微表处罩面节能减排效果量化分析范文

目前，全球性能源紧张以及气候变化已成为国际社会普遍关注的重大问题。本文将提出微表处罩面技术节能减排量化计算分析方法，并对微表处罩面各个施工环节的能源消耗与气体排放进行分析，进一步完善以节能减排为主要特征的低碳环保型养护技术和养护模式，促进生产企业和管理部门重视沥青路面养护过程中的节能减排问题。

1分析方法

本文采用文献调查与现场调查相结合的调查法确定微表处施各个施工环节的能耗，采用排放因子法确定微表处罩面技术的环境排放。结合联合国环境规划署(UNEP)、国际环境毒理学与化学学会(AC)以及中科院生态环境研究中心分别给出了生命周期影响评价中清单结果的具体类别，本文确定了微表处罩面能耗和排放的影响类别、影响因子以及各影响因子对应的特征因子(如表1所示)。

2微表处罩面技术能耗及环境排放量化分析

2.1微表处原材料生产过程的能耗与排放量化分析(1)乳化沥青生产过程的能耗与排放量化分析。微表处罩面原材料生产过程的能耗与排放量化分析主要是明确生产每单位改性乳化沥青和石料的能耗与排放，并将其合理汇总。微表处以罩面技术中采用的沥青结合料通常为乳化沥青或改性乳化沥青，欧洲沥青协会EBA给出了比较权威的乳化沥青生产过程能耗与排放因子(表2)，以此为基础，可以计算微表处罩面技术中乳化沥青生产过程的能耗。(2)石料生产过程的能耗与排放量化分析。①石料生产过程能耗计算。石料生产过程中的主要机械设备多采用电力驱动，因此，石料生产过程的能耗主要为电力消耗。沥青路面节能减排量化分析方法及评价体系研究计算出在理想状态下石料生产线的单位产量能耗，据其调查，目前国内石料生产线的产量能耗约为1.3－4kW•h/t，本文取其平均值为3kW•h/t用于石料生产阶段能耗的估算，电力的能耗按照1kW•h等效热值为3.6MJ计算，则在行业平均理想状态下，微表处用石料生产阶段的能耗约为10.8MJ/t。②石料生产过程环境排放计算。本文采用EPA调查分析得到的排放因子用于石料生产过程环境排放计算，石料生产各个环节及汇总的排放因子如表4所示。

2.2微表处施工过程的能耗与排放量化分析(1)矿料筛分及掺配能耗及排放分析。矿料筛分及掺配通常采用矿料筛分机进行，能源消耗主要为电力消耗，根据本文调查，筛分掺配1t矿料需要消耗电力0.4kW•h，消耗能量为0.4×3.6=1.44MJ现有电力排放主要以温室气体排放为主，不同的发电形式所产生的排放类型不同，中国国家发展和改革委员会应对气候变化司的2013年中国区域电网基准线排放因子，取其平均值0.94tCO2/MWh，筛分掺配1t矿料所产生的CO2的质量为:0.4×0.94/106=0.376×10－6t。(2)原材料装车能耗及排放。①原材料装车能耗分析。施工用水及改性乳化沥青在施工前需要采用泵送的方式从存储罐泵送至微表处摊铺机中，能源消耗主要为电力消耗。据本文调查，乳化沥青输送通常采用18m3齿轮泵作为输送工具，其流量为18m3/h，功率约为6kW，乳化沥青密度约为1t/m3，则输送每吨乳化沥青消耗的电力为0.33kW•h，消耗能量为0.33×3.6=1.2MJ。水采用潜水泵泵送至微表处摊铺机中，其流量为45m3/h，功率为5.5kW，水的密度约为1t/m3，则输送每吨乳化沥青消耗的电力为0.12kW•h，消耗能量为0.12×3.6=0.432MJ。矿料装车采用铲车进行，据本文调查，装载25吨矿料需要消耗柴油3kg，则装载每吨矿料的油耗为0.12kg，消耗能量为0.12×43=5.16MJ。②原材料装车排放分析。根据电力排放因子，输送1t乳化沥青所产生的CO2的质量为:0.33×0.94/106=0.31×10－6t。输送1t水所产生的CO2的质量为:0.12×0.94/106=0.11×10－6t。EEA建立的车辆使用过程排放因子具有一定的广泛性和代表性，本文采用其平均排放因子用于矿料装车过程排放的量化计算，重型柴油车各环境排放产物的平均排放因子如表5所示。(3)原材料运输能耗及排放。微表处原材料运输是采用微表处摊铺机将施工用各种原材料运输至施工现场直接进行摊铺施工，主要消耗能源为柴油。由于存在设备性能、道路状况、载重量等多种影响因素，不同的施工项目能耗状况存在一定差异，本文对多个微表处施工项目进行调研，对其结果进行平均，假定运输距离为5km，则每吨原材料需要消耗柴油0.06kg，消耗能量为0.06×43=2.58MJ原材料运输排放采用重型柴油车平均排放因子计算，如表5所示。(4)微表处拌合摊铺能耗及排放。微表处罩面施工是采用微表处摊铺机进行，主要消耗能源为柴油。本文对多个微表处施工项目进行调研，对其结果进行平均:铺筑1000m2微表处要消耗柴油5kg，消耗能量为5×43=215MJ。微表处拌合摊铺排放采用重型柴油车平均排放因子计算，如表5所示。

2.3微表处罩面能耗与排放总量计算微表处罩面施工包括乳化沥青生产过程、石料生产过程、矿料筛分及掺配、原材料装车、原材料运输过程和拌合摊铺施工过程。将上述各个过程的能耗与排放量化计算结果分类汇总，就可以得到微表处罩面能耗与排放总量。以河南郑卢高速公路郑少段微表处工程为例，该养护工程为1cm厚MS－3型微表处，各材料质量比如表6所示，铺筑1000m2路面各材料消耗量如表7所示。(1)微表处罩面能耗总量计算。根据本文对多个微表处施工项目的调查结果，假设平均运距为5km，对微表处罩面养护技术进行能耗与排放量化分析，铺筑1000m2微表处罩面总能耗如表8所示。根据上述量化分析结果，可以得到微表处罩面过程能耗比排序为:乳化沥青生产＞微表处拌合摊铺＞原材料装车＞原材料运输＞矿料筛分及掺配。乳化沥青生产过程的能耗最高，占微表处养护施工总能耗的97.76%。(2)微表处罩面排放总量计算。①乳化沥青生产过程。根据乳化沥青生产过程的环境排放因子，可以计算得到各种环境排放物的排放量如表9所示。根据环境排放影响因子及其特征因子(表1)，上述环境排放归类及特征化结果如表10所示。②石料生产过程。石料生产过程的环境排放主要为各种颗粒物质，本文根据石料生产过程排放因子，将各种颗粒物质排放量汇总，计算得到石料生产过程的环境排放量及特征化结果(表11)。③矿料筛分及掺配。本文根据国国家发展和改革委员会应对气候变化司的2013年中国区域电网基准线排放因子。矿料装车过程消耗柴油的质量T=16×0.12=1.92，该过程排放量计算如表12所示。将计算得到的微表处罩面施工过程环境排放量化及其归类和特征化结果阶段各施工环节过程的环境排放量化数值，按照表格形式表示的微表处罩面环境排放量化分析模型，汇总如表15所示。由微表处罩面环境排放量化分析结果可以发现，对于全球变暖、酸化效应及健康危害，乳化沥青生产过程的影响最为显著;对于颗粒物质，则石料生产过程的影响最为显著。

3结语

(1)提出了采用调查法的微表处能耗计算方法及采用排放因子法的微表处罩面环境排放计算方法。(2)通过调查和分析计算可知:铺筑1000m2微表处罩面总能耗为25891.64MJ，各施工环节能耗比排序为:乳化沥青生产＞微表处拌合摊铺＞原材料装车＞原材料运输＞矿料筛分及掺配。乳化沥青生产过程的能耗最高，占微表处养护施工总能耗的97.76%。(3)由微表处罩面环境排放量化分析结果可见:对于全球变暖、酸化效应及健康危害，乳化沥青生产过程的影响最为显著;对于颗粒物质，则石料生产过程的影响最为显著。

作者：刘运霞 刘玉恒 单位：河南高速公路发展有限责任公司 河南省高远公路养护技术有限公司 公路养护装备国家工程实验室