乳化瀝青廠拌冷再生技術的能耗及碳排放分析研究

胡 坤，孫海秀

(青海省公路建設管理局 西寧市 810000)

1 研究背景

本項目組通過回顧先期技術改造工程技術特征，結合既有低碳公路方面研究成果，對乳化瀝青廠拌冷再生等技術的能耗及碳排放進行定量分析評估，一方面全面做好既有改造技術的總結提煉工作，另一方面為即將實施的改擴建工程方案決策及整個工程的能耗和碳排放強度測算提供依據。

2 某省高速公路既有改造技術特征分析

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對舊路面面層銑刨料進行再生利用，再生后用于技改路面的上基層，其路面結構型式如圖1所示。

對于改性瀝青AC-13技術而言，其關鍵參數如表1所示。

對于改性瀝青AC-20技術而言，其關鍵參數如表2所示。

表1 改性瀝青AC-13關鍵參數

參數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關鍵參數

對于普通瀝青AC-20技術而言，其關鍵參數如表3所示。

表3 普通瀝青AC-20關鍵參數

對于瀝青碎石ATB-25技術而言，其關鍵參數如表4所示。

表4 瀝青碎石ATB-25關鍵參數

對于乳化瀝青廠拌冷再生技術而言，其關鍵參數如表5所示。

2.2.3 我國農村醫療救助資金總量不足，不能完全解決受助群眾的困難。由于我國農村地區需要救助的人群比較多，而我國農村醫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，對患大病的農民家庭來說是杯水車薪。

表5 乳化瀝青廠拌冷再生技術關鍵參數

3 某高速公路結構典型材料能耗定額分析

結合某省高速公路常用的典型路面結構和材料，重點針對乳化瀝青廠拌冷再生所應用層位的常規材料，在既有改造技術特征分析的基礎上，對不同結構中同等層位所采用的典型材料進行能耗及排放定額分析，測算不同材料單位熱值消耗。

路面結構不同層位材料的能耗及排放主要發生在原材料生產、混合料生產、運輸、路面攤鋪碾壓等環節。每個環節中均有一定的施工工序，使用多種機械設備，采用以文獻調查為主、現場調查為輔的方法獲取路面結構不同層位材料在不同施工環節的能耗及排放。

3.1 原材料生產能耗

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

(1)對于瀝青結合料，目前國內還沒有相應的能耗及排放數據庫，參考歐洲瀝青協會的數據庫(Eurobitumen 2011)。

(2)對于碎石，中國本地化LCA基礎數據庫CLCD提供了其生產過程中的能耗及排放情況。

(3)對水泥，中國本地化LCA基礎數據庫CLCD提供了其生產過程中的能耗及排放情況。

(4)對于礦粉，目前國內外還沒有相應的能耗及排放數據庫，參考碎石生產過程中的能耗及排放情況。

(5)對于銑刨料，目前國內外還沒有相應的能耗及排放數據庫，通過調查發現，銑刨寬度為2m的銑刨機對老路面結構進行銑刨，發動機滿負荷油耗為124L/h(柴油密度為0.84kg/L)，銑刨機功率為80%，不同銑刨深度的銑刨速度不同，銑刨深度為4cm時，速度為6m/min，銑刨深度為6cm時，速度為5m/min，銑刨深度為12cm時，速度為4min/min。

表6 各種原材料生產的能耗及排放

3.2 原材料運輸能耗

原材料運輸能耗是指瀝青膠結料、碎石、礦粉、水泥等從加工廠運輸到混合料拌和站的能耗。采用不同的運輸方式和運距的能耗有所不同。參考中國本地化LVA數據庫CLCD不同運輸方式的能耗及溫室氣體排放數據，原材料以30t柴油貨車公路運輸距離50km為標準，瀝青混合料及銑刨料以30t柴油貨車公路運輸距離20km為標準，其能耗及排放如表7所示。

表7 原材料運輸的能耗及排放

3.3 混合料生產能耗

混合料生產的能耗主要包括裝載機、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。

對于熱拌瀝青混合料生產，以產量320t/h的拌和站為標準。其能耗和碳排放通過《公路工程預算定額JTG/T B06-02-2007》各種路面材料拌和的機械臺班定額乘以《公路工程機械臺班費用定額JTG/T B06-03-2007》各機械臺班動力燃料定額，可計算得到瀝青混合料拌和的能耗及排放。

對于廠拌冷再生混合料生產，《公路工程預算定額JTG/T B06-02-2007》尚未有生產的機械臺班定額，本文通過現場數據調查方式獲取其能耗及排放。以某路面機械有限公司的LLB300瀝青廠拌冷再生設備為標準，測算出了廠拌冷再生混合料生產的能耗及排放，如表8所示。

表8 混合料生產的能耗及排放

3.4 攤鋪碾壓能耗

混合料攤鋪碾壓的機械配置，主要根據瀝青拌和站產量確定。

對于熱拌瀝青混合料的攤鋪碾壓，以拌和站產量320t/h的攤鋪碾壓機械配置為標準，其能耗和排放通過《公路工程預算定額JTG/T B06-02-2007》各種路面材料攤鋪碾壓的機械臺班定額乘以《公路工程機械臺班費用定額JTG/T B06-03-2007》各機械臺班動力燃料定額，可計算得到瀝青混合料攤鋪碾壓的能耗及排放。

對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，且通過相關資料調研，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 數據匯總分析

結合前文各種瀝青混合料原材料組成分析和原材料生產及運輸、混合料拌和、混合料運輸、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準煤，即為瀝青路面材料的單位熱值消耗，熱量轉換標準煤系數為0.03416kgce/MJ。單位熱值消耗如表11所示。

由表10、表11可知：

(1)對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與混合料拌和階段，在原材料生產階段，瀝青生產的能耗、排放及單位熱值消耗占絕對比重；對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階段，瀝青生產能耗、排放及單位熱值消耗占絕對比重。

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綜合能耗及排放評估

根據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果，同時結合本項目技改工程乳化瀝青廠拌冷再生混合料工程量，測算乳化瀝青廠拌冷再生相比于普通瀝青ATB-25的節能減排效益。

表12 單位質量乳化瀝青廠拌冷再生節能量及減排量

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的節能量為5.44kgce，二氧化碳減排量為3.88kg。

5 結語

通過對某省高速公路乳化瀝青廠拌冷再生技術的能耗進行計算與分析，得出了能耗和碳排放值。通過實際工程數據監測與分析，結果表明：乳化瀝青廠拌冷再生技術在實際工程測算中，與普通瀝青ATB-25相比可以節約能耗35.3%，碳排放量減少10.71%，具有顯著的節能效益。