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user: 3. 量化分析 3.1. 原材料生产 依托改建(大修)工程分为3个标段施工，大修工程路面结构中，基层采用两种形式，冷再生基层、大粒径沥青碎石基层，以冷再生基层为主要方案。冷再生混合料的配合比为(9.5~31.5 mmRAP):(0~9.5 mmRAP):(16.0~26.5 mm):水泥:矿粉 = 35:48.5:12:2:2.5，油石比为3.8%。 3.1.1. 再生料生产 再生集料在加工过程中的主要能耗为二次筛分设备的电能消耗和装载机、运输车辆设备的燃油消耗。本课题采用现场调研，确定二次筛分设备的电能消耗，见表1。调研装载机、运输车辆的能耗、运距，分析计算装载机、运输产生的能耗及排放，分析结果列于表2中。 1 t再生集料生产能耗在0.51~0.66 kgce之间，排放在2.03~2.34 kg之间，再生集料二次筛分的机械电力能耗较少，64%以上能耗为车辆将铣刨料运至拌合场时，运输车辆的能耗，加工铣刨料的拌合场距离对再生料的能耗有较大的影响。 Table 1 Daily output and energy consumption of secondary crushing screening equipmen 工作日 连续工作时间(h) 产量(t) 耗电量(kwh) 1 12 506 215 2 12 485 200 3 12 497 203 4 12 503 206 5 12 511 208 表1. 二次破碎筛分设备每工作日产量及能耗 Table 2 Energy consumption and emissions of producing one ton of recycled aggregat 标段 能耗类型 设备 能 耗 能耗(kgce) 排放(kg) 标准煤折算值 合计 CO 2 当量 合计 01 电力 二次筛分机 0.410 kwh 0.05 0.66 1.03 2.34 柴油 装载机 0.105 L 0.13 1.31 自卸汽车 0.390 L 0.48 02 电力 二次筛分机 0.410 kwh 0.05 0.61 1.03 2.24 柴油 装载机 0.105 L 0.13 1.21 自卸汽车 0.350 L 0.43 03 电力 二次筛分机 0.410 kwh 0.05 0.51 1.03 2.03 柴油 装载机 0.105 L 0.13 1.00 自卸汽车 0.270 L 0.33 表 2. 1 t再生集料(RAP料)的能耗与排放 3.1.2. 新集料生产 集料生产包括主要包括块石开采和集料破碎两个环节。其中块石开采中的能耗主要是炸药和钻机消耗电能，运输车消耗柴油；集料破碎的能耗主要是破碎机消耗电能，装载机消耗柴油。 分别对爆破现场炸药的消耗和破碎机电能的消耗进行了现场调查，见表3和表4。其中炸药为铵梯炸药，破碎机型号为PCZ1615-VI，装机总功率为400 kw，处理能力为420~500 t/h。 生产1 t石灰岩的炸药消耗量为0.15 t，生产1 t石灰岩破碎机的电力消耗量为0.94 kwh，再调研装载机、运输车辆油耗、数量及运距，可计算得出生产1 t石灰岩的能耗与排放。在集料加工生产过程中，破碎机与钻机消耗电力的能耗所占比例最大(75.5%)；排放的最大来源是炸药的消耗(87.1%)。 由表2和表5可知，生产1 t再生料的能耗、排放(三个施工单位平均值)分别为0.59 kgce和2.20 kg，生产1 t石灰岩集料的能耗、排放分别为0.86 kgce和3.72 kg，相比之下使用再生料可以节约能耗31.4%，减少排放40.9%。 3.1.3. 原材料生产期能耗及排放汇总 冷再生基层中还使用水泥、石灰、乳化沥青，参照欧洲沥青协会(European Bitumen Association)提供的清单分析成果 [ 7 ] ，得出1 t改性乳化沥青的能耗，水泥、石灰、矿粉参考我国已有研究成果 [ 8 ] ，通过资料调研法获得。将所有原材料在生产和运输环节的能耗和排放汇总于表6。 用于胶结料的水泥、石灰、乳化沥青等都是高耗能材料。运输能耗在新集料能耗中占较大比重，为 Table 3 Explosives amounts and quantity of limestone aggregate exploitatio 工作日 石料开采量(t) 炸药用量(kg) 1 5400 810 2 5500 805 3 5400 806 4 5100 813 5 6000 817 6 5550 811 表3. 炸药用量及石灰岩开采量调查表 Table 4 Daily output and energy consumption of crushers (limestone 工作日 连续工作时间(h) 产量(t) 耗电量(kwh) 1 12 5040 4800 2 10 4000 4000 3 5 2200 2000 4 12 5000 4800 5 13 5460 5200 6 11 5170 4400 表4. 破碎机日产量及能耗 Table 5 Energy consumption of producing one ton of limestone aggregat 能耗类型 设备 能源用量 能耗(kgce) 排放(kg) 标准煤折算值 合计 CO 2 当量 合计 电力 钻机 4.300 kwh 0.53 0.86 0.03 3.72 破碎机 0.940 kwh 0.12 炸药 铵梯炸药 0.150 kg 0 3.24 柴油 自卸汽车 0.064 L 0.08 0.45 装载机 0.105 L 0.13 表5. 生产1 t石灰岩集料的能耗与排放 Table 6 Energy consumption of producing and transporting one ton of aggregat 材料名称 生产环节 运输环节 合计 能耗kgce 排放kg 能耗kgce 排放kg 能耗kgce 排放kg 再生料 0.59 2.20 0 0 0.59 2.20 新集料 0.86 3.72 1.29 2.81 2.15 6.53 水泥 116.60 355.90 0.39 0.85 116.99 356.75 石灰 147.00 415.00 0.39 0.85 147.39 415.85 矿粉 2.66 7.39 0.46 1.01 3.12 8.40 改性乳化沥青 95.10 229.80 1.24 2.71 96.34 232.51 表6. 原材料在生产、运输环节的能耗与排放 60%。再生集料加工场地与再生冷再生混合料拌合场在同一场所，无车辆运输成本，能耗与排放大为降低。再生集料在原材料生产期的总能耗和排放为新集料的27.4%和33.7%。 3.1.4. 冷再生基层原材料生产期能耗与排放 根据冷再生混合料的配合比，计算1 t混合料的材料用量，根据以上分析结果可得出，1 t冷再生混合料原材料生产期的能耗与排放分别是6.29 kgce、17.63 kg。不同施工单位，能耗与排放数据差别较小(表7)。 3.2. 冷再生基层施工阶段 冷再生混合料基层施工包括冷再生混合料拌和、摊铺、碾压及运输四个环节。本阶段的主要能耗为冷再生混合料拌合站消耗电能，自卸汽车、摊铺机、压路机均消耗柴油。 3.2.1. 拌合能耗与排放 冷再生混合料拌和设备是能按用量(以质量计)连续配料的连续式拌和机。同水泥稳定碎石拌合站相比，冷再生材料拌合站将拌缸的长度及拌臂加长，并加设了可调节出料速度的控制装置，乳化沥青和水的供给系统配备了高精度的动态计量器。依托工程采用的冷再生拌和楼型号为ARC300E，生产能力300 t/h，装机总功率280 kw，料仓容积40 m 3 。冷再生混合料使用改性乳化沥青作为胶结料，因此不需加热集料或沥青，只消耗电力。现场调查冷再生拌合站拌合过程中的电耗，采集5个工作日的数据，见表8。 经计算，冷再生拌合站每拌合1 t再生混合料的电能的消耗量为1.130 kwh，折算标准煤为0.139 kgce，用于供料的装载机柴油消耗量采用0.105 L (0.128 kgce)。每拌和1 t冷再生混合料的总能耗为0.267 kgce，CO 2 当量排放为0.977 kg。 3.2.2. 运输能耗与排放 施工现场采用45 t自卸汽车配合运输，运输距离为10 km(平均运距)，每运输1t混合料消耗柴油0.320 L，折算为标准煤为0.390 kgce，CO 2 当量排放为0.849 kg。 3.2.3. 摊铺能耗与排放 冷再生沥青混合料上基层根据工作面宽度选择一台摊铺机摊铺或2台摊铺机梯队联合摊铺。依托工 Table 7 Energy consumption and emissions of cold recycling grassroot 项目 A标段 B标段 C标段 平均值 能耗kgce 6.21 6.41 6.26 6.29 排放kg 17.83 17.68 17.39 17.63 表7. 冷再生基层1 t混合料的能耗与排放 Table 8 Energy consumption and emissions of mixing cold in-place recycling mixtur 工作日 连续工作时间(h) 产量(t) 耗电量(kwh) 1 12 3680 3690 2 12 3700 3700 3 12 3697 3700 4 12 3715 3721 5 5 1550 2507 表8. 冷再生拌合站每日产量及能耗调查表 程摊铺机型号为天顺长城SP120-2型，总功率为174 kw，单车道摊铺宽度3.95 m，厚度15 cm。现场调查摊铺机柴油消耗量列于表9中。 每摊铺1 t冷再生混合料摊铺机平均消耗柴油0.102 L，折算标准煤为0.124 kgce，CO 2 当量排放为0.271 kg。 3.2.4. 碾压能耗与排放 该改建工程中冷再生面层碾压采用钢轮压路机与胶轮压路机组合的方式，A标段碾压工艺列于表10中。实施碾压作业时，现场调查压路机的柴油消耗量(表11)。 每碾压1 t冷再生混合料摊铺机平均消耗柴油0.168 L，折算标准煤为0.205 kgce，CO 2 当量排放为0.446 kg。 由以上分析可知，冷再生基层施工阶段每1 t冷再生混合料的能耗与排放统计如表12。 由表12可知，在厂拌冷再生基层施工阶段拌和与运输能耗与排放比重较高，分别占整个阶段能耗总量的27%和39.6%，分别占排放总量的38.4%和33.4%，因此就近取材，拌合站位置合理设置，尽量降低运输距离可大幅节约运输能耗与排放，从而降低整个施工阶段能耗与排放。 Table 9 Fuel consumption of cold recycling mixture paver 工作日 工作时间(h) 混合料用量(t) 耗油量(L) 1 12 1636 165 2 12 1636 167 3 12 1636 175 4 12 1636 180 5 12 1636 150 表9. 冷再生摊铺机燃油消耗统计 Table 1 0 Road roller combination of cold in-place recycling grassroots 标段 流程 初压 复压 终压 A 压路机 1台双钢轮 2台单钢轮 2台胶轮 2台胶轮 遍数 静压1遍，振压两遍 振压3遍 静压4遍 静压3遍 行驶速度(m/min) 2~3 3~4 2~3 3~6 表10. 冷再生上基层压路机设备组合 Table 1 1 Fuel consumption of road roller 工作日 工作时间(h) 混合料用量(t) 耗油量(L) 1 12 1636 267 2 12 1636 276 3 12 1636 280 4 12 1636 278 5 12 1636 271 表11. 压路机燃油消耗统计 对于1 t冷再生混合料，其原材料生产期的能耗与排放分别为6.26 kgce、17.63 kg，施工期的能耗与排放分别为0.986 kgce、2.543 kg，1 t冷再生混合料的总能耗与排放为7.246 kgce、20.17 kg。冷再生混合料施工期能耗、排放占比较低，是总量的13.6%、12.6%。 3.2.5. 原水稳上基层铣刨 依托改建工程三个标段均采用Writgrn W2000型铣刨机进行基层铣刨，其动力来源是柴油。现场调查铣刨机铣刨水泥稳定碎石基层的柴油消耗量，采集5个工作日的数据(表13)。 计算可得每铣刨1 km单幅车道上基层的油耗为854.1 L，标准煤折算值为1041.5 kgce。由柴油消耗产生的温室气体排放CO 2 当量为2236.9 kg。 3.2.6. 节能减排效果对比分析 依托改建工程中部分路段采用大粒径沥青碎石基层，采用同样方法对其能耗与排放进行量化分析。对比两种基层结构的能耗与排放(表14)。 1 t大粒径沥青碎石基层原材料生产期、施工期的总能耗与排放分别是12.61 kgce、34.51 kg，冷再生基层总能耗与排放比大粒径沥青碎石基层分别下降42.5%、41.6%。冷再生基层的能耗降低最主要在于拌和环节，减少能耗4.06 kgce；原材料生产环节因乳化沥青及再生料的使用能耗降低1.03 kgce；而在摊铺、碾压环节，冷再生基层压实难度更大，能耗高于大粒径沥青碎石(图1，图2)。 Table 1 2 Energy consumption and emissions of plant-mixed cold recycled grassroots in construction perio 施工阶段 能耗(kgce) 排放(kg) 拌合 0.267 0.977 运输 0.390 0.849 摊铺 0.124 0.271 碾压 0.205 0.446 合计 0.986 2.543 表12. 施工阶段的厂拌冷再生基层的能耗与排放 Table 1 3 Fuel consumption of a machine of milling cement-stabilized macadam base per da 工作日 1 2 3 4 5 气温(最低/最高)℃ 19/30 18/31 18/29 17/26 17/24 铣刨里程(km) 0.4 0.55 0.55 0.55 0.55 铣刨机油耗(L) 343 475 460 466 476 基层铣刨厚度(cm) 15 15 15 15 15 表13. 1台铣刨机每个工作日铣刨1 km水稳上基层油耗调查表 Table 1 4 Comparison of energy consumtion and emissions between two kinds of meterial 基层类型 能耗与排放kgce/kg 施工期 原材料生产期 总计 拌和 摊铺 碾压 运输 合计 冷再生基层 0.267/0.997 0.124/0.271 0.205/0.446 0.390/0.849 0.986/2.543 6.26/17.63 7.25/20.17 大粒径沥青碎石 4.325/12.679 0.092/0.198 0.052/0.113 0.201/0.434 5.317/14.811 7.29/19.70 12.61/34.51 表 14. 基层能耗与排放对比分析 图1. 两种基层材料各阶段能耗对比 图2. 两种基层材料各阶段排放对比