瀝青混合料直投式工藝的減排效果量化研究

李軍代

（上海浦東路橋建設股份有限公司，上海市 201210）

1 概述

目前改性瀝青混合料的生產工藝有兩種：一種是傳統的預混式成品改性瀝青方案（也稱為預拌式），即先生產成品改性瀝青，再加入集料中拌合；另一種是直接投放式瀝青改性方案（也稱為直投式），是指根據原位分散理論將瀝青改性劑直接投入到熱集料中拌合數秒，接著再噴入基質瀝青拌合形成混合料。兩種方案的生產流程見圖1。

圖1 兩種改性方案的生產流程圖

相比預拌式工藝，直投式工藝節省了成品改性瀝青的生產環節，由于直投式噴入的是基質瀝青，而基質瀝青的儲存溫度要比改性瀝青低，因此噴入的瀝青溫度也相對較低[1]。已知采用直投式工藝具有明顯的節能效果[2]，即生產1 t混合料，直投式工藝比預拌式工藝節省了1 kg標準煤，節能率為37.4%，但是到目前為止，混合料直投式工藝的減排效果的定量化研究尚少，而且有害物質的檢測大多集中在瀝青煙、苯可溶物和苯并芘的排放含量上，對污染性氣體如SO2和NOx的檢測很少[3]。本文將對直投式和預拌式工藝進行室內的煙塵與有害氣體排放進行種類檢測和含量測試，量化直投式工藝的減排效果。

2 研究范圍與試驗方法

由于兩種混合料的攤鋪碾壓環節是相同的，因此直投式與預拌式的有害氣體排放對比主要體現在瀝青改性和混合料的生產環節。本文研究對象確定為生產同等重量的混合料，兩種改性方案所產生的尾氣排放量，測試點見表1。

表1 兩種改性方案主要尾氣排放測試點

將錐形煙氣收集罩緊套在改性瀝青溶脹和儲存容器、基質瀝青儲存容器以及拌缸出氣孔處，使用PGM-7840型多氣體檢測儀采集一定時間內的瀝青煙氣的分類和排放情況，見圖2、圖3。

3 數據分析

（1）數據清單

圖2 瀝青煙氣與廢氣收集原理圖

圖3 PGM-7840型多氣體檢測儀

除了單獨生產改性瀝青環節的區別外，混合料拌合的瀝青噴入溫度也不一樣，直投式工藝噴入的為基質瀝青，溫度為130℃～140℃，預拌式工藝噴入的改性瀝青溫度為165℃～175℃，其它溫度一樣，見表2。使用PGM-7840多氣體檢測儀分別對改性瀝青的生產、儲存環節，基質瀝青的儲存環節，以及直投式、預拌式的混合料生產環節進行檢測，其中以生產混合料10 kg、混合料中瀝青用量為5%為基準，則所需生產改性瀝青為0.5 kg，各環節煙氣排放檢測結果見表3。

表2 混合料的生產環節溫度

表3 生產10 kg混合料各階段排放濃度比較（單位：mg/L）

從表3可以看出，在SBS改性瀝青的生產、儲存環節中，均有不同程度的各種有害氣體排放，其中CO的排放濃度最高，達到30.24 mg/L，而改性瀝青高溫儲存1 h所排放的有害氣體比同樣時間為1 h的改性瀝青生產所排放的氣體更多，也同樣多于基質瀝青儲存1 h內的煙氣排放。三者排放的有害煙氣總濃度分別為：34.82 mg/L、34.24 mg/L、18.65 mg/L。

另外，由于混合料拌合時，瀝青結合料的溫度不同，改性瀝青為170℃，基質瀝青為135℃，所以直投式拌合時所排放的煙氣也少于預拌式工藝，分別為3.47 mg/L和3.62 mg/L。

經計算，得出表4為換算成生產1 t混合料兩種工藝的煙氣排放清單，并匯成總單見表5、圖4。

表4 生產1 t改性混合料各階段排放清單比較（單位：g）

表5 生產1 t混合料兩種工藝排放總單比較（單位：g）

圖4 直投式與預拌式的尾氣排放對比圖

從表5、圖4得出，生產1 t瀝青混合料，預拌式工藝共排放出1 622.47 g有害煙氣，直投式工藝共排放789.87 g煙氣，直投式相比減少了51.32%的尾氣排放。7種尾氣、煙塵排放均有不同程度的減少，其中CO的減少程度最高，達到了75.18%，SO2、NO、NO2、VOC的減少程度也達到了 50%以上，減排效果十分明顯。

4 環境影響評價

在清單分析的基礎之上，為了更好地理解清單分析數據與環境的相關性，采用調查所得的環境負荷數據定量分析對人體健康、生態環境、自然環境的影響及其相互關系。環境影響指標包括生命周期分析部分所對應的8個影響類型：全球變暖、酸化、臭氧消耗、富營養化、光化學臭氧、人類毒性（土壤）、人類毒性（空氣）、人類毒性（水體）[4]。

根據直投式工藝替代預拌式工藝的研究方法，計算可得到兩者的環境負荷影響，見表6、圖5。

表6 直投式工藝和預拌式工藝的環境影響潛值比較（單位：PE/t）

圖5 直投式和預拌式的環境影響潛值比較圖

可以看出，采用直投式干法工藝生產施工混合料所產生的環境影響指標，均或多或少低于傳統預拌式工藝，其中對空氣酸化的降低幅度最大，一定程度上緩解酸雨等病害的形成幾率。

5 結論

（1）采用直投式工藝比預拌式工藝具有更簡便的操作，更低的設備成本，避免了傳統預拌式改性瀝青高溫生產導致的瀝青老化等問題。

（2）無論是直投式還是預拌式，均產生多達7種有毒有害煙氣，分別是 CxHy、CO、SO2、NO、NO2、VOC和瀝青煙塵，其中CO的排放濃度最高。

（3）改性瀝青高溫儲存1 h所排放的有害氣體比同樣時間為1 h的改性瀝青生產所排放的氣體更多，也同樣多于基質瀝青儲存1 h內的煙氣排放；另外，直投式拌合時所排放的煙氣要少于預拌式工藝。

（4）從整個工藝過程來看，直投式工藝相比預拌式工藝共減少了51.32%的尾氣排放，7種有害氣體、煙塵排放均有不同程度的減少，其中CO的降幅最高，達到了 75.18%，SO2、NO、NO2、VOC的降幅也達到了50%以上，減排效果十分明顯。

（5）利用直投式工藝替代SBS預拌式工藝，全球變暖的環境影響潛值降幅達9.21%，光化學臭氧形成（低NOx）潛值降幅達53.61%，酸化潛值降幅達35%，人類毒性（空氣）潛值降幅達2.47%，富營養化潛值降幅達37.53%，光化學臭氧形成（高NOx）潛值降幅達50.90%，其它環境影響類型都相當，明顯減輕了環境負荷，是一項十分高效的環保舉措。

[1]閆國杰，姜愛峰，劉鋼.一種應用于排水性瀝青路面和鋼橋面鋪裝的直投式瀝青改性劑 [A].中國公路學會學術論文集 [C].北京：人民交通出版社，2010.

[2]李交，閆國杰，赫振華.直投式瀝青改性方案及其節能效果分析[J].城市道橋與防洪，2010（12）：152-155.

[3]程玲，閆國杰，陳德珍.溫拌瀝青混合料攤鋪節能減排效果的定量化研究[J].環境工程學報，2010（9）：2151-2155.

[4]余侃華，張中華.建筑節能減排的國際實踐經驗與啟示[J].建筑技術，2012（3）：266-269.