低碳减排热拌沥青混合料的技术研究

日本的相关研究表明，沥青混合料拌和阶段所消耗的能源量约占整个沥青路面建设总能耗量的44.1%，同时污染气体排放量也占据相当高的比例。因此，本书对沥青混合料拌和阶段的低碳减排技术进行大量调查，重点分析评价温拌、冷拌冷铺技术及拌和设备改进等对沥青混合料拌和阶段的低碳减排效果。

1.温拌沥青混合料低碳减排效果

温拌技术是通过掺加温拌剂或其他技术手段，降低沥青黏度，使混合料在较低温度下具有良好的流动性，从而实现拌和与摊铺。目前，温拌技术主要采用掺加温拌剂来实现沥青混合料高温黏度的降低。相对较为成熟的温拌剂有Evotherm、Sasobit和Aspha-min等。本书全面调查了国内外温拌沥青混合料低碳减排技术，将拌和过程中的污染气体减排效果与节能效果汇总见表7.18。

表7.18　温拌沥青混合料低碳减排效果调查汇总

从表7.18中可以看出，温拌沥青混合料的拌和温度主要集中在110～140℃之间，相较于热拌沥青混合料可降低30～50℃，这使得拌和过程中的能耗量大幅下降，节约能耗20%～30%，甚至30%以上。同时，温拌技术也大大减少了NOx、SO2、CO和CO2等污染气体的排放量，其中NOx的减排率超过了50%，CO2的最大减排率可达78%，SO2的减排率在60%～90%之间；随着拌和温度的升高，污染气体减排率逐渐降低，其中NOx在145℃时的减排率分别比120℃、130℃减少18.34%、38.10%，说明拌和温度是影响污染气体排放的重要因素。

2.冷拌冷铺沥青混合料低碳减排效果

沥青混合料在拌和过程中的能耗主要是用于集料加热，而冷拌冷铺沥青混合料几乎可以在任何气候条件下使用，无须像普通热拌沥青混合料那样必须具有较高的拌和、摊铺温度。集料加热能耗量主要与集料加热温度及集料含水量等因素有关，如果假定集料的比热容不变，则集料加热过程中能耗量与温度成正比。各种材料在加热过程中温度升高所需要的能耗可简单按式（7.4）计算。

式中　Q——石料吸收的热量，kJ；

　　　c——石料比热容，[kJ/（kg·℃）]；

　　　m——石料质量，kg；

　　　t2-t1——前后温度差，℃。

一般石料的比热容为0.8～1.0kJ/（kg·℃），假定集料和沥青的初始温度为25℃，普通热拌沥青混合料拌和温度为150～170℃，按照式（7.4）进行计算，每吨沥青混合料可节约热量1.25×105～1.45×105 kJ。沥青混合料拌和设备加热系统常用的燃料类型为重油、柴油、渣油、混合类燃油、煤粉以及可燃性气体等，利用式（7.4）将每吨沥青混合料节约热量换算为不同能源的消耗量，具体换算结果见表7.19。

表7.19　冷拌冷铺沥青混合料各能源节约能耗量换算

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续表

从表7.19中可以看出，冷拌冷铺沥青混合料的应用，能够很大程度上减少各种能源的消耗，缓解中国部分能源短缺的问题。同温拌沥青混合料一样，由于拌和过程中加热时间缩短，辐射损失的热量减少，实际节约能耗量要比理论值更大。

3.拌和设备改进低碳减排效果

除与沥青混合料直接相关的低碳减排技术外，拌和设备也间接影响着其低碳减排效果。针对传统拌和设备能源消耗量大、污染物排放控制不严格等缺陷，国内外对拌和设备进行了大量的优化改进。本书全面调查国内外拌和设备低碳减排技术，总结出拌和设备低碳减排效果，见表7.20。

表7.20　拌和设备技术改进低碳减排效果调查结果

续表

分析表7.20可以得出以下结论。

1）拌和楼燃烧部分通过改进燃料喷出方式提高了燃料利用率，降低了能耗量；拌和站燃料方面则通过改变传统燃料类型，推广利用新能源，采用天然气及煤改气技术替代传统燃料，缓解了中国部分能源短缺的现状，降低了污染气体的排放量。

2）针对搅拌系统的改进措施较少，多是采用变频技术降低能耗量；提倡使用连续式沥青拌和设备，减少能源消耗，节约投资及维修费用。

3）烘干加热部分主要进行了叶片优化，使混合料的加热均匀、迅速，可在一定程度上降低能耗量；少数单位改进了除尘器，减少了废气排放量；除此之外，为烘干加热系统提供保温措施也十分必要。

4）改进除尘部分可减少污染气体排放和粉尘的外溢，主要措施是改进除尘袋，采用新型过滤材料将粉尘湿化后排放。

5）针对物料存储输送设备，使用变频技术、增设岩棉保温层可降低能耗量，实现节能；减排则是通过增设卷帘门、溢料仓、排气管道等措施实现。