瀝青混合料直投式工藝的減排效果量化研究

李軍代

（上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司，上海市 201210）

1 概述

目前改性瀝青混合料的生產(chǎn)工藝有兩種：一種是傳統(tǒng)的預(yù)混式成品改性瀝青方案（也稱為預(yù)拌式），即先生產(chǎn)成品改性瀝青，再加入集料中拌合；另一種是直接投放式瀝青改性方案（也稱為直投式），是指根據(jù)原位分散理論將瀝青改性劑直接投入到熱集料中拌合數(shù)秒，接著再噴入基質(zhì)瀝青拌合形成混合料。兩種方案的生產(chǎn)流程見圖1。

圖1 兩種改性方案的生產(chǎn)流程圖

相比預(yù)拌式工藝，直投式工藝節(jié)省了成品改性瀝青的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，由于直投式噴入的是基質(zhì)瀝青，而基質(zhì)瀝青的儲存溫度要比改性瀝青低，因此噴入的瀝青溫度也相對較低[1]。已知采用直投式工藝具有明顯的節(jié)能效果[2]，即生產(chǎn)1 t混合料，直投式工藝比預(yù)拌式工藝節(jié)省了1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)能率為37.4%，但是到目前為止，混合料直投式工藝的減排效果的定量化研究尚少，而且有害物質(zhì)的檢測大多集中在瀝青煙、苯可溶物和苯并芘的排放含量上，對污染性氣體如SO2和NOx的檢測很少[3]。本文將對直投式和預(yù)拌式工藝進行室內(nèi)的煙塵與有害氣體排放進行種類檢測和含量測試，量化直投式工藝的減排效果。

2 研究范圍與試驗方法

由于兩種混合料的攤鋪碾壓環(huán)節(jié)是相同的，因此直投式與預(yù)拌式的有害氣體排放對比主要體現(xiàn)在瀝青改性和混合料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本文研究對象確定為生產(chǎn)同等重量的混合料，兩種改性方案所產(chǎn)生的尾氣排放量，測試點見表1。

表1 兩種改性方案主要尾氣排放測試點

將錐形煙氣收集罩緊套在改性瀝青溶脹和儲存容器、基質(zhì)瀝青儲存容器以及拌缸出氣孔處，使用PGM-7840型多氣體檢測儀采集一定時間內(nèi)的瀝青煙氣的分類和排放情況，見圖2、圖3。

3 數(shù)據(jù)分析

（1）數(shù)據(jù)清單

圖2 瀝青煙氣與廢氣收集原理圖

圖3 PGM-7840型多氣體檢測儀

除了單獨生產(chǎn)改性瀝青環(huán)節(jié)的區(qū)別外，混合料拌合的瀝青噴入溫度也不一樣，直投式工藝噴入的為基質(zhì)瀝青，溫度為130℃～140℃，預(yù)拌式工藝噴入的改性瀝青溫度為165℃～175℃，其它溫度一樣，見表2。使用PGM-7840多氣體檢測儀分別對改性瀝青的生產(chǎn)、儲存環(huán)節(jié)，基質(zhì)瀝青的儲存環(huán)節(jié)，以及直投式、預(yù)拌式的混合料生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行檢測，其中以生產(chǎn)混合料10 kg、混合料中瀝青用量為5%為基準(zhǔn)，則所需生產(chǎn)改性瀝青為0.5 kg，各環(huán)節(jié)煙氣排放檢測結(jié)果見表3。

表2 混合料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)溫度

表3 生產(chǎn)10 kg混合料各階段排放濃度比較（單位：mg/L）

從表3可以看出，在SBS改性瀝青的生產(chǎn)、儲存環(huán)節(jié)中，均有不同程度的各種有害氣體排放，其中CO的排放濃度最高，達到30.24 mg/L，而改性瀝青高溫儲存1 h所排放的有害氣體比同樣時間為1 h的改性瀝青生產(chǎn)所排放的氣體更多，也同樣多于基質(zhì)瀝青儲存1 h內(nèi)的煙氣排放。三者排放的有害煙氣總濃度分別為：34.82 mg/L、34.24 mg/L、18.65 mg/L。

另外，由于混合料拌合時，瀝青結(jié)合料的溫度不同，改性瀝青為170℃，基質(zhì)瀝青為135℃，所以直投式拌合時所排放的煙氣也少于預(yù)拌式工藝，分別為3.47 mg/L和3.62 mg/L。

經(jīng)計算，得出表4為換算成生產(chǎn)1 t混合料兩種工藝的煙氣排放清單，并匯成總單見表5、圖4。

表4 生產(chǎn)1 t改性混合料各階段排放清單比較（單位：g）

表5 生產(chǎn)1 t混合料兩種工藝排放總單比較（單位：g）

圖4 直投式與預(yù)拌式的尾氣排放對比圖

從表5、圖4得出，生產(chǎn)1 t瀝青混合料，預(yù)拌式工藝共排放出1 622.47 g有害煙氣，直投式工藝共排放789.87 g煙氣，直投式相比減少了51.32%的尾氣排放。7種尾氣、煙塵排放均有不同程度的減少，其中CO的減少程度最高，達到了75.18%，SO2、NO、NO2、VOC的減少程度也達到了 50%以上，減排效果十分明顯。

4 環(huán)境影響評價

在清單分析的基礎(chǔ)之上，為了更好地理解清單分析數(shù)據(jù)與環(huán)境的相關(guān)性，采用調(diào)查所得的環(huán)境負荷數(shù)據(jù)定量分析對人體健康、生態(tài)環(huán)境、自然環(huán)境的影響及其相互關(guān)系。環(huán)境影響指標(biāo)包括生命周期分析部分所對應(yīng)的8個影響類型：全球變暖、酸化、臭氧消耗、富營養(yǎng)化、光化學(xué)臭氧、人類毒性（土壤）、人類毒性（空氣）、人類毒性（水體）[4]。

根據(jù)直投式工藝替代預(yù)拌式工藝的研究方法，計算可得到兩者的環(huán)境負荷影響，見表6、圖5。

表6 直投式工藝和預(yù)拌式工藝的環(huán)境影響潛值比較（單位：PE/t）

圖5 直投式和預(yù)拌式的環(huán)境影響潛值比較圖

可以看出，采用直投式干法工藝生產(chǎn)施工混合料所產(chǎn)生的環(huán)境影響指標(biāo)，均或多或少低于傳統(tǒng)預(yù)拌式工藝，其中對空氣酸化的降低幅度最大，一定程度上緩解酸雨等病害的形成幾率。

5 結(jié)論

（1）采用直投式工藝比預(yù)拌式工藝具有更簡便的操作，更低的設(shè)備成本，避免了傳統(tǒng)預(yù)拌式改性瀝青高溫生產(chǎn)導(dǎo)致的瀝青老化等問題。

（2）無論是直投式還是預(yù)拌式，均產(chǎn)生多達7種有毒有害煙氣，分別是 CxHy、CO、SO2、NO、NO2、VOC和瀝青煙塵，其中CO的排放濃度最高。

（3）改性瀝青高溫儲存1 h所排放的有害氣體比同樣時間為1 h的改性瀝青生產(chǎn)所排放的氣體更多，也同樣多于基質(zhì)瀝青儲存1 h內(nèi)的煙氣排放；另外，直投式拌合時所排放的煙氣要少于預(yù)拌式工藝。

（4）從整個工藝過程來看，直投式工藝相比預(yù)拌式工藝共減少了51.32%的尾氣排放，7種有害氣體、煙塵排放均有不同程度的減少，其中CO的降幅最高，達到了 75.18%，SO2、NO、NO2、VOC的降幅也達到了50%以上，減排效果十分明顯。

（5）利用直投式工藝替代SBS預(yù)拌式工藝，全球變暖的環(huán)境影響潛值降幅達9.21%，光化學(xué)臭氧形成（低NOx）潛值降幅達53.61%，酸化潛值降幅達35%，人類毒性（空氣）潛值降幅達2.47%，富營養(yǎng)化潛值降幅達37.53%，光化學(xué)臭氧形成（高NOx）潛值降幅達50.90%，其它環(huán)境影響類型都相當(dāng)，明顯減輕了環(huán)境負荷，是一項十分高效的環(huán)保舉措。

[1]閆國杰，姜愛峰，劉鋼.一種應(yīng)用于排水性瀝青路面和鋼橋面鋪裝的直投式瀝青改性劑 [A].中國公路學(xué)會學(xué)術(shù)論文集 [C].北京：人民交通出版社，2010.

[2]李交，閆國杰，赫振華.直投式瀝青改性方案及其節(jié)能效果分析[J].城市道橋與防洪，2010（12）：152-155.

[3]程玲，閆國杰，陳德珍.溫拌瀝青混合料攤鋪節(jié)能減排效果的定量化研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2010（9）：2151-2155.

[4]余侃華，張中華.建筑節(jié)能減排的國際實踐經(jīng)驗與啟示[J].建筑技術(shù)，2012（3）：266-269.