本發(fā)明涉及道路工程施工能耗領(lǐng)域，具體涉及一種瀝青面層施工能耗的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
：瀝青路面是我國高等級(jí)公路的主要路面形式，是最為重要的大型基礎(chǔ)設(shè)施之一。瀝青路面建設(shè)過程的原材料生產(chǎn)、拌和、運(yùn)輸、攤鋪與碾壓所需的機(jī)械會(huì)消耗大量油耗與電能，排放大量的CO2等溫室氣體。瀝青路面建設(shè)的高能耗與碳排放已日益引起重視，低碳施工技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)。然而，由于缺乏對(duì)瀝青路面施工能耗與碳排放的全面量化分析，導(dǎo)致瀝青路面低碳施工技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用針對(duì)性不明顯、理論依據(jù)不充分，同時(shí)也暴露出了節(jié)能減排效果難以定量評(píng)價(jià)等問題。因此，迫切需要對(duì)瀝青路面施工能耗與碳排放進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。近年來，國內(nèi)外普遍采用生命周期分析方法研究瀝青路面和水泥路面的施工能耗，建立相關(guān)評(píng)估體系，分析相關(guān)影響因素，并逐漸將研究對(duì)象向路面廢舊料再生利用、路面養(yǎng)護(hù)重建等領(lǐng)域擴(kuò)展。但目前關(guān)于瀝青路面節(jié)能減排的量化分析與評(píng)估依舊存在諸多不足，如評(píng)估體系地域性明顯，難以通用；節(jié)能減排量化分析與評(píng)價(jià)相互割裂等；能耗計(jì)算沒有有效指導(dǎo)施工，以最大程度地降低施工能耗。根據(jù)數(shù)據(jù)來源、適用范圍的不同，可將瀝青面層施工能耗的獲取方法分為三種：理論計(jì)算法、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和定額計(jì)算法。綜合對(duì)比三種方法，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法主要體現(xiàn)了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，調(diào)查計(jì)算結(jié)果精確、更接近實(shí)際情況，但適用性較差、調(diào)查任務(wù)重，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況復(fù)雜難以全面調(diào)查。理論計(jì)算法與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法正好相反，根據(jù)機(jī)械設(shè)備的額定參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)設(shè)備的生產(chǎn)功率、設(shè)備老化情況、單耗或綜合油耗等發(fā)生變化時(shí)，能耗會(huì)發(fā)生變化；為盡可能準(zhǔn)確利用理論計(jì)算法來計(jì)算能耗，要實(shí)時(shí)調(diào)查設(shè)備參數(shù)。定額計(jì)算法通過多年計(jì)算與分析、并結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史經(jīng)驗(yàn)，考慮施工機(jī)械、地區(qū)及混合料類型的差異性，具有可靠度高、可行性好的特點(diǎn)；其缺點(diǎn)在于，只能對(duì)于現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備及施工工藝，對(duì)新型機(jī)械設(shè)備或施工工藝無法計(jì)算，如需計(jì)算新型機(jī)械設(shè)備或施工工藝，則需綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及理論分析，得出相應(yīng)參數(shù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)瀝青面層施工能耗的評(píng)估體系不完整、受地域性限制難以通用等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種瀝青面層施工能耗的評(píng)價(jià)方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種瀝青面層施工能耗的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，劃分施工階段；瀝青面層施工過程包括以下階段：原材料生產(chǎn)、瀝青混合料生產(chǎn)、瀝青混合料與原材料運(yùn)輸、瀝青混合料攤鋪、瀝青混合料碾壓；步驟2，預(yù)估原材料生產(chǎn)能耗；所述原材料生產(chǎn)包括集料生產(chǎn)、瀝青生產(chǎn)和礦粉生產(chǎn)，所述瀝青生產(chǎn)包括基質(zhì)瀝青生產(chǎn)和改性瀝青生產(chǎn)，按照下式計(jì)算原材料生產(chǎn)能耗ECyc＝ECjl+EClq1+EClq2+ECkf，式中，ECyc為原材料生產(chǎn)能耗，單位為MJ；EClq1為基質(zhì)瀝青生產(chǎn)能耗，單位為MJ；EClq2為改性瀝青生產(chǎn)能耗，單位為MJ；ECkf為礦粉生產(chǎn)能耗，單位為MJ；步驟3，預(yù)估瀝青混合料生產(chǎn)能耗：瀝青混合料的生產(chǎn)階段包括瀝青脫桶加熱、集料堆放與上料、集料烘干、拌合機(jī)拌合，按照下式計(jì)算瀝青混合料生產(chǎn)能耗EChhl＝EClqtt+ECjldf+ECjlhg+ECbhj，式中，EChhl為瀝青混合料生產(chǎn)能耗，單位為MJ；EClqtt為瀝青脫桶加熱能耗，單位為MJ；ECjldf為集料堆放與上料能耗，單位為MJ；ECjlhg為集料加熱烘干能耗，單位為MJ；ECbhj為拌和機(jī)拌和電耗，單位為MJ；步驟4，預(yù)估運(yùn)輸總能耗，運(yùn)輸包括瀝青混合料運(yùn)輸和原材料運(yùn)輸，按照下式計(jì)算運(yùn)輸總能耗ECys＝ECycys+EChhlys，式中，ECys為運(yùn)輸總能耗，單位為MJ；ECycys為原材料運(yùn)輸能耗，單位為MJ；EChhlys為混合料運(yùn)輸能耗，單位為MJ；步驟5，預(yù)估瀝青混合料攤鋪能耗，按照下式計(jì)算ECtp＝10.0mh/ρh，式中，ECtp為瀝青混合料攤鋪能耗，單位為MJ；mh為瀝青混合料質(zhì)量，單位為t；ρh為瀝青混合料壓實(shí)密度，單位為t/m3；步驟6，預(yù)估瀝青混合料碾壓能耗，按照下式計(jì)算ECny＝36.1mh/ρh，式中，ECny為瀝青混合料碾壓能耗，單位為MJ；mh為瀝青混合料質(zhì)量，單位為t；ρh為瀝青混合料壓實(shí)密度，單位為t/m3；步驟7，預(yù)估瀝青面層施工總能耗，按照下式計(jì)算∑EC＝ECyc+EChhl+ECys+ECtp+ECny，式中，∑EC為瀝青面層施工總能耗，單位為MJ；ECyc為原材料生產(chǎn)能耗，單位為MJ；EChhl為瀝青混合料生產(chǎn)能耗，單位為MJ；ECys為運(yùn)輸總能耗，單位為MJ；ECtp為瀝青混合料攤鋪能耗，單位為MJ；ECny為瀝青混合料碾壓能耗，單位為MJ；步驟8，根據(jù)瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)擬建或初建的瀝青路面的施工能耗進(jìn)行評(píng)價(jià)。進(jìn)一步地，步驟2包含以下子步驟：子步驟2a，按照下式預(yù)估集料生產(chǎn)能耗ECjl＝38.5mj，式中，ECjl為集料生產(chǎn)能耗，單位為MJ；mj為集料質(zhì)量，單位為t；子步驟2b，按照下式預(yù)估基質(zhì)瀝青生產(chǎn)能耗EClq1＝416.1ml1/pa+ml1·ECX，式中，EClq1為基質(zhì)瀝青生產(chǎn)能耗，單位為MJ；ml1為基質(zhì)瀝青質(zhì)量，單位為t；pa為常減壓渣油生產(chǎn)過程的瀝青回收率，單位為％；ECX為溶劑脫瀝青生產(chǎn)的溶劑脫瀝青裝置的能耗，單位為MJ/t；子步驟2c，按照下式預(yù)估改性瀝青生產(chǎn)能耗EClq2＝416.1ml2/pa+ml2·ECX+3.6p0·ml2/PC，式中，EClq2改性瀝青生產(chǎn)能耗，單位為MJ；ml2為改性瀝青質(zhì)量，單位為t；pa為常減壓渣油生產(chǎn)過程的瀝青回收率，單位為％；ECX為溶劑脫瀝青生產(chǎn)的溶劑脫瀝青裝置的能耗，單位為MJ/t；p0為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的功率，單位為kW；PC為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的生產(chǎn)能力，單位為t/h；子步驟2d，按照下式預(yù)估礦粉生產(chǎn)能耗ECkf＝3.6p0·mk/PC式中，ECkf為礦粉生產(chǎn)能耗，單位為MJ；mk為礦粉質(zhì)量，單位為t；p0為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的功率，單位為kW；PC為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的生產(chǎn)能力，單位為t/h。進(jìn)一步地，步驟3還包括以下子步驟：子步驟3a，按照公式EClqtt＝1376.0ml0預(yù)估瀝青脫桶加熱能耗，式中，EClqtt為瀝青脫桶加熱能耗，單位為MJ；ml0為瀝青總質(zhì)量，單位為t；子步驟3b，按照公式ECjldf＝7.3mj預(yù)估集料堆放與上料能耗，式中，ECjldf為集料堆放與上料能耗，單位為MJ；mj為集料質(zhì)量，單位為t；子步驟3c，按照公式ECjlhg＝256.3(1+0.1w)·mj預(yù)估集料加熱烘干能耗，式中，ECjlhg為集料烘干能耗，單位為MJ；w為集料的含水量，單位為％；mj為集料質(zhì)量，單位為t；子步驟3d，按照公式ECbhj＝10.5mh預(yù)估拌和機(jī)拌和電耗，式中，ECbhj為拌和機(jī)拌和電耗，單位為MJ；mh為瀝青混合料質(zhì)量，單位為t。進(jìn)一步地，步驟4還包括以下子步驟：子步驟4a，按照下式預(yù)估原材料運(yùn)輸能耗ECycys＝1.8mj·ha+0.367fc·ha·La/Lr，式中，ECycys為原材料運(yùn)輸能耗，單位為MJ；mj為集料的質(zhì)量，單位為t；ha為平均運(yùn)輸距離，單位為km；fc為瀝青運(yùn)輸車與礦粉運(yùn)輸車的綜合油耗，單位為L/100km；La為瀝青和礦粉的實(shí)際載重，單位為t；Lr為瀝青和礦粉的額定載重，單位為t；子步驟4b，按照下式預(yù)估瀝青混合料運(yùn)輸能耗EChhlys＝1.8mh·ha，式中，EChhlys為混合料運(yùn)輸能耗，單位為MJ；mh為瀝青混合料的質(zhì)量，單位為t；ha為平均運(yùn)輸距離，單位為km。進(jìn)一步地，步驟8中，所述瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)包括：集料生產(chǎn)能耗為35.7～41.6MJ/t；基質(zhì)瀝青生產(chǎn)能耗為1730.6～2588.8MJ/t；改性瀝青生產(chǎn)能耗為1770.2～2628.4MJ/t；礦粉生產(chǎn)能耗為18.0～27.8MJ/t；瀝青脫桶加熱能耗為1290.6～1537.8MJ/t；集料堆放與上料能耗為6.3～8.5MJ/t；集料加熱烘干能耗為220.1～284.0MJ/t；拌和機(jī)拌和電耗為9.0～12.4MJ/t；集料與瀝青混合料運(yùn)輸能耗為1.5～2.2MJ/km.t瀝青混合料攤鋪能耗為8.7～11.2MJ/m3；瀝青混合料碾壓能耗為26.0～47.2MJ/m3。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：(1)本發(fā)明建立了基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的瀝青面層施工能耗估算模型，只需獲取數(shù)據(jù)便可直接套入估算模型，計(jì)算簡(jiǎn)便，通用性高。(2)本發(fā)明提出了瀝青面層施工能耗的標(biāo)準(zhǔn)值，通過對(duì)擬建或初建的瀝青路面的施工能耗進(jìn)行預(yù)估，并與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)能耗異常、提出預(yù)警，為施工工藝優(yōu)化提供依據(jù)，是實(shí)現(xiàn)瀝青路面節(jié)能低碳施工的重要技術(shù)途徑。(3)本發(fā)明的評(píng)估方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)瀝青面層能耗評(píng)估方法的缺點(diǎn)，解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況復(fù)雜難以全面調(diào)查、原材料生產(chǎn)階段無法評(píng)估的問題。(4)本發(fā)明確定了瀝青面層能耗的評(píng)價(jià)周期，并按照壽命周期分析方法，劃分每個(gè)階段的生產(chǎn)流程及工藝，確定其能耗與能耗類型，使能耗評(píng)估方法更清晰，更簡(jiǎn)便。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明瀝青面層施工能耗的評(píng)估方法的流程框圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明調(diào)查了全國多條高速公路瀝青面層施工的集料堆放與上料、瀝青脫桶加熱、集料烘干加熱、拌和機(jī)電耗、集料及混合料運(yùn)輸、攤鋪與碾壓的能耗，獲取了基準(zhǔn)參數(shù)，建立了基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的瀝青面層施工能耗評(píng)價(jià)方法；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合理論計(jì)算法與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，建立了瀝青面層施工能耗的預(yù)估模型，提出了瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)，確定了一種瀝青面層施工能耗的評(píng)價(jià)方法。其中，瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)包括：集料生產(chǎn)能耗為35.7～41.6MJ/t；基質(zhì)瀝青生產(chǎn)能耗為1730.6～2588.8MJ/t；改性瀝青生產(chǎn)能耗為1770.2～2628.4MJ/t；礦粉生產(chǎn)能耗為18.0～27.8MJ/t；瀝青脫桶加熱能耗為1290.6～1537.8MJ/t；集料堆放與上料能耗為6.3～8.5MJ/t；集料加熱烘干能耗為220.1～284.0MJ/t；拌和機(jī)拌和電耗為9.0～12.4MJ/t；集料與瀝青混合料運(yùn)輸能耗為1.5～2.2MJ/km·t；瀝青混合料攤鋪能耗為8.7～11.2MJ/m3；瀝青混合料碾壓能耗為26.0～47.2MJ/m3。本發(fā)明的瀝青面層的施工能耗的評(píng)價(jià)方法是將各種能源消耗量的體積或質(zhì)量轉(zhuǎn)換為燃料的普通能源單位焦耳(J)，即采用凈發(fā)熱值來進(jìn)行能耗的計(jì)算：首先對(duì)瀝青面層的施工階段進(jìn)行合理劃分，然后分別預(yù)估每一個(gè)施工階段的能耗，最后將各階段的能耗進(jìn)行總和，即為瀝青面層施工能耗。其中，同一施工階段的能耗是各種消耗能源的發(fā)熱值的總和，預(yù)估公式為式中，ECi為施工階段i的總能耗，單位為MJ；mE，ij為施工階段i的第j種能源的消耗量，單位為kg或L；qj為第j種能源的發(fā)熱系數(shù)，單位為MJ/kg或MJ/l。示例性地，參考圖1，圖1為瀝青面層施工能耗的評(píng)估方法的流程圖，包括以下步驟：步驟1，劃分施工階段。劃分每個(gè)階段的生產(chǎn)流程及工藝，并確定其能耗與能耗類型，是進(jìn)行能耗量化分析的基礎(chǔ)。本實(shí)施例的瀝青面層施工過程包括以下階段：原材料生產(chǎn)、瀝青混合料生產(chǎn)、瀝青混合料與原材料運(yùn)輸、瀝青混合料攤鋪、瀝青混合料碾壓。表1路面結(jié)構(gòu)參數(shù)某高速公路瀝青路面工程建設(shè)項(xiàng)目，路線全長20km；路基寬度為28m，雙向四車道、寬度為15m；中央分隔帶3m，兩側(cè)路緣帶2×0.75m＝1.5m，硬路肩2×3.5m＝7.0m，土路肩2×0.75m＝1.5m。路面結(jié)構(gòu)及材料為典型的半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。上面層集料為玄武巖，中、下面層為石灰?guī)r，上面層采用改性瀝青，油石比為4.9％；中面層采用70號(hào)石油瀝青，油石比為4.3％；下面層采用70號(hào)石油瀝青，油石比為4.0％。瀝青面層工程數(shù)量如表2所示。表2瀝青面層材料數(shù)量表將本項(xiàng)目的施工階段劃分為原材料生產(chǎn)、瀝青混合料生產(chǎn)、瀝青混合料及原材料運(yùn)輸、瀝青混合料攤鋪和瀝青混合料碾壓五個(gè)部分。步驟2，預(yù)估原材料生產(chǎn)能耗；所述原材料生產(chǎn)包括集料生產(chǎn)、瀝青生產(chǎn)和礦粉生產(chǎn)，所述瀝青生產(chǎn)包括基質(zhì)瀝青生產(chǎn)和改性瀝青生產(chǎn)，按照下式預(yù)估原材料生產(chǎn)能耗ECyc＝ECjl+EClq1+EClq2+ECkf，式中，ECyc為原材料生產(chǎn)能耗，MJ；EClq1為基質(zhì)瀝青生產(chǎn)能耗，MJ；EClq2改性瀝青生產(chǎn)能耗，MJ；ECkf為礦粉生產(chǎn)能耗，MJ。(1)預(yù)估集料生產(chǎn)能耗。本項(xiàng)目中集料生產(chǎn)所需的各機(jī)械設(shè)備型號(hào)、參數(shù)和工作量，匯總得到表3。由表3可知，瀝青面層集料生產(chǎn)包括以下機(jī)械設(shè)備的能耗：①挖掘機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、灑水車EC1＝44.0×功率(kw)×單耗(g/kw.h)/1000×集料總量(t)/生產(chǎn)能力(t/h)②自卸汽車、載貨汽車EC2＝綜合油耗(L/100km)×運(yùn)距(100km)/額定載重(t)×實(shí)際載重(t)×36.7③電動(dòng)空壓機(jī)、鉆孔機(jī)EC3＝功率(kw)×集料總量(t)/生產(chǎn)能力(t/h)×3.6④集料生產(chǎn)線EC4＝功率(kw)×集料總量(t)/生產(chǎn)能力(t/h)×3.6表3路面結(jié)構(gòu)層集料生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備參數(shù)及工作量通過測(cè)算發(fā)現(xiàn)：集料生產(chǎn)的總能耗ECjl＝EC1+EC2+EC3+EC4＝38.5×集料質(zhì)量(t)，根據(jù)上述公式預(yù)估瀝青面層集料生產(chǎn)能耗，結(jié)果如表4。表4路面面層集料生產(chǎn)能耗層位集料質(zhì)量(t)能耗(MJ)上面層423371629974.5中面層661782547853.0下面層785053022442.5總和1870207200270.0(2)分別預(yù)估基質(zhì)瀝青和改性瀝青的生產(chǎn)能耗。瀝青生產(chǎn)能耗主要指瀝青生產(chǎn)流程中設(shè)備能耗的排放，瀝青包括基質(zhì)瀝青和改性瀝青，瀝青的生產(chǎn)能耗即常減壓渣油生產(chǎn)設(shè)備、基質(zhì)瀝青生產(chǎn)設(shè)備、改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備的能耗排放，其各自的能耗如下：常減壓渣油生產(chǎn)能耗＝416.1×瀝青質(zhì)量(t)/瀝青回收率(％)；溶劑脫瀝青生產(chǎn)能耗＝瀝青質(zhì)量(t)×溶劑脫瀝青裝置能耗(MJ/t)；改性瀝青生產(chǎn)能耗＝功率(kw)×瀝青質(zhì)量(t)/生產(chǎn)能力(t/h)×3.6；其中，瀝青回收率和溶劑脫瀝青裝置能耗通過對(duì)瀝青面層所用的瀝青進(jìn)行調(diào)查所得。由此可知，基質(zhì)瀝青的生產(chǎn)能耗的預(yù)估公式為EClq1＝416.1ml1/pa+ml1·ECX，式中，EClq1為基質(zhì)瀝青生產(chǎn)能耗，MJ；ml1為基質(zhì)瀝青質(zhì)量，t；pa為常減壓渣油生產(chǎn)過程的瀝青回收率，％；ECX為溶劑脫瀝青生產(chǎn)的溶劑脫瀝青裝置的能耗，MJ/t。改性瀝青的生產(chǎn)能耗預(yù)估公式為EClq2＝416.1ml2/pa+ml2·ECX+3.6p0·ml2/PC；式中，EClq2改性瀝青生產(chǎn)能耗，MJ；ml2為改性瀝青質(zhì)量，t；pa為常減壓渣油生產(chǎn)過程的瀝青回收率，％；ECX為溶劑脫瀝青生產(chǎn)的溶劑脫瀝青裝置的能耗，MJ/t；p0為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的功率，kW；PC為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的生產(chǎn)能力，t/h。本項(xiàng)目中，上面層使用了SBS改性瀝青，中、下面層采用了70#道路石油瀝青。常減壓渣油生產(chǎn)設(shè)備及基質(zhì)瀝青生產(chǎn)設(shè)備能耗根據(jù)在瀝青生產(chǎn)廠家的調(diào)查結(jié)果，廠家主要采用溶劑脫瀝青的方法生產(chǎn)瀝青，溶劑脫瀝青生產(chǎn)的原材料主要是減壓渣油；本項(xiàng)目所用瀝青的生產(chǎn)過程中瀝青回收率為55.68％；國內(nèi)常用溶劑脫瀝青裝置以耗電為主，本項(xiàng)目所用瀝青的溶劑脫瀝青裝置能耗為1397.55MJ/t。在該項(xiàng)目中使用的瀝青生產(chǎn)原材料即常減壓渣油的用量和普通瀝青生產(chǎn)能源消耗量如下表5。其中，常減壓渣油基礎(chǔ)能耗見表6。表5瀝青生產(chǎn)原材料能耗表6常減壓渣油基礎(chǔ)能耗統(tǒng)計(jì)改性瀝青生產(chǎn)采用了勝利SBS改性瀝青設(shè)備，生產(chǎn)能力20t/h、功率220kw。根據(jù)設(shè)備參數(shù)可得到該項(xiàng)目改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備能耗量，見表7。表7改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備能耗量改性瀝青質(zhì)量(t)電能(kw.h)能耗(MJ)①②＝①/20×220③＝②×3.6218624046.086565.6綜上，該項(xiàng)目所用瀝青產(chǎn)生的能耗均為生產(chǎn)設(shè)備能耗，主要消耗了電能(在計(jì)算中將電能轉(zhuǎn)化為發(fā)電使用燃料煤的消耗量)和燃料煤。上、中、下面層瀝青的生產(chǎn)能耗量見下表8。進(jìn)一步計(jì)算每噸基質(zhì)瀝青的生產(chǎn)能耗為2144.9MJ、每噸改性瀝青的生產(chǎn)能耗為2184.5MJ，處于能耗要求范圍值內(nèi)。表8瀝青生產(chǎn)總能耗(3)預(yù)估礦粉生產(chǎn)能耗。礦粉生產(chǎn)能耗的預(yù)估公式為ECkf＝3.6p0·mk/PC；式中，ECkf為礦粉生產(chǎn)能耗，MJ；mk為礦粉質(zhì)量，t；p0為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的功率，kW；PC為改性瀝青生產(chǎn)裝置與礦粉研磨機(jī)的生產(chǎn)能力，t/h。該礦粉生產(chǎn)廠采用大型集成生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)礦粉，采用立式輥磨機(jī)MLT3750，生產(chǎn)能力為200t/h、功率為3300kw。由此，本項(xiàng)目的礦粉生產(chǎn)能耗預(yù)估結(jié)果如表9。進(jìn)一步計(jì)算，每噸礦粉的生產(chǎn)能耗為59.4MJ/t，超出瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)中礦粉生產(chǎn)的能耗要求范圍值。表9瀝青面層礦粉生產(chǎn)能耗量步驟3，預(yù)估瀝青混合料生產(chǎn)能耗。瀝青混合料的生產(chǎn)階段包括瀝青脫桶加熱、集料堆放與上料、集料干燥與加熱、拌合機(jī)拌合。因此，瀝青混合料生產(chǎn)能耗即為瀝青混合料的各生產(chǎn)階段的能耗之和。由于本發(fā)明的瀝青面層能耗評(píng)價(jià)方法是將各種能源消耗量的體積或質(zhì)量轉(zhuǎn)換為普通能源單位焦耳(J)，即采用凈發(fā)熱值來進(jìn)行能源消耗的計(jì)算，瀝青路面施工過程中機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸車輛等所消耗能源的凈發(fā)熱值，如表10所示；同時(shí)，本發(fā)明的瀝青混合料各生產(chǎn)階段的能耗計(jì)算均基于對(duì)多條高速公路瀝青路面的實(shí)際施工能耗數(shù)據(jù)的建立(見表11)，由此得到瀝青混合料各生產(chǎn)階段的能耗如表11所示。表10瀝青路面施工過程中機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸車輛等所消耗的各種能源的發(fā)熱量能源類型重油柴油汽油煤油天然氣標(biāo)準(zhǔn)煤燃料煤無煙煤電能發(fā)熱量單位MJ/LMJ/LMJ/LMJ/LMJ/m3MJ/kgMJ/kgMJ/kgMJ/kw.h發(fā)熱系數(shù)q35.836.732.635.551.421.926.731.33.6表11瀝青面層瀝青混合料生產(chǎn)階段的施工能耗清單由上表10和表11可得瀝青混合料各生產(chǎn)階段的能耗預(yù)估公式，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)估，如下：瀝青脫桶加熱能耗EClqtt＝1376.0×瀝青質(zhì)量＝1376.0×8440.8＝11614540.8(MJ)；集料堆放與上料能耗ECjldf＝7.3×集料質(zhì)量＝7.3×187020＝1365246.0(MJ)；集料露天堆放，則集料的加熱烘干能耗ECjlhg＝256.3×集料質(zhì)量＝256.3×187020＝47933226.0(MJ)；拌和機(jī)拌和電耗ECbhj＝10.5×瀝青混合料質(zhì)量＝10.5×204224.4＝2144356.2(MJ)；故瀝青混合料生產(chǎn)能耗＝EClqtt+ECjldf+ECjlhg+ECbhj＝63057369.0(MJ)。進(jìn)一步計(jì)算可知，瀝青脫桶加熱、集料堆放與上料、集料加熱烘干以及拌和機(jī)拌和的能耗滿足瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)的范圍值要求。步驟4，預(yù)估運(yùn)輸總能耗。表12瀝青面層瀝青混合料的運(yùn)輸、攤鋪及碾壓的能耗清單瀝青混凝土面層的運(yùn)輸總能耗包括瀝青混合料運(yùn)輸能耗和原材料運(yùn)輸能耗，原材料運(yùn)輸指集料、瀝青與礦粉，其中集料加工廠距離瀝青混合料拌和站8km，瀝青運(yùn)輸距離117km，礦粉生產(chǎn)廠距離拌和站8km?；旌狭掀骄\(yùn)輸距離為7.5km，運(yùn)輸車輛載重為13t。本發(fā)明的瀝青混凝土面層的運(yùn)輸總能耗計(jì)算均基于對(duì)多條高速公路瀝青路面的實(shí)際施工能耗數(shù)據(jù)的建立(見表12)，由表12的數(shù)據(jù)以及表10的各種能源的發(fā)熱量得到本發(fā)明的瀝青混合料運(yùn)輸能耗和原材料運(yùn)輸能耗的預(yù)估公式，如下：ECycys＝1.8mj·ha+0.367fc·ha·La/LrEChhlys＝1.8mh·ha式中，ECycys為原材料運(yùn)輸能耗，MJ；EChhlys為混合料運(yùn)輸能耗，MJ；mj為集料的質(zhì)量，t；ha為平均運(yùn)輸距離，km；fc為瀝青運(yùn)輸車與礦粉運(yùn)輸車的綜合油耗，L/100km；La、Lr分別為瀝青與礦粉的實(shí)際載重與額定載重，t；根據(jù)預(yù)估公式、以及工程量數(shù)據(jù)，得：集料運(yùn)輸能耗＝1.8×集料質(zhì)量(t)×平均運(yùn)距(km)＝1.8×187020×8＝2693088.0(MJ)；瀝青混合料運(yùn)輸能耗＝1.8×瀝青混合料質(zhì)量(t)×平均運(yùn)距(km)＝1.8×204224.4×7.5＝2757029.4(MJ)；瀝青和礦粉的運(yùn)輸能耗，見表13。表13瀝青和礦粉的運(yùn)輸能耗預(yù)估綜上，混合料及原材料運(yùn)輸總能耗為6658993.6(MJ)，且滿足瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)中運(yùn)輸能耗范圍值要求。步驟5，預(yù)估瀝青混合料攤鋪能耗。本發(fā)明的瀝青混凝土面層的攤鋪能耗計(jì)算基于對(duì)多條高速公路瀝青路面的實(shí)際施工能耗數(shù)據(jù)的建立(見表12)，由表12的數(shù)據(jù)以及表10的各種能源的發(fā)熱量得到本發(fā)明的瀝青混合料攤鋪能耗的預(yù)估公式，如下：ECtp＝10.0mh/ρh式中，ECtp為瀝青混合料攤鋪能耗，MJ；mh為瀝青混合料質(zhì)量，t；ρh為瀝青混合料壓實(shí)密度，t/m3。根據(jù)預(yù)估公式以及工程量數(shù)據(jù)，預(yù)估得瀝青混合料攤鋪能耗＝10.0×壓實(shí)混合料體積(m3)＝10.0×84251＝842510(MJ)，且滿足瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)要求。步驟6，預(yù)估瀝青混合料碾壓能耗。本發(fā)明的瀝青混凝土面層的碾壓能耗計(jì)算基于對(duì)多條高速公路瀝青路面的實(shí)際施工能耗數(shù)據(jù)的建立(見表12)，由表12的數(shù)據(jù)以及表10的各種能源的發(fā)熱量得到本發(fā)明的瀝青混合料碾壓能耗的預(yù)估公式，如下：ECny＝36.1mh/ρh式中，ECny為瀝青混合料碾壓能耗，MJ；mh為瀝青混合料質(zhì)量，t；ρh為瀝青混合料壓實(shí)密度，t/m3。根據(jù)預(yù)估公式以及工程量數(shù)據(jù)，預(yù)估得瀝青混合料碾壓能耗＝36.1×壓實(shí)混合料體積(m3)＝36.1×84251＝3041461.1(MJ)，且滿足瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)值要求。步驟7，預(yù)估瀝青面層施工總能耗。綜上，瀝青面層施工的總能耗即為原材料生產(chǎn)能耗、瀝青混合料生產(chǎn)能耗、運(yùn)輸總能耗、瀝青混合料攤鋪能耗以及瀝青混合料碾壓能耗的總和，根據(jù)公式∑EC＝ECyc+EChhl+ECys+ECtp+ECny，計(jì)算得瀝青面層施工的總能耗＝25610254.2+63057369.0+6658993.6+842510+3041461.1＝99726868.1(MJ)。由以上計(jì)算結(jié)果可知，除了礦粉生產(chǎn)能耗，其他生產(chǎn)過程均滿足瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)的要求值，因此僅需要對(duì)礦粉生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。擬建方案中擬采用的礦粉生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)能力為200t/h，遠(yuǎn)超過絕大多數(shù)設(shè)備的生產(chǎn)能力，屬于大型設(shè)備，其生產(chǎn)功率也很多，導(dǎo)致生產(chǎn)單位質(zhì)量礦粉的能耗也偏大。因此，為降低礦粉生產(chǎn)能耗，需要優(yōu)化設(shè)備。通過調(diào)查與對(duì)比分析，選用立式輥磨機(jī)LM1500，生產(chǎn)能力為40t/h、功率為280kw，通過計(jì)算礦粉生產(chǎn)能耗總能耗為220852.8MJ，即25.2MJ/t，滿足18.0～27.8MJ/t的范圍要求，比原擬定的設(shè)備(MLT3750)的能耗降低了135.7％。表14優(yōu)化設(shè)備后的瀝青面層礦粉生產(chǎn)能耗量按照擬定的設(shè)備與工藝進(jìn)行了初步施工，施工周期為3天、施工混合料(下面層)為4000噸。施工過程中連續(xù)監(jiān)測(cè)所需設(shè)備的能耗消耗量，并計(jì)算單位質(zhì)量的能耗量，發(fā)現(xiàn)集料烘干與加熱能耗及瀝青混合料攤鋪能耗異常，超出了范圍值要求，因此需要對(duì)該兩個(gè)過程的工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，如下：(1)監(jiān)測(cè)的集料烘干與加熱過程消耗重油30.3噸，故能耗為30.3×1000×40.5＝1227150MJ、每噸集料的能耗為332.7MJ/t，超出范圍值(220.1～284.0MJ/t)上限要求17.1％，比預(yù)估能耗(945397MJ)高約30％。分析可知，影響集料烘干與加熱能耗的主要因素為集料含水量與集料加熱溫度，通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)集料加熱溫度為150～170℃，滿足相關(guān)規(guī)范要求；而實(shí)測(cè)集料的平均含水率為3.1％，遠(yuǎn)超出規(guī)范集料含水率不超出1％的要求。因此，本實(shí)施例通過搭建遮雨棚來控制集料含水量，實(shí)測(cè)集料含水量降低到0.6％左右，比起露天堆放時(shí)降低了約2.5％。進(jìn)一步計(jì)算發(fā)現(xiàn)，1％的集料含水量所增加的能耗為25.6MJ/t、重油消耗為0.63kg/t，則每噸集料的重油消耗降低為0.63kg/t×2.5＝1.575kg/t。本實(shí)施例集料總質(zhì)量為187020t，節(jié)約重油約294.6t，節(jié)約費(fèi)用294.6t×4700元/t＝138.462萬元。遮雨棚的市場(chǎng)價(jià)格為120元/m2，用于遮蓋集料的遮雨棚面積大約在2000m2，成本為24萬元。綜上，本實(shí)施例通過搭建雨棚節(jié)約集料加熱的重油消耗約294.6t，節(jié)約成本114.462萬元。(2)監(jiān)測(cè)的瀝青混合料攤鋪過程消耗柴油約485kg，能耗為465×44＝20460MJ、每方瀝青混合料的攤鋪能耗為12.39MJ/m3，超出范圍值(8.7～11.2MJ/m3)上限要求10.5％，比預(yù)估能耗(16481.8MJ)高約24.1％。分析可知，攤鋪能耗主要與攤鋪速度及攤鋪機(jī)油耗有關(guān)。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)攤鋪速度為2.5m/min，基本滿足要求。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，初建使用的攤鋪機(jī)使用年限在5年左右，油耗(柴油)在0.121kg/m3，而使用3年之內(nèi)的攤鋪機(jī)油耗在0.1kg/m3左右，因此導(dǎo)致攤鋪能耗大幅增加。因此該項(xiàng)目退租了該攤鋪機(jī)，重新又租賃了使用年限在2年左右的攤鋪機(jī)，攤鋪能耗隨之降低，通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)調(diào)整后的攤鋪能耗為10.3MJ/m3，滿足范圍值要求。通過預(yù)估各施工階段的能耗、并計(jì)算占總能耗比值，結(jié)果見表15。由15的結(jié)果可知，在原材料生產(chǎn)、混合料生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓5個(gè)環(huán)節(jié)中，能耗最大的為混合料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，占總能耗的63.8％；其次為原材料生產(chǎn)，占總能耗的27.0％。運(yùn)輸過程的能耗占5.4％，攤鋪過程占0.8％，碾壓過程占3.0％，三個(gè)過程占總能耗的9.2％。其中集料烘干與加熱、溶劑脫瀝青生產(chǎn)及瀝青脫桶加熱三個(gè)環(huán)節(jié)的能耗最大，分別占總能耗的48.8％、12.1％與11.5％，因此從這三方面入手進(jìn)行節(jié)能減排的控制，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。國內(nèi)現(xiàn)在仍然有相當(dāng)多的單位采用了桶裝瀝青，因而需要在瀝青加熱之前將瀝青脫桶。瀝青脫桶需要對(duì)瀝青進(jìn)行預(yù)加熱，將帶桶瀝青加熱到90-110℃，在拌和之前進(jìn)行二次加熱，造成了能源浪費(fèi)和大氣污染，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生部分瀝青的損耗，大約有3％的瀝青在脫桶過程中損失了。為了減少加熱的能源消耗和瀝青損耗，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，本項(xiàng)目采用散裝瀝青，跳過脫桶環(huán)節(jié)。采用散裝瀝青相比于桶裝瀝青，可在脫桶加熱一個(gè)環(huán)節(jié)上消耗能源從70309.41kJ/t下降到62274.13kJ/t，CO2排放量從7.135地/t降低到6.319kg/t，減少了11.43％的能耗和碳排放。通過上述瀝青面層施工能耗的評(píng)價(jià)方法，簡(jiǎn)便清晰的評(píng)估出了瀝青面層的施工能耗，本發(fā)明的瀝青面層施工能耗的評(píng)價(jià)方法基于對(duì)全國多條高速公路瀝青面層施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)詳實(shí)，通用性高；克服了現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法的缺點(diǎn)，解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況復(fù)雜難以全面調(diào)查、原材料生產(chǎn)階段無法評(píng)估的問題。通過本發(fā)明的方法預(yù)估得到的能耗，與瀝青面層施工能耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，判斷出能耗較大的生產(chǎn)過程，并針對(duì)該生產(chǎn)過程進(jìn)行節(jié)能減排的工藝技術(shù)改進(jìn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)瀝青路面的節(jié)能低碳施工具有顯著價(jià)值。雖然，本說明書中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3