熱拌瀝青廠的減碳重點:乾燥加熱的能源效率


依據澳洲瀝青鋪面協會(Australian Asphalt Pavement Association, AAPA)的統計,全澳洲135座熱拌廠年產800萬噸瀝青混合料,耗用750萬噸砂石,40萬噸瀝青,5萬2,000噸烘乾加熱用油料,再加上53,000MWh電量(53千萬度)。

先不計運輸過程產出的碳排放量(每公噸約5~15kgCO2),生產熱拌瀝青混合料的碳排放可區分為間接及直接碳排放,所謂間接碳排量是指不在熱拌廠製程中產出的碳排放,亦即生產石油瀝青及砂石等原材料時產生的碳排量,又稱為內含碳(embodied carbon);而直接碳排量則是在熱拌廠生產過程產生的碳排量,主要來自將組成材料烘乾加熱所需的熱能,又稱為營運碳(operational carbon)。

在熱拌廠的製程中,烘乾加熱新粒料和烘乾加熱刨除料,兩者產出的碳排放量沒有明顯的差異;對瀝青儲存筒加熱/保溫產出的碳排量,以及生產時餵料裝載機的能源產出的碳排量,兩者相對於乾燥加熱製程產出的碳排量來說不高,依據澳洲瀝青鋪面協會(AAPA)計算,每生產一公噸瀝青混合料排放CO2約50Kg,如圖1所示,其中間接排放占60%,直接排放占40%。

圖中亦指出熱拌瀝青廠的高效減碳策略為:(1)採用再生料降低間接排放量;(2)降低拌合溫度及餵入原料含水量,以便降低乾燥加熱產出的碳排放。


圖1、熱拌瀝青混合料的碳排量

熱拌廠內的直接碳排放應以組成材料烘乾加熱流程最佳化來降低:降低拌合溫度及降低餵入材料的含水量。一般乾燥加熱爐由燃燒器與乾燥爐體組成,前段近燃燒器稱為燃燒室,後段稱為乾燥加熱區;燃燒區要確保燃料燃燒效率(燒乾淨),重點在消除燃燒障礙(例如熱氣流不順暢、燃燒空間中浮現污染物等),後端乾燥加熱區則應保持高效的熱交換,重點在維持受熱材料均勻散播在整個乾燥加熱空間中,例如確保爐中的頁片運作正常以免撒播材料出現不均勻的狀況。

在受熱材料的含水量為4%,每小時烘乾加熱120~320公噸受熱材料的區間中,耗用的燃油(氣)範圍大約是在每小時850~2,800公斤,此中,若是隔熱適當則損失量可降至2%以下,而乾燥加熱爐尾端引排出熱氣至集塵系統,一般正常操作條件可將熱損降至7%,也就是說約有91%的能源耗用在乾燥(37%)和加熱提昇溫度(54%),如圖2所示。若是將餵入材料的含水量由4%降至2%,則每噸可少耗用1.4Kg燃油(氣);若是將拌合溫度由165℃降至115 ℃,則每噸可省1.5Kg燃油(氣)。



圖2、降低拌合溫度及降低餵入原料含水量產生的燃料節約量


當然,降低餵入原料含水量和圖2中所述的大量降低拌合溫度,都是得來不易的狀況,前者要有好的石料堆置場,後者則可以採用新式的拌合技術(詳參作者另文低耗能的新式拌合技術)。

相關文章可參:以廢輪胎橡膠瀝青達成路面養護減碳的歐美經驗



參考文獻

Ammann Direktion, CO2 Reduction on Asphalt Mixing Plants Potential and Practical Solutions, 12.10.2009


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