本发明涉及道路工程施工能耗领域，具体涉及一种沥青面层施工能耗的评价方法。
背景技术：
：沥青路面是我国高等级公路的主要路面形式，是最为重要的大型基础设施之一。沥青路面建设过程的原材料生产、拌和、运输、摊铺与碾压所需的机械会消耗大量油耗与电能，排放大量的CO2等温室气体。沥青路面建设的高能耗与碳排放已日益引起重视，低碳施工技术已成为研究热点。然而，由于缺乏对沥青路面施工能耗与碳排放的全面量化分析，导致沥青路面低碳施工技术的开发与应用针对性不明显、理论依据不充分，同时也暴露出了节能减排效果难以定量评价等问题。因此，迫切需要对沥青路面施工能耗与碳排放进行量化评价。近年来，国内外普遍采用生命周期分析方法研究沥青路面和水泥路面的施工能耗，建立相关评估体系，分析相关影响因素，并逐渐将研究对象向路面废旧料再生利用、路面养护重建等领域扩展。但目前关于沥青路面节能减排的量化分析与评估依旧存在诸多不足，如评估体系地域性明显，难以通用；节能减排量化分析与评价相互割裂等；能耗计算没有有效指导施工，以最大程度地降低施工能耗。根据数据来源、适用范围的不同，可将沥青面层施工能耗的获取方法分为三种：理论计算法、现场实测和定额计算法。综合对比三种方法，现场实测法主要体现了机械设备运行的实际情况，调查计算结果精确、更接近实际情况，但适用性较差、调查任务重，现场实际情况复杂难以全面调查。理论计算法与现场实测法正好相反，根据机械设备的额定参数进行计算，当设备的生产功率、设备老化情况、单耗或综合油耗等发生变化时，能耗会发生变化；为尽可能准确利用理论计算法来计算能耗，要实时调查设备参数。定额计算法通过多年计算与分析、并结合当地历史经验，考虑施工机械、地区及混合料类型的差异性，具有可靠度高、可行性好的特点；其缺点在于，只能对于现有机械设备及施工工艺，对新型机械设备或施工工艺无法计算，如需计算新型机械设备或施工工艺，则需综合考虑现场实测及理论分析，得出相应参数。技术实现要素：针对现有技术中存在的对沥青路面低碳施工技术的开发与应用针对性不明显，理论依据不充分，节能减排效果难以定量评价等问题，本发明的目的在于提供一种沥青面层施工能耗的评价方法。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。一种沥青面层施工能耗的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，划分施工阶段；沥青面层施工过程包括以下阶段：原材料生产、沥青混合料生产、沥青混合料与原材料运输、沥青混合料摊铺、沥青混合料碾压；步骤2，预估原材料生产能耗；所述原材料生产包括集料生产、沥青生产和矿粉生产，所述沥青生产包括基质沥青生产和改性沥青生产，按照下式计算原材料生产能耗ECyc＝ECjl+EClq1+EClq2+ECkf式中，ECyc为原材料生产能耗，单位为MJ；ECjl为集料生产能耗，单位为MJ；EClq1为基质沥青生产能耗，单位为MJ；EClq2为改性沥青生产能耗，单位为MJ；ECkf为矿粉生产能耗，单位为MJ；步骤3，预估沥青混合料生产能耗；沥青混合料的生产阶段包括沥青脱桶加热、集料堆放与上料、集料烘干、拌合机拌合，按照下式计算沥青混合料生产能耗EChhl＝EClqtt+ECjldf+ECjlhg+ECbhj式中，EChhl为沥青混合料生产能耗，单位为MJ；EClqtt为沥青脱桶加热能耗，单位为MJ；ECjldf为集料堆放与上料能耗，单位为MJ；ECjlhg为集料加热烘干能耗，单位为MJ；ECbhj为拌和机拌和电耗，单位为MJ；步骤4，预估运输总能耗；运输包括沥青混合料运输和原材料运输，按照下式计算运输总能耗ECys＝ECycys+EChhlys式中，ECys为运输总能耗，单位为MJ；ECycys为原材料运输能耗，单位为MJ；EChhlys为混合料运输能耗，单位为MJ；步骤5，预估沥青混合料摊铺能耗，按照下式计算ECtp＝44ptp·Jtp·L/v/60L＝2Nl式中，ECtp为沥青混合料摊铺能耗，单位为MJ；ptp为摊铺设备的功率，单位为kW；Jtp为摊铺设备单耗，单位为kg/kw.h；L为摊铺长度，单位为m；v为摊铺速度，单位为m/min；N为单幅摊铺机数量；l为路段长度，单位为m。步骤6，预估沥青混合料碾压能耗，按照下式计算ECny＝44pny·Jny·tt＝2lb/bny·m/v式中，ECny为沥青混合料碾压能耗，单位为MJ；pny为碾压设备功率，单位为kW；Jny为摊铺设备单耗，单位为kg/kw.h；t为有效工作时间，单位为h；l为路段长度，单位为m；b为单幅宽度，单位为m；bny为压路机工作宽度，单位为m；m为碾压次数；v为碾压速度，单位为m/h；步骤7，预估沥青面层施工总能耗，按照下式计算∑EC＝ECyc+EChhl+ECys+ECtp+ECny式中，∑EC为沥青面层施工总能耗，单位为MJ；ECyc为原材料生产能耗，单位为MJ；EChhl为沥青混合料生产能耗，单位为MJ；ECys为运输总能耗，单位为MJ；ECtp为沥青混合料摊铺能耗，单位为MJ；ECny为沥青混合料碾压能耗，单位为MJ；步骤8，根据沥青面层施工能耗标准，对拟建或初建的沥青路面的施工能耗进行评价。进一步地，步骤2包含以下子步骤：子步骤2a，按照下式预估集料生产能耗ECjl＝EC1+EC2+EC3+EC4式中，ECjl为集料生产能耗，单位为MJ；EC1为集料生产过程中挖掘机、推土机、装载机、洒水车的能耗，单位为MJ；EC2为集料生产过程中自卸汽车、载货汽车的能耗，单位为MJ；EC3为集料生产过程中电动空压机、钻孔机的能耗，单位为MJ；EC4为集料生产线的能耗，单位为MJ；子步骤2b，按照下式预估基质沥青生产能耗EClq1＝416.1ml1/pa+ml1·ECX式中，EClq1为基质沥青生产能耗，单位为MJ；ml1为基质沥青质量，单位为t；pa为常减压渣油生产过程的沥青回收率，单位为％；ECX为溶剂脱沥青生产的溶剂脱沥青装置的能耗，单位为MJ/t；子步骤2c，按照下式预估改性沥青生产能耗EClq2＝416.1ml2/pa+ml2·ECX+3.6p0·ml2/PC式中，EClq2改性沥青生产能耗，单位为MJ；ml2为改性沥青质量，单位为t；pa为常减压渣油生产过程的沥青回收率，单位为％；ECX为溶剂脱沥青生产的溶剂脱沥青装置的能耗，单位为MJ/t；p0为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的功率，单位为kW；PC为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的生产能力，单位为t/h；子步骤2d，按照下式预估矿粉生产能耗ECkf＝3.6p0·mk/PC式中，ECkf为矿粉生产能耗，单位为MJ；mk为矿粉质量，单位为t；p0为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的功率，单位为kW；PC为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的生产能力，单位为t/h。进一步地，子步骤2a还包含以下子步骤：子步骤2a1，所述EC1按照下式预估EC1＝44p1·J1·mj/PC1式中，p1为挖掘机、推土机、装载机、洒水车的功率，单位为kW；J1为挖掘机、推土机、装载机、洒水车的单耗，单位为kg/kw.h；PC1为挖掘机、推土机、装载机、洒水车的生产能力，单位为t/h；子步骤2a2，所述EC2按照下式预估EC2＝0.367fa0·ha0·La0/Lr0式中，ha0为集料生产过程中自卸汽车、载货汽车的平均运输距离，单位为km；fa0为自卸汽车、载货汽车的平均油耗，单位为L/100km；La0为自卸汽车、载货汽车的实际载重，单位为t；Lr0为自卸汽车、载货汽车的额定载重，单位为t；子步骤2a3，所述EC3按照下式预估EC3＝3.6p3·mj/PC3式中，p3为电动空压机、钻孔机的功率，单位为kW；PC3为电动空压机、钻孔机的生产能力，单位为t/h；子步骤2a4，所述EC4按照下式预估EC4＝3.6p4·mj/PC4式中，p4为集料生产线的功率，单位为kW；PC4为集料生产线的生产能力，单位为t/h。进一步地，步骤3还包括以下子步骤：子步骤3a，按照公式EClqtt＝44nt1Jtt预估沥青脱桶加热能耗，式中，EClqtt为沥青脱桶加热能耗，单位为MJ；ml0为沥青总质量，单位为t；n为沥青罐数；t1为沥青储存时间，单位为h；Jtt为脱桶加热柴油能耗，单位为L/h；子步骤3b，按照公式ECjldf＝44pdf·mj·Jdf/PCdf预估集料堆放与上料能耗，式中，ECjldf为集料堆放与上料能耗，单位为MJ；mj为集料质量，单位为t；pdf为集料堆放与上料的机械设备功率，单位为kW；Jdf为集料堆放与上料的机械设备单耗，单位为kg/kw.h；PCdf为集料堆放与上料机械设备的生产能力，单位为t/h；子步骤3c，按照公式ECjlhg＝40.55phg·mj·Jhg/PChg+25.6mj·w预估集料加热烘干能耗，式中，ECjlhg为集料加热烘干能耗，单位为MJ；phg为集料加热烘干的机械设备功率，单位为kW；mj为集料质量，单位为t；Jhg为集料加热烘干的机械设备单耗，单位为kg/kw.h；PChg为集料加热烘干的生产能力，单位为t/h；w为集料的含水量，单位为％；子步骤3d，按照公式ECbhj＝3.6pbh·mh/PCbh预估拌和机拌和电耗，式中，ECbhj为拌和机拌和电耗，单位为MJ；pbh为拌和机拌和的机械设备功率，单位为kW；mh为沥青混合料质量，单位为t；PCbh为沥青混合料拌合机拌和的生产能力，单位为t/h。进一步地，步骤4还包括以下子步骤：子步骤4a，所述原材料运输包括沥青运输、矿粉运输、集料运输，且所述沥青运输、矿粉运输、集料运输的能耗分别按照下式计算ECycys＝EClqys+ECkfys+ECjlysEClqys＝0.367fa1·ha1·La1/Lr1ECkfys＝0.367fa2·ha2·La2/Lr2ECjlys＝0.367fa3·ha3·La3/Lr3式中，ECycys为原材料的运输能耗，单位为MJ；EClqys为沥青运输能耗，单位为MJ；ECkfys为矿粉运输能耗，单位为MJ；ECjlys为集料运输能耗，单位为MJ；ha1、ha2、ha3分别为沥青、矿粉、集料的平均运输距离，单位为km；fa1、fa2、fa3分别为沥青运输车、矿粉运输车、集料运输车的综合油耗，单位为L/100km；La1、La2、La3分别为沥青、矿粉、集料的实际载重，单位为t；Lr1、Lr2、Lr3分别为沥青、矿粉、集料的额定载重，单位为t；子步骤4b，按照下式计算所述沥青混合料运输能耗EChhlys＝0.367fa4·ha4·La4/Lr4式中，EChhlys为沥青混合料运输能耗，单位为MJ；ha4为沥青混合料的平均运输距离，单位为km；fa4为沥青混合料的综合油耗，单位为L/100km；La4为沥青混合料的实际载重，单位为t；Lr4为沥青混合料的额定载重，单位为t。进一步地，步骤8中，所述沥青面层施工能耗标准包括：集料生产能耗为35.7～41.6MJ/t；基质沥青生产能耗为1730.6～2588.8MJ/t；改性沥青生产能耗为1770.2～2628.4MJ/t；矿粉生产能耗为18.0～27.8MJ/t；沥青脱桶加热能耗为1290.6～1537.8MJ/t；集料堆放与上料能耗为6.3～8.5MJ/t；集料加热烘干能耗为220.1～284.0MJ/t；拌和机拌和电耗为9.0～12.4MJ/t；集料与沥青混合料运输能耗为1.5～2.2MJ/km·t；沥青混合料摊铺能耗为8.7～11.2MJ/m3；沥青混合料碾压能耗为26.0～47.2MJ/m3。与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明根据沥青面层建设各个阶段施工械设备的型号、功率、生产能力、单耗及综合油耗等参数，建立沥青面层施工能耗的理论计算模型，数据准确，适用性强。只需将获取的参数数据直接套入估算模型，即可得到沥青面层的施工能耗，计算简便，通用性高。(2)本发明提出了沥青面层施工能耗的标准值，通过对拟建或初建的沥青路面的施工能耗进行预估，并与标准值进行对比，实时发现能耗异常、提出预警，为施工工艺优化提供依据，是实现沥青路面节能施工的重要技术途径。(3)本发明的评估方法克服了现有技术中对沥青面层能耗评估方法的缺点，解决了现场实际情况复杂难以全面调查的问题。(4)本发明确定了沥青面层能耗的评价周期，并按照寿命周期分析方法，划分每个阶段的生产流程及工艺，确定其能耗与能耗类型，使能耗评估方法更清晰，更简便。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。本发明收集了沥青面层建设各个阶段施工机械设备的型号、功率、生产能力、单耗及综合油耗等参数，建立了沥青面层施工能耗的理论计算模型，确定了一种沥青面层施工能耗的评价方法。其中，沥青面层施工能耗标准为：集料生产能耗为35.7～41.6MJ/t，基质沥青生产能耗为1730.6～2588.8MJ/t，改性沥青生产能耗为1770.2～2628.4MJ/t，矿粉生产能耗为18.0～27.8MJ/t，沥青脱桶加热能耗为1290.6～1537.8MJ/t，集料堆放与上料能耗为6.3～8.5MJ/t，集料加热烘干能耗为220.1～284.0MJ/t，拌和机拌和电耗为9.0～12.4MJ/t，集料与沥青混合料运输能耗为1.5～2.2MJ/km·t，沥青混合料摊铺能耗为8.7～11.2MJ/m3，沥青混合料碾压能耗为26.0～47.2MJ/m3。本发明的沥青面层的施工能耗的评价方法是将各种能源消耗量的体积或质量转换为燃料的普通能源单位焦耳(J)与碳排放量(kg)，即采用净发热值与碳排放系数来进行能耗的计算：首先对沥青面层的施工阶段进行合理划分，然后分别预估每一个施工阶段的能耗，最后将各阶段的能耗进行总和，即为沥青面层施工能耗。其中，同一施工阶段的能耗是各种消耗能源的发热值总合，预估公式为：预估公式为式中，ECi为施工阶段i的总能耗，单位为MJ；mE,ij为施工阶段i的第j种能源的消耗量，单位为kg或L；qj为第j种能源的发热系数，单位为MJ/kg或MJ/L。本实施例中沥青面层施工中消耗的各种能源的发热量见表1。表1各种能源的发热量能源类型发热量单位发热系数q比重kg/l重油MJ/L35.80.82～0.95柴油MJ/L36.70.81～0.86汽油MJ/L32.60.72～0.74煤油MJ/L35.5天然气MJ/m351.4标准煤MJ/kg21.9燃料煤MJ/kg26.7无烟煤MJ/kg31.3褐煤MJ/kg16.6焦煤MJ/kg28.4电能MJ/kw.h3.6示例性地，沥青面层施工能耗的评估方法包括以下步骤：步骤1，划分施工阶段。划分每个阶段的生产流程及工艺，并确定其能耗与能耗类型，是进行能耗量化分析的基础。本实施例的沥青面层施工过程包括以下阶段：原材料生产、沥青混合料生产、沥青混合料与原材料运输、沥青混合料摊铺、沥青混合料碾压。某高速公路沥青路面工程建设项目，路线全长20km。路基宽度为28m，双向四车道、宽度为15m；中央分隔带3m，两侧路缘带2×0.75m＝1.5m，硬路肩2×3.5m＝7.0m，土路肩2×0.75m＝1.5m。路面结构及材料为典型的半刚性基层沥青路面结构，结构参数如表2所示。表2路面结构参数层位材料厚度(cm)上面层改性AC-134中面层AC-206下面层AC-258基层水泥稳定碎石(水泥剂量5％)34底基层水泥稳定砂砾(水泥剂量5％)20上面层集料为玄武岩，中、下面层为石灰岩，上面层采用改性沥青，油石比为4.9％；中面层采用70号石油沥青，油石比为4.3％；下面层采用70号石油沥青，油石比为4.0％。沥青面层工程数量如表3所示。表3沥青面层材料数量表将本项目的施工阶段划分为原材料生产、沥青混合料生产、沥青混合料及原材料运输、沥青混合料摊铺和沥青混合料碾压五个部分。步骤2，预估原材料生产能耗；所述原材料生产包括集料生产、沥青生产和矿粉生产，所述沥青生产包括基质沥青生产和改性沥青生产，按照下式预估原材料生产能耗ECyc＝ECjl+EClq1+EClq2+ECkf，式中，ECyc为原材料生产能耗，MJ；ECjl为集料生产能耗，单位为MJ；EClq1为基质沥青生产能耗，MJ；EClq2改性沥青生产能耗，MJ；ECkf为矿粉生产能耗，MJ。(1)预估集料生产能耗本项目中集料生产所需的各机械设备型号、参数和工作量，汇总得到表4。表4路面结构层集料生产机械设备参数及工作量由表4可知，沥青面层集料生产包括以下机械设备的能耗：①挖掘机、推土机、装载机、洒水车EC1＝44.0×功率(kw)×单耗(g/kw.h)/1000×集料总量(t)/生产能力(t/h)②自卸汽车、载货汽车EC2＝综合油耗(L/100km)×运距(100km)/额定载重(t)×实际载重(t)×36.7③电动空压机、钻孔机EC3＝功率(kw)×集料总量(t)/生产能力(t/h)×3.6④集料生产线EC4＝功率(kw)×集料总量(t)/生产能力(t/h)×3.6通过估算得：集料生产的总能耗ECjl＝EC1+EC2+EC3+EC4，根据上述公式预估沥青面层集料生产能耗，结果如表5。表5路面面层集料生产能耗层位集料质量(t)能耗(MJ)上面层423371629974.5中面层661782547853.0下面层785053022442.5总和1870207200270.0(2)分别预估基质沥青和改性沥青的生产能耗。沥青生产能耗主要指沥青生产流程中设备能耗的排放，沥青包括基质沥青和改性沥青，沥青的生产能耗即常减压渣油生产设备、基质沥青生产设备、改性沥青生产设备的能耗排放，其各自的能耗如下：常减压渣油生产能耗＝416.1×沥青质量(t)/沥青回收率(％)；溶剂脱沥青生产能耗＝沥青质量(t)×溶剂脱沥青装置能耗(MJ/t)；改性沥青生产能耗＝功率(kw)×沥青质量(t)/生产能力(t/h)×3.6；其中，沥青回收率和溶剂脱沥青装置能耗通过对沥青面层所用的沥青进行调查所得。由此可知，基质沥青的生产能耗的预估公式为EClq1＝416.1ml1/pa+ml1·ECX式中，EClq1为基质沥青生产能耗，MJ；ml1为基质沥青质量，t；pa为常减压渣油生产过程的沥青回收率，％；ECX为溶剂脱沥青生产的溶剂脱沥青装置的能耗，MJ/t。改性沥青的生产能耗预估公式为EClq2＝416.1ml2/pa+ml2·ECX+3.6p0·ml2/PC式中，EClq2改性沥青生产能耗，MJ；ml2为改性沥青质量，t；pa为常减压渣油生产过程的沥青回收率，％；ECX为溶剂脱沥青生产的溶剂脱沥青装置的能耗，MJ/t；p0为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的功率，kW；PC为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的生产能力，t/h。表6常减压渣油生产耗能与碳排放量本项目中，上面层使用了SBS改性沥青，中、下面层采用了70#道路石油沥青。常减压渣油生产设备及基质沥青生产设备能耗根据在沥青生产厂家的调查结果，厂家主要采用溶剂脱沥青的方法生产沥青，溶剂脱沥青生产的原材料主要是减压渣油；本项目所用沥青的生产过程中沥青回收率为55.68％；国内常用溶剂脱沥青装置以耗电为主，本项目所用沥青的溶剂脱沥青装置能耗为1397.55MJ/t。在该项目中使用的沥青生产原材料即常减压渣油的用量和普通沥青生产能源消耗量如表6。其中，常减压渣油基础能耗见表7。表7常减压渣油基础能耗统计改性沥青生产设备碳排放。改性沥青生产采用了胜利SBS改性沥青设备，生产能力20t/h、功率220kw。根据设备参数可得到该项目改性沥青生产设备碳排放量，见表8。表8改性沥青生产设备能耗改性沥青质量(t)电能(kw.h)能耗(MJ)①②＝①/20×220③＝②×3.6218624046.086565.6综上，该项目所用沥青产生的碳排放均为生产设备排放，主要消耗了电能(在计算中将电能转化为发电使用燃料煤的消耗量)和燃料煤。上、中、下面层沥青的生产能耗见下表9。进一步计算，每一吨基质沥青的生产能耗为2144.6MJ；每一吨改性沥青的生产能耗为2184.2MJ，处于能耗标准要求范围值内。表9沥青生产总能耗(3)预估矿粉生产能耗。矿粉生产能耗的预估公式为ECkf＝3.6p0·mk/PC；式中，ECkf为矿粉生产能耗，MJ；mk为矿粉质量，t；p0为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的功率，kW；PC为改性沥青生产装置与矿粉研磨机的生产能力，t/h。该矿粉生产厂采用大型集成生产设备生产矿粉，采用立式辊磨机MLT3750，生产能力为200t/h、功率为3300kW。由此，本项目的矿粉生产能耗预估结果如表10。进一步计算，每吨矿粉的生产能耗为59.4MJ/t，超出沥青面层施工能耗标准中矿粉生产的能耗要求范围值。表10沥青面层矿粉生产能耗量步骤3，预估沥青混合料生产能耗。(1)沥青脱桶加热能耗主要包括：沥青泵电机的电耗、导热油电机的电耗、搅拌器电耗以及燃烧器的燃油消耗。沥青泵电机的电耗、导热油电机的电耗、搅拌器电耗一般统计到沥青拌和机总装机功率中，因此只需要计算燃烧器的燃油消耗。燃烧器的柴油能耗为24L/h，沥青罐容量为25吨。计算模型为EClqtt＝44nt1Jtt，式中，EClqtt为沥青脱桶加热能耗，单位为MJ；ml0为沥青总质量，单位为t；n为沥青罐数；t1为沥青储存时间，单位为h；Jtt为脱桶加热柴油能耗，单位为L/h；沥青脱桶加热能耗计算如表11。表11沥青脱桶加热能耗(2)估算集料堆放与上料能耗集料堆放与冷料上料过程主要为装载机与铲运机的柴油消耗，配合使用2台装载机装载集料，型号SL60w，功率175kw，单耗198g/kw.h。共消耗台班数为91台班。计算模型为ECjldf＝44pdf·mj·Jdf/PCdf，式中，ECjldf为集料堆放与上料能耗，单位为MJ；mj为集料质量，单位为t；pdf为集料堆放与上料的机械设备功率，单位为kW；Jdf为集料堆放与上料的机械设备单耗，单位为kg/kw.h；PCdf为集料堆放与上料机械设备的生产能力，单位为t/h；集料堆放与上料能耗见下表12。表12集料堆放与上料能耗(3)估算集料烘干加热与沥青混合料拌合能耗沥青混合料的拌合采用国产三一LB4000型号沥青拌和机一台，其生产能力为320t/h，装机功率为750kw，拌和过程集料加热出料温度140～160℃，燃烧器额定功率为24MW，单耗为100g/kw.h，集料含水量为3.1％。计算模型为ECjlhg＝40.55phg·mj·Jhg/PChg+25.6mj·w，式中，ECjlhg为集料加热烘干能耗，单位为MJ；phg为集料加热烘干的机械设备功率，单位为kW；mj为集料质量，单位为t；Jhg为集料加热烘干的机械设备单耗，单位为kg/kw.h；PChg为集料加热烘干的生产能力，单位为t/h；w为集料的含水量，单位为％；集料烘干加热与混合料拌合的能耗见下表13。表13集料烘干加热与沥青混合料拌合的能耗进一步计算可知，沥青脱桶加热、集料堆放与上料、集料加热烘干以及拌和机拌和的能耗满足沥青面层施工能耗标准的范围值要求，得到沥青混合料生产总能耗为83188849.9MJ。步骤4，预估运输总能耗沥青面层施工阶段的运输总能耗包括沥青混合料及原材料的运输能耗，沥青混凝土面层原材料运输指集料、沥青与矿粉，其中集料加工厂距离沥青混合料拌合站8km，沥青运输距离117km，矿粉生产厂距离拌合站8km，沥青混合料平均运输距离为7.5km，按照预估模型ECys＝ECycys+EChhlys，式中，ECys为沥青混合料和原材料的运输总能耗，单位为MJ；ECycys为原材料的运输能耗，单位为MJ；EChhlys为沥青混合料运输能耗，单位为MJ；其中，ECycys＝EClqys+ECkfys+ECjlys、EClqys＝0.367fa1·ha1·La1/Lr1、ECkfys＝0.367fa2·ha2·La2/Lr2、ECjlys＝0.367fa3·ha3·La3/Lr3，式中，EClqys为沥青运输能耗，单位为MJ；ECkfys为矿粉运输能耗，单位为MJ；ECjlys为集料运输能耗，单位为MJ；ha1、ha2、ha3分别为沥青、矿粉、集料的平均运输距离，单位为km；fa1、fa2、fa3分别为沥青运输车、矿粉运输车、集料运输车的综合油耗，单位为L/100km；La1、La2、La3分别为沥青、矿粉、集料的实际载重，单位为t；Lr1、Lr2、Lr3分别为沥青、矿粉、集料的额定载重，单位为t；EChhlys＝0.367fa4·ha4·La4/Lr4，式中，ha4为沥青混合料的平均运输距离，单位为km；fa4为沥青混合料的综合油耗，单位为L/100km；La4为沥青混合料的实际载重，单位为t；Lr4为沥青混合料的额定载重，单位为t；运输车参数、工作量见表14、15，按照表14和表15中的数据以及估算模型得到运输能耗见16。表14运输车辆及参数表15原材料运输能耗表16沥青混合料运输能耗综上，混合料及原材料运输总能耗为5126270.6(MJ)，且满足沥青面层施工能耗标准中运输能耗范围值要求。步骤5，预估沥青混合料摊铺能耗该项目投入使用两台同型号摊铺机，成阶梯型，前后相差5～8米。摊铺机型号为LT6000型，功率为51.1kw、单耗190g/kw.h、最大摊铺宽度6m、最大工作能力280吨。为保证摊铺质量，施工过程中严格控制摊铺速度，下面层摊铺速度1.2～1.5m/min，中面层AC-20摊铺速度1.5～2.0m/min，上面层摊铺速度控制在2.0～2.5m/min。摊铺能耗的计算按照以下公式进行ECtp＝44ptp·Jtp·L/v/60、L＝2Nl，式中，ECtp为沥青混合料摊铺能耗，单位为MJ；ptp为摊铺设备的功率，单位为kW；Jtp为摊铺设备单耗，单位为kg/kw.h；L为摊铺长度，单位为m；v为摊铺速度，单位为m/min；N为单幅摊铺机数量；l为路段长度，单位为m。经过计算可知，摊铺能耗见表17。表17沥青混合料摊铺能耗由以上结果可知，本实施例的运输能耗满足沥青面层施工能耗标准要求。步骤6，预估沥青混合料碾压能耗沥青面层施工阶段的碾压过程中使用的施工机械是压路机，压路机产生机械能耗，为了取得压实最佳效果，采用钢轮压路机静压、镇压，轮胎式压路机组合的方式，碾压过程投入3台BWG双钢轮压路机(13吨)、2台胶轮压路机(26吨)，压路机型号及参数如表18所示。各结构层的碾压遍数与速度，如表19所示。表18沥青混合料碾压设备表19沥青混合料碾压工艺根据计算模型ECny＝44pny·Jny·t，t＝2lb/bny·m/v计算碾压能耗，式中，ECny为沥青混合料碾压能耗，单位为MJ；pny为碾压设备功率，单位为kW；Jny为摊铺设备单耗，单位为kg/kw.h；t为有效工作时间，单位为h；l为路段长度，单位为m；b为单幅宽度，单位为m；bny为压路机工作宽度，单位为m；m为碾压次数；v为碾压速度，单位为m/h。根据上述计算模型以及压路机的碾压宽度、遍数与速度，以及路面长度与宽度，计算确定各结构层压路机的工作时间，如表20所示。表20各结构层的压路机工作时间结合表19、表20可计算得到各结构层在不同碾压阶段的能耗，如表21所示。进一步计算可以得到沥青混合料的碾压能耗，如表22所示。表21沥青混合料的碾压能耗表22沥青混合料碾压能耗层位混合料质量(t)油耗量(kg)能耗(MJ)上面层4679829497.01297866.4中面层7229129497.01297866.4下面层8513635228.51550055.6合计20422594222.54145788.3由上述结果可知，本实施例的沥青面层施工能耗的碾压能耗满足沥青面层施工能耗标准值要求。步骤7，预估沥青面层施工总能耗根据公式∑EC＝ECyc+EChhl+ECys+ECtp+ECny，可得总能耗＝25909983.0+83188849.9+5126270.6+892365.0+4145788.3＝119263256.8MJ步骤8，根据沥青面层施工能耗标准，对拟建或初建的沥青路面的施工能耗进行评价，并提出针对性的低碳施工技术。由以上计算结果可知，除了矿粉生产能耗，其他生产过程均满足沥青面层施工能耗标准，因此仅需要对矿粉生产设备进行优化。拟建方案中拟采用的矿粉生产设备生产能力为200t/h，远超过绝大多数设备的生产能力，属于大型设备，其生产功率也很大，导致生产单位质量矿粉的能耗也偏大。因此，为降低矿粉生产能耗，需要优化设备。通过调查与对比分析，选用立式辊磨机LM1500，生产能力为40t/h、功率为280kw，通过计算矿粉生产能耗总能耗为220852.8MJ，即25.2MJ/t，满足沥青面层施工能耗标准的范围要求，比原拟定的设备(MLT3750)的能耗降低了135.7％。表23优化设备后的沥青面层矿粉生产能耗量通过预估各施工阶段的能耗，并计算占总能耗的比值，由计算结果可知，在原材料生产、沥青混合料生产、运输、摊铺及碾压5个生产阶段中，能耗最大的为沥青混合料生产环节，占总能耗的72.6％；其次为原材料生产，占总能耗的21.7％。运输、摊铺、碾压三个过程占总能耗的5.7％。因此可从沥青混合料生产、原材料生产这两个环节进行节能减排的控制，从而达到节能减排的效果。(1)搭雨棚控制建立含水量通过所建立的集料烘干与加热能耗计算公式：40.55phg·mj·Jhg/PChg+25.6mj·w可知，1％的集料含水量所增加的能耗为25.6MJ/t、重油消耗为0.63kg/t，能耗增加10％。假设通过搭建遮雨棚来控制集料含水量，集料含水量降低到0.6％左右，比起露天堆放时降低了约2.5％，则每吨集料的重油消耗降低为0.63kg/t×2.5＝1.575kg/t。该项目集料总质量为187020t，节约重油约294.6t，节约费用294.6t×4700元/t＝138.462万元。遮雨棚的市场价格为120元/m2，用于遮盖集料的遮雨棚面积大约在2000m2，成本为24万元。综上，该项目通过搭建雨棚节约集料加热的重油消耗约294.6t，节约成本114.462万元。(2)提高设备生产力沥青面层施工能耗与机械设备的生产能力密切相关。拌和设备的生产能力越高，则生产单位沥青混合料的能耗也越低，生产能力为320t/h比30t/h的能耗降低了17.8％；拌和设备生产能力提高时，为适应生产效率必须配备更大型的摊铺与碾压设备与之配套，生产效率逐渐提高，单位质量沥青混合料的摊铺与碾压能耗降低。运输能耗随着汽车载重量的增大而降低，载重20t的运输能耗是载重10t的70％左右。(3)温拌沥青混合料施工技术温拌能使集料的加热温度降低，这样就减少了因加热集料的能量损耗。设因混合料的拌和温度降低引起的集料加热降低温度为△T，则节省的能耗Q可用式Q＝cm△T计算，式中，Q为能耗，单位为kJ；△T为降温幅度，单位为℃；c为混合料的比热容，单位为kJ/kg.K或kJ/kg.℃；m为混合料质量，单位为kg。热拌沥青混合料拌和温度控制在155℃左右，假设集料的初始温度为20℃，则每吨热拌沥青混合料的能耗为1.09×1000×(155-25)＝141700kJ，节省的能耗换算为重油消耗量m重＝Q/40500。通过上述计算公式可计算每吨温拌沥青混合料的节能减排效果，每吨Sasobit温拌沥青混合料节约能耗16350kJ、节约重油0.40kg，每吨DAT温拌沥青混合料节省能耗43600kJ、节约重油1.08kg。虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。当前第1页1 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