乳化瀝青廠拌冷再生技術應用中的節能減排分析

母其章 顧 劍

(1.云南云嶺高速公路養護綠化工程有限公司，云南 昆明 650032;2.云南省交通運輸廳工程造價管理局，云南 昆明 650031)

乳化瀝青廠拌冷再生技術是指在工廠采用專門的設備將回收的RAP進行破碎篩分，并與一定比例的新集料(如需要)、再生穩定劑、活性填料和水在常溫下進行拌和、攤鋪和碾壓，形成路面結構層的一項技術。廠拌冷再生技術具有如下幾個顯著優點:1)可在不改變路面縱橫線形的前提下處治多種類型的路面病害，改善路面結構承載力;2)與傳統的路面維修技術相比，該技術可減少路面施工過程中對集料、瀝青和能源等資源的消耗，從而降低工程成本;3)該技術可節約自然資源的消耗，解決廢物堆置問題等，可以減少環境污染，具有重要的環保意義。

乳化瀝青廠拌冷再生技術已在陜西、江蘇、北京進行了推廣，主要運用層位為下基層，在云南昆玉大修項目中，將此技術運用于下面層的鋪筑中，取得了良好的效果，本文將對乳化瀝青廠拌冷再生技術節能減排效果進行定量的分析。

1 項目概況

云南昆玉高速公路于1999年4月建成通車，自開通以來，經過多年的運營，全線出現了不同程度的裂縫、坑槽、車轍等病害，影響了行車安全性和舒適性，同時也導致路面維修量和養護費用大量增加。為了使昆玉高速公路提供一個良好路面使用質量，2012年6月～9月對其進行了大修維護。項目起點位于昆明市境內的余家海互通，項目終點位于玉溪市境內的北城互通，上下行線均進行養護維修，總長為47.7 km。

2 乳化瀝青廠拌冷再生路段結構設計方案

本項目中對于乳化瀝青廠拌冷再生路段采用的結構設計方案為:對原路面結構進行銑刨后，鋪筑18 cm水泥穩定碎石基層，路面結構為:4 cm細粒式SBS改性瀝青混合料AC-13C+6 cm廠拌熱再生瀝青混合料AC-20C+8 cm乳化瀝青廠拌冷再生混合料，維修后的路面結構圖見圖1。

圖1 結構層方案

對乳化瀝青廠拌冷再生技術，經過配合比設計，最終確定的生產配合比為:0號～10號∶10號～30號=50∶50，乳化瀝青摻量為3.7%，水泥摻量為1.5%，水摻量為1.5%。

3 冷再生混合料與熱拌混合料節能減排效果對比分析

本次分析中，假設冷再生結構層部分由熱拌混合料AC-25鋪筑，運輸和碾壓過程中對燃料的消耗一致，只分析混合料生產過程中的節能減排效果。

3.1 乳化瀝青廠拌冷再生生產過程分析

本次大修中采用了德國維特根公司的KMA220生產乳化瀝青冷再生混合料，KMA220具有兩個料倉，分別容納0號～10號和10號～30號的RAP料，乳化瀝青、水、水泥分別通過精確計量的供應系統，噴灑進攪拌鍋，在這些過程中并不需要對原材料進行加熱，大大節省了資源。KMA220采用柴油驅動，理論每小時可生產220 t混合料。在實際工程中，經過實測，得到每小時產量為:m1=120 t，耗費柴油為m2=21.5 kg，根據柴油與標準煤之間的折算系數 γ =1.451，得到標準煤用量 m3=21.5 ×1.451=31.2 kg，假設混合料單位產量為1 t，則標準煤消耗量為m4=0.26 kg。

3.2 熱拌AC-25生產過程分析

倘若使用乳化瀝青冷再生技術的路段采用熱拌AC-25瀝青混合料，假設使用西安筑路機械有限公司的4000型拌合樓生產，AC-25的油石比為a=4%，本項目中選用的集料(包含水分在內)加熱前溫度統一取20℃，計算過程中集料含水量約為4%，綜合考慮到在Tw=130℃時水分蒸發吸熱及水蒸氣散失帶走的熱量情況。假設出料溫度為160℃，此時集料需要加熱到Ta=195℃。同時，可以認為集料加熱過程所需能量包含集料自身消耗的能量Ea和水分蒸發耗能Ew，根據混合料油石比，能耗計算用參數見表1［1］。

表1 能耗計算用參數

假設單位產量為1 t，則混合料中集料質量為:ma=1000/(1+a)=1000/(1+0.04)=962 kg。

在生產過程中，所消耗的能量為:Er=Cama1(Ta－Tq)+Cwmw1(Tw－Tq)=920×962×(195－20)+4190×962×0.04×(130 －20)=154882000+17735432=172617432 J。

利用表1的參數，可得出單位(1 t)熱拌AC-25柴油消耗量為:

mr=172617432/(42.5 ×106×0.9 ×0.6)=7.52 kg;

則標準煤用量為:m5=7.52 ×1.451=10.9 kg。

3.3 項目節能減排效果分析

1)單位標準煤節約量m6:

m6=m5－ m4=10.9 －0.26=10.64 kg。

節能比率為:α=100% ×m6/m5=100% ×10.64/10.9=97.6%。

2)項目標準煤節約量m9。

在本項目中，乳化瀝青廠拌冷再生下面層施工面積為S=323750.5 m2，厚度h=0.08 m，假設乳化瀝青冷再生混合料密度為 ρ1=2.266 t/m3，熱拌 AC-25 瀝青混合料密度為 ρ2=2.451 t/m3，得到不同混合料的質量為:乳化瀝青冷再生混合料:m7=h×S×ρ1=0.08 ×323750.5 ×2.266=58689.49 t;

AC-25:m8=h ×S × ρ2=0.08 ×323750.5 ×2.451=63480.99 t;

項目標準煤節約量m9:m9=m5×m8/1000－m4×m7/1000=10.9 × 63480.99/1000 － 0.26 × 58689.49/1000=691.94 －15.26=676.68 t。

3)碳及各氣體排放降低量計算。

根據表2標準煤與碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物之間的換算系數，可以得出各氣體減排量［2］。

表2 標準煤與碳及各氣體間的折算系數 kg/kg

因此本項目中使用乳化瀝青廠拌冷再生技術后碳及各氣體減排量為:

碳減排量為:mC=m9×KC=676.68×1000×0.68×10－3=460.14 t;

二氧化碳減排量為:mCO2=m9×KCO2=676.68×1000×2.493 ×10－3=1686.96 t;

二氧化硫減排量為:mSO2=m9×KSO2=676.68×1000×8.5×10－3=5751.78 t;

氮氧化物減排量為:mNOx=m9×KNOx=676.68×1000×7.4 ×10－3=5007.43 t。

4 結語

1)乳化瀝青廠拌冷再生混合料與AC-25混合料相比，每噸材料在制備過程中可節約標準煤10.64 kg，在整個項目中可節約標準煤676.68 t。2)利用計算的方法得出了碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物的減排量，分別為:460.14 t，1686.96 t，5751.78 t，5007.43 t。乳化瀝青冷再生技術節約了標準煤的用量，并且顯著降低了碳、溫室氣體——二氧化碳及有害氣體——二氧化硫、氮氧化物的排放，具有明顯的經濟和環保效益。

［1］秦永春，黃頌昌，許 劍，等.溫拌瀝青混合料節能減排效果的測試與分析［J］.公路交通科技，2009，26(8):33-37.

［2］龔忠友，蔡聲鎮，羅可桃.高校學生公寓太陽能與建筑一體化設計與節能分析［J］.福建建設科技，2009(3):31-33.

［3］陳曉光，丁 樸，熊 杰.乳化瀝青冷再生技術分析［J］.公路與汽運，2006(4):105-107.

［4］JTG F41-2008，公路瀝青路面再生技術規范［S］.

［5］白洪嶺，趙幼林.集約環保型公路改造技術——瀝青路面冷再生［J］.交通節能與環保，2006(6):5-7.