乳化沥青厂拌冷再生技术的能耗及碳排放分析研究

2020-07-09孙海秀

北方交通 2020年6期

胡坤，孙海秀

(青海省公路建设管理局西宁市 810000)

1 研究背景

本项目组通过回顾先期技术改造工程技术特征，结合既有低碳公路方面研究成果，对乳化沥青厂拌冷再生等技术的能耗及碳排放进行定量分析评估，一方面全面做好既有改造技术的总结提炼工作，另一方面为即将实施的改扩建工程方案决策及整个工程的能耗和碳排放强度测算提供依据。

2 某省高速公路既有改造技术特征分析

2016年某省某高速公路技改工程采用的乳化沥青厂拌冷再生技术对旧路面面层铣刨料进行再生利用，再生后用于技改路面的上基层，其路面结构型式如图1所示。

对于改性沥青AC-13技术而言，其关键参数如表1所示。

对于改性沥青AC-20技术而言，其关键参数如表2所示。

表1 改性沥青AC-13关键参数

参数取值范围表征值改性沥青4.8%～5.2%5.0%集料86.8%～91.2%89.0%矿粉4.0%～8.0%6.0%

表2 改性沥青AC-20关键参数

对于普通沥青AC-20技术而言，其关键参数如表3所示。

表3 普通沥青AC-20关键参数

对于沥青碎石ATB-25技术而言，其关键参数如表4所示。

表4 沥青碎石ATB-25关键参数

对于乳化沥青厂拌冷再生技术而言，其关键参数如表5所示。

2.2.3 我国农村医疗救助资金总量不足，不能完全解决受助群众的困难。由于我国农村地区需要救助的人群比较多，而我国农村医疗救助资金总量不足，所以往往只有患大病的困难群众才能享受医疗救助，其他困难群众则得不到救助，受助群体范围较小。而且救助资金最高限额较低，对患大病的农民家庭来说是杯水车薪。

表5 乳化沥青厂拌冷再生技术关键参数

3 某高速公路结构典型材料能耗定额分析

结合某省高速公路常用的典型路面结构和材料，重点针对乳化沥青厂拌冷再生所应用层位的常规材料，在既有改造技术特征分析的基础上，对不同结构中同等层位所采用的典型材料进行能耗及排放定额分析，测算不同材料单位热值消耗。

路面结构不同层位材料的能耗及排放主要发生在原材料生产、混合料生产、运输、路面摊铺碾压等环节。每个环节中均有一定的施工工序，使用多种机械设备，采用以文献调查为主、现场调查为辅的方法获取路面结构不同层位材料在不同施工环节的能耗及排放。

3.1 原材料生产能耗

沥青路面施工过程中所需要的原材料主要包括沥青结合料、碎石、矿粉和水泥。对于原材料的能耗及排放主要采用文献调查的方法获取其能耗及排放：

(1)对于沥青结合料，目前国内还没有相应的能耗及排放数据库，参考欧洲沥青协会的数据库(Eurobitumen 2011)。

(2)对于碎石，中国本地化LCA基础数据库CLCD提供了其生产过程中的能耗及排放情况。

(3)对水泥，中国本地化LCA基础数据库CLCD提供了其生产过程中的能耗及排放情况。

(4)对于矿粉，目前国内外还没有相应的能耗及排放数据库，参考碎石生产过程中的能耗及排放情况。

(5)对于铣刨料，目前国内外还没有相应的能耗及排放数据库，通过调查发现，铣刨宽度为2m的铣刨机对老路面结构进行铣刨，发动机满负荷油耗为124L/h(柴油密度为0.84kg/L)，铣刨机功率为80%，不同铣刨深度的铣刨速度不同，铣刨深度为4cm时，速度为6m/min，铣刨深度为6cm时，速度为5m/min，铣刨深度为12cm时，速度为4min/min。

表6 各种原材料生产的能耗及排放

3.2 原材料运输能耗

原材料运输能耗是指沥青胶结料、碎石、矿粉、水泥等从加工厂运输到混合料拌和站的能耗。采用不同的运输方式和运距的能耗有所不同。参考中国本地化LVA数据库CLCD不同运输方式的能耗及温室气体排放数据，原材料以30t柴油货车公路运输距离50km为标准，沥青混合料及铣刨料以30t柴油货车公路运输距离20km为标准，其能耗及排放如表7所示。

表7 原材料运输的能耗及排放

3.3 混合料生产能耗

混合料生产的能耗主要包括装载机、拌和楼等能耗，其中拌和楼能耗主要用于沥青、集料的加热及各种原材料的拌和。

对于热拌沥青混合料生产，以产量320t/h的拌和站为标准。其能耗和碳排放通过《公路工程预算定额JTG/T B06-02-2007》各种路面材料拌和的机械台班定额乘以《公路工程机械台班费用定额JTG/T B06-03-2007》各机械台班动力燃料定额，可计算得到沥青混合料拌和的能耗及排放。

对于厂拌冷再生混合料生产，《公路工程预算定额JTG/T B06-02-2007》尚未有生产的机械台班定额，本文通过现场数据调查方式获取其能耗及排放。以某路面机械有限公司的LLB300沥青厂拌冷再生设备为标准，测算出了厂拌冷再生混合料生产的能耗及排放，如表8所示。

表8 混合料生产的能耗及排放

3.4 摊铺碾压能耗

混合料摊铺碾压的机械配置，主要根据沥青拌和站产量确定。

对于热拌沥青混合料的摊铺碾压，以拌和站产量320t/h的摊铺碾压机械配置为标准，其能耗和排放通过《公路工程预算定额JTG/T B06-02-2007》各种路面材料摊铺碾压的机械台班定额乘以《公路工程机械台班费用定额JTG/T B06-03-2007》各机械台班动力燃料定额，可计算得到沥青混合料摊铺碾压的能耗及排放。

对于厂拌冷再生混合料的摊铺碾压，由于其摊铺碾压方式与沥青碎石摊铺碾压方式相似，且通过相关资料调研，摊铺碾压能耗在沥青路面铺筑总能耗中所占比重很小，一般为3%～4%，因此，本文中厂拌冷再生混合料的摊铺碾压能耗及排放参照沥青碎石摊铺碾压的能耗，如表9所示。

表9 混合料摊铺碾压能耗及排放

3.5 数据汇总分析

结合前文各种沥青混合料原材料组成分析和原材料生产及运输、混合料拌和、混合料运输、摊铺碾压的能耗及排放分析，将各种沥青路面材料的能耗及排放进行汇总分析，得到了每吨沥青路面材料的能耗及排放如表10所示。

将每吨沥青路面材料的能耗折算为标准煤，即为沥青路面材料的单位热值消耗，热量转换标准煤系数为0.03416kgce/MJ。单位热值消耗如表11所示。

由表10、表11可知：

(1)对于热拌沥青混合料施工的能耗、排放及单位热值消耗主要集中在原材料生产与混合料拌和阶段，在原材料生产阶段，沥青生产的能耗、排放及单位热值消耗占绝对比重；对于厂拌冷再生混合料施工的能耗、排放及单位热值消耗主要集中在原材料生产阶段，沥青生产能耗、排放及单位热值消耗占绝对比重。

表10 沥青路面施工能耗及排放

表11 沥青路面施工的单位热值消耗(单位：kgce/t)

(2)各种沥青路面材料施工能耗、排放及单位热值消耗由高到低依次为改性沥青AC-13、改性沥青AC-20、普通沥青AC-20、沥青碎石ATB-25、厂拌冷再生混合料；改性沥青AC-13能耗、排放及单位热值消耗最高，分别为614.93MJ/t、45.17kg/t、21.01kgce/t，主要是由于改性沥青含量大于其他沥青混合料，导致其能耗高于其他沥青混合料；厂拌冷再生混合料能耗及单位热值消耗最低，分别为291.78MJ/t、32.34kg/t、9.97kgce/t，主要是由于相比于热拌沥青混合料，节省了混合料拌和阶段沥青和集料加热的能耗。