EP3344816B1 - Method for producing asphalt - Google Patents
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- EP3344816B1 EP3344816B1 EP15762911.4A EP15762911A EP3344816B1 EP 3344816 B1 EP3344816 B1 EP 3344816B1 EP 15762911 A EP15762911 A EP 15762911A EP 3344816 B1 EP3344816 B1 EP 3344816B1
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- bulk material
- drying
- asphalt
- residual moisture
- superheated steam
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- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
- E01C19/02—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials
- E01C19/05—Crushing, pulverising or disintegrating apparatus; Aggregate screening, cleaning, drying or heating apparatus; Dust-collecting arrangements specially adapted therefor
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
- E01C19/02—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials
- E01C19/10—Apparatus or plants for premixing or precoating aggregate or fillers with non-hydraulic binders, e.g. with bitumen, with resins, i.e. producing mixtures or coating aggregates otherwise than by penetrating or surface dressing; Apparatus for premixing non-hydraulic mixtures prior to placing or for reconditioning salvaged non-hydraulic compositions
Definitions
- the invention relates to a method for producing asphalt from a bulk material and bitumen having residual moisture.
- Asphalt generally refers to a mixture of bitumen and minerals such as sand, grit and the like. Asphalt naturally occurs on the one hand, for example in the Val de Travers, Neucul (Switzerland) or on the island of Trinidad. On the other hand, asphalt is also manufactured artificially. Bitumen is obtained, for example, by distilling petroleum as a volatile, high-molecular residue. Bitumen can be modified to achieve different properties.
- polymers such as atactic polypropylene (APP), styrene-butadiene-styrene (SBS), ethylene propylene diene terpolymer (EPDM), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or rubber powder, waxes, paraffins, zeolites etc. can be added.
- APP atactic polypropylene
- SBS styrene-butadiene-styrene
- EPDM ethylene propylene diene terpolymer
- EVA ethylene vinyl acetate copolymer
- properties such as viscosity, application temperature, strength, abrasion resistance, fatigue resistance, weather resistance etc. can be influenced. These properties can also be influenced by mixing several different bitumen.
- the majority of the installed asphalt is produced in asphalt mixing plants.
- the individual components of the asphalt mix are specifically put together and mixed.
- the aggregates are added to a drying drum in a pre-metered amount in order to evaporate the moisture contained in the rock and generate the required temperature of the asphalt.
- the amount of fine dust (also called filler) in the mixing plant, especially in the drying drum is typically separated with the help of a downstream dedusting plant.
- the pre-dosed mixture of minerals leaves the drying drum and reaches a mixing tower. There the exact dosage of the warm minerals takes place, usually after prior screening in different grain sizes.
- the hot bitumen is then injected into the mixing container and mixed with the minerals.
- the asphalt typically has a temperature of about 160 to 180C at this point.
- the finished asphalt is loaded hot via loading silos or directly onto the loading areas of trucks in order to be used in road and path construction.
- the drying drum also called rotary kiln, is an oven for the continuous drying of fabrics.
- furnaces are also known in the manufacture of cement.
- the drying drum is heated either directly, inside the oven, for example by a burner.
- a burner for example by a burner.
- indirect heaters in which the heat is transferred via the rotary tube wall. These have the advantage that the temperature of the interior of the drying drum is easier to control. However, these heaters have an extremely poor efficiency.
- the FR 2 265 914 A1 discloses a method for storing and heating asphalt mixtures, the asphalt mixture being introduced into a double-walled cylinder, subjected to superheated steam at a temperature of approx. 150 ° C. and then the container being sealed.
- recycled asphalt is also becoming increasingly important. At present, small amounts of undried recycled asphalt can be added when mixing asphalt (in the range of 5%). It is also known to dry the recycled asphalt beforehand so that larger quantities of the asphalt production can be added. Due to the large angle of repose (approximately 60 °), the recycled asphalt can hardly be added to the bulk material before drying. The poorer flow properties of the recycled asphalt negatively affect transport in the rotary kiln, i.e. the angle of the rotary kiln would have to be adjusted to the amount of asphalt added. There is also the danger in the rotary kiln that the bitumen present in the recycled asphalt can ignite. Furthermore, exhaust gases are increasingly generated. The entire drying plant and conveyor systems are also contaminated by the use of recycled asphalt.
- the object of the invention is to provide a process for the production of asphalt belonging to the technical field mentioned at the outset which can be carried out in an energy and cost-efficient manner and is in particular also suitable for the use of recycled asphalt.
- the bulk material is subjected to superheated steam in order to reduce the residual moisture in the bulk material and the bulk material with the reduced residual moisture is mixed with bitumen in order to obtain asphalt.
- superheated steam is used in the production of asphalt to reduce residual moisture in a bulk material.
- a corresponding device for reducing a residual moisture content of a bulk material comprises a drying room for reducing the residual moisture content of the bulk material, the drying room being followed by a mixer for mixing the bulk material with bitumen and thus for producing asphalt.
- the device further comprises a generating device for generating superheated steam, with which superheated steam can be introduced into the drying room.
- Superheated water vapor is water vapor with a temperature above the boiling point. For example, water vapor is considered overheated at atmospheric pressure if the temperature is above 100 ° C. Such superheated steam is dry, which means that it does not contain any water drops. The superheated steam is therefore also called dry steam.
- the bulk material is preferably a mineral bulk material, in particular gravel or sand, the residual moisture of which is reduced. This is advantageous because mineral bulk goods are typically available as components for asphalt production which have a residual moisture to be reduced.
- residual moisture in other starting materials in asphalt production can be reduced with this process.
- residual moisture from recycled asphalt can also be reduced so that it can then be mixed with the bitumen and the mineral bulk material in the mixing device.
- the residual moisture to be reduced is preferably less than 10%, preferably less than 7%, particularly preferably less than 5%. Because a starting material to be dried with a relatively low residual moisture is selected for the process, the asphalt production can be carried out in a particularly energy-efficient manner. In particular, it has surprisingly been found that even with a small proportion of residual moisture, efficient heat transfer can be achieved through the superheated steam, so that even relatively dry substances can be dried efficiently with superheated steam.
- a reduced residual moisture is preferably less than 2%, preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.5%.
- the bulk material used which is typically mixed with bitumen after the drying process, has a low residual moisture - however, it is not absolutely necessary that the residual moisture is as low as desired. It has been shown that, in particular, a residual moisture of approximately 0.5% is particularly ideal with regard to the economy in the production process and with regard to the requirements for the asphalt quality.
- Method according to one of claims 1 to 4 characterized in that the method takes place at a pressure of 900 to 1100 mbar.
- the process is particularly preferably carried out at local normal pressure.
- a complex construction of a drying room as a pressure vessel can thus be dispensed with.
- drying room is to be understood below to mean a room in which the bulk material is dried. The installation and maintenance of the same are therefore particularly cost-effective.
- Variants can also use superheated steam at a different pressure.
- the superheated steam is preferably introduced into a drying room through which the bulk material is continuously transported in a transport direction. This ensures continuous drying of the bulk material.
- Continuous processes have the advantage that apart from the maintenance times or for repairs, no interruption of the process is necessary.
- the continuous procedure is of particular advantage since the superheated steam creates an atmosphere in the drying room which can be kept constant, especially if the material throughput and the bulk properties remain essentially constant.
- a particularly easy-to-control method for drying a bulk material can thus be created, in which continuous fine adjustments of the process parameters such as steam throughput, steam temperature, material throughput etc. can be carried out.
- the desired process conditions typically the residual moisture achieved after drying
- the method can also be carried out discontinuously, so that the residual moisture in the bulk material would change in the manner of a sawtooth pattern (or tilting oscillation, sawtooth oscillation).
- the residual moisture would increase abruptly each time the batch was changed, and then decrease continuously.
- the superheated steam is preferably introduced into the drying room in counterflow, counter to the direction of transport. So a temperature gradient continuously increase while the bulk material is being fed into the drying room, thus achieving monotonous heating of the bulk material.
- surface water if available
- coarse capillary water are transferred to the vapor phase. The greatest amount of energy is needed to remove the fine capillary water.
- the countercurrent process also has the advantage that increased convection is achieved, which results in improved contact between superheated steam and bulk material and thus more efficient evaporation of the residual moisture in the bulk material.
- the superheated steam can also be transported through the drying room in cocurrent with the bulk material. This has the advantage that the bulk material itself, which exits the drying room at a lower temperature, dissipates less energy from the system.
- the device preferably comprises a conveying device, by means of which the bulk material can be conveyed through the drying space into the mixing unit.
- the bulk material is thus preferably conveyed through the drying room via a conveyor belt.
- This conveyor technology is particularly easy to install and inexpensive to purchase and maintain.
- the bulk material can be transported with conveyor belts, in particular during a large part of the manufacturing process.
- a supply to the drying room can also already take place via conveyor belts. This means that the bulk material does not have to be reloaded onto another conveying device, such as a drum or a screw, during the process.
- the already dried bulk material can also be transported further using the same conveying device, for example to a mixing device in which bitumen is added to the bulk material.
- a conveyor belt can also be used to adjust the fabric turnover particularly easily by changing the loading (for example, quantity of bulk material per linear meter) or by adjusting the feed speed of the conveyor belt.
- the use of superheated steam has the advantage that the bulk material during the Drying process is not necessarily mixed, because the superheated steam ensures very good heat transfer.
- a drying drum can also be used, i.e. H. the drying room can itself be designed as a funding.
- the bulk material can also be conveyed by means of a screw conveyor or other conveying means for solids known to the person skilled in the art.
- drying can also be carried out batchwise, i.e. H. done discontinuously.
- a largely arbitrary conveying device for example a conveying device for conveying the bulk material after drying to a silo, in particular a hot silo or a mixing plant, can also be used.
- this conveying device can comprise, for example, a vertically aligned blade conveyor belt which can be retrofitted to a drying room. This means that the asphalt production plant can be upgraded and made compact in a particularly cost-effective manner.
- the conveyor device can also be designed as a chain conveyor, vibration conveyor, tube conveyor, rail conveyor with transport carriage, screw conveyor, shaking chute, vibrating conveyor and the like.
- the typical drum dryer in the asphalt production plant is replaced by a drying room which particularly preferably contains a conveyor belt as the conveying device.
- the superheated steam is cooled by absorbing residual moisture in the bulk material and discharged from the drying room at a temperature of at least 100 ° C., preferably at least 105 ° C.
- Superheated steam is preferably introduced into the drying room at a temperature between 100 ° C. and 350 ° C., preferably between 170 ° C. and 270 ° C., particularly preferably between 200 ° C. and 240 ° C.
- the temperature of the superheated steam above 100 ° C. is particularly preferred.
- the temperature with a constant material throughput of superheated steam is proportional to the quantity of bulk material converted. The goal when choosing the entry temperature of the superheated steam in the drying room is that the water vapor emerging from the drying room - although at a lower temperature - is still overheated.
- the superheated steam is preferably circulated, the amount of steam supplied to the superheated steam through the drying process being separated off, for example, via a heat exchanger.
- the drying process can be regulated, for example, via the steam temperature at the point of entry, via the steam quantity or via the bulk material flow.
- the control is preferably carried out continuously on the basis of current measurement data of these parameters.
- the regulation can also be carried out sporadically, on the basis of periodic analyzes of the water content in the dried bulk material or at other intervals.
- the superheated steam can also have a temperature above 350 ° C. Such high temperatures can be beneficial, for example, in the production of mastic asphalt.
- the outlet temperature of the bulk material with reduced residual moisture preferably has a temperature of above 100 ° C., particularly preferably above 150 ° C., in particular of more than 160 °. This temperature has proven to be particularly advantageous for the further processing of the bulk material to asphalt.
- the discharge temperature can also be higher than 160 ° C or lower than 100 ° C.
- the superheated steam is introduced into the drying room at a temperature of 220 ° C. and the volume flow of the superheated steam is controlled in such a way that the temperature of the superheated steam inside the drying room does not fall below 200 ° C., preferably not below 210 ° C falls.
- the discharged bulk material is not only sufficiently dry, but can also be heated to a sufficiently high processing temperature, in particular to over 160 ° C., even with a relatively short residence time in the drying room.
- the parameter control can be varied as desired in order to achieve the same result.
- the inlet temperature and the volume flow of the superheated steam as well as the material throughput of the bulk material can be varied.
- Tests have shown that typically the residual moisture in the bulk material can be reduced so efficiently that the desired discharge temperature of the bulk material has typically not yet been reached, while the residual moisture is already sufficiently reduced. In this case, the dwell time in the drying room is artificially extended to reach the desired discharge temperature.
- the bulk material can be brought to the desired temperature in an additional heating device in a separate process step. This may make it possible to provide a more cost-effective drying process, since a lower power of the generating device is used for the superheated steam and a smaller drying device can also be used.
- the bulk material is preferably heated with the superheated steam to a temperature of preferably above 140 ° C., particularly preferably from 150 ° C. to 170 ° C., in particular to 155 ° C. to 165 ° C. This achieves an ideal processing temperature for the production of the asphalt.
- a different temperature for example above 165 ° C., can also be provided.
- a temperature of 260 ° C can be provided for the production of mastic asphalt.
- the bulk material of reduced residual moisture is preferably dedusted, in particular by shaking or suction. Because there is no need for a drum dryer in the drying process, the dusts contained in the bulk material, which are not desirable in asphalt production, are not whirled up (whirling takes place on the one hand due to the rotation in the drum, but on the other hand also due to the burner gas stream). This means that there is no need for complex filtration of the exhaust air. In order to be able to remove these dusts efficiently and inexpensively, a vibrating screen or a suction device can be provided, for example, as a particularly simple and inexpensive variant. However, other variants for dedusting the bulk material after the drying process are known to the person skilled in the art. In principle, the bulk material could also be dedusted before the drying process.
- the drying room preferably forms a closed system, in particular a closed circuit.
- the system preferably includes the generating device for generating the superheated steam. This means that after passing through the drying room, the water vapor can either be directly heated up and returned, or the residual energy of the water vapor can be recovered via a heat exchanger integrated in the system, while the remaining condensate can be disposed of.
- the closed system has the advantage that the process can be carried out in a particularly energy-efficient manner.
- the closed system also has the advantage that no exhaust gases, dusts or other emissions can escape, which ensures particularly safe operation.
- the device can also be kept open. In this case, too, energy can be recovered - if not with the same efficiency.
- the water vapor can be used again directly for the production of superheated steam, since after the use of the Water vapor is still present - the difference lies essentially in the lower temperature and in the higher amount, which increases during the drying process due to the evaporated residual moisture. Since the water vapor was not exposed to the flue gas of a burner, it is only contaminated by volatile parts of the bulk material. If only gravel or sand is used as bulk material, the water vapor can still be relatively clean even after the drying process, since apart from water there are hardly any volatile substances in the gravel or sand.
- hot air drying In contrast, dry air is used in hot air drying, which has moisture after use and is therefore not reusable.
- the principle of hot air drying is based on the fact that dry air can absorb a certain amount of water until it is saturated. Then the moist air must be cleaned of the pollutants of the burner and, if necessary, the heat can be recovered via a heat exchanger.
- the Figure 1 shows a schematic representation of a device 100 for producing asphalt 104 according to the prior art.
- a moist bulk material 101 is dried in a drum dryer 120 to a bulk material with reduced residual moisture 102 and then mixed with bitumen 103 and possibly other additives to form asphalt.
- bitumen 103 bitumen 103 and possibly other additives to form asphalt.
- the method is explained in more detail below in an exemplary embodiment.
- the moist bulk material 101 for example moist sand 101
- the drum dryer 120 is also known by the term rotary kiln, drying drum, etc. It has a cylinder jacket or a drum which is rotatably driven.
- the entry 121 of the drum dryer the bulk material 101 to be dried, in the present case with a conveyor belt 110, is entered.
- Transporting the bulk goods in the drying drum is reached by a slight inclination of the drum in the conveying direction, from the entry 121 to the discharge 122, so that the bulk material 101 can be discharged continuously in the direction of the discharge 122 when the drum is rotating.
- a burner 130 In the area of the discharge 122 of the drum there is a burner 130, with which the interior of the drum is heated in order to dry the bulk material 101.
- the waste gases are removed on the entry side of the drum and processed with filters (not shown).
- the dried bulk material 102 discharged from the drum dryer 120 is transported via a further conveyor belt 140 into an entry of a heat-insulated scoop conveyor 150.
- the dried bulk material 102 is thus introduced into a silo 160.
- Another silo 170 arranged peripherally to the silo 160 contains bitumen 103.
- the bitumen 103 is mixed in a mixing device 180 with the dried bulk material 102 to form asphalt 104, which can be transported to its destination by a transporter 190 for further use.
- Variants of the method described above are known.
- the use of indirect heating of the drum dryer is also known.
- Methods are also known in which the bitumen is fed directly into the drying drum and the asphalt is mixed there.
- the bulk material is dried in a double jacket and then mixed with bitumen during recycling in the inner jacket.
- the Figure 2 shows a schematic representation of a first embodiment of an apparatus 200 for producing asphalt 204 using superheated steam in a drying drum 201.
- the present device 200 shows one possibility of how a device 100 according to the prior art (see Figure 1 ) can be upgraded so that it can be operated with superheated steam (SHS, Super Heated Steam) instead of a burner 130.
- SHS superheated steam
- the aim is to convert an existing device for the production of asphalt as simply and inexpensively as possible.
- the device 200 essentially comprises the parts according to FIG Figure 1 , but in the present case the drum dryer 220 has no burner 130. Instead, the drum dryer 220 has a device for generating SHS 230. In the area of the discharge 222, this comprises a supply line 231 for SHS and in the area of the entry 221 a supply line 232 for removing the moisture and / or the SHS.
- the moist bulk material 201 is continuously transported by means of the conveyor belt 110 into the entry 221 of the drum dryer 220.
- the rotation of the drum dryer 220 continuously transports the bulk material through the drum dryer.
- SHS is generated with the SHS generating device 230 and introduced via the feed line 231 into the discharge 222 of the drum dryer 220, that is to say against current or against the conveying direction of the bulk material 201 in the drum dryer 220.
- the SHS heats the moist bulk material 201 and thereby allows at least some of the moisture in the bulk material to evaporate.
- the temperature of the SHS drops because its heat is used to evaporate the moisture in the bulk material 201.
- the mass flow and the temperature of the SHS entered are regulated in such a way that the SHS does not condense or that the SHS does not fall below a temperature of 100 ° C. at a normal pressure of 1 bar.
- the mass transport in the drum dryer 220 is set such that the residual moisture can be reduced to the desired extent (for example 1% or 0.5%).
- the SHS is returned at the inlet 221 of the drum dryer 220 via a discharge 232 of the SHS generating device 230.
- the SHS mass flow at the inlet 221 is larger than at the outlet 222. Therefore, a part of the mass flow is branched off at the SHS generating device 230.
- This partial flow is condensed and disposed of.
- the condensation is preferably carried out via a heat exchanger, with which at least part of the thermal energy can be recovered. If necessary, a cleaning step with filter, activated carbon, via sedimentation or the like takes place before or after the condensation.
- the partial stream which has not been disposed of is processed so that it can be fed back to the drum dryer 220 as SHS.
- the preparation can include cleaning the SHS.
- the SHS can be passed over filters, cyclones or other systems known to the person skilled in the art in order to separate contaminants.
- the preparation also includes heating the SHS or, depending on the temperature of the Water vapor / water (the SHS should not reach the condensation temperature in the drum dryer, but the SHS could cool down to the point of reprocessing).
- the SHS can also be cleaned before it is divided into the partial streams.
- the SHS is thus largely used in the cycle, only the amount of water generated by the drying is taken from the cycle. After the initiation of the process, no fresh water is required for SHS generation, which means that the system can be operated ecologically. Since only SHS comes into contact with the bulk material, contamination of the bulk material can also be avoided. Contamination can be caught directly with the SHS and transferred to the water phase by condensation.
- the use of a cyclone, for example, can be an advantage here, since it can be used to concentrate the water to be separated with the impurities.
- the SHS generating device 230 can also be dispensed with.
- the SHS is generated from the moisture in the moist bulk material 201 by heating the interior, preferably indirectly.
- this procedure has the disadvantage that it can take a relatively long time to start up before the SHS atmosphere is established.
- the SHS atmosphere 230 is used to generate the SHS atmosphere and then switch it off when the SHS atmosphere can be maintained with the residual moisture of the bulk material.
- the dried bulk material 202 discharged from the drum dryer 220 is fed into an entry of a paddle conveyor 150 via a further conveyor belt 140.
- the dried bulk material 202 is thus introduced into a silo 160.
- Another silo 170 arranged peripherally to the silo 160 contains bitumen 203.
- the bitumen 203 is mixed in a mixing device 180 with the dried bulk material 202 to form asphalt 204, which can be transported to its destination by a transporter 190 for further use.
- the silo 160 can also be dispensed with.
- the bulk material can be continuously processed into asphalt. This has the Advantage that the thermal energy contained in the freshly dried bulk material 202 can be used for the asphalt mixture.
- transport devices in particular the conveyor belts and the scoop conveyor, are also replaced by other transport devices or, depending on the arrangement of the parts, for example if the discharge of the drum dryer 220 lies directly above the entry of the scoop conveyor 150, completely dispenses with the transport device can be.
- the blade conveyor can be replaced, for example, by a screw conveyor.
- the Figure 3 shows a schematic representation of a second embodiment 300 of an apparatus for producing asphalt 304 using superheated steam.
- the drying process does not take place in a drum dryer, but in a drying room 320.
- the drying device is not at ground level, but is arranged above the silo 160 for receiving the dried bulk material 302.
- the drying chamber 320 is essentially cuboid and in each case comprises an entry opening 321 and an opposite discharge opening 323 in a bottom region, between which a conveyor belt 322 for conveying the moist bulk material 301 is provided within the drying chamber.
- the drying room can also be configured otherwise, in particular cylindrical.
- the moist bulk material 301 is continuously transported from below through the entry 321 onto the conveyor belt 322 by means of a scoop conveyor 150.
- the entry can also take place with a screw conveyor, a conveyor belt or other conveying means instead of with a blade conveyor 150.
- the drying room 320 is connected to an SHS generating device 330, analogous to the SHS generating device 230. This is connected to the drying chamber 320 via a feed line 331 in the area of the discharge 323 in the bottom area, so that SHS can be led into the drying room 320. Also in the bottom area, but in the area of the entry 321, a derivative 332 is provided for the SHS stream, with which the cooled SHS stream of the SHS generating device 330 for processing can be traced back.
- the preparation can be provided analogously to the preparation of the generating device 230.
- the inlet 321 and outlet 322 are preferably arranged in the bottom region of the drying chamber 320. This creates a largely inert atmosphere made of SHS. SHS with a higher temperature thus remains within the drying chamber 320, while SHS with a lower temperature is returned via the discharge line 332 of the SHS generating device due to the higher density in the base region.
- the drying room 320 is arranged such that the discharge 323 comes to lie vertically above the silo 160.
- the dried bulk material 302 or the bulk material 302 with reduced residual moisture thus passes from the conveyor belt 322 in the interior of the drying room through the discharge 323, in the present case directly into the silo 160.
- This method is of particular advantage when using bituminous bulk material, such as, for example, a Addition of recycled asphalt to the bulk material. Due to the heating of the bitumen in the bulk material, the mixture can have a sticky, poorly flowing consistency. Because the drying device is now arranged above the silo, the hot bituminous bulk material can be dropped directly into the silo. Because no conveying means is provided between the drying device and the silo, the temperature of the dried material can be kept simpler, in particular no blade conveyor which is difficult to isolate is necessary.
- a drying room comprising a drying drum with an SHS production device can also be arranged above the silo.
- the drying devices explained below can also be arranged either at ground level or above the silo.
- a transport means for example a conveyor belt, can also be provided between the discharge 323 and the silo 160.
- Another silo 170 arranged peripherally to the silo 160 contains bitumen 303.
- the bitumen 303 is mixed with the dried bulk material 302 in a mixing device 180 Asphalt 304 mixed, which can be transported to its destination with a transporter 190 for further use.
- the Figure 4 shows a schematic representation of a third embodiment of an apparatus for producing asphalt using superheated steam in a drying room 320 with a conveyor belt 301 and a drum mixer 340.
- the drying room 320 corresponds to that from that described above Figure 3 , that is, the drying room 320 of the second embodiment.
- the bulk material 301 to be dried is fed into the drying chamber 320 via a screw conveyor 310 via the entry 321.
- the drying space 320 protrudes into an entry 341 of a drum mixer 340, so that the dried bulk material from the conveyor belt 322 can be fed directly into the drum mixer 340.
- a lance of the bitumen silo 170 also projects into the drum mixer 340 in the area of the entry 341.
- the lance of the bitumen silo 170 protrudes only slightly into the drum mixer 340, but in order to create better mixing ratios, the lance can also distribute the bitumen over further distances within the drum mixer 340.
- the drum mixer 340 itself has essentially the same structure as the drum dryer 120, but no burner is provided in the present case.
- the drum mixer 340 is thermally insulated on the outside.
- the drum mixer can also be heated, for example indirectly via the outer casing or also via a burner analogous to the drum dryer 120.
- the lance can also be designed such that the bitumen is only added deeper in the drum mixer 340, where the dried bulk material 301 has the desired temperature. Due to the inclination of the tumble dryer 340, the asphalt 304 in Conveyed in the direction of discharge 342 and can then be collected, for example, by a transporter 190, another transport device or also by a container or a silo.
- the Figure 5 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a part 400 of the device for producing asphalt using superheated steam, which is generated within a drying room 410;
- the drying room 410 comprises similar to the embodiment of FIG Figure 3 an entry 412 in the bottom area of a first end face and an exit 414 in the bottom area of a second end face opposite the first.
- the entry of the moist bulk material 401 takes place by means of a scoop conveyor 411 through the entry 412 onto a conveyor belt 413 in the interior of the drying room 410.
- the conveyor belt 413 transports the bulk material 401 during the drying process through the drying chamber to the discharge 414, where the dried bulk material 402 a further conveyor belt 430 lying outside the drying room 410 is conveyed for further processing to asphalt.
- the drying device comprises a heating coil 422 within the drying room 410, by means of which the drying room 410 is heated.
- the heating coil is heated by means of a burner 421, which is located outside the drying room 410.
- the hot exhaust gases from the burner 421 are cleaned after passing through the heating coil 422 and, before or after, passed through a heat exchanger 423 to recover at least part of the heat.
- a circulation blower 415 is located within the drying room 410 in order to be able to circulate the SHS (in the embodiment according to FIG Figure 2 or 3
- the circulation is preferably carried out directly by the SHS supply lines, although other fans can also be provided to support the circulation).
- a condenser 440 is connected in such a way that cooled SHS (still above the condensate point) is condensed and can be cleaned if necessary.
- heating is initiated to initiate the process until an SHS atmosphere is formed in the drying room 410.
- the bulk material that has been converted until an equilibrium has been reached can be too moist.
- the bulk material that has already been converted can be returned to the drying process after the equilibrium has been set.
- the discharged, dried bulk material 402 is processed to asphalt with the addition of bitumen and possibly other additives.
- the Figure 6 shows a schematic representation of a fifth embodiment of a part 500 of the device for producing asphalt using superheated steam, which is introduced into a drying tank 510 or a stirred tank.
- this is a discontinuous drying process in which individual batches are dried one after the other.
- the device comprises a drying container 510 with a stirrer 512 which is driven by a drive motor 511.
- the device 500 further comprises an SHS generation device 520 analogous to that of the embodiment 200 of FIG Figure 2 respectively 300 of Figure 3 ,
- the drying container 510 is connected in an upper region via a feed line 521 and a discharge line 522 to the SHS generating device 520 in such a way that the SHS can be circulated and can be processed after it has left the drying container 510.
- the moist bulk material 501 is circulated in the drying container 510 and SHS is applied until the required residual moisture is reached.
- the bulk material is then processed into asphalt together with bitumen and possibly other additives.
- a production method for the production of asphalt is created which is particularly easy to set up and can be operated cost-effectively.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Asphalt aus einem eine Restfeuchte aufweisenden Schüttgut und Bitumen.The invention relates to a method for producing asphalt from a bulk material and bitumen having residual moisture.
Asphalt bezeichnet im Allgemeinen ein Gemisch aus Bitumen und Mineralstoffen, wie Sand, Splitt und dergleichen. Asphalt kommt einerseits natürlich vor, zum Beispiel im Val de Travers, Neuchâtel (Schweiz) oder auf der Insel Trinidad. Anderseits wird Asphalt auch künstlich hergestellt. Das Bitumen wird zum Beispiel durch Destillation von Erdöl als schwerflüchtiger hochmolekularer Rückstand gewonnen. Bitumen kann damit modifiziert werden, um unterschiedliche Eigenschaften zu erreichen. Zum Beispiel können Polymere wie ataktisches Polypropylen (APP), Styrol-butadien-Styrol (SBS), Ethylen Propylen Dien Terpolymer (EPDM), Ethylen Vinyl Acetat Copolymer (EVA) oder auch Gummimehl, Wachse, Paraffine, Zeolithe etc. beigemengt sein. Mit diesen oder weiteren Zusatzstoffen können Eigenschaften wie Viskosität, Applikationstemperatur, Festigkeit, Abriebfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, Witterungsbeständigkeit etc. beeinflusst werden. Weiter können diese Eigenschaften auch durch Mischung von mehreren unterschiedlichen Bitumen beeinflusst werden.Asphalt generally refers to a mixture of bitumen and minerals such as sand, grit and the like. Asphalt naturally occurs on the one hand, for example in the Val de Travers, Neuchâtel (Switzerland) or on the island of Trinidad. On the other hand, asphalt is also manufactured artificially. Bitumen is obtained, for example, by distilling petroleum as a volatile, high-molecular residue. Bitumen can be modified to achieve different properties. For example, polymers such as atactic polypropylene (APP), styrene-butadiene-styrene (SBS), ethylene propylene diene terpolymer (EPDM), ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) or rubber powder, waxes, paraffins, zeolites etc. can be added. With these or other additives, properties such as viscosity, application temperature, strength, abrasion resistance, fatigue resistance, weather resistance etc. can be influenced. These properties can also be influenced by mixing several different bitumen.
Der Großteil des eingebauten Asphalts wird in Asphaltmischanlagen hergestellt. Dabei werden die einzelnen Bestandteile des Asphaltmischgutes gezielt zusammengesetzt und vermischt. Hierfür werden zunächst die Gesteinskörnungen in vordosierter Menge einer Trockentrommel zugegeben, um die enthaltene Feuchtigkeit des Gesteins zu verdampfen und die erforderliche Temperatur des Asphalts erzeugt. Der in der Mischanlage, insbesondere in der Trockentrommel anfallende Feinstaubanteil (auch Füller genannt) wird typischerweise mit Hilfe einer nachgeschalteten Entstaubungsanlage abgetrennt. Das vordosierte Mineralstoffgemisch verlässt die Trockentrommel und gelangt in einen Mischturm. Dort erfolgt die genaue Dosierung der warmen Mineralstoffe, meist nach vorheriger Absiebung in verschiedene Korngrößen. Anschliessend wird das heisse Bitumen in den Mischbehälter eingedüst und mit den Mineralstoffen vermischt. Der Asphalt hat zu diesem Zeitpunkt typischerweise eine Temperatur von ungefähr 160 bis 180C. Schliesslich wird der fertige Asphalt heiss über Verladesilos oder direkt auf Ladeflächen von Lastwagen verladen, um im Strassen- und Wegebau eingesetzt zu werden.The majority of the installed asphalt is produced in asphalt mixing plants. The individual components of the asphalt mix are specifically put together and mixed. For this purpose, the aggregates are added to a drying drum in a pre-metered amount in order to evaporate the moisture contained in the rock and generate the required temperature of the asphalt. The amount of fine dust (also called filler) in the mixing plant, especially in the drying drum, is typically separated with the help of a downstream dedusting plant. The pre-dosed mixture of minerals leaves the drying drum and reaches a mixing tower. There the exact dosage of the warm minerals takes place, usually after prior screening in different grain sizes. The hot bitumen is then injected into the mixing container and mixed with the minerals. The asphalt typically has a temperature of about 160 to 180C at this point. Finally, the finished asphalt is loaded hot via loading silos or directly onto the loading areas of trucks in order to be used in road and path construction.
Die Trockentrommel, auch Drehrohrofen genannt, ist ein Ofen zur kontinuierlichen Trocknung von Stoffen. Solche Öfen sind neben dem Einsatz bei der Trocknung von Mineralstoffen für die Asphaltproduktion auch in der Herstellung von Zement bekannt.The drying drum, also called rotary kiln, is an oven for the continuous drying of fabrics. In addition to their use in the drying of minerals for asphalt production, such furnaces are also known in the manufacture of cement.
Die Beheizung der Trockentrommel erfolgt entweder direkt, innerhalb des Ofens, zum Beispiel durch einen Brenner. Es existieren auch indirekte Beheizungen, bei welchen die Wärmezufuhr über die Drehrohrwand übertragen wird. Diese haben den Vorteil, dass die Temperatur des Innenraums der Trockentrommel besser kontrollierbar ist. Allerdings weisen diese Beheizungen einen äusserst schlechten Wirkungsgrad auf.The drying drum is heated either directly, inside the oven, for example by a burner. There are also indirect heaters in which the heat is transferred via the rotary tube wall. These have the advantage that the temperature of the interior of the drying drum is easier to control. However, these heaters have an extremely poor efficiency.
Weiter ist aus der
Die
Die Trockentrommel kann auch kombiniert zur Trocknung des Schüttgutes und zur Mischung des Asphalts aus Bitumen und Schüttgut eingesetzt werden. Prinzipiell sind dazu zwei Vorrichtungen bekannt:
- Doppelwandig: Im Aussenmantel wird das Schüttgut getrocknet, am Ende der Trommel wird das getrocknete Schüttgut in den Innenmantel überführt. In den Innenmantel ragt eine Lanze, über welche das Bitumen eingespritzt wird. Über geeignete Schaufelgeometrien wird der Asphalt gemischt und zurückbefördert. Solche Anlagen zeichnen sich durch den kompakten Aufbau aus und sind typischerweise mobil.
- Einwandig: Die Trommel weist eine grössere Länge auf, wobei im ersten Abschnitt der Trommel die Trocknung und im zweiten, sich anschliessenden Abschnitt der Trommel die Mischung erfolgt. Eine Lanze zum Eintragen des Bitumens ragt typischerweise über den Endbereich in die Trommel hinein.
- Double-walled: The bulk material is dried in the outer jacket, at the end of the drum the dried bulk material is transferred into the inner jacket. A lance protrudes into the inner jacket, through which the bitumen is injected. The asphalt is mixed and transported back using suitable bucket geometries. Such systems are characterized by their compact structure and are typically mobile.
- Single-walled: the drum has a longer length, with drying taking place in the first section of the drum and mixing in the second, subsequent section of the drum. A lance for introducing the bitumen typically projects into the drum through the end region.
Gesamthaft weisen die Trockentrommeln folgende Nachteile auf:
- Trockentrommeln sind konstruktiv sehr aufwändig. So müssen die Rohre drehbar gelagert und motorisch angetrieben sein.
- Aufgrund der aufwändigen Konstruktion sind solche Vorrichtungen teuer in der Herstellung.
- Drying drums are very complex to construct. For example, the pipes must be rotatably mounted and driven by a motor.
- Due to the complex construction, such devices are expensive to manufacture.
Der motorische Antrieb und die Lagerung der Trommel sind aufwändig in der Wartung. Insbesondere kann es bei einem Ausfall des Antriebs im Betrieb, d. h. beladener Trommel schwierig sein, die Trommel wieder in Rotation zu versetzen, ohne das Produkt austragen zu müssen.
- Drehrohröfen, die in voller Beladung mit heissen Materialien plötzlich stehenbleiben, erleiden oft aussergewöhnlich teure Schäden durch die einseitige Hitzeeinwirkung des stehengebliebenen Gutes: Dabei kann eine irreversible Krümmung des Drehrohres bis zu dessen Unbrauchbarkeit erfolgen.
- Die Trommel ist schwierig zu isolieren, so dass das Verfahren energetisch äusserst aufwändig und damit teuer ist.
- Die direkte Beheizung der Trockentrommel hat den Nachteil, dass die Wärmeverteilung nicht optimal ist, so kann zum Beispiel das Produkt örtlich überhitzt werden. Weiter steht das Produkt in direktem Kontakt mit dem Brenner und dessen Abgasen, womit das Produkt kontaminiert werden kann.
- Die indirekte Beheizung der Trockentrommel weist typischerweise einen schlechten Wirkungsgrad auf.
- Die Rückgewinnung von Wärme ist in der Regel unwirtschaftlich, da das Abgas eine relativ niedrige Temperatur aufweist.
- In der Trockentrommel wird Staub aufgewirbelt, welcher aufwändig aus den Abgasen filtriert werden muss.
- Die Abgase müssen auch nachbehandelt werden, um Emissionen von VOC's (volatil organic compounds) aus den Verbrennungsabgasen des Brenners zu verhindern. Solche Verfahren (Filtern, katalytische Nachverbrennung) sind kostenintensiv und aufwändig.
- Aufgrund des hohen Anteils an Luftsauerstoff und brennbaren Stoffen, wie zum Beispiel Stäube, besteht latente Feuer- und Explosionsgefahr.
- Weiter darf bei den Abgasen der Taupunkt nicht vor dem Kamineintritt unterschritten werden. Um die Temperatur solange über dem Taupunkt zu halten, muss viel Energie eingesetzt werden.
- Rotary tube furnaces that suddenly stop when fully loaded with hot materials often suffer exceptionally expensive damage from the one-sided heat exposure of the goods that have been left standing: This can result in an irreversible curvature of the rotary tube until it becomes unusable.
- The drum is difficult to isolate, so the process is extremely energy-intensive and therefore expensive.
- The direct heating of the drying drum has the disadvantage that the heat distribution is not optimal, for example the product can be overheated locally. The product is also in direct contact with the burner and its flue gases, which can contaminate the product.
- Indirect heating of the drying drum typically has poor efficiency.
- The recovery of heat is usually uneconomical because the exhaust gas has a relatively low temperature.
- Dust is whirled up in the drying drum, which has to be filtered out of the exhaust gases.
- The exhaust gases must also be post-treated in order to prevent emissions of VOCs (volatile organic compounds) from the combustion exhaust gases of the burner. Such processes (filtering, catalytic afterburning) are costly and complex.
- Due to the high proportion of atmospheric oxygen and combustible substances, such as dusts, there is a latent risk of fire and explosion.
- Furthermore, the exhaust gas must not fall below the dew point before the chimney enters. A lot of energy has to be used to keep the temperature above the dew point.
Die Industrie forscht seit Jahrzehnten an der Optimierung der Herstellung von Asphalt, insbesondere da es sich um ein Produkt handelt, welches weltweit in enormen Mengen produziert wird. Bislang wurden lediglich kleinere Erfolge durch Modifikationen an den Brennern und in der Wärmerückgewinnung erreicht.The industry has been researching the optimization of the production of asphalt for decades, especially since it is a product that is produced in enormous quantities worldwide. So far, only minor successes have been achieved through modifications to the burners and in heat recovery.
Weiter nimmt der Einsatz von recycliertem Asphalt einen immer grösseren Stellenwert ein. Gegenwärtig können geringe Mengen ungetrockneter recyclierter Asphalt beim Asphaltmischen beigemengt werden (im Bereich von 5%). Es ist ebenfalls bekannt, den recyclierten Asphalt vorgängig zu trocknen, damit grössere Mengen der Asphaltproduktion beigeführt werden können. Der recyclierte Asphalt kann aber aufgrund des grossen Schüttwinkels (ungefähr 60°) kaum vor der Trocknung dem Schüttgut beigemengt werden. Die schlechteren Fliesseigenschaften des recyclierten Asphalts beeinträchtigen den Transport im Drehrohrofen negativ, d.h. der Winkel des Drehrohrofens müsste der beigemengten Asphaltmenge angepasst werden. Weiter besteht im Drehrohrofen die Gefahr, dass das im recyclierten Asphalt vorhandene Bitumen sich entzünden kann. Weiter fallen damit vermehrt Abgase an. Auch werden die gesamte Trocknungsanlage und die Fördereinrichtungen durch die Verwendung von recycliertem Asphalt verschmutzt. Es wurden bislang verschiedene Anstrengungen unternommen, um den recyclierten Asphalt dennoch effizient trocknen zu können. Zum einen werden zwei Trocknungsanlagen parallel betrieben (sogenannt "schwarze" und "weisse" Trocknungsanlage) und zum andern werden die Trocknungsanlagen direkt über dem Silo respektive der Mischanlage (erhöht) angeordnet. Mit letzterer Massnahme kann auf eine Transporteinrichtung, insbesondere auf eine warme Transporteinrichtung, zwischen Trockentrommel und Silo verzichtet werden.The use of recycled asphalt is also becoming increasingly important. At present, small amounts of undried recycled asphalt can be added when mixing asphalt (in the range of 5%). It is also known to dry the recycled asphalt beforehand so that larger quantities of the asphalt production can be added. Due to the large angle of repose (approximately 60 °), the recycled asphalt can hardly be added to the bulk material before drying. The poorer flow properties of the recycled asphalt negatively affect transport in the rotary kiln, i.e. the angle of the rotary kiln would have to be adjusted to the amount of asphalt added. There is also the danger in the rotary kiln that the bitumen present in the recycled asphalt can ignite. Furthermore, exhaust gases are increasingly generated. The entire drying plant and conveyor systems are also contaminated by the use of recycled asphalt. Various efforts have been made so far to be able to efficiently dry the recycled asphalt. On the one hand, two drying systems are operated in parallel (so-called "black" and "white" drying systems) and on the other hand, the drying systems are arranged directly above the silo or the mixing system (raised). With the latter measure, a transport device, in particular a warm transport device, between the drying drum and the silo can be dispensed with.
Beide Massnahmen haben aber grosse Nachteile. Offensichtlich werden durch den Einsatz einer separaten Trocknungsanlage für den recyclierten Asphalt die Kosten massiv erhöht, da nicht nur eine zweite Trocknungsanlage gebaut, sondern auch ausgelastet, gewartet und gegebenenfalls repariert werden muss. Auch die Anordnung über der Mischvorrichtung hat den Nachteil, dass sie technisch sehr aufwendig ist.However, both measures have major disadvantages. Obviously, the use of a separate drying plant for the recycled asphalt increases the costs massively, because not only does a second drying plant have to be built, but also used, maintained and, if necessary, repaired. The arrangement above the mixing device also has the disadvantage that it is technically very complex.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörendes Verfahren zur Herstellung von Asphalt zu schaffen, welches energie- und kosteneffizient durchführbar ist und insbesondere auch für den Einsatz von recycliertem Asphalt geeignet ist.The object of the invention is to provide a process for the production of asphalt belonging to the technical field mentioned at the outset which can be carried out in an energy and cost-efficient manner and is in particular also suitable for the use of recycled asphalt.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung wird zur Herstellung von Asphalt das Schüttgut mit überhitztem Wasserdampf beaufschlagt, um die Restfeuchte im Schüttgut zu reduzieren und das Schüttgut mit der reduzierten Restfeuchte wird mit Bitumen vermengt, um Asphalt zu erhalten.The solution to the problem is defined by the features of claim 1. According to the invention, for the production of asphalt, the bulk material is subjected to superheated steam in order to reduce the residual moisture in the bulk material and the bulk material with the reduced residual moisture is mixed with bitumen in order to obtain asphalt.
Damit wird erfindungsgemäss überhitzter Wasserdampf in der Herstellung von Asphalt zur Reduktion von Restfeuchte in einem Schüttgut verwendet.According to the invention, superheated steam is used in the production of asphalt to reduce residual moisture in a bulk material.
Eine entsprechende Vorrichtung zur Reduktion einer Restfeuchte eines Schüttguts, umfasst einen Trocknungsraum zum Reduzieren der Restfeuchte des Schüttgutes, wobei dem Trocknungsraum ein Mischwerk zum Vermengen des Schüttgutes mit Bitumen und damit zur Herstellung von Asphalt nachgeschaltet ist. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von überhitztem Wasserdampf, womit überhitzter Wasserdampf in den Trocknungsraum eintragbar ist.A corresponding device for reducing a residual moisture content of a bulk material comprises a drying room for reducing the residual moisture content of the bulk material, the drying room being followed by a mixer for mixing the bulk material with bitumen and thus for producing asphalt. The device further comprises a generating device for generating superheated steam, with which superheated steam can be introduced into the drying room.
Nachfolgend wird unter prozentualem Anteil, zum Beispiel 10% Restfeuchte, jeweils ein prozentualer Anteil in Gewichtsprozent verstanden, sofern nichts anderes angegeben ist.In the following, a percentage, for example 10% residual moisture, is understood to mean a percentage in percent by weight, unless stated otherwise.
Überhitzter Wasserdampf ist Wasserdampf mit einer Temperatur oberhalb der Siedetemperatur. Zum Beispiel wird Wasserdampf bei atmosphärischem Druck als überhitzt angesehen, wenn die Temperatur grösser 100°C ist. Solcher überhitzter Wasserdampf ist trocken, das heisst, er enthält keine Wassertropfen. Daher wird der überhitzte Wasserdampf auch Trockendampf genannt.Superheated water vapor is water vapor with a temperature above the boiling point. For example, water vapor is considered overheated at atmospheric pressure if the temperature is above 100 ° C. Such superheated steam is dry, which means that it does not contain any water drops. The superheated steam is therefore also called dry steam.
Überraschenderweise haben Experimente gezeigt, dass in der Asphaltherstellung mit dem Einsatz von überhitztem Wasserdampf Schüttgüter für die Herstellung von Asphalt effizient getrocknet werden können, womit eine kostengünstigere und einfachere Asphaltproduktion erreicht werden kann. Während bei herkömmlichen Trommeltrocknern das Schüttgut zuerst erwärmt wird und erst danach trocknet, haben Versuche gezeigt, dass die Wärmeübertragung vom überhitzten Wasserdampf zur Restfeuchte im Schüttgut derart optimal ist, dass noch vor der eigentlichen respektive abschliessenden Erhitzung des Schüttgutes, die Restfeuchte bereits zu verdampfen beginnt. Demnach scheint die Wärmeübertragung zwischen dem überhitzten Wasserdampf und der Restfeuchte signifikant besser zu sein als zwischen dem überhitzten Wasserdampf und dem Schüttgut.Surprisingly, experiments have shown that in the production of asphalt, the use of superheated steam allows bulk goods to be dried efficiently for the production of asphalt, which means that asphalt production can be carried out more cheaply and easily. While in conventional drum dryers the bulk material is first heated and only then dries, tests have shown that the heat transfer from superheated steam to the residual moisture in the bulk material is so optimal that the residual moisture already begins to evaporate before the actual or final heating of the bulk material. Accordingly, the heat transfer between the overheated water vapor and the residual moisture appears to be significantly better than between the overheated water vapor and the bulk material.
Dieser Effekt konnte insbesondere bei mineralischen Schüttgütern wie zum Beispiel bei Sand in besonders grossem Ausmass beobachtet werden. Ein grosser Vorteil, welcher aus diesem Effekt hervorgeht, ist eine besonders energieeffiziente Trocknung, da ein wesentlicher Teil der Wärme direkt an die Restfeuchte übertragen werden kann. Weiter kann damit nicht nur die Restfeuchte an der Oberfläche, sondern auch Kapillarwasser besonders effizient entfernt werden. Die Versuche haben ebenfalls gezeigt, dass die Reduktion der Restfeuchte nicht nur unter relativ geringem Energieeinsatz erfolgen kann, sondern dass die Restfeuchte selbst auch in kurzer Zeit und unter geringem Energieaufwand besonders stark reduziert werden kann.This effect could be observed to a particularly large extent in the case of mineral bulk goods such as sand. A major advantage that results from this effect is particularly energy-efficient drying, since a substantial part of the heat can be transferred directly to the residual moisture. Furthermore, not only the residual moisture on the surface but also capillary water can be removed particularly efficiently. The tests have also shown that the residual moisture can not only be reduced using relatively little energy, but that the residual moisture itself can also be reduced particularly strongly in a short time and with little energy expenditure.
Beim Einsatz von überhitztem Wasserdampf für die Trocknung von Schüttgütern ist nicht alleine die Aufnahmekapazität für die Restfeuchte relevant, sondern die Bildung von "neuem" überhitztem Wasserdampf aus der Restfeuchte. Dies geschieht durch die Übertragung der Wärmeenergie des überhitzten Wasserdampfes an die Restfeuchte im Schüttgut. Je höher die Temperatur des überhitzten Wasserdampfes ist, desto mehr Restfeuchte kann damit in die Dampfphase überführt werden, womit das Schüttgut ebendiese Restfeuchte verliert.When using superheated steam for drying bulk goods, not only the absorption capacity for the residual moisture is relevant, but the formation of "new" superheated steam from the residual moisture. This is done by transferring the thermal energy of the superheated steam to the residual moisture in the bulk material. The higher the temperature of the superheated steam, the more residual moisture can be transferred to the vapor phase, causing the bulk material to lose this residual moisture.
Der Einsatz von überhitztem Wasserdampf beim Trocknen des Schüttgutes in der Herstellung von Asphalt weist gegenüber der üblichen Verwendung von Heissluft in der Trockentrommel unter anderen die folgenden Vorteile auf:
- 1. Überhitzter Wasserdampf weist eine wesentlich bessere Wärmeübertragung auf das Schüttgut und damit auf die Restfeucht im Schüttgut auf. Damit erfolgt eine schnelle Verdampfung der Restfeuchte im Schüttgut.
- 2. Überhitzter Wasserdampf kann so lange Restfeuchte aufnehmen, bis der Taupunkt des Wasserdampfs erreicht ist (100°C bei Atmosphärendruck).
- 3. Überhitzter Wasserdampf weist gegenüber Luft eine wesentlich höhere, in etwa die doppelte spezifische Wärmekapazität auf. Damit wird ein schneller Wärmeübergang erreicht.
- 4. Überhitzter Wasserdampf weist gegenüber Luft eine wesentlich geringere, rund 40 % geringere, Viskosität auf. Damit wird das Eindringen des überhitzten Wasserdampfs in Poren des Schüttgutes und damit der effektive Wärmetransport verbessert.
- 5. Da die Atmosphäre über dem Schüttgut aus Wasserdampf besteht, ist der Sauerstoffgehalt entsprechend klein, womit kaum Oxidationsprozesse einsetzen und eine Brand- und Explosionsgefahr gering gehalten werden kann.
- 6. Da kein Diffusionswiderstand zwischen verdampfter Feuchte und dem überhitzten Wasserdampf besteht, ergibt sich ein effizienterer Massentransport von innen nach aussen (auch aufgrund der geringen Viskosität unter Punkt 4).
- 7. Die Fördertechnik ist damit nicht auf die Trockentrommel beschränkt, sondern kann weitgehend beliebig gewählt werden. Mit einem Verzicht auf die Trockentrommel können insbesondere einfachere und kostengünstigere Fördertechniken eingesetzt werden, welche unter Umständen auch eine geringere Staubentwicklung verursachen, womit wiederum auf eine Abluftfiltrierung verzichtet oder auf eine einfachere und kostengünstigere Abluftfiltrierung zurückgegriffen werden kann.
- 8. Da bei der Erzeugung des Wasserdampfs typischerweise eine indirekte Heizung eingesetzt wird, ist der überhitzte Wasserdampf frei von Abgasen, womit wiederum auf aufwändige Filter verzichtet werden kann.
- 9. Es sind keine Schleusen oder Absperrungen notwendig.
- 10. Der Energiebedarf kann im Vergleich zur Heisslufttrocknung um bis zu 50% verringert werden.
- 11. Bis zu 90 % der Energie sind rückführbar.
- 12. Die Trocknungszeit kann um bis zu 80 % reduziert werden.
- 13. Die Trocknungsanlage kann kompakter und kostengünstiger ausgebildet werden, woraus auch geringere Investitionskosten resultieren.
- 14. Es entstehen kaum gesundheitsschädliche oder geruchsbelästigende Emissionen.
- 1. Superheated steam has a much better heat transfer to the bulk material and thus to the residual moisture in the bulk material. This quickly evaporates the residual moisture in the bulk material.
- 2. Overheated water vapor can absorb residual moisture until the dew point of the water vapor is reached (100 ° C at atmospheric pressure).
- 3. Superheated water vapor has a much higher, approximately twice the specific heat capacity compared to air. Thereby a quick heat transfer is achieved.
- 4. Superheated water vapor has a much lower, around 40% lower, viscosity than air. This improves the penetration of the superheated steam into the pores of the bulk material and thus the effective heat transfer.
- 5. Since the atmosphere above the bulk material consists of water vapor, the oxygen content is correspondingly low, which means that hardly any oxidation processes are used and the risk of fire and explosion can be kept low.
- 6. Since there is no diffusion resistance between evaporated moisture and the overheated water vapor, there is a more efficient mass transfer from the inside to the outside (also due to the low viscosity under point 4).
- 7. The conveyor technology is therefore not limited to the drying drum, but can largely be chosen as desired. By dispensing with the drying drum, in particular simpler and less expensive conveying techniques can be used, which under certain circumstances also cause less dust, which in turn means that there is no exhaust air filtration or simpler and less expensive exhaust air filtration.
- 8. Since indirect heating is typically used to generate the water vapor, the superheated water vapor is free of exhaust gases, which in turn means that expensive filters can be dispensed with.
- 9. No locks or barriers are necessary.
- 10. The energy requirement can be reduced by up to 50% compared to hot air drying.
- 11. Up to 90% of the energy can be traced.
- 12. The drying time can be reduced by up to 80%.
- 13. The drying system can be made more compact and less expensive, which also results in lower investment costs.
- 14. There are hardly any harmful or odor-causing emissions.
Vorzugsweise handelt es sich beim Schüttgut um ein mineralisches Schüttgut, insbesondere Kies oder Sand, dessen Restfeuchte reduziert wird. Dies ist von Vorteil, da für die Asphaltproduktion typischerweise mineralische Schüttgüter als Komponenten vorliegen, welche eine zu reduzierende Restfeuchte aufweisen.The bulk material is preferably a mineral bulk material, in particular gravel or sand, the residual moisture of which is reduced. This is advantageous because mineral bulk goods are typically available as components for asphalt production which have a residual moisture to be reduced.
Alternativ können auch Restfeuchten andere Edukte in der Asphaltproduktion mit diesem Verfahren verringert werden. Zum Beispiel kann eine Restfeuchte auch von rezykliertem Asphalt reduziert werden, um diesen anschliessend in der Mischvorrichtung dem Bitumen und dem mineralischen Schüttgut beizumengen.Alternatively, residual moisture in other starting materials in asphalt production can be reduced with this process. For example, residual moisture from recycled asphalt can also be reduced so that it can then be mixed with the bitumen and the mineral bulk material in the mixing device.
Bevorzugt ist die zu reduzierende Restfeuchte kleiner als 10%, vorzugsweise kleiner als 7 %, besonders bevorzugt kleiner als 5 %. Dadurch, dass für das Verfahren ein zu trocknendes Ausgangsmaterial mit relativ geringer Restfeuchte gewählt wird, kann die Asphaltherstellung besonders Energieeffizient durchgeführt werden. Insbesondere hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass auch bei geringem Anteil von Restfeuchte eine effiziente Wärmeübertragung durch den überhitzten Wasserdampf erreichbar ist, so dass auch relativ trockene Stoffe effizient mit überhitztem Wasserdampf getrocknet werden können.The residual moisture to be reduced is preferably less than 10%, preferably less than 7%, particularly preferably less than 5%. Because a starting material to be dried with a relatively low residual moisture is selected for the process, the asphalt production can be carried out in a particularly energy-efficient manner. In particular, it has surprisingly been found that even with a small proportion of residual moisture, efficient heat transfer can be achieved through the superheated steam, so that even relatively dry substances can be dried efficiently with superheated steam.
In Varianten können auch Schüttgüter mit grösserer Restfeucht als 10% mit überhitztem Wasserdampf getrocknet werden.Bulk goods with residual moisture greater than 10% can also be dried with superheated steam.
Vorzugsweise ist eine reduzierte Restfeuchte kleiner als 2 %, vorzugsweise kleiner als 1 %, besonders bevorzugt kleiner als 0.5 %. Für die Asphaltproduktion ist es von besonderem Vorteil, wenn das eingesetzt Schüttgut, welches nach dem Trocknungsvorgang typischerweise mit Bitumen vermengt wird, eine geringe Restfeuchte aufweist - allerdings ist es nicht zwingend notwendig, dass die Restfeuchte beliebig gering ist. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere eine Restfeuchte von ungefähr 0.5 % hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit im Herstellungsprozess sowie in Bezug auf die Anforderungen an die Asphaltqualität besonders ideal ist.A reduced residual moisture is preferably less than 2%, preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.5%. For asphalt production, it is particularly advantageous if the bulk material used, which is typically mixed with bitumen after the drying process, has a low residual moisture - however, it is not absolutely necessary that the residual moisture is as low as desired. It has been shown that, in particular, a residual moisture of approximately 0.5% is particularly ideal with regard to the economy in the production process and with regard to the requirements for the asphalt quality.
Prinzipiell ist es nicht ausgeschlossen, dass auch Schüttgüter mit einer Restfeuchte von grösser 2 % bereits mit Bitumen zu Asphalt vermengt werden können. Dies kann dann ausreichen, wenn geringere Anforderungen an den Asphalt gestellt sind oder wenn der Asphalt noch nachbehandelt wird. So können zum Beispiel dem Asphalt oder bereits dem Schüttgut hygroskopische Stoffe beigemengt werden, welche die freie Restfeuchte im Asphalt reduzieren.In principle, it is not excluded that even bulk goods with a residual moisture content of greater than 2% can already be mixed with bitumen to asphalt. This can be sufficient if the asphalt has to meet lower requirements or if the asphalt is still being treated. For example, hygroscopic substances that reduce the free residual moisture in the asphalt can be added to the asphalt or to the bulk material.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem Druck von 900 bis 1100 mbar erfolgt. Besonders bevorzugt wird das Verfahren beim lokalen Normaldruck durchgeführt. Damit kann auf eine aufwändige Konstruktion eines Trocknungsraums als Druckbehälter verzichtet werden. Unter dem Begriff "Trocknungsraum" ist nachfolgend ein Raum zu verstehen, in welchem die Trocknung des Schüttguts erfolgt. Die Anlage und die Wartung derselben werden damit besonders kostengünstig.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the method takes place at a pressure of 900 to 1100 mbar. The process is particularly preferably carried out at local normal pressure. A complex construction of a drying room as a pressure vessel can thus be dispensed with. The term “drying room” is to be understood below to mean a room in which the bulk material is dried. The installation and maintenance of the same are therefore particularly cost-effective.
In Varianten kann auch überhitzter Wasserdampf bei einem anderen Druck eingesetzt werden.Variants can also use superheated steam at a different pressure.
Vorzugsweise wird der überhitzte Wasserdampf in einen Trocknungsraum eingetragen, durch welchen das Schüttgut kontinuierlich in eine Transportrichtung transportiert wird. Damit wird eine kontinuierliche Trocknung des Schüttgutes erreicht. Kontinuierliche Prozesse haben den Vorteil, dass abgesehen von den Wartungszeiten oder für Reparaturen keine Unterbrechung des Prozesses notwendig ist. Im vorliegenden Fall ist die kontinuierliche Verfahrensweise von besonderem Vorteil, da mit dem überhitzten Wasserdampf im Trocknungsraum eine Atmosphäre geschaffen wird, welche konstant gehalten werden kann, insbesondere wenn der Stoffdurchsatz und die Schüttguteigenschaften im Wesentlichen konstant bleiben. Damit kann ein besonders einfach zu kontrollierendes Verfahren zum Trocknen eines Schüttgutes geschaffen werden, bei welchem kontinuierlich Feinjustierungen der Prozessparameter wie Dampfdurchsatz, Dampftemperatur, Stoffdurchsatz etc. vorgenommen werden können. Damit können, abgesehen von einem Verfahrensstart, die gewünschten Prozessbedingungen (typischerweise die nach der Trocknung erzielte Restfeuchte) konstant gehalten werden.The superheated steam is preferably introduced into a drying room through which the bulk material is continuously transported in a transport direction. This ensures continuous drying of the bulk material. Continuous processes have the advantage that apart from the maintenance times or for repairs, no interruption of the process is necessary. In the present case, the continuous procedure is of particular advantage since the superheated steam creates an atmosphere in the drying room which can be kept constant, especially if the material throughput and the bulk properties remain essentially constant. A particularly easy-to-control method for drying a bulk material can thus be created, in which continuous fine adjustments of the process parameters such as steam throughput, steam temperature, material throughput etc. can be carried out. Apart from starting the process, the desired process conditions (typically the residual moisture achieved after drying) can thus be kept constant.
Prinzipiell kann das Verfahren auch diskontinuierlich durchgeführt werden, wobei damit die Restfeuchte im Schüttgut sich in der Art eines Sägezahnmusters (oder Kippschwingung, Sägezahnschwingung) ändern würde. Die Restfeuchte würde jeweils beim Batchwechsel sprunghaft ansteigt, um danach kontinuierlich zu sinken.In principle, the method can also be carried out discontinuously, so that the residual moisture in the bulk material would change in the manner of a sawtooth pattern (or tilting oscillation, sawtooth oscillation). The residual moisture would increase abruptly each time the batch was changed, and then decrease continuously.
Vorzugsweise wird der überhitzte Wasserdampf im Gegenstrom, entgegen der Transportrichtung, in den Trocknungsraum eingetragen. So kann ein Temperaturgradient während des Eintragens des Schüttguts in den Trocknungsraum kontinuierlich steigen, womit ein monotones Aufheizen des Schüttguts erreicht wird. Beim Eintreten in den Trocknungsraum wird vorerst Oberflächenwasser (sofern vorhanden) und danach Grobkapillarwasser in die Dampfphase übertragen. Die grösste Energie wird zum Entfernen des Feinkapillarwassers benötigt. Da das Feinkapillarwasser aber erst gegen Ende des Trocknungsprozesses entfernt wird, ist es von Vorteil, wenn das Schüttgut im Gegenstrom mit dem überhitzten Wasserdampf beaufschlagt wird. Weiter ergibt sich aus dem Gegenstromverfahren den Vorteil, dass eine erhöhte Konvektion erreicht wird, womit eine verbesserter Kontakt zwischen überhitztem Wasserdampf und Schüttgut und damit ein effizienteres Verdampfen der Restfeuchte im Schüttgut erreicht wird.The superheated steam is preferably introduced into the drying room in counterflow, counter to the direction of transport. So a temperature gradient continuously increase while the bulk material is being fed into the drying room, thus achieving monotonous heating of the bulk material. When entering the drying room, surface water (if available) and then coarse capillary water are transferred to the vapor phase. The greatest amount of energy is needed to remove the fine capillary water. However, since the fine capillary water is only removed towards the end of the drying process, it is advantageous if the bulk material is subjected to the superheated steam in countercurrent. The countercurrent process also has the advantage that increased convection is achieved, which results in improved contact between superheated steam and bulk material and thus more efficient evaporation of the residual moisture in the bulk material.
In Varianten kann der überhitzte Wasserdampf auch im Gleichstrom mit dem Schüttgut durch den Trocknungsraum transportiert werden. Dies hat den Vorteil, dass durch das Schüttgut selbst, welches mit geringerer Temperatur aus dem Trocknungsraum austritt, weniger Energie aus dem System abgeführt wird.In variants, the superheated steam can also be transported through the drying room in cocurrent with the bulk material. This has the advantage that the bulk material itself, which exits the drying room at a lower temperature, dissipates less energy from the system.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Fördervorrichtung, womit das Schüttgut durch den Trocknungsraum hindurch in das Mischwerk förderbar ist. Bevorzugt wird damit das Schüttgut über ein Förderband durch den Trocknungsraum hindurchgefördert. Diese Fördertechnik ist besonders einfach installierbar sowie kostengünstig in der Anschaffung und im Unterhalt. Mit Förderbändern kann das Schüttgut insbesondere während eines Grossteils des Herstellungsprozesses transportiert werden. Eine Zufuhr zum Trocknungsraum kann ebenfalls bereits über Förderbänder erfolgen. Damit muss das Schüttgut während des Prozesses nicht aufwändig auf eine andere Fördervorrichtung, wie zum Beispiel eine Trommel oder eine Schnecke, umgeladen werden. Auch kann das bereits getrocknete Schüttgut mit derselben Fördervorrichtung weiter transportiert werden, zum Beispiel zu einer Mischvorrichtung, in welcher dem Schüttgut Bitumen beigemengt wird. Weiter kann mit einem Förderband ein Stoffumsatz besonders einfach angepasst werden, indem die Beladung (zum Beispiel Menge Schüttgut pro Laufmeter) geändert oder die Vorschubgeschwindigkeit des Förderbands angepasst wird. Der Einsatz von überhitztem Wasserdampf hat in diesem Zusammenhang den Vorteil, dass das Schüttgut während des Trocknungsvorgangs nicht zwingend durchmischt wird, da der überhitzte Wasserdampf für einen sehr guten Wärmetransport sorgt.The device preferably comprises a conveying device, by means of which the bulk material can be conveyed through the drying space into the mixing unit. The bulk material is thus preferably conveyed through the drying room via a conveyor belt. This conveyor technology is particularly easy to install and inexpensive to purchase and maintain. The bulk material can be transported with conveyor belts, in particular during a large part of the manufacturing process. A supply to the drying room can also already take place via conveyor belts. This means that the bulk material does not have to be reloaded onto another conveying device, such as a drum or a screw, during the process. The already dried bulk material can also be transported further using the same conveying device, for example to a mixing device in which bitumen is added to the bulk material. A conveyor belt can also be used to adjust the fabric turnover particularly easily by changing the loading (for example, quantity of bulk material per linear meter) or by adjusting the feed speed of the conveyor belt. In this context, the use of superheated steam has the advantage that the bulk material during the Drying process is not necessarily mixed, because the superheated steam ensures very good heat transfer.
In Varianten kann auch eine Trockentrommel eingesetzt werden, d. h. der Trocknungsraum kann selbst als Fördermittel ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass bestehende Anlagen zur Herstellung von Asphalt, insbesondere die Trocknungsanlage relativ einfach mit einer Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von überhitztem Wasserdampf nachgerüstet werden kann. Weiter kann die Förderung des Schüttguts auch mittels einer Förderschnecke oder sonstigen dem Fachmann bekannten Fördermitteln für Feststoff erfolgen. Insbesondere kann die Trocknung auch batchweise, d. h. diskontinuierlich erfolgen.In variants, a drying drum can also be used, i.e. H. the drying room can itself be designed as a funding. This has the advantage that existing plants for the production of asphalt, in particular the drying plant, can be retrofitted relatively easily with a generating device for generating superheated steam. The bulk material can also be conveyed by means of a screw conveyor or other conveying means for solids known to the person skilled in the art. In particular, drying can also be carried out batchwise, i.e. H. done discontinuously.
In einer weiteren Variante kann auch eine weitgehend beliebige Fördervorrichtung, zum Beispiel eine Fördervorrichtung zum Fördern des Schüttgutes nach der Trocknung zu einem Silo, insbesondere einem Heisssilo oder einer Mischanlage eingesetzt werden. Diese Fördervorrichtung kann beispielsweise bei einer Förderung in ein Silo ein senkrecht ausgerichtetes Schaufelförderband umfassen, welches zu einem Trocknungsraum nachgerüstet werden kann. Damit kann die Asphaltproduktionsanlage besonders kostengünstig nachgerüstet und kompakt ausgebildet werden.In a further variant, a largely arbitrary conveying device, for example a conveying device for conveying the bulk material after drying to a silo, in particular a hot silo or a mixing plant, can also be used. When conveying into a silo, this conveying device can comprise, for example, a vertically aligned blade conveyor belt which can be retrofitted to a drying room. This means that the asphalt production plant can be upgraded and made compact in a particularly cost-effective manner.
Die Fördervorrichtung kann auch als Kettenförderer, Vibrationsförderer, Rohrförderer, Schienenförderer mit Beförderungswagen, Schneckenförderer, Schüttelrutsche, Schwingförderer und dergleichen ausgebildet sein.The conveyor device can also be designed as a chain conveyor, vibration conveyor, tube conveyor, rail conveyor with transport carriage, screw conveyor, shaking chute, vibrating conveyor and the like.
In einer bevorzugten Variante wird jedoch der typische Trommeltrockner in der Asphaltproduktionsanlage durch einen Trocknungsraum ersetzt, welcher als Fördervorrichtung besonders bevorzugt ein Förderband enthält.In a preferred variant, however, the typical drum dryer in the asphalt production plant is replaced by a drying room which particularly preferably contains a conveyor belt as the conveying device.
Erfindungsgemäss wird der überhitzte Wasserdampf durch eine Aufnahme von Restfeuchte des Schüttgutes abgekühlt und bei einer Temperatur von mindestens 100°C, vorzugsweise mindestens 105°C aus dem Trocknungsraum ausgetragen.According to the invention, the superheated steam is cooled by absorbing residual moisture in the bulk material and discharged from the drying room at a temperature of at least 100 ° C., preferably at least 105 ° C.
Vorzugsweise wird überhitzter Wasserdampf bei einer Temperatur zwischen 100°C und 350°C, vorzugsweise zwischen 170°C und 270°C, besonders bevorzugt zwischen 200°C und 240°C in den Trocknungsraum eingetragen. Versuche haben gezeigt, dass das Verfahren zum Beispiel gut bei 220°C durchgeführt werden kann. Besonders bevorzugt ist die Temperatur des überhitzten Wasserdampfs über 100°C. Prinzipiell ist die Temperatur bei konstantem Stoffdurchsatz von überhitztem Wasserdampf proportional zur umgesetzten Stoffmenge an Schüttgut. Das Ziel bei der Wahl der Eintragstemperatur des überhitzten Wasserdampfs in den Trocknungsraum ist, dass der aus dem Trocknungsraum austretende Wasserdampf - zwar bei einer niedrigeren Temperatur - aber nach wie vor überhitzt ist. Würde nämlich die Temperatur des Wasserdampfs unter den Siedepunkt fallen, so würde der Dampf kondensieren und das Schüttgut würde damit befeuchtet. Anderseits soll die Temperatur des überhitzten Wasserdampfs aus ökonomischen Gründen beim Eintrag in den Trocknungsraum nur so hoch sein, dass die Temperatur des aus dem Trocknungsraum austretenden Wasserdampfs nicht weit über dem Siedepunkt liegt. Vorzugsweise wird der überhitzte Wasserdampf im Kreislauf geführt, wobei die durch den Trocknungsprozess dem überhitzten Wasserdampf zugeführte Dampfmenge zum Beispiel über einen Wärmetauscher abgeschieden wird.Superheated steam is preferably introduced into the drying room at a temperature between 100 ° C. and 350 ° C., preferably between 170 ° C. and 270 ° C., particularly preferably between 200 ° C. and 240 ° C. Experiments have shown that the process can be carried out well at 220 ° C, for example. The temperature of the superheated steam above 100 ° C. is particularly preferred. In principle, the temperature with a constant material throughput of superheated steam is proportional to the quantity of bulk material converted. The goal when choosing the entry temperature of the superheated steam in the drying room is that the water vapor emerging from the drying room - although at a lower temperature - is still overheated. If the temperature of the water vapor would drop below the boiling point, the steam would condense and the bulk material would be moistened. On the other hand, the temperature of the superheated steam should only be so high for economic reasons when it is introduced into the drying room that the temperature of the water steam emerging from the drying room is not far above the boiling point. The superheated steam is preferably circulated, the amount of steam supplied to the superheated steam through the drying process being separated off, for example, via a heat exchanger.
Der Trocknungsprozess kann zum Beispiel über die Dampftemperatur beim Eintrag, über die Dampfmenge oder über die Schüttgutfördermenge geregelt werden. Vorzugsweise erfolgt die Regelung kontinuierlich anhand von aktuellen Messdaten dieser Parameter. Die Regelung kann aber auch sporadisch, aufgrund periodischer Analysen des Wassergehalts im getrockneten Schüttgut oder in anderen Intervallen erfolgen.The drying process can be regulated, for example, via the steam temperature at the point of entry, via the steam quantity or via the bulk material flow. The control is preferably carried out continuously on the basis of current measurement data of these parameters. The regulation can also be carried out sporadically, on the basis of periodic analyzes of the water content in the dried bulk material or at other intervals.
Dem Fachmann ist klar, dass der überhitzte Wasserdampf auch eine Temperatur über 350°C haben kann. Solche hohen Temperaturen können zum Beispiel bei der Produktion von Gussasphalt von Vorteil sein.It is clear to the person skilled in the art that the superheated steam can also have a temperature above 350 ° C. Such high temperatures can be beneficial, for example, in the production of mastic asphalt.
Vorzugsweise weist die Austrittstemperatur des Schüttguts mit reduzierter Restfeuchte eine Temperatur von über 100°C, besonders bevorzugt über 150°C, insbesondere von mehr als 160° auf. Diese Temperatur hat sich als besonders vorteilhaft für die Weiterverarbeitung des Schüttguts zu Asphalt erwiesen.The outlet temperature of the bulk material with reduced residual moisture preferably has a temperature of above 100 ° C., particularly preferably above 150 ° C., in particular of more than 160 °. This temperature has proven to be particularly advantageous for the further processing of the bulk material to asphalt.
In Varianten kann die Austragungstemperatur auch grösser als 160°C oder tiefer als 100°C sein.In variants, the discharge temperature can also be higher than 160 ° C or lower than 100 ° C.
In einem besonders bevorzugten Verfahren wird der überhitzte Wasserdampf bei einer Temperatur von 220°C in den Trocknungsraum eingetragen und der Volumenstrom des überhitzten Wasserdampfs wird derart gesteuert, dass die Temperatur des überhitzten Wasserdampfs innerhalb des Trocknungsraums nicht unter 200°C, vorzugsweise nicht unter 210°C fällt. Diese Parameter sind von besonderem Vorteil, da damit das ausgetragene Schüttgut nicht nur hinreichend Trocken ist, sondern auch bei relativ kleiner Verweildauer im Trocknungsraum auf eine hinreichend hohe Weiterverarbeitungstemperatur, insbesondere auf über 160°C, erhitzt werden kann.In a particularly preferred method, the superheated steam is introduced into the drying room at a temperature of 220 ° C. and the volume flow of the superheated steam is controlled in such a way that the temperature of the superheated steam inside the drying room does not fall below 200 ° C., preferably not below 210 ° C falls. These parameters are of particular advantage since the discharged bulk material is not only sufficiently dry, but can also be heated to a sufficiently high processing temperature, in particular to over 160 ° C., even with a relatively short residence time in the drying room.
Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die Parametersteuerung beliebig variiert werden kann, um dasselbe Resultat zu erreichen. Dazu können die Eintrittstemperatur und der Volumenstrom des überhitzten Wasserdampfs, sowie der Stoffdurchsatz des Schüttgutes variiert werden.However, it is clear to the person skilled in the art that the parameter control can be varied as desired in order to achieve the same result. For this purpose, the inlet temperature and the volume flow of the superheated steam as well as the material throughput of the bulk material can be varied.
Versuche haben gezeigt, dass typischerweise die Restfeuchte im Schüttgut derart effizient reduziert werden kann, dass die gewünschte Austragungstemperatur des Schüttguts typischerweise noch nicht erreicht ist, während die Restfeuchtigkeit bereits hinreichend reduziert ist. In diesem Fall wird die Verweildauer im Trockenraum künstlich verlängert, um die gewünschte Austragungstemperatur zu erreichen.Tests have shown that typically the residual moisture in the bulk material can be reduced so efficiently that the desired discharge temperature of the bulk material has typically not yet been reached, while the residual moisture is already sufficiently reduced. In this case, the dwell time in the drying room is artificially extended to reach the desired discharge temperature.
In Varianten kann das Schüttgut nach dem Trocknungsvorgang in einem separaten Verfahrensschritt in einer zusätzlichen Heizvorrichtung auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Damit kann gegebenenfalls ein kostengünstigeres Trocknungsverfahren bereitgestellt werden, da eine geringere Leistung der Erzeugungsvorrichtung für den überhitzten Wasserdampf verwendet und auch eine kleinere Trocknungsvorrichtung eingesetzt werden kann.In variants, the bulk material can be brought to the desired temperature in an additional heating device in a separate process step. This may make it possible to provide a more cost-effective drying process, since a lower power of the generating device is used for the superheated steam and a smaller drying device can also be used.
Bevorzugt wird das Schüttgut mit dem überhitzten Wasserdampf auf eine Temperatur von vorzugsweise über 140 °C, besonders bevorzugt auf 150 °C bis 170 °C, insbesondere auf 155 °C bis 165 °C aufgeheizt. Damit wird eine ideale Weiterverarbeitungstemperatur für die Herstellung des Asphalts erreicht.The bulk material is preferably heated with the superheated steam to a temperature of preferably above 140 ° C., particularly preferably from 150 ° C. to 170 ° C., in particular to 155 ° C. to 165 ° C. This achieves an ideal processing temperature for the production of the asphalt.
In Varianten kann auch eine andere Temperatur, zum Beispiel über 165 °C vorgesehen sein. Für die Herstellung von Gussasphalt kann zum Beispiel eine Temperatur von 260 °C vorgesehen sein.In variants, a different temperature, for example above 165 ° C., can also be provided. For example, a temperature of 260 ° C can be provided for the production of mastic asphalt.
Vorzugsweise wird das Schüttgut reduzierter Restfeuchte insbesondere durch Rütteln oder Absaugen entstaubt. Dadurch, dass im Trocknungsverfahren auf einen Trommeltrockner verzichtet werden kann, werden die im Schüttgut enthaltenen Stäube, welche in der Asphaltproduktion nicht erwünscht sind, nicht aufgewirbelt (die Aufwirbelung erfolgt einerseits aufgrund der Rotation in der Trommel, anderseits aber auch durch den durch den Brenner erzeugten Gasstrom). Damit kann auch auf eine aufwendige Filtration der Abluft verzichtet werden. Um diese Stäube dennoch effizient und kostengünstig entfernen zu können, kann zum Beispiel als besonders einfache und kostengünstige Variante ein Rüttelsieb oder ein Sauger vorgesehen sein. Dem Fachmann sind aber auch andere Varianten zur Entstaubung des Schüttgutes nach dem Trocknungsvorgang bekannt. Prinzipiell könnte das Schüttgut auch bereits vor dem Trocknungsvorgang entstaubt werden.The bulk material of reduced residual moisture is preferably dedusted, in particular by shaking or suction. Because there is no need for a drum dryer in the drying process, the dusts contained in the bulk material, which are not desirable in asphalt production, are not whirled up (whirling takes place on the one hand due to the rotation in the drum, but on the other hand also due to the burner gas stream). This means that there is no need for complex filtration of the exhaust air. In order to be able to remove these dusts efficiently and inexpensively, a vibrating screen or a suction device can be provided, for example, as a particularly simple and inexpensive variant. However, other variants for dedusting the bulk material after the drying process are known to the person skilled in the art. In principle, the bulk material could also be dedusted before the drying process.
Vorzugsweise bildet der Trocknungsraum ein geschlossenes System, insbesondere ein geschlossener Kreislauf. Das System umfasst bevorzugt die Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen des überhitzten Wasserdampfs. Damit kann der Wasserdampf nach dem Durchtritt durch den Trocknungsraum entweder direkt wieder aufgeheizt und rückgeführt werden, oder die Restenergie des Wasserdampfs kann über einen im System integrierten Wärmetauscher zurückgewonnen werden, während das verbleibende Kondensat entsorgt werden kann. Das geschlossene System hat den Vorteil, dass das Verfahren besonders energieeffizient durchgeführt werden kann. Weiter weist das geschlossene System den Vorteil auf, dass keine Abgase, Stäube oder sonstige Emissionen austreten können, womit ein besonders sicherer Betrieb erreicht wird.The drying room preferably forms a closed system, in particular a closed circuit. The system preferably includes the generating device for generating the superheated steam. This means that after passing through the drying room, the water vapor can either be directly heated up and returned, or the residual energy of the water vapor can be recovered via a heat exchanger integrated in the system, while the remaining condensate can be disposed of. The closed system has the advantage that the process can be carried out in a particularly energy-efficient manner. The closed system also has the advantage that no exhaust gases, dusts or other emissions can escape, which ensures particularly safe operation.
In Varianten kann die Vorrichtung auch offen gehalten sein. Auch in diesem Fall kann eine Energierückgewinnung erfolgen - wenn auch nicht mit derselben Effizienz.In variants, the device can also be kept open. In this case, too, energy can be recovered - if not with the same efficiency.
Wird das System im Kreislauf betrieben, so kann der Wasserdampf direkt wieder für die Produktion von überhitztem Wasserdampf eingesetzt werden, da nach dem Einsatz des Wasserdampfes nach wie vor Wasserdampf vorliegt - Unterschied liegt im Wesentlichen in der tieferen Temperatur und in der höheren Menge, welche sich während des Trocknungsprozesses aufgrund der verdampften Restfeucht erhöht. Da der Wasserdampf keinen Abgasen eines Brenners ausgesetzt war, verunreinigt sich dieser ausschliesslich durch volatile Anteile des Schüttgutes. Falls lediglich Kies oder Sand als Schüttgut eingesetzt wird, kann damit der Wasserdampf auch nach dem Trocknungsprozess noch relativ sauber vorliegen, da ausser Wasser kaum volatile Stoffe im Kies oder Sand vorhanden sind.If the system is operated in a cycle, the water vapor can be used again directly for the production of superheated steam, since after the use of the Water vapor is still present - the difference lies essentially in the lower temperature and in the higher amount, which increases during the drying process due to the evaporated residual moisture. Since the water vapor was not exposed to the flue gas of a burner, it is only contaminated by volatile parts of the bulk material. If only gravel or sand is used as bulk material, the water vapor can still be relatively clean even after the drying process, since apart from water there are hardly any volatile substances in the gravel or sand.
Demgegenüber wird bei einer Heisslufttrocknung trockene Luft verwendet, welche nach dem Einsatz Feuchtigkeit aufweist und so nicht wieder einsetzbar ist. Das Prinzip der Heisslufttrocknung basiert im Unterschied zur vorliegenden Methode darauf, dass trockene Luft bis zur Sättigung eine gewisse Menge Wasser aufnehmen kann. Danach muss die feuchte Luft von den Schadstoffen des Brenners gereinigt werden und gegebenenfalls kann über einen Wärmetauscher die Wärme zurückgewonnen werden.In contrast, dry air is used in hot air drying, which has moisture after use and is therefore not reusable. In contrast to the present method, the principle of hot air drying is based on the fact that dry air can absorb a certain amount of water until it is saturated. Then the moist air must be cleaned of the pollutants of the burner and, if necessary, the heat can be recovered via a heat exchanger.
Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.Further advantageous embodiments and combinations of features of the invention result from the following detailed description and the entirety of the claims.
Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Asphalt gemäss dem Stand der Technik;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Asphalt unter Verwendung von überhitztem Wasserdampf in einer Trockentrommel, die nicht unter den Schutzumfang des Anspruchs 1 fällt;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Asphalt unter Verwendung von überhitztem Wasserdampf in einem Trocknungsraum mit einem Förderband bei über dem Silo angeordnetem Trocknungsraum;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Asphalt unter Verwendung von überhitztem Wasserdampf in einem Trocknungsraum mit einem Förderband und einem Trommelmischer;
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Teils der Vorrichtung zur Herstellung von Asphalt unter Verwendung von überhitztem Wasserdampf, welcher innerhalb eines Trocknungsraums erzeugt wird;
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Teils der Vorrichtung zur Herstellung von Asphalt unter Verwendung von überhitztem Wasserdampf, welcher in einen Rührkessel eingeleitet wird.
- Fig. 1
- a schematic representation of a device for the production of asphalt according to the prior art;
- Fig. 2
- a schematic representation of an apparatus for the production of asphalt using superheated steam in a drying drum, which does not fall within the scope of claim 1;
- Fig. 3
- is a schematic representation of a second embodiment of an apparatus for producing asphalt using superheated Water vapor in a drying room with a conveyor belt with the drying room arranged above the silo;
- Fig. 4
- a schematic representation of a third embodiment of an apparatus for producing asphalt using superheated steam in a drying room with a conveyor belt and a drum mixer;
- Fig. 5
- a schematic representation of a fourth embodiment of part of the device for the production of asphalt using superheated steam, which is generated within a drying room;
- Fig. 6
- is a schematic representation of a fifth embodiment of part of the device for the production of asphalt using superheated steam, which is introduced into a stirred tank.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the figures.
Die
In einem ersten Schritt wird das feuchte Schüttgut 101, zum Beispiel feuchter Sand 101, auf einem Förderband 110 in einen Trommeltrockner 120 befördert. Der Trommeltrockner 120 ist auch unter dem Begriff Drehrohrofen, Trockentrommel etc. bekannt. Er weist einen Zylindermantel respektive eine Trommel auf, welcher rotierbar angetrieben ist. Bei der einen Öffnung, dem Eintrag 121 des Trommeltrockners, wird das zu trocknende Schüttgut 101, vorliegend mit einem Förderband 110, eingetragen. Ein Transport des Schüttgutes in der Trockentrommel wird durch eine geringe Neigung der Trommel in Förderrrichtung, vom Eintrag 121 hin zum Austrag 122, erreicht, so dass bei der sich rotierenden Trommel das Schüttgut 101 kontinuierlich in Richtung des Austrags 122 ausgetragen werden kann. Im Bereich des Austrags 122 der Trommel befindet sich ein Brenner 130, womit der Innenraum der Trommel beheizt wird, um damit das Schüttgut 101 zu trocknen. Die anfallenden Abgase werden auf der Eintragsseite der Trommel abgeführt und mit Filternaufbereitet (nicht dargestellt).In a first step, the
Das aus dem Trommeltrockner 120 ausgetragene, getrocknete Schüttgut 102 wird über ein weiteres Förderband 140 in einen Eintrag eines wärmeisolierten Schaufelförderers 150 transportiert. Damit wird das getrocknete Schüttgut 102 in ein Silo 160 eingetragen. Ein weiteres, peripher zum Silo 160 angeordnetes Silo 170 enthält Bitumen 103. Das Bitumen 103 wird in einer Mischvorrichtung 180 mit dem getrockneten Schüttgut 102 zu Asphalt 104 vermengt, welcher zur weiteren Verwendung mit einem Transporter 190 an seinen Bestimmungsort transportiert werden kann.The dried
Zu dem obig beschriebenen Verfahren sind Varianten bekannt. So ist zum Beispiel der Einsatz einer indirekten Beheizung des Trommeltrockners auch bekannt. Weiter sind auch Verfahren bekannt, bei welchen das Bitumen direkt in die Trocknungstrommel eingetragen und dort der Asphalt gemischt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Schüttgut in einem Doppelmantel getrocknet und anschliessend während einer Rückführung im Innenmantel mit Bitumen vermischt.Variants of the method described above are known. For example, the use of indirect heating of the drum dryer is also known. Methods are also known in which the bitumen is fed directly into the drying drum and the asphalt is mixed there. In a further embodiment, the bulk material is dried in a double jacket and then mixed with bitumen during recycling in the inner jacket.
Die
Die vorliegende Vorrichtung 200 zeigt eine Möglichkeit auf, wie eine Vorrichtung 100 gemäss dem Stand der Technik (siehe
Die Vorrichtung 200 umfasst im Wesentlichen die Teile gemäss der
Aufgrund des Trocknungsvorgangs ist der SHS-Massenstrom beim Eintritt 221 grösser als beim Austritt 222. Deshalb wird bei der SHS-Erzeugungsvorrichtung 230 ein Teil des Massenstroms abgezweigt. Dieser Teilstrom wird kondensiert und entsorgt. Die Kondensation erfolgt vorzugsweise über einen Wärmetauscher, womit zumindest ein Teil der Wärmeenergie zurückgewonnen werden kann. Gegebenenfalls erfolgt vor oder nach der Kondensation ein Reinigungsschritt mit Filter, Aktivkohle, über Sedimentation oder dergleichen. Der nicht entsorgte Teilstrom wird aufbereitet, um diesen wieder als SHS dem Trommeltrockner 220 zuführen zu können. Die Aufbereitung kann eine Reinigung des SHS umfassen. Zum Beispiel kann der SHS über Filter, Zyklon oder andere dem Fachmann bekannte Systeme geführt werden, um Verunreinigungen abzuscheiden. Weiter umfasst die Aufbereitung das Aufheizen des SHS oder je nach Temperatur des Wasserdampfes/Wassers (der SHS soll im Trommeltrockner die Kondensationstemperatur nicht erreichen, bis zur Aufbereitung könnte der SHS aber durchaus soweit abkühlen). Die Reinigung des SHS kann auch vor dem Aufteilen in die Teilströme erfolgen.Due to the drying process, the SHS mass flow at the
Der SHS wird damit weitgehend im Kreislauf verwendet, lediglich die Menge des durch die Trocknung anfallenden Wassers wird dem Kreislauf entnommen. Für die SHS-Erzeugung ist nach der Initiierung des Verfahrens kein Frischwasser notwendig, womit das System ökologisch betrieben werden kann. Dadurch, dass lediglich SHS mit dem Schüttgut in Berührung kommt, können auch Kontaminationen des Schüttgutes vermieden werden. Verunreinigungen können direkt mit dem SHS aufgefangen und durch eine Kondensation in die Wasserphase überführt werden. Dazu kann zum Beispiel der Einsatz eines Zyklons von Vorteil sein, da damit das abzuscheidende Wasser mit den Verunreinigungen aufkonzentriert werden kann.The SHS is thus largely used in the cycle, only the amount of water generated by the drying is taken from the cycle. After the initiation of the process, no fresh water is required for SHS generation, which means that the system can be operated ecologically. Since only SHS comes into contact with the bulk material, contamination of the bulk material can also be avoided. Contamination can be caught directly with the SHS and transferred to the water phase by condensation. The use of a cyclone, for example, can be an advantage here, since it can be used to concentrate the water to be separated with the impurities.
In einer nicht dargestellten Variante kann auf die SHS-Erzeugungsvorrichtung 230 auch verzichtet werden. In diesem Fall wird der SHS aus der Feuchtigkeit des feuchten Schüttguts 201 erzeugt, indem der Innenraum, vorzugsweise indirekt, erhitzt wird. Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, dass es beim Aufstarten relativ lange dauern kann, bis sich die SHS-Atmosphäre eingestellt hat. In einer weiteren Variante wird mit der SHS-Erzeugungsvorrichtung 230 die SHS-Atmosphäre erzeugt und danach abgeschaltet, wenn die SHS-Atmosphäre mit der Restfeuchte des Schüttgutes aufrechterhalten werden kann.In a variant not shown, the
Das aus dem Trommeltrockner 220 ausgetragene, getrocknete Schüttgut 202 wird über ein weiteres Förderband 140 in einen Eintrag eines Schaufelförderers 150 eingetragen. Damit wird das getrocknete Schüttgut 202 in ein Silo 160 eingetragen. Ein weiteres, peripher zum Silo 160 angeordnetes Silo 170 enthält Bitumen 203. Das Bitumen 203 wird in einer Mischvorrichtung 180 mit dem getrockneten Schüttgut 202 zu Asphalt 204 vermengt, welches zur weiteren Verwendung mit einem Transporter 190 an seinen Bestimmungsort transportiert werden kann.The dried
Dem Fachmann ist klar, dass auf das Silo 160 auch verzichtet werden kann. In diesem Fall kann das Schüttgut kontinuierlich zu Asphalt weiter verarbeitet werden. Dies hat den Vorteil, dass die im frisch getrockneten Schüttgut 202 enthaltene Wärmeenergie für die Aspahltmischung verwendet werden kann.It is clear to the person skilled in the art that the
Dem Fachmann ist ebenfalls klar, dass die Transportvorrichtungen, insbesondere die Förderbänder und der Schaufelförderer auch durch andere Transportvorrichtungen ersetzt oder je nach Anordnung der Teile, zum Beispiel wenn der Austrag des Trommeltrockners 220 direkt über dem Eintrag des Schaufelförderers 150 liegt, auf die Transportvorrichtung ganz verzichtet werden kann. Der Schaufelförderer kann zum Beispiel durch einen Schneckenförderer ersetzt werden.It is also clear to the person skilled in the art that the transport devices, in particular the conveyor belts and the scoop conveyor, are also replaced by other transport devices or, depending on the arrangement of the parts, for example if the discharge of the
Die
Der Trocknungsraum 320 ist an eine SHS-Erzeugungsvorrichtung 330, analog zur SHS-Erzeugungsvorrichtung 230, angeschlossen. Diese ist über eine Zuleitung 331 im Bereich des Austrags 323 im Bodenbereich mit der Trockenkammer 320 verbunden, so dass SHS in den Trocknungsraum 320 geführt werden kann. Ebenfalls im Bodenbereich, jedoch im Bereich des Eintrags 321 ist eine Ableitung 332 für den SHS-Strom vorgesehen, womit der abgekühlte SHS-Strom der SHS-Erzeugungsvorrichtung 330 zur Aufbereitung zurückgeführt werden kann. Die Aufbereitung kann analog zur Aufbereitung der Erzeugungsvorrichtung 230 vorgesehen sein.The
Die Zu- 321 und Ableitung 322 sind vorzugsweise im Bodenbereich der Trockenkammer 320 angeordnet. Damit wird eine weitgehend inerte Atmosphäre aus SHS erreicht. SHS mit höherer Temperatur bleibt damit innerhalb des Trocknungsraums 320, während SHS mit tieferer Temperatur aufgrund der höheren Dichte im Bodenbereich über die Ableitung 332 der SHS-Erzeugungsvorrichtung rückgeführt wird.The
Der Trocknungsraum 320 ist vorliegend derart angeordnet, dass der Austrag 323 vertikal über dem Silo 160 zu liegen kommt. Das getrocknete Schüttgut 302 respektive das Schüttgut 302 mit verminderter Restfeuchte gelangt damit vom Förderband 322 im Innern des Trocknungsraums durch den Austrag 323 hindurch, vorliegend direkt in das Silo 160. Dieses Verfahren ist von besonderem Vorteil beim Einsatz von bitumenhaltigem Schüttgut, wie zum Beispiel bei einer Beimischung von recycliertem Asphalt zum Schüttgut. Durch die Erhitzung des Bitumens im Schüttgut kann die Mischung eine klebrige, schlecht fliessende Konsistenz aufweisen. Dadurch, dass die Trocknungsvorrichtung nun über dem Silo angeordnet ist, kann das heisse bitumenhaltige Schüttgut direkt in das Silo fallen gelassen werden. Dadurch, dass zwischen der Trocknungsvorrichtung und dem Silo kein Fördermittel vorgesehen ist, kann die Temperatur des getrockneten Gutes einfacher gehalten werden, insbesondere ist kein aufwendig zu isolierender Schaufelförderer notwendig.In the present case, the
Es ist klar, dass statt dem Trocknungsraum mit dem Förderband auch ein Trockenraum, umfassend eine Trockentrommel mit einer SHS-Erzeugungsvorrichtung, über dem Silo angeordnet sein kann. Auch die nachfolgen erläuterten Trocknungseinrichtungen können entweder ebenerdig oder über dem Silo angeordnet sein.It is clear that instead of the drying room with the conveyor belt, a drying room comprising a drying drum with an SHS production device can also be arranged above the silo. The drying devices explained below can also be arranged either at ground level or above the silo.
In Varianten kann zwischen dem Austrag 323 und dem Silo 160 auch ein Transportmittel vorgesehen sein, zum Beispiel ein Förderband.In variants, a transport means, for example a conveyor belt, can also be provided between the
Ein weiteres, peripher zum Silo 160 angeordnetes Silo 170 enthält Bitumen 303. Das Bitumen 303 wird in einer Mischvorrichtung 180 mit dem getrockneten Schüttgut 302 zu Asphalt 304 vermengt, welcher zur weiteren Verwendung mit einem Transporter 190 an seinen Bestimmungsort transportiert werden kann.Another
Die
Der Trocknungsraum 320 entspricht demjenigen aus der zuvor beschriebenen
Der Trommelmischer 340 selbst ist vorliegend im Wesentlichen gleich aufgebaut wie der Trommeltrockner 120, wobei aber vorliegend kein Brenner vorgesehen ist. Der Trommelmischer 340 ist aussen wärmeisoliert. Prinzipiell kann der Trommelmischer aber auch beheizt sein, zum Beispiel indirekt über die Aussenhülle oder aber auch über einen Brenner analog zum Trommeltrockner 120. Damit besteht die Möglichkeit, dass im Trockenraum 320 ausschliesslich die Trocknung des Schüttguts erfolgt, während die Temperierung des Schüttguts zusammen mit dem Bitumen im Trommeltrockner erfolgen kann. Dazu kann die Lanze auch derart ausgebildet sein, dass das Bitumen erst tiefer im Trommelmischer 340 zugegeben wird, wo das getrocknete Schüttgut 301 die gewünschte Temperatur hat. Durch die Neigung des Trommeltrockners 340 wird der Asphalt 304 in Richtung Austrag 342 gefördert und kann im Anschluss zum Beispiel durch einen Transporter 190, eine andere Transporteinrichtung oder auch durch einen Behälter oder ein Silo aufgefangen werden.In the present case, the
Die
Der Trocknungsraum 410 umfasst ähnlich wie bei der Ausführungsform der
The
Die Trocknungsvorrichtung umfasst vorliegend eine Heizschlange 422 innerhalb des Trocknungsraums 410, mittels welcher der Trocknungsraums 410 erhitzt wird. Die Heizschlange wird vorliegend mittels eines Brenners 421, welcher ausserhalb des Trocknungsraums 410 liegt, beheizt. Die heissen Abgase des Brenners 421 werden nach dem Durchlaufen der Heizschlange 422 gereinigt und, zuvor oder danach, durch einen Wärmetauscher 423 geführt, um zumindest einen Teil der Wärme zurück zu gewinnen.In the present case, the drying device comprises a
Innerhalb des Trocknungsraums 410 befindet sich vorliegend weiter ein Umwälzgebläse 415, um den SHS umwälzen zu können (bei der Ausführungsform gemäss
Im Bereich des Eintrags ist ein Kondensator 440 derart verbunden, dass abgekühltes SHS (nach wie vor über dem Kondensatpunkt) abgeführt kondensiert und allenfalls gereinigt werden kann.In the area of the entry, a
Im Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird zum Initiieren des Verfahrens solange aufgeheizt, bis sich eine SHS-Atmosphäre im Trocknungsraum 410 bildet. Das bis zur Einstellung eines Gleichgewichts umgesetzte Schüttgut kann eine zu hohe Feuchtigkeit aufweisen. In diesem Fall kann das bereits umgesetzte Schüttgut nach Einstellung des Gleichgewichts erneut dem Trocknungsprozess zugeführt werden.In the operation of the present embodiment, heating is initiated to initiate the process until an SHS atmosphere is formed in the
Nachdem sich das Gleichgewicht eingestellt hat, wird das ausgetragene, getrocknete Schüttgut 402 unter Beimengung von Bitumen und gegebenenfalls anderen Zusatzstoffen zu Asphalt verarbeitet.After equilibrium has been established, the discharged, dried
Die
Die Vorrichtung umfasst einen Trocknungsbehälter 510 mit einem Rührer 512, welcher durch einen Antriebsmotor 511 angetrieben ist. Weiter umfasst die Vorrichtung 500 eine SHS-Erzeugungsvorrichtung 520 analog zu derjenigen der Ausführungsform 200 der
Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss ein Herstellungsverfahren zur Herstellung von Asphalt geschaffen wird, welches besonders einfach aufbaubar und kostengünstig betreibbar ist.In summary, it can be stated that, according to the invention, a production method for the production of asphalt is created which is particularly easy to set up and can be operated cost-effectively.
Claims (10)
- Process for producing asphalt (304) from a bulk solid (301) having a residual moisture and bitumen (303) comprising the steps of:a. treating the bulk solid (301) with superheated steam in a drying space to reduce the residual moisture in the bulk solid (301);b. mixing the bulk solid (302) having reduced residual moisture with bitumen (303) to obtain asphalt (304),wherein the superheated steam is cooled by absorption of residual moisture in the bulk solid (301) and discharged from the drying space at a temperature of at least 100°C, preferably at least 105°C, thus reducing the residual moisture in the bulk solid (301).
- Process according to Claim 1, characterized in that the bulk solid (301) is a mineral bulk solid (301) whose residual moisture is reduced.
- Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the residual moisture to be reduced is less than 10%, preferably less than 7%, particularly preferably less than 5%.
- Process according to any of Claims 1 to 3, characterized in that a reduced residual moisture is less than 2%, preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.5%.
- Process according to any of Claims 1 to 4, characterized in that the process is carried out at a pressure of 900 to 1100 mbar.
- Process according to any of Claims 1 to 5, characterized in that the superheated steam is introduced into a drying space (320) through which the bulk solid (301) is continuously transported in a transport direction.
- Process according to Claim 6, characterized in that the superheated steam is introduced into the drying space (320) in countercurrent, counter to the transport direction.
- Process according to any of Claims 1 to 7, characterized in that superheated steam is introduced into the drying space (320) at a temperature between 100°C and 350°C, preferably between 170°C and 270°C, particularly preferably between 200°C and 240°C.
- Process according to any of Claims 1 to 8, characterized in that the bulk solid is heated with the superheated steam to a temperature of preferably above 140°C, particularly preferably to 150°C to 170°C, in particular to 155°C to 165°C.
- Process according to any of Claims 1 to 9, characterized in that the bulk solid having reduced residual moisture is dedusted by shaking or aspiration in particular.
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