[发明专利]一种沥青面层施工碳排放评价方法

摘要

本发明公开了一种沥青面层施工碳排放评价方法，该评价方法根据沥青面层施工单元过程的不同，将沥青面层施工碳排放划分为场地堆料、集料上料、集料加热、沥青加热、沥青混合料拌合、运输、摊铺、碾压共8个单元，碳排放来源界定为机械设备与运输车的使用所产生的能源消耗碳排放、沥青及沥青混合料在高温状态下的碳排放两部分；本发明在节能减排与低碳环保的时代背景下，根据施工单元过程及碳源的不同建立了相应的沥青面层施工碳排放计算公式，并对碳排放量进行分级，在此基础上，建立了沥青面层碳排放评价方法，为今后沥青面层施工过程由高碳排放向低碳排放模式的转变指明了研究方向，对缓解温室效应和推进低碳型公路的研究进程意义重大。

主权项

1.一种沥青面层施工碳排放评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，施工碳排放来源划分将沥青面层施工碳排放来源按照气体调查与检测的不同阶段划分为场地堆料、集料上料、集料加热、沥青加热、沥青混合料拌合、沥青混合料运输、沥青混合料摊铺、沥青混合料碾压共8个单元；步骤二，选定能源消耗碳排放计算参数选取能源发热量、能源碳排放因子和全球变暖潜值作为计算参数，并将二氧化碳、甲烷和氧化亚氮转化为当量碳排放；步骤三，能源消耗碳排放量的计算沥青面层施工中能源消耗碳排放来源有：柴油、煤、重油和天然气，其中天然气又分为管道天然气和压缩天然气，各来源的消耗碳排放量计算如下：下面的计算公式中，i和j分别代表单元过程和温室气体的类型，其中：i＝1代表场地堆料、i＝2代表集料上料、i＝3代表集料加热、i＝4代表沥青加热、i＝5代表沥青混合料拌合、i＝6代表沥青混合料运输、i＝7代表沥青混合料摊铺、i＝8代表沥青混合料碾压；j＝1代表二氧化碳、j＝2代表甲烷、j＝3代表氧化亚氮；①按照下式计算柴油消耗碳排放量：在公式(1)中，E_ei为柴油温室气体排放量，mg/kg；V_i为柴油消耗量，L；η_i为柴油氧化率，％；ρ_i为柴油密度，kg/L；Q_i为柴油发热值，MJ/kg；EF_j为基于柴油发热量的碳排放因子，mg/MJ；GWP_j为全球变暖潜值；公式(1)用于计量以柴油为能源的场地堆料、集料上料、沥青混合料运输、摊铺及碾压单元过程中的碳排放的计算；②按照下式计算煤/重油碳排放：在公式(2)中，E_ei为煤/重油的温室气体排放量，mg/kg；m_i为煤/重油的消耗量，kg；η_i为煤/重油燃烧率，％；Q_i为煤/重油发热值，MJ/kg；EF_j为基于煤/重油发热值的排放因子，mg/MJ；公式(2)用于沥青加热、集料加热单元过程中以煤/重油作为能源的碳排放计算；③按照下式分别计算管道天然气和压缩天然气碳排放：管道天然气碳排放量计算公式如下：压缩天然气碳排放量计算公式如下：在公式(3)、(4)中，E_ei为天然气碳排放量，mg/kg；V_i为天然气消耗量，m³；η_i为天然气的氧化率，％；μ为液化天然气液化比，％；Q_i为天然气单位发热量，MJ/kg；EF_j为基于天然气发热量的碳排放因子，mg/MJ；公式(3)、(4)用于沥青加热、集料加热单元过程中，以天然气作为能源的碳排放计算；步骤四，沥青混合料高温碳排放量计算沥青混合料高温碳排放发生在沥青加热、沥青混合料拌合、沥青混合料运输、沥青混合料摊铺、沥青混合料碾压单元过程；①按照下式计算沥青加热高温碳排放量：在公式(5)中，E_ci为沥青加热气体排放量，mg/kg；ρ_ij为第i单元第j种温室气体现场检测浓度；A为沥青用量；Pa为沥青用量与集料用量的比值，V为容器体积，L；GWP_j为第j种温室气体的全球变暖潜值，G为沥青质量，t；②按照下式计算沥青混合料拌合过程高温碳排放量：在公式(6)中，E_ci为沥青混合料拌合碳排放量，mg/kg；ρ_ij为第i单元第j种温室气体现场检测浓度；GWP_j为第j种温室气体的全球变暖潜值；v为拌合楼出料气体排放速度，m/s；S为拌合楼出料口面积，m²；G为拌合楼单位时间内混合料出料量，t；t为沥青混合料出料时间，s；③按照下式计算沥青混合料运输高温碳排放量：在公式(7)中，E_ci为沥青混合料运输碳排放量，mg/kg、；ρ_ij为第i单元第j种温室气体现场检测浓度；GWP_j为第j种温室气体的全球变暖潜值；G为运输车的载运量，t；S为运输车车厢面积，m²；V为行车速度，km/h；t为运输车行驶单位公里所用时间，h；④按照下式计算沥青混合料摊铺高温碳排放量：在公式(8)中，E_ci为沥青混合料摊铺碳排放量，mg/kg；ρ_ij为第i单元第j种温室气体现场检测浓度；GWP_j为第j种温室气体的全球变暖潜值；x₁为路面摊铺宽度，m；y₁为路面摊铺长度，m；h为面层厚度，m；t为摊铺1m需要的时间，s；v为摊铺速度，m/s；ρ_s为路面钻芯取样密度，g/cm³；G为计算面积内的混合料质量，t；G＝ρ_s·x₁·y₁·h；⑤按照下式计算沥青混合料碾压高温碳排放量：在公式(9)中，t₁为排放气体浓度趋于大气浓度时所需要的时间，其余参数含义同式(8)；步骤五，按照下式计算各单元过程的碳排放总量：在公式(10)中，_E为碳排放总量；E_e为能源消耗碳排放总量；E_c为沥青面层施工高温碳排放总量；步骤六，建立碳排放评价基准值，并对碳排放进行等级划分；步骤七，根据碳排放总量、碳排放评价基准值和碳排放等级划分，分别建立沥青面层的上面层、中面层和下面层碳排放总量评价标准；步骤八，建立8个单元过程对应的面层碳排放评价基准值，按照下式计算各单元过程的碳排放评价基准值：E_i0＝ω_i·E₀  (11)在公式(11)中，E_i0为i单元过程减排目标排放基准值；ω_i为i单元过程碳排放比重；E₀为减排目标碳排放基准值；所述的碳排放比重为各单元过程对应的3个面层中，每个面层的单元过程碳排放量占总碳排放量的比值。