在HMA混合料原材料的生产过程中,由于石料的开采运输过程和受到当地地形、经济水平和施工条件的限制,能耗的差异非常大,况且,由于石料开采运输都不属于沥青混合料专属的生产环节。而HMA的另一大原材料——沥青,是石油经过精炼后的残留物,是石化加工的副产品,其过程消耗的能源与产生的碳排放均是为了获取石化燃料,例如,汽柴油、重油、石油气等。本身不消耗能量不产生碳排放。因此,在HMA生产与运输摊铺的过程中,能源消耗的分析从石料堆放、进场、沥青脱桶、加热开始算起。产生能耗与碳排放的环节如下。
依据沥青路面施工的3个阶段——原材料生产、混合料生产、运输摊铺碾压,每个阶段都产生了一定直接的碳排放,主要来源是化石燃料燃烧产生的温室气体,其次是电力设备等效热值的间接排放,最后是沥青在高温环境下产生的粉尘和其他有害温室气体。
1.原材料进场阶段
集料的采集,主要是石料的破碎、运输、堆放过程中消耗的能源产生的碳排放,以化石燃料的燃烧为主,也有部分电力设备的电力消耗。沥青是石油化工的副产品,是原油经过常减压蒸馏、催化裂化之后,剩余的难以进一步分离的残余混合物,与沥青生产和使用有关的直接温室气体排放(如CO2、CH4)可以忽略,因为在生产商业燃料的提炼过程期间,大部分轻质碳氢化合物被提取。根据EMEP/CORINAIR指南:源自热混合沥青和稀释沥青的CH4排放以及源自沥青屋顶铺设行业的CH4排放,皆可以忽略(EEA,2005),回收再使用的沥青铺筑材料用作新路铺设的聚合物时,产生的温室气体排放也可忽略[9]。因此,从这个角度来讲,沥青生产过程中虽然产生了碳排放,但并非因生产沥青所致,沥青生产的过程中直接碳排放可以忽略不计。原则上沥青混合料使用的乳化剂、改性剂等的制造需要消耗能源、产生碳排放,但不属于沥青混合料建设施工阶段。
集料生产过程是将合格的山体岩石爆破,破碎机械将爆破后的岩石破碎成规定直径大小的石料。将爆破之后的石料筛分、运输进场,就成为沥青混合料的原材料之一。集料在沥青路面施工中用量十分巨大,但是目前国内的集料生产过程工艺繁杂,设备新旧不一,集料成品所消耗能源、碳排放差异很大,统计数据不能真实反映出碳排放现状。
2.混合料生产阶段
混合料(HMA)的生产是燃料大量消耗的阶段。在本阶段中由于集料和沥青的加热以及电气设备的电力消耗都会产生大量的碳排放。据调查,强制拌和所需要的加热烘干的集料和高温沥青,燃烧排放除了产生CO2之外,还会因为燃料品质、燃烧性质等因素,产生不完全燃烧产物,如PM10、CO、VOC等,也由于燃料中的杂质而产生NOx、SO2等。
除此之外,由于沥青加热到一定温度以上,胶结料受热生成有机物、挥发,降温过程中又会凝成液体气溶胶,在混合料装载、运输、储存过程中会逸散到大气中去,产生HAP排放污染,造成温室效应。(www.xing528.com)
电气设备是沥青混合料生产的主要设备,电气设备有额定功率和装机功率,通过功率数据,可以得到沥青混合料生产过程中的电力设备消耗。
3.运输摊铺压实阶段
本阶段碳排放主要由施工机械的内燃机燃烧化石燃料以及摊铺中的少量沥青烟尘产生。运输车辆、摊铺机、压路机都使用柴油发动机,在施工过程中进行油耗调查是分析柴油机碳排放的基础。机械使用年限、管理水平、燃料品质、施工季节与温度都能影响该阶段的碳排放量。
综上,沥青混合料建设施工过程能耗和碳排放环节见表7.8。
表7.8 沥青混合料建设施工过程能耗和碳排放环节
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