一种沥青面层施工碳排放量化评价方法技术

本发明专利技术公开了发明专利技术一种沥青面层施工碳排放量化评价方法，以全国多个地区在建沥青路面为依托，将沥青面层施工碳排放来源划分为集料供料、沥青加热、集料加热、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7个工序，同时考虑了能源燃烧碳排放和沥青高温分解碳排放，并分别建立了计算模型，计算结果更加符合我国工程实际状况；提出了碳排放加权平均值和政策目标值为量化评价指标，能够直观体现所调查项目的碳排放状况并对减排措施效果进行评价，同时降低人为因素对碳排放评价结果的影响，具有更好的实用性；提出对碳排放总量和各工序分别进行碳排放评价分级，能够确定具体项目各工序碳排放是否达到减排目标。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青面层施工碳排放量化评价方法
本专利技术涉及道路工程施工节能减排
，具体涉及一种沥青面层施工碳排放量化评价方法。
技术介绍
目前全球变暖已经对人类的生产、生活产生了重要的影响，控制和减少温室气体的排放量成为如今急需解决的问题，而全球升温贡献较大的气体主要为CO2、CH4、N2O，其中CO2的温室效应贡献率为78％，所以CO2、CH4、N2O的排放统称为碳排放，是节能减排的重要研究对象。交通运输行业的大规模发展使其碳排放量成为了第二大高碳排放行业，我国交通行业碳排放量每年约为4.53亿吨，预计到2030年将达到11.08亿吨。沥青路面因行驶舒适、视觉效果好、养护维修方便而在我国应用广泛，所占比例多达80％，然而沥青面层施工中由于大量能源消耗和沥青高温分解而产生碳排放，因此，沥青面层施工节能减排研究具有重要的意义。目前国内外沥青路面施工碳排放相关研究较多，但碳排放的计算缺少实地调查数据的支撑，而且未考虑沥青高温分解碳排放量，计算结果缺乏一定的可靠性，同时评价方法多以定性分析为主而实用性不强，无法有效对节能减排效果进行评价，低碳技术无法在沥青面层施工中得到较好的发展，制约着低碳减排政策在公路建设行业中的落实。因此，迫切需要一种结果可靠、实用性强且能反映我国实际碳排放状况的沥青面层施工碳排放量化评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种沥青面层施工碳排放量化评价方法，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种沥青面层施工碳排放量化评价方法，包括以下步骤：步骤1)、划分施工碳排放来源；将沥青面层施工碳排放来源划分为集料供料、沥青加热、集料加热、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7个工序；步骤2)、确定能源消耗量与碳排放计算参数；选取能源碳排放因子、能源热值及温室气体全球增暖潜势为计算参数；步骤3)、计算能源燃烧碳排放量；能源燃烧碳排放发生在集料供料、沥青加热、集料加热、沥青混合料运输、摊铺及碾压工序，沥青混合料拌合机械以电能为动力而不产生能耗碳排放；各工序能源燃烧碳排放量按式(1)计算：式中，i为各施工工序，i＝1、2、3、4、5、6、7，分别表示集料供料、沥青加热、集料加热、沥青混合料拌合、沥青混合料运输、沥青混合料摊铺、沥青混合料碾压工序；j为温室气体类型，j＝1、2、3，分别表示CO2、CH4、N2O；CDEE(i)为i工序能源燃烧碳排放量(kg/t)；Ei为i工序热量消耗量(MJ)；Mi为i工序的能耗，当能源为气体时单位为m3/t，当能源为液体和固体时单位为kg/t；qi为i工序能源的热值，当能源为气体时单位为MJ/m3，当能源为液体或固体时单位为MJ/kg；CEFij为i工序能源的j温室气体排放因子；GWPj为温室气体全球增暖潜势；步骤4)、计算沥青高温分解碳排放量；沥青高温分解碳排放发生在沥青混合料拌合、运输、摊铺及碾压工序，各工序沥青高温分解碳排放量按式(2)计算：式中，i为各施工工序，i＝4、5、6、7，分别表示沥青混合料拌合、运输、摊铺、碾压工序；j为温室气体种类，j＝1、2，分别表示CO2、N2O；CDEAi为i工序沥青高温分解碳排放量(kg/t)；V为沥青高温分解碳排放计算体积(m3)；Cm(j)为j气体的质量浓度(mg/m3)；GWPj为j气体的全球增暖潜势；m为被检测沥青混合料的质量(t)；S为沥青混合料检测面面积(m3)；H为沥青高温分解碳排放计算高度(m)；v为沥青混合料烟气扩散速度(m/s)；Δt为计算时间(s)；Mj为j气体的相对分子质量，CO2和N2O的相对分子质量均为44；CV(j)为j气体的体积浓度(ppm)；Ca(j)为检测地点大气中j气体的体积浓度(ppm)；T为大气温度(℃)；步骤5)、计算沥青面层施工各工序碳排放量和碳排放总量；具体计算按式(3)和式(4)：CDEi＝CDEE(i)+CDEAi(3)式中，CDEE(i)为i工序能源燃烧碳排放量(kg/t)；CDEAi为i工序沥青高温分解碳排放量(kg/t)；CDEi为i工序碳排放量；CDE为碳排放总量(kg/t)；步骤6)、确定碳排放评价指标，并以此为分级界值进行评价分级；步骤7)、根据各工序碳排放量占总碳排放量的比例均值以及碳排放总量评价分级，确定各工序碳排放评价分级；具体计算按式(5)：Ei＝ki·E0(5)式中，Ei为i工序评价分级界值，ki为i工序碳排放比重，E0为碳排放总量评价分级界值。进一步的，以生产运输1t沥青混合料、施工1km路段在各工序产生的碳排放量作为量化标准，以多次调查与检测数据变异性取平均值为代表值。进一步的，步骤2)中，所述的能源热值是能源燃烧所释放出来的热量，能源碳排放因子与温室气体全球增暖潜势分别表征不同能源和不同温室气体产生温室气体能力的大小。进一步的，步骤6)中的碳排放评价指标依据沥青混合料类型分别建立，并以原材料加热能源类型和施工机械使用时间为影响因素。进一步的，步骤6)中，评价分级以政策目标值为I级和II级的分界值，以加权平均值为II级和III级的分界值。进一步的，所述的碳排放政策目标值以碳减排目标结合加权平均值确定，碳排放加权平均值以海明贴近度为各项目的权重结合碳排放量计算结果确定。进一步的，具体的，步骤4)中，检测不同温度沥青混合料生成的烟气速度拟合烟气扩散速度与温度的关系，V＝-3×10-6TA2+0.0022TA+0.1078式中，V为沥青混合料烟气速度(m/s)，TA为沥青混合料温度(℃)。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种沥青面层施工碳排放量化评价方法，以全国多个地区在建沥青路面为依托，将沥青面层施工碳排放来源划分为集料供料、沥青加热、集料加热、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7个工序，同时考虑了能源燃烧碳排放和沥青高温分解碳排放，并分别建立了计算模型，计算结果更加符合我国工程实际状况；提出了碳排放加权平均值和政策目标值为量化评价指标，能够直观体现所调查项目的碳排放状况并对减排措施效果进行评价，同时降低人为因素对碳排放评价结果的影响，具有更好的实用性；本专利技术提出对碳排放总量和各工序分别进行碳排放评价分级，可以确定具体项目各工序碳排放是否达到减排目标，同时可以此分析各工序的碳排放影响因素，确定沥青面层施工减排措施加以分析推广。附图说明图1为17条路段各工序能源燃烧碳排放量示意图；图2为沥青混合料烟气扩散速度与沥青混合料温度的关系示意图；图3为CO2浓度沿摊铺机宽度方向变化示意图；图4为N2O浓度沿摊铺机宽度方向变化示意图；图5为沥青混合料温度与碾压时间的关系示意图；图6为CO2浓度与碾压时间的关系示意图；图7为N2O浓度与碾压时间的关系示意图；图8为17条路段各工序沥青高温分解碳排放量示意图；图9为17条路段沥青面层施工各工序碳排放量示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：一种沥青面层施工碳排放量化评价方法，包括以下步骤：步骤1)、划分施工碳排放来源；将沥青面层施工碳排放来源划分为集料供料、沥青加热、集料加热、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7个工序；步骤2)、确定能源消耗量与碳排放计算参数；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沥青面层施工碳排放量化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、划分施工碳排放来源；将沥青面层施工碳排放来源划分为集料供料、沥青加热、集料加热、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7个工序；步骤2)、确定能源消耗量与碳排放计算参数；选取能源碳排放因子、能源热值及温室气体全球增暖潜势为计算参数；步骤3)、计算能源燃烧碳排放量；能源燃烧碳排放发生在集料供料、沥青加热、集料加热、沥青混合料运输、摊铺及碾压工序，沥青混合料拌合机械以电能为动力而不产生能耗碳排放；各工序能源燃烧碳排放量按式(1)计算：

【技术特征摘要】
1.一种沥青面层施工碳排放量化评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、划分施工碳排放来源；将沥青面层施工碳排放来源划分为集料供料、沥青加热、集料加热、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7个工序；步骤2)、确定能源消耗量与碳排放计算参数；选取能源碳排放因子、能源热值及温室气体全球增暖潜势为计算参数；步骤3)、计算能源燃烧碳排放量；能源燃烧碳排放发生在集料供料、沥青加热、集料加热、沥青混合料运输、摊铺及碾压工序，沥青混合料拌合机械以电能为动力而不产生能耗碳排放；各工序能源燃烧碳排放量按式(1)计算：式中，i为各施工工序，i＝1、2、3、4、5、6、7，分别表示集料供料、沥青加热、集料加热、沥青混合料拌合、沥青混合料运输、沥青混合料摊铺、沥青混合料碾压工序；j为温室气体类型，j＝1、2、3，分别表示CO2、CH4、N2O；CDEE(i)为i工序能源燃烧碳排放量(kg/t)；Ei为i工序热量消耗量(MJ)；Mi为i工序的能耗，当能源为气体时单位为m3/t，当能源为液体和固体时单位为kg/t；qi为i工序能源的热值，当能源为气体时单位为MJ/m3，当能源为液体或固体时单位为MJ/kg；CEFij为i工序能源的j温室气体排放因子；GWPj为温室气体全球增暖潜势；步骤4)、计算沥青高温分解碳排放量；沥青高温分解碳排放发生在沥青混合料拌合、运输、摊铺及碾压工序，各工序沥青高温分解碳排放量按式(2)计算：式中，i为各施工工序，i＝4、5、6、7，分别表示沥青混合料拌合、运输、摊铺、碾压工序；j为温室气体种类，j＝1、2，分别表示CO2、N2O；CDEAi为i工序沥青高温分解碳排放量(kg/t)；V为沥青高温分解碳排放计算体积(m3)；Cm(j)为j气体的质量浓度(mg/m3)；GWPj为j气体的全球增暖潜势；m为被检测沥青混合料的质量(t)；S为沥青混合料检测面面积(m3)；H为沥青高温分解碳排放计算高度(m)；v为沥青混合料烟气扩散速度(m/s)；Δt为计算时间(s)；Mj为j气体的相对分子质量，CO2和N2O的相对分子质量均为44；CV(j)为j气体的体积浓度(ppm)；Ca(j)为检测地点大气中j气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭波，何娟，李文瑛，李岁伦，张晓峰，尚文勇，刘自禧，李海斌，任自铭，于洪兴，徐世俊，杨征文，吴世园，尹志全，童晓莹，欧阳威华，李昆，苟静波，王建东，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61