乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)的能耗及碳排放分析研究

胡 坤，孫海秀

(青海省公路建設(shè)管理局 西寧市 810000)

1 研究背景

本項(xiàng)目組通過回顧先期技術(shù)改造工程技術(shù)特征，結(jié)合既有低碳公路方面研究成果，對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生等技術(shù)的能耗及碳排放進(jìn)行定量分析評(píng)估，一方面全面做好既有改造技術(shù)的總結(jié)提煉工作，另一方面為即將實(shí)施的改擴(kuò)建工程方案決策及整個(gè)工程的能耗和碳排放強(qiáng)度測(cè)算提供依據(jù)。

2 某省高速公路既有改造技術(shù)特征分析

2016年某省某高速公路技改工程采用的乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)對(duì)舊路面面層銑刨料進(jìn)行再生利用，再生后用于技改路面的上基層，其路面結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。

對(duì)于改性瀝青AC-13技術(shù)而言，其關(guān)鍵參數(shù)如表1所示。

對(duì)于改性瀝青AC-20技術(shù)而言，其關(guān)鍵參數(shù)如表2所示。

表1 改性瀝青AC-13關(guān)鍵參數(shù)

參數(shù)取值范圍表征值改性瀝青4.8%～5.2%5.0%集料86.8%～91.2%89.0%礦粉4.0%～8.0%6.0%

表2 改性瀝青AC-20關(guān)鍵參數(shù)

對(duì)于普通瀝青AC-20技術(shù)而言，其關(guān)鍵參數(shù)如表3所示。

表3 普通瀝青AC-20關(guān)鍵參數(shù)

對(duì)于瀝青碎石ATB-25技術(shù)而言，其關(guān)鍵參數(shù)如表4所示。

表4 瀝青碎石ATB-25關(guān)鍵參數(shù)

對(duì)于乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)而言，其關(guān)鍵參數(shù)如表5所示。

2.2.3 我國(guó)農(nóng)村醫(yī)療救助資金總量不足，不能完全解決受助群眾的困難。由于我國(guó)農(nóng)村地區(qū)需要救助的人群比較多，而我國(guó)農(nóng)村醫(yī)療救助資金總量不足，所以往往只有患大病的困難群眾才能享受醫(yī)療救助，其他困難群眾則得不到救助，受助群體范圍較小。而且救助資金最高限額較低，對(duì)患大病的農(nóng)民家庭來說是杯水車薪。

表5 乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)

3 某高速公路結(jié)構(gòu)典型材料能耗定額分析

結(jié)合某省高速公路常用的典型路面結(jié)構(gòu)和材料，重點(diǎn)針對(duì)乳化瀝青廠拌冷再生所應(yīng)用層位的常規(guī)材料，在既有改造技術(shù)特征分析的基礎(chǔ)上，對(duì)不同結(jié)構(gòu)中同等層位所采用的典型材料進(jìn)行能耗及排放定額分析，測(cè)算不同材料單位熱值消耗。

路面結(jié)構(gòu)不同層位材料的能耗及排放主要發(fā)生在原材料生產(chǎn)、混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、路面攤鋪碾壓等環(huán)節(jié)。每個(gè)環(huán)節(jié)中均有一定的施工工序，使用多種機(jī)械設(shè)備，采用以文獻(xiàn)調(diào)查為主、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查為輔的方法獲取路面結(jié)構(gòu)不同層位材料在不同施工環(huán)節(jié)的能耗及排放。

3.1 原材料生產(chǎn)能耗

瀝青路面施工過程中所需要的原材料主要包括瀝青結(jié)合料、碎石、礦粉和水泥。對(duì)于原材料的能耗及排放主要采用文獻(xiàn)調(diào)查的方法獲取其能耗及排放：

(1)對(duì)于瀝青結(jié)合料，目前國(guó)內(nèi)還沒有相應(yīng)的能耗及排放數(shù)據(jù)庫(kù)，參考?xì)W洲瀝青協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)庫(kù)(Eurobitumen 2011)。

(2)對(duì)于碎石，中國(guó)本地化LCA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)CLCD提供了其生產(chǎn)過程中的能耗及排放情況。

(3)對(duì)水泥，中國(guó)本地化LCA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)CLCD提供了其生產(chǎn)過程中的能耗及排放情況。

(4)對(duì)于礦粉，目前國(guó)內(nèi)外還沒有相應(yīng)的能耗及排放數(shù)據(jù)庫(kù)，參考碎石生產(chǎn)過程中的能耗及排放情況。

(5)對(duì)于銑刨料，目前國(guó)內(nèi)外還沒有相應(yīng)的能耗及排放數(shù)據(jù)庫(kù)，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，銑刨寬度為2m的銑刨機(jī)對(duì)老路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行銑刨，發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷油耗為124L/h(柴油密度為0.84kg/L)，銑刨機(jī)功率為80%，不同銑刨深度的銑刨速度不同，銑刨深度為4cm時(shí)，速度為6m/min，銑刨深度為6cm時(shí)，速度為5m/min，銑刨深度為12cm時(shí)，速度為4min/min。

表6 各種原材料生產(chǎn)的能耗及排放

3.2 原材料運(yùn)輸能耗

原材料運(yùn)輸能耗是指瀝青膠結(jié)料、碎石、礦粉、水泥等從加工廠運(yùn)輸?shù)交旌狭习韬驼镜哪芎摹２捎貌煌倪\(yùn)輸方式和運(yùn)距的能耗有所不同。參考中國(guó)本地化LVA數(shù)據(jù)庫(kù)CLCD不同運(yùn)輸方式的能耗及溫室氣體排放數(shù)據(jù)，原材料以30t柴油貨車公路運(yùn)輸距離50km為標(biāo)準(zhǔn)，瀝青混合料及銑刨料以30t柴油貨車公路運(yùn)輸距離20km為標(biāo)準(zhǔn)，其能耗及排放如表7所示。

表7 原材料運(yùn)輸?shù)哪芎募芭欧?/p>

3.3 混合料生產(chǎn)能耗

混合料生產(chǎn)的能耗主要包括裝載機(jī)、拌和樓等能耗，其中拌和樓能耗主要用于瀝青、集料的加熱及各種原材料的拌和。

對(duì)于熱拌瀝青混合料生產(chǎn)，以產(chǎn)量320t/h的拌和站為標(biāo)準(zhǔn)。其能耗和碳排放通過《公路工程預(yù)算定額JTG/T B06-02-2007》各種路面材料拌和的機(jī)械臺(tái)班定額乘以《公路工程機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額JTG/T B06-03-2007》各機(jī)械臺(tái)班動(dòng)力燃料定額，可計(jì)算得到瀝青混合料拌和的能耗及排放。

對(duì)于廠拌冷再生混合料生產(chǎn)，《公路工程預(yù)算定額JTG/T B06-02-2007》尚未有生產(chǎn)的機(jī)械臺(tái)班定額，本文通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)調(diào)查方式獲取其能耗及排放。以某路面機(jī)械有限公司的LLB300瀝青廠拌冷再生設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)算出了廠拌冷再生混合料生產(chǎn)的能耗及排放，如表8所示。

表8 混合料生產(chǎn)的能耗及排放

3.4 攤鋪碾壓能耗

混合料攤鋪碾壓的機(jī)械配置，主要根據(jù)瀝青拌和站產(chǎn)量確定。

對(duì)于熱拌瀝青混合料的攤鋪碾壓，以拌和站產(chǎn)量320t/h的攤鋪碾壓機(jī)械配置為標(biāo)準(zhǔn)，其能耗和排放通過《公路工程預(yù)算定額JTG/T B06-02-2007》各種路面材料攤鋪碾壓的機(jī)械臺(tái)班定額乘以《公路工程機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用定額JTG/T B06-03-2007》各機(jī)械臺(tái)班動(dòng)力燃料定額，可計(jì)算得到瀝青混合料攤鋪碾壓的能耗及排放。

對(duì)于廠拌冷再生混合料的攤鋪碾壓，由于其攤鋪碾壓方式與瀝青碎石攤鋪碾壓方式相似，且通過相關(guān)資料調(diào)研，攤鋪碾壓能耗在瀝青路面鋪筑總能耗中所占比重很小，一般為3%～4%，因此，本文中廠拌冷再生混合料的攤鋪碾壓能耗及排放參照瀝青碎石攤鋪碾壓的能耗，如表9所示。

表9 混合料攤鋪碾壓能耗及排放

3.5 數(shù)據(jù)匯總分析

結(jié)合前文各種瀝青混合料原材料組成分析和原材料生產(chǎn)及運(yùn)輸、混合料拌和、混合料運(yùn)輸、攤鋪碾壓的能耗及排放分析，將各種瀝青路面材料的能耗及排放進(jìn)行匯總分析，得到了每噸瀝青路面材料的能耗及排放如表10所示。

將每噸瀝青路面材料的能耗折算為標(biāo)準(zhǔn)煤，即為瀝青路面材料的單位熱值消耗，熱量轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)為0.03416kgce/MJ。單位熱值消耗如表11所示。

由表10、表11可知：

(1)對(duì)于熱拌瀝青混合料施工的能耗、排放及單位熱值消耗主要集中在原材料生產(chǎn)與混合料拌和階段，在原材料生產(chǎn)階段，瀝青生產(chǎn)的能耗、排放及單位熱值消耗占絕對(duì)比重；對(duì)于廠拌冷再生混合料施工的能耗、排放及單位熱值消耗主要集中在原材料生產(chǎn)階段，瀝青生產(chǎn)能耗、排放及單位熱值消耗占絕對(duì)比重。

表10 瀝青路面施工能耗及排放

表11 瀝青路面施工的單位熱值消耗(單位：kgce/t)

(2)各種瀝青路面材料施工能耗、排放及單位熱值消耗由高到低依次為改性瀝青AC-13、改性瀝青AC-20、普通瀝青AC-20、瀝青碎石ATB-25、廠拌冷再生混合料；改性瀝青AC-13能耗、排放及單位熱值消耗最高，分別為614.93MJ/t、45.17kg/t、21.01kgce/t，主要是由于改性瀝青含量大于其他瀝青混合料，導(dǎo)致其能耗高于其他瀝青混合料；廠拌冷再生混合料能耗及單位熱值消耗最低，分別為291.78MJ/t、32.34kg/t、9.97kgce/t，主要是由于相比于熱拌瀝青混合料，節(jié)省了混合料拌和階段瀝青和集料加熱的能耗。

4 乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)綜合能耗及排放評(píng)估

根據(jù)各種瀝青路面材料能耗及排放定額和單位熱值消耗分析結(jié)果，同時(shí)結(jié)合本項(xiàng)目技改工程乳化瀝青廠拌冷再生混合料工程量，測(cè)算乳化瀝青廠拌冷再生相比于普通瀝青ATB-25的節(jié)能減排效益。

表12 單位質(zhì)量乳化瀝青廠拌冷再生節(jié)能量及減排量

從表12可知，每噸乳化瀝青廠拌冷再生相比于普通瀝青ATB-25的節(jié)能量為5.44kgce，二氧化碳減排量為3.88kg。

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)某省高速公路乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)的能耗進(jìn)行計(jì)算與分析，得出了能耗和碳排放值。通過實(shí)際工程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析，結(jié)果表明：乳化瀝青廠拌冷再生技術(shù)在實(shí)際工程測(cè)算中，與普通瀝青ATB-25相比可以節(jié)約能耗35.3%，碳排放量減少10.71%，具有顯著的節(jié)能效益。