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专利号: 2017101991838
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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:

式中,Eei为柴油温室气体排放量(mg/kg);Vi为柴油消耗量(L);ηi为柴油氧化率(%);ρi为柴油密度(kg/L);Qi为柴油发热值(MJ/kg);EFj为基于柴油发热量的碳排放因子(mg/MJ);

GWPj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:

式中,Eei为煤/重油的温室气体排放量(mg/kg);mi为煤/重油的消耗量(kg);ηi为煤/重油燃烧率(%);Qi为煤/重油发热值(MJ/kg);EFj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:

3

上面两式中,Eei为天然气碳排放量(mg/kg);Vi为天然气消耗量(m);ηi为天然气的氧化率(%);μ为液化天然气液化比(%);Qi为天然气单位发热量(MJ/kg);EFj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:

式中,Eci为沥青加热气体排放量(mg/kg);ρij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);GWPj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:

式中,Eci为沥青混合料拌合碳排放量(mg/kg);ρij为第i单元第j种温室气体现场检测浓度;GWPj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:

式中,Eci为沥青混合料运输碳排放量(mg/kg);ρij为第i单元第j种温室气体现场检测浓度;GWPj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2

(m);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:

式中,Eci为沥青混合料摊铺碳排放量(mg/kg);ρij为第i单元第j种温室气体现场检测浓度;GWPj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);ρs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=ρs·x1·y1·h;

⑤按照下式计算沥青混合料碾压高温碳排放量:

上式中,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:

式中,E为碳排放总量;Ee为能源消耗碳排放总量;Ec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:Ei0=ωi·E0   (11)

上式中,Ei0为i单元过程减排目标排放基准值;ωi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。

2.如权利要求1所述的所述的沥青面层施工碳排放评价方法,其特征在于,所述的步骤二中,所述的能源发热量选取《中国统计年鉴2014》中提供的能源发热量作为我国沥青面层施工能源发热量,进行能源消耗碳排放的计算;

所述的能源碳排放因子采用APCC所提供的能源碳排放因子作为我国沥青面层施工碳排放因子;

所述的全球变暖潜值选取APCC提出的全球变暖潜值作为计算参数。

3.如权利要求1所述的沥青面层施工碳排放评价方法,其特征在于,所述的步骤四中,在进行沥青面层高温碳排放计算时,由于甲烷是可燃气体,计算时将可燃气体的百分比含量转换成体积浓度,转换公式为:ppm=%LEL*LEL(VOL%)*100

式中,ppm为所测量气体的体积浓度;%LEL为所测量气体体积百分比浓度;LEL(VOL%)为可燃气体对应量程的爆炸下限;

在计算出体积浓度后,还需要将体积浓度转换为质量浓度,转换公式为:式中,ρ为排放气体的质量浓度(mg/m3);M为气体相对分子量;ppm为测定气体的体积浓度;T为温度(℃);Ba为压强(MPa)。

4.如权利要求1所述的沥青面层施工碳排放评价方法,其特征在于,所述的步骤六中,碳排放评价基准值选取“减排目标值”、“实测碳排放平均值”、“95%保证率的置信上限”作为碳排放等级划分的分界值;

所述的减排目标值是根据国家“十二五”减排目标值计算得到,反映的是国家政策规划值,是全国交通行业的一个减排计划,是比较理想的状况;

所述的实测碳排放平均值是根据调查施工路段碳排放的平均值计算得到;

所述的95%保证率置信上限是根据各面层碳排量计算得到样本均值的估计值;

将碳排放的等级划分为A等、B等、C等和D等,其中,A等和B等的分界值为“减排目标值”,B等和C等的分界值为“实测碳排放平均值”,C等和D等的分界值为“95%保证率置信上限”。