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      瀝青混合料直投式工藝的減排效果量化研究

      2014-01-08 07:10:30李軍代
      城市道橋與防洪 2014年3期
      關(guān)鍵詞:儲存煙氣瀝青

      李軍代

      (上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司,上海市 201210)

      1 概述

      目前改性瀝青混合料的生產(chǎn)工藝有兩種:一種是傳統(tǒng)的預(yù)混式成品改性瀝青方案(也稱為預(yù)拌式),即先生產(chǎn)成品改性瀝青,再加入集料中拌合;另一種是直接投放式瀝青改性方案(也稱為直投式),是指根據(jù)原位分散理論將瀝青改性劑直接投入到熱集料中拌合數(shù)秒,接著再噴入基質(zhì)瀝青拌合形成混合料。兩種方案的生產(chǎn)流程見圖1。

      圖1 兩種改性方案的生產(chǎn)流程圖

      相比預(yù)拌式工藝,直投式工藝節(jié)省了成品改性瀝青的生產(chǎn)環(huán)節(jié),由于直投式噴入的是基質(zhì)瀝青,而基質(zhì)瀝青的儲存溫度要比改性瀝青低,因此噴入的瀝青溫度也相對較低[1]。已知采用直投式工藝具有明顯的節(jié)能效果[2],即生產(chǎn)1 t混合料,直投式工藝比預(yù)拌式工藝節(jié)省了1 kg標(biāo)準(zhǔn)煤,節(jié)能率為37.4%,但是到目前為止,混合料直投式工藝的減排效果的定量化研究尚少,而且有害物質(zhì)的檢測大多集中在瀝青煙、苯可溶物和苯并芘的排放含量上,對污染性氣體如SO2和NOx的檢測很少[3]。本文將對直投式和預(yù)拌式工藝進行室內(nèi)的煙塵與有害氣體排放進行種類檢測和含量測試,量化直投式工藝的減排效果。

      2 研究范圍與試驗方法

      由于兩種混合料的攤鋪碾壓環(huán)節(jié)是相同的,因此直投式與預(yù)拌式的有害氣體排放對比主要體現(xiàn)在瀝青改性和混合料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本文研究對象確定為生產(chǎn)同等重量的混合料,兩種改性方案所產(chǎn)生的尾氣排放量,測試點見表1。

      表1 兩種改性方案主要尾氣排放測試點

      將錐形煙氣收集罩緊套在改性瀝青溶脹和儲存容器、基質(zhì)瀝青儲存容器以及拌缸出氣孔處,使用PGM-7840型多氣體檢測儀采集一定時間內(nèi)的瀝青煙氣的分類和排放情況,見圖2、圖3。

      3 數(shù)據(jù)分析

      (1)數(shù)據(jù)清單

      圖2 瀝青煙氣與廢氣收集原理圖

      圖3 PGM-7840型多氣體檢測儀

      除了單獨生產(chǎn)改性瀝青環(huán)節(jié)的區(qū)別外,混合料拌合的瀝青噴入溫度也不一樣,直投式工藝噴入的為基質(zhì)瀝青,溫度為130℃~140℃,預(yù)拌式工藝噴入的改性瀝青溫度為165℃~175℃,其它溫度一樣,見表2。使用PGM-7840多氣體檢測儀分別對改性瀝青的生產(chǎn)、儲存環(huán)節(jié),基質(zhì)瀝青的儲存環(huán)節(jié),以及直投式、預(yù)拌式的混合料生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行檢測,其中以生產(chǎn)混合料10 kg、混合料中瀝青用量為5%為基準(zhǔn),則所需生產(chǎn)改性瀝青為0.5 kg,各環(huán)節(jié)煙氣排放檢測結(jié)果見表3。

      表2 混合料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)溫度

      表3 生產(chǎn)10 kg混合料各階段排放濃度比較(單位:mg/L)

      從表3可以看出,在SBS改性瀝青的生產(chǎn)、儲存環(huán)節(jié)中,均有不同程度的各種有害氣體排放,其中CO的排放濃度最高,達到30.24 mg/L,而改性瀝青高溫儲存1 h所排放的有害氣體比同樣時間為1 h的改性瀝青生產(chǎn)所排放的氣體更多,也同樣多于基質(zhì)瀝青儲存1 h內(nèi)的煙氣排放。三者排放的有害煙氣總濃度分別為:34.82 mg/L、34.24 mg/L、18.65 mg/L。

      另外,由于混合料拌合時,瀝青結(jié)合料的溫度不同,改性瀝青為170℃,基質(zhì)瀝青為135℃,所以直投式拌合時所排放的煙氣也少于預(yù)拌式工藝,分別為3.47 mg/L和3.62 mg/L。

      經(jīng)計算,得出表4為換算成生產(chǎn)1 t混合料兩種工藝的煙氣排放清單,并匯成總單見表5、圖4。

      表4 生產(chǎn)1 t改性混合料各階段排放清單比較(單位:g)

      表5 生產(chǎn)1 t混合料兩種工藝排放總單比較(單位:g)

      圖4 直投式與預(yù)拌式的尾氣排放對比圖

      從表5、圖4得出,生產(chǎn)1 t瀝青混合料,預(yù)拌式工藝共排放出1 622.47 g有害煙氣,直投式工藝共排放789.87 g煙氣,直投式相比減少了51.32%的尾氣排放。7種尾氣、煙塵排放均有不同程度的減少,其中CO的減少程度最高,達到了75.18%,SO2、NO、NO2、VOC的減少程度也達到了 50%以上,減排效果十分明顯。

      4 環(huán)境影響評價

      在清單分析的基礎(chǔ)之上,為了更好地理解清單分析數(shù)據(jù)與環(huán)境的相關(guān)性,采用調(diào)查所得的環(huán)境負荷數(shù)據(jù)定量分析對人體健康、生態(tài)環(huán)境、自然環(huán)境的影響及其相互關(guān)系。環(huán)境影響指標(biāo)包括生命周期分析部分所對應(yīng)的8個影響類型:全球變暖、酸化、臭氧消耗、富營養(yǎng)化、光化學(xué)臭氧、人類毒性(土壤)、人類毒性(空氣)、人類毒性(水體)[4]。

      根據(jù)直投式工藝替代預(yù)拌式工藝的研究方法,計算可得到兩者的環(huán)境負荷影響,見表6、圖5。

      表6 直投式工藝和預(yù)拌式工藝的環(huán)境影響潛值比較(單位:PE/t)

      圖5 直投式和預(yù)拌式的環(huán)境影響潛值比較圖

      可以看出,采用直投式干法工藝生產(chǎn)施工混合料所產(chǎn)生的環(huán)境影響指標(biāo),均或多或少低于傳統(tǒng)預(yù)拌式工藝,其中對空氣酸化的降低幅度最大,一定程度上緩解酸雨等病害的形成幾率。

      5 結(jié)論

      (1)采用直投式工藝比預(yù)拌式工藝具有更簡便的操作,更低的設(shè)備成本,避免了傳統(tǒng)預(yù)拌式改性瀝青高溫生產(chǎn)導(dǎo)致的瀝青老化等問題。

      (2)無論是直投式還是預(yù)拌式,均產(chǎn)生多達7種有毒有害煙氣,分別是 CxHy、CO、SO2、NO、NO2、VOC和瀝青煙塵,其中CO的排放濃度最高。

      (3)改性瀝青高溫儲存1 h所排放的有害氣體比同樣時間為1 h的改性瀝青生產(chǎn)所排放的氣體更多,也同樣多于基質(zhì)瀝青儲存1 h內(nèi)的煙氣排放;另外,直投式拌合時所排放的煙氣要少于預(yù)拌式工藝。

      (4)從整個工藝過程來看,直投式工藝相比預(yù)拌式工藝共減少了51.32%的尾氣排放,7種有害氣體、煙塵排放均有不同程度的減少,其中CO的降幅最高,達到了 75.18%,SO2、NO、NO2、VOC的降幅也達到了50%以上,減排效果十分明顯。

      (5)利用直投式工藝替代SBS預(yù)拌式工藝,全球變暖的環(huán)境影響潛值降幅達9.21%,光化學(xué)臭氧形成(低NOx)潛值降幅達53.61%,酸化潛值降幅達35%,人類毒性(空氣)潛值降幅達2.47%,富營養(yǎng)化潛值降幅達37.53%,光化學(xué)臭氧形成(高NOx)潛值降幅達50.90%,其它環(huán)境影響類型都相當(dāng),明顯減輕了環(huán)境負荷,是一項十分高效的環(huán)保舉措。

      [1]閆國杰,姜愛峰,劉鋼.一種應(yīng)用于排水性瀝青路面和鋼橋面鋪裝的直投式瀝青改性劑 [A].中國公路學(xué)會學(xué)術(shù)論文集 [C].北京:人民交通出版社,2010.

      [2]李交,閆國杰,赫振華.直投式瀝青改性方案及其節(jié)能效果分析[J].城市道橋與防洪,2010(12):152-155.

      [3]程玲,閆國杰,陳德珍.溫拌瀝青混合料攤鋪節(jié)能減排效果的定量化研究[J].環(huán)境工程學(xué)報,2010(9):2151-2155.

      [4]余侃華,張中華.建筑節(jié)能減排的國際實踐經(jīng)驗與啟示[J].建筑技術(shù),2012(3):266-269.

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