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目前，全球性能源緊張以及氣候變化已成為國際社會普遍關(guān)注的重大問題。本文將提出微表處罩面技術(shù)節(jié)能減排量化計算分析方法，并對微表處罩面各個施工環(huán)節(jié)的能源消耗與氣體排放進(jìn)行分析，進(jìn)一步完善以節(jié)能減排為主要特征的低碳環(huán)保型養(yǎng)護(hù)技術(shù)和養(yǎng)護(hù)模式，促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)和管理部門重視瀝青路面養(yǎng)護(hù)過程中的節(jié)能減排問題。

1分析方法

本文采用文獻(xiàn)調(diào)查與現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的調(diào)查法確定微表處施各個施工環(huán)節(jié)的能耗，采用排放因子法確定微表處罩面技術(shù)的環(huán)境排放。結(jié)合聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)、國際環(huán)境毒理學(xué)與化學(xué)學(xué)會(AC)以及中科院生態(tài)環(huán)境研究中心分別給出了生命周期影響評價中清單結(jié)果的具體類別，本文確定了微表處罩面能耗和排放的影響類別、影響因子以及各影響因子對應(yīng)的特征因子(如表1所示)。

2微表處罩面技術(shù)能耗及環(huán)境排放量化分析

2.1微表處原材料生產(chǎn)過程的能耗與排放量化分析(1)乳化瀝青生產(chǎn)過程的能耗與排放量化分析。微表處罩面原材料生產(chǎn)過程的能耗與排放量化分析主要是明確生產(chǎn)每單位改性乳化瀝青和石料的能耗與排放，并將其合理匯總。微表處以罩面技術(shù)中采用的瀝青結(jié)合料通常為乳化瀝青或改性乳化瀝青，歐洲瀝青協(xié)會EBA給出了比較權(quán)威的乳化瀝青生產(chǎn)過程能耗與排放因子(表2)，以此為基礎(chǔ)，可以計算微表處罩面技術(shù)中乳化瀝青生產(chǎn)過程的能耗。(2)石料生產(chǎn)過程的能耗與排放量化分析。①石料生產(chǎn)過程能耗計算。石料生產(chǎn)過程中的主要機(jī)械設(shè)備多采用電力驅(qū)動，因此，石料生產(chǎn)過程的能耗主要為電力消耗。瀝青路面節(jié)能減排量化分析方法及評價體系研究計算出在理想狀態(tài)下石料生產(chǎn)線的單位產(chǎn)量能耗，據(jù)其調(diào)查，目前國內(nèi)石料生產(chǎn)線的產(chǎn)量能耗約為1.3－4kW•h/t，本文取其平均值為3kW•h/t用于石料生產(chǎn)階段能耗的估算，電力的能耗按照1kW•h等效熱值為3.6MJ計算，則在行業(yè)平均理想狀態(tài)下，微表處用石料生產(chǎn)階段的能耗約為10.8MJ/t。②石料生產(chǎn)過程環(huán)境排放計算。本文采用EPA調(diào)查分析得到的排放因子用于石料生產(chǎn)過程環(huán)境排放計算，石料生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)及匯總的排放因子如表4所示。

2.2微表處施工過程的能耗與排放量化分析(1)礦料篩分及摻配能耗及排放分析。礦料篩分及摻配通常采用礦料篩分機(jī)進(jìn)行，能源消耗主要為電力消耗，根據(jù)本文調(diào)查，篩分摻配1t礦料需要消耗電力0.4kW•h，消耗能量為0.4×3.6=1.44MJ現(xiàn)有電力排放主要以溫室氣體排放為主，不同的發(fā)電形式所產(chǎn)生的排放類型不同，中國國家發(fā)展和改革委員會應(yīng)對氣候變化司的2013年中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子，取其平均值0.94tCO2/MWh，篩分摻配1t礦料所產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量為:0.4×0.94/106=0.376×10－6t。(2)原材料裝車能耗及排放。①原材料裝車能耗分析。施工用水及改性乳化瀝青在施工前需要采用泵送的方式從存儲罐泵送至微表處攤鋪機(jī)中，能源消耗主要為電力消耗。據(jù)本文調(diào)查，乳化瀝青輸送通常采用18m3齒輪泵作為輸送工具，其流量為18m3/h，功率約為6kW，乳化瀝青密度約為1t/m3，則輸送每噸乳化瀝青消耗的電力為0.33kW•h，消耗能量為0.33×3.6=1.2MJ。水采用潛水泵泵送至微表處攤鋪機(jī)中，其流量為45m3/h，功率為5.5kW，水的密度約為1t/m3，則輸送每噸乳化瀝青消耗的電力為0.12kW•h，消耗能量為0.12×3.6=0.432MJ。礦料裝車采用鏟車進(jìn)行，據(jù)本文調(diào)查，裝載25噸礦料需要消耗柴油3kg，則裝載每噸礦料的油耗為0.12kg，消耗能量為0.12×43=5.16MJ。②原材料裝車排放分析。根據(jù)電力排放因子，輸送1t乳化瀝青所產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量為:0.33×0.94/106=0.31×10－6t。輸送1t水所產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量為:0.12×0.94/106=0.11×10－6t。EEA建立的車輛使用過程排放因子具有一定的廣泛性和代表性，本文采用其平均排放因子用于礦料裝車過程排放的量化計算，重型柴油車各環(huán)境排放產(chǎn)物的平均排放因子如表5所示。(3)原材料運輸能耗及排放。微表處原材料運輸是采用微表處攤鋪機(jī)將施工用各種原材料運輸至施工現(xiàn)場直接進(jìn)行攤鋪施工，主要消耗能源為柴油。由于存在設(shè)備性能、道路狀況、載重量等多種影響因素，不同的施工項目能耗狀況存在一定差異，本文對多個微表處施工項目進(jìn)行調(diào)研，對其結(jié)果進(jìn)行平均，假定運輸距離為5km，則每噸原材料需要消耗柴油0.06kg，消耗能量為0.06×43=2.58MJ原材料運輸排放采用重型柴油車平均排放因子計算，如表5所示。(4)微表處拌合攤鋪能耗及排放。微表處罩面施工是采用微表處攤鋪機(jī)進(jìn)行，主要消耗能源為柴油。本文對多個微表處施工項目進(jìn)行調(diào)研，對其結(jié)果進(jìn)行平均:鋪筑1000m2微表處要消耗柴油5kg，消耗能量為5×43=215MJ。微表處拌合攤鋪排放采用重型柴油車平均排放因子計算，如表5所示。

2.3微表處罩面能耗與排放總量計算微表處罩面施工包括乳化瀝青生產(chǎn)過程、石料生產(chǎn)過程、礦料篩分及摻配、原材料裝車、原材料運輸過程和拌合攤鋪施工過程。將上述各個過程的能耗與排放量化計算結(jié)果分類匯總，就可以得到微表處罩面能耗與排放總量。以河南鄭盧高速公路鄭少段微表處工程為例，該養(yǎng)護(hù)工程為1cm厚MS－3型微表處，各材料質(zhì)量比如表6所示，鋪筑1000m2路面各材料消耗量如表7所示。(1)微表處罩面能耗總量計算。根據(jù)本文對多個微表處施工項目的調(diào)查結(jié)果，假設(shè)平均運距為5km，對微表處罩面養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行能耗與排放量化分析，鋪筑1000m2微表處罩面總能耗如表8所示。根據(jù)上述量化分析結(jié)果，可以得到微表處罩面過程能耗比排序為:乳化瀝青生產(chǎn)＞微表處拌合攤鋪＞原材料裝車＞原材料運輸＞礦料篩分及摻配。乳化瀝青生產(chǎn)過程的能耗最高，占微表處養(yǎng)護(hù)施工總能耗的97.76%。(2)微表處罩面排放總量計算。①乳化瀝青生產(chǎn)過程。根據(jù)乳化瀝青生產(chǎn)過程的環(huán)境排放因子，可以計算得到各種環(huán)境排放物的排放量如表9所示。根據(jù)環(huán)境排放影響因子及其特征因子(表1)，上述環(huán)境排放歸類及特征化結(jié)果如表10所示。②石料生產(chǎn)過程。石料生產(chǎn)過程的環(huán)境排放主要為各種顆粒物質(zhì)，本文根據(jù)石料生產(chǎn)過程排放因子，將各種顆粒物質(zhì)排放量匯總，計算得到石料生產(chǎn)過程的環(huán)境排放量及特征化結(jié)果(表11)。③礦料篩分及摻配。本文根據(jù)國國家發(fā)展和改革委員會應(yīng)對氣候變化司的2013年中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子。礦料裝車過程消耗柴油的質(zhì)量T=16×0.12=1.92，該過程排放量計算如表12所示。將計算得到的微表處罩面施工過程環(huán)境排放量化及其歸類和特征化結(jié)果階段各施工環(huán)節(jié)過程的環(huán)境排放量化數(shù)值，按照表格形式表示的微表處罩面環(huán)境排放量化分析模型，匯總?cè)绫?5所示。由微表處罩面環(huán)境排放量化分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，對于全球變暖、酸化效應(yīng)及健康危害，乳化瀝青生產(chǎn)過程的影響最為顯著;對于顆粒物質(zhì)，則石料生產(chǎn)過程的影響最為顯著。

3結(jié)語

(1)提出了采用調(diào)查法的微表處能耗計算方法及采用排放因子法的微表處罩面環(huán)境排放計算方法。(2)通過調(diào)查和分析計算可知:鋪筑1000m2微表處罩面總能耗為25891.64MJ，各施工環(huán)節(jié)能耗比排序為:乳化瀝青生產(chǎn)＞微表處拌合攤鋪＞原材料裝車＞原材料運輸＞礦料篩分及摻配。乳化瀝青生產(chǎn)過程的能耗最高，占微表處養(yǎng)護(hù)施工總能耗的97.76%。(3)由微表處罩面環(huán)境排放量化分析結(jié)果可見:對于全球變暖、酸化效應(yīng)及健康危害，乳化瀝青生產(chǎn)過程的影響最為顯著;對于顆粒物質(zhì)，則石料生產(chǎn)過程的影響最為顯著。

作者：劉運霞 劉玉恒 單位：河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司 河南省高遠(yuǎn)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司 公路養(yǎng)護(hù)裝備國家工程實驗室