煤炭开发需要消耗大量水资源，然而中国富煤省份严重缺水。目前煤炭行业正在推行“能源供给侧改革”，淘汰小型煤矿、建立大型煤炭基地，核算不同规模煤矿生产煤炭的水足迹有利于量化未来中国煤炭开发政策的环境影响，并为以煤炭为原料或燃料的下游产品的水足迹评价提供数据支持。

[0003] 目前，对煤炭生产耗水情况的研究多是依据统计数据从整体上量化煤炭开采和洗选行业的耗水，没有考虑生产规模对煤炭生产水耗的影响。采用水足迹的概念能够清楚地反映出煤炭生产对淡水资源的消耗，以及不同规模类型(小型、中型、大型)煤矿企业生产煤炭的水足迹差异。

发明内容

[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法，在此基础上可以预测不同规模结构下全国煤炭生产的水足迹，以体现煤炭开发政策的环境影响。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

[0006] 一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法，步骤如下：

[0007] (1)收集煤矿企业数据资料：包括煤矿企业的生产规模、生产天数、煤炭开采和洗选过程的用水量、矿井水利用率、外排废水中污染物浓度以及能源使用数据。

[0008] (2)根据收集的煤矿企业数据，计算煤矿企业的水足迹WFi：

[0009]

[0010] 其中，WFb,i表示第i个煤矿企业生产煤炭的蓝水足迹，单位m3·t-1；Wg,i表示第i个3 -1 3 -1
煤矿企业的灰水足迹，单位m·t ；Wj(indirect)表示第j类能源的水足迹，单位m·t ，各部分水足迹计算方法如下：

[0011] WFb,i＝(V×Di)/Pi，Vi代表第i个煤矿企业生产过程的耗水量，单位m3·d-1； D代表煤矿企业的年生产天数；Pi代表煤矿i的年产量，单位t·yr-1。

[0012] Li表示单个生产日煤矿外排的矿井涌水，单位m3·d-1； -1
Vi表示外排水中污染物的浓度，单位mg·L ；Cmax表示纳污河流可接受的污染物浓度，单位mg·L-1，依据《地表水环境质量标准》确定；Cnat表示纳污河流中污染物的现场监测浓度，单位mg·L-1。

[0013] Wi(indirect)＝Ei×wfq+Gi×q×wfg，Ei表示单位质量煤炭开采和洗选过程中的电力-1消耗，单位kWh·t ，wfq表示电力的水足迹系数；Gi表示开采吨煤的柴油消耗量，单位kg·t-1，q表示柴油的热值，wfg表示柴油的水足迹系数。

[0014] (3)依据《煤炭工业矿井设计规范(GB 50215-2015)》，将井工开采的煤矿分为小型煤矿、中型煤矿和大型煤矿三类，并分别计算三种类型煤矿的年平均产量Pk和水足迹，其中小型煤矿产量≤0.3Mt·yr-1，中型煤矿产量0.3-1.2Mt·yr-1，大型煤矿产量≥1.2Mt·yr-1。

[0015] (4)将煤矿企业数据带入公式计算得出全国煤炭的水足迹：

[0016] WF表示规模为k煤矿生产煤炭的水足迹总量，单位 m3，i＝1表示小型煤矿、i＝2表示中型煤矿，i＝3表示大型煤矿；nk表示该类型煤矿的数目；Pk表示煤矿的年平均产量，单位t·yr-1；WFk表示该类型煤矿生产单位质量煤炭的水足迹，单位m3·t-1。

[0017] 本发明的有益效果：

[0018] (1)依据第一手的现场数据量化了不同规模类型煤矿生产煤炭的水足迹。

[0019] (2)依据煤矿企业的规模结构量化全国煤炭生产的水足迹，可以进一步依据政策文件中设定的煤炭总量、大型煤矿生产煤炭产量占比等参数预测多年以后的煤炭生产的水足迹总量。

具体实施方式

[0020] 以下结合技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

[0021] 一种量化煤矿企业生产煤炭的水足迹方法，具体如下：

[0022] (1)收集煤矿企业新建或改扩建项目的环评报告书；从环评报告中提取煤矿企业的生产规模、生产天数、煤炭开采和洗选过程的用水量、矿井水利用率、外排废水中污染物浓度以及能源使用数据。

[0023] (2)根据收集的煤矿企业数据，计算煤矿企业的水足迹WFi：

[0024]

[0025] 其中，WFb,i表示第i个煤矿企业生产煤炭的蓝水足迹，单位m3·t-1；Wg,i表示第i个煤矿企业的灰水足迹，单位m3·t-1；Wj(indirect)表示第j类能源的水足迹，单位m3·t-1，各部分水足迹计算方法如下：

[0026] WFb,i＝(V×Di)/Pi，Vi代表第i个煤矿企业生产过程的耗水量，单位m3·d-1； D代表煤矿企业的年生产天数；Pi代表煤矿i的年产量，单位t·yr-1。

[0027] Li表示单个生产日煤矿外排的矿井涌水，单位m3·d-1； Vi表示外排水中污染物的浓度，单位mg·L-1；Cmax表示纳污河流可接受的污染物浓度，单位mg·L-1，依据《地表水环境质量标准》确定；Cnat表示纳污河流中污染物的现场监测浓度，单位mg·L-1。

[0028] Wi(indirect)＝Ei×wfq+Gi×q×wfg，Ei表示单位质量煤炭开采和洗选过程中的电力消耗，单位kWh·t-1，wfq表示电力的水足迹系数；Gi表示开采吨煤的柴油消耗量，单位kg·t-1，q表示柴油的热值，wfg表示柴油的水足迹系数。

[0029] (3)依据《煤炭工业矿井设计规范(GB 50215-2015)》，将井工开采的煤矿分为小型煤矿、中型煤矿和大型煤矿三类，并分别计算三种类型煤矿的年平均产量Pk和水足迹WFk，分别量化各类型煤矿生产煤炭的水足迹，其中小型煤矿产量≤0.3Mt·yr-1，中型煤矿产量0.3-1.2Mt·yr-1，大型煤矿产量≥1.2Mt·yr-1。

[0030] (4)将煤矿企业数据带入公式计算得出全国煤炭的水足迹：

[0031] WF表示规模为k煤矿生产煤炭的水足迹总量，单位 m3；nk表示该类型煤矿的数目；Pk表示煤矿的年平均产量，单位t·yr-1；WFk表示该类型煤矿生产单位质量煤炭的水足迹，单位m3·t-1。

[0032] 依据上述方法以及《煤炭工业矿井设计规范(GB 50215-2015)》计算得出不同规模类型煤矿生产煤炭的水足迹(均值[标准偏差；95％置信区间])。其中，小型煤矿的水足迹为0.45[0.24；(0.32,0.58)]m3·t-1，中型煤矿的水足迹为 0.58[0.27；(0.50,0.66)]m3·t-1，大型煤矿的水足迹为0.25[0.27；(0.37,0.48)]m3·t-1。在此基础上可以计算出全国煤炭的水足迹。

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