沥青路面能耗及碳排放测算分析.pdf

沥青路面能耗及碳排放测算分析蔡海泉 苏交科集团股份有限公司 2016.5 合肥1234背景及现状沥青路面能耗及排放测算方法寿命周期清单分析——沥青典型沥青路面技术测算分析交流内容5结语背景及现状 什么是可持续发展……既能满足我们现今的需求，又不损害子孙后代能满足他们的需求的发展模式 可持续发展三要素经济要素（Economicaspect） 环境要素（Environmental aspect）社会要素（Socialaspect） 交通行业交通运输业是节能减排的重点领域之一，承担着重要的责任和义务如何定量评价是目前面临的难题 寿命周期评估（Life Cycle Assessment， LCA） 表征和定量评价产品、服务、系统或技术的环境可持续发展的方法 评估对环境的影响，即能源消耗和温室气体排放TTTTM,EM,EM,EM,EM,E原材料获取 原油 石灰岩原材料生产初始施工 交通延误 施工设备使用 养护与重建 车辆燃料消耗和排放 热岛效应 渗滤液寿命结束W,PW,PW,PW,PW,PM-材料 E-能源 W-废料 P-污染 T-运输再生再利用改造再生背景及现状欧美对沥青路面能耗排放的探索始于21世纪初 2003年发表《未来环境友好的道路—能源消耗和温室气体排放》 法国Colas道路建设集团开发的ÉCOLOGICIEL 路面LCA发展——国外 指标：能耗和CO2当量  计算环节：原材料、路面建设、路面养护方案（30年） 、寿命期内的交通排放，道路附属设施等能耗和排放背景及现状 PE-2 密西根科技大学/基于网页  指标：CO2  计算环节：建设及养护过程 GHGC 美国沥青路面协会  指标：CO2  计算环节：沥青混合料生产 路面LCA发展——国外 PaLATE 加州伯克利大学  基于Excel的寿命周期费用和环境评价  指标：费用、能耗、CO2、NOx、 PM10、SO2、CO等  计算环节：总体设计、初始施工、设备 使用、养护状况和寿命周期费用背景及现状 路面LCA发展——国外 asPECT 英国TRL实验室  指标：能耗和CO2当量  计算环节：将路面全寿命分为十个环节 ，从原材料获取至路面材料的铣刨 WLCO2T  英国URSScottWilson公司  费用和温室气体  Athena Impact Estimator  加拿大  综合评价了道路建设过程对环境的影响  CHANGER  国际道路联盟  道路基础设施建设产生的温室气体背景及现状 路面LCA发展——国外 第一届国际路面保存会议 2010年4月，在Colas数据库基础上，测算了沥青路面保存措施能 源消耗和温室气体排放  第一届国际路面寿命周期评估研讨会 2010年5月5-7日，加州大学戴维斯分校  道路施工中降低碳足迹国际研讨会 2011年2月17-19日世界道路协会和印度道路协会  沥青生命周期清单 2012年7月，欧洲沥青协会发布  第二届国际路面寿命周期评估研讨会 2014年10月6日～8日，加州大学戴维斯分校 主题包括：北欧路面LCA的应用、美国LCA现状和标准化现状、开 发地区清单数据库的方法、整合LCA和路面管理系统、LCA在不同 基础设施过程中的应用背景及现状 路面LCA发展——国内 国际沥青路面节能减排与可持续发展国际学术研讨会 2010年6月7日～8日，中国西安 长安大学 拉开了路面LCA在国内发展序幕 LCA国际学术研讨会 2015年8月7日～8日，中国哈尔滨 苏交科集团、哈工大联合主办 推动了路面LCA在中国的发展背景及现状 路面LCA发展总结 路面LCA仍在开发中，与其他行业相比，起步较晚 国外已经建立了较为完善的基础数据库，开发了多种能耗排放测算分析软件工具 较多的专题国际会议 在与路面有关的重要国际会议中列入专门LCA分会场 如2012欧洲沥青大会，2012国际沥青路面与环境专题研讨会，TRB年会 国际沥青路面协会(ISAP)中成立了LCA技术委员会 我国路面LCA研究还处于起步阶段背景及现状1234背景及现状沥青路面能耗及排放测算方法寿命周期清单分析——沥青典型沥青路面技术测算分析交流内容5结语沥青路面能耗及排放测算方法标准能耗:（单位：MJ/t）体现对能源的消耗情况温室气体：CO2排放当量（单位：kg/t）体现温室气体的排放情况循环利用率：节约的沥青和集料用量,废弃轮胎的循环利用等（单位：kg/t）体现对自然资源的节约和废弃物的循环利用情况 评价指标体系沥青路面能耗及排放测算方法 数据测算依据 以相关标准规范为依据 《江苏省高速公路沥青路面施工技术规范》《公路工程预算定额》《公路工程机械台班费用定额》《公路养护工程预算编制办法及定额》 以权威的数据库为依据《中国能源统计年鉴》IPCC（政府间气候变化专门委员会）评估报告专业的寿命周期分析数据库CLCDEurobitume（欧洲沥青协会）数据库沥青路面能耗及排放测算方法 能耗测算方法各种能源折标准能 耗系数沥青路面能耗及排放测算方法 温室气体测算方法各种能源的单位质量温室气体排放系数沥青路面能耗及排放测算方法 全球暖化潜势（GWP）：衡量温室气体对全球暖化的影响气体名称化学式寿命（年）特定的时间跨度的全球变暖潜能值（GWP）20年100年500年二氧化碳CO2111甲烷CH41272257.6一氧化二氮N2O114289298153二氟一氯甲烷CHClF21251601810549四氟化碳CF4500005210739011200六氟化硫SF63200163002280032600 温室气体测算方法1234背景及现状沥青路面能耗及排放测算方法寿命周期清单分析——沥青典型沥青路面技术测算分析交流内容5结语寿命周期清单分析——沥青 版本：1999、2006、2009、2011、2012  从开采到沥青成品（cradle to gate）  原油开采（extraction of crude oil）  运输（transport to Europe）  生产（manufacturing of bitumen in a complex refinery）  存储 （hot storage of the product） 普通沥青、改性沥青、乳化沥青 沥青寿命周期清单（Life cycle inventory，LCI）  欧洲沥青协会发布（European Bitumen Association）寿命周期清单分析——沥青 国际原油和天然气生产者协会（International Association of Oil & Gas Producers，OGP）  占全球大约32%的原油产量 欧洲清洁空气和水保护协会（Association for the Conservation of Clean Air and Water in Europe， CONCAWE)  欧洲所有的炼油厂均是其会员 生产能耗  问卷调查，7家大型沥青生产企业，占欧洲20%的沥青产量 运输能耗 管道公司、油轮公司、美国环境保护局（EPA） 其他数据 Ecoinvent database（全球用户最多的LCA数据库） 数据来源寿命周期清单分析——沥青 普通沥青LCI 生产1t沥青，不考虑基础设施1t沥青单位原油开采运输炼油存储总计 原材料原油kg10001000能源消耗天然气kg18.90.40.580.1920.1 原油kg17.59.311.92.240.9 煤炭kg00.210.490.331.03 铀g00.000010.000030.000020.0001 非能源资源消耗水L0487224143排放至大气CO2g9913530078372007831174244 SO2g29033413027781 NOxg2704365211770 COg52470163613 CH4g54816256595  能耗2830.76MJ/t，温室气体排放189.12kg/t寿命周期清单分析——沥青 改性沥青LCI SBS含量3.5%原材料 普通沥青965kg（96.5%） SBS 35kg（3.5%）采用高速剪切法制备寿命周期清单分析——沥青 改性沥青LCI 生产1t改性沥青，不考虑基础设施1t改性沥青单位普通沥青SBS剪切合计 原材料原油kg96522.6988能耗天然气kg19.429.80.7850 原油kg39.520.10.359.9 煤炭kg15.42.18.5 铀g0.0000600.000150.0002 非能源资源消耗水L1386843977078排放至大气CO2g16814611771910046295910 SO2g754842341630 NOxg743614181375 COg591763671 CH4g574493181085 能耗5412.22MJ/t，温室气体排放323.04kg/t寿命周期清单分析——沥青 乳化沥青LCI 沥青固含量65%原材料组成（1.54t） 普通沥青1000kg（65%） 乳化剂4.615kg（0.3%） 盐酸4.615kg（0.3%） 水529.2kg（34.4%）寿命周期清单分析——沥青 乳化沥青LCI 生产含1t残余沥青的乳化沥青，不考虑基础设施 能耗3209.97MJ/t，温室气体排放219.75kg/t 每吨乳化沥青：能耗2084.40MJ/t，温室气体排放142.69kg/t含1t残余沥青的乳 化沥青单 位普通 沥青乳化剂（生 产和运输）盐酸（生产 和运输）热水（水和 加热）乳化沥青 制备总计原材料原油kg10001.11001.1能耗天然气kg20.10.220.340.081.2121.9原油kg40.91.40.41.80.444.9 煤炭kg1.030.30.670.073.255.32 铀g0.000060.000020.0000400.000230.0004 非能源资 源消耗水L1431562608149977排放至大 气CO2g17424446023985545915455203746 SO2g7817.1161953876 NOxg7702010827835 COg6134.94.12.95.1629 CH4g59567.73.7286401234背景及现状沥青路面能耗及排放测算方法寿命周期清单分析——沥青典型沥青路面技术测算分析交流内容5结语典型沥青路面技术测算分析 测算的边界条件典型沥青路面技术测算分析 沥青路面施工过程分解沥青路面施工过程中各种原材料的消耗材料运输的距离混合料拌和楼的燃油和电力消耗施工现场摊铺机、压路机的工作油耗等沥青集料添加剂原材料生产原材料运输公路水路铁路混合料生产装载机拌和加热路面施工摊铺机压路机混合料运输 数据调查典型沥青路面技术测算分析 原材料生产环节沥青：欧洲沥青协会的数据库（Eurobitume2012）碎石：中国本地化LCA基础数据库CLCD原材料（1t）普通沥青SBS改性沥青乳化沥青碎石水泥能耗（MJ）2830.765412.222084.40 31.823433.44CO2当量（kg）189.12323.04142.69 2.43900.40典型沥青路面技术测算分析 材料运输环节中国本地化LCA基础数据库CLCD公路运输能耗及排放以30t重型柴油货车的数据为标准运输方式（t-1·km-1）能耗（MJ/t）排放（kg/t）公路0.80410.0749水路0.16270.0152铁路0.13720.0104典型沥青路面技术测算分析 混合料生产环节。