BARCZUS, Christian (Meesmannstrasse 18, Witten, 58456, DE)
GARBER, Wladimir (Düsseldorfer Strasse 154, Düsseldorf, 40545, DE)
WOLBER, Stefan (Dünkirchener Strasse 108B, Krefeld, 47839, DE)
ARETZ, Julia (Herbrüggenstrasse 89, Essen, 45359, DE)
BARCZUS, Christian (Meesmannstrasse 18, Witten, 58456, DE)
GARBER, Wladimir (Düsseldorfer Strasse 154, Düsseldorf, 40545, DE)
WOLBER, Stefan (Dünkirchener Strasse 108B, Krefeld, 47839, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von Asphaltmischgut, bei welchem Ausbauasphalt als Asphaltgranulat (5) und/oder Neumaterial in Form von Gesteinskörnungen (7) in Trommeleinrichtungen (4, 14, 24), gemeinsam und/oder getrennt erhitzt und getrocknet und danach in einer Mischeinrichtung (8) mit Bitumen (9) zu einer einbaufertigen Asphaltmischung (10) gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Trocknung und Erhitzung des Asphaltgranulats (5) und/oder der Gesteinskörnungen (7) in einer sauerstoffarmen Atmosphäre, in welcher der Sauerstoffgehalt maximal 10% beträgt, durchgeführt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Asphaltgranulat (5) und/oder die Gesteinskörnungen (7) in den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) mit Hilfe von sauerstoffarmen Gasen (12), welche einen Sauerstoffgehalt von maximal 10% und eine Temperatur im Bereich von 500 bis 1000°C aufweisen, erhitzt und getrocknet und danach zur Mischeinrich- tung (8) gefördert werden und dass die Förderung und das Vermischen ebenfalls in einer sauerstoffarmen Atmosphäre durchgeführt wird, wobei kalte sauerstoffarme Gase (2), welche eine Temperatur im Bereich von etwa 20 bis etwa 150°C aufweisen, oder abgekühlte sauerstoffarme Gase (22), welche eine Temperatur im Bereich von etwa 150 bis etwa 300°C aufweisen, einer Fördereinrichtung (6) und der Mischeinrichtung (8) zugeführt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass kalte sauerstoffarme Gase (2), heiße sauerstoffarme Gase (12) und/oder abgekühlte sauerstoffarme Gase (22) mit einem Sauerstoffgehalt im Bereich von 0 bis 5% und einer Temperatur im Bereich von 500°C bis 1000° C den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24), Fördereinrichtungen (6) und Mischeinrichtung (8) zugeführt werden und auch eine Silierung des erhitzten und getrockneten Asphaltgranulats (5) und/oder Gesteinskörnungen (7) vor der Vermischung mit dem Bitumen (9) und/oder eine Silierung der einbaufertigen Asphaltmischung (10) in einer sauerstoffarmen Atmosphäre durchgeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Asphaltgranulat (5) aus den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 130 bis etwa 250°C ausgetragen wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kalte sauerstoffarme Gase (2) und/oder heiße sauerstoffarme Gase (12, 32) zugeführt werden, welche bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ= 1,0 bis 2,0, insbesondere λ = 1,0 bis 1,4, innerhalb und/oder außerhalb der Asphaltherstellung erzeugt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass kalte sauerstoffarme Gase (2) und/oder heiße sauerstoffarme Gase (12, 32) zugeführt werden, welche als Neben- oder Abfallprodukte in technischen Prozessen außerhalb der Asphaltherstellung anfallen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kalte sauerstoffarme Gase (2) in Gaserhitzern (15) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 500 bis etwa 1000°C erhitzt und als heiße sauerstoffarme Gase (12) den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) aufgegeben werden (Fig.1) oder dass heiße sauerstoffarme Gase (12) auf eine Temperatur im Bereich von etwa 1000 bis etwa 500°C in Gaskühlern (16) abgekühlt und den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) zugeführt werden (Fig.2) oder dass kalte sauerstoffarme Gase (2) und sauerstoffarme Gase (32), welche eine Temperatur > 1000°C, beispielsweise von etwa 1400°C aufweisen, in einem Gasmischer (17) zu heißen sauerstoffarmen Gasen (12) mit einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 500 bis etwa 1000°C gemischt und dann den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) zugeführt werden (Fig. 3) und dass ein Teil der heißen Gase (12) nach dem Gaserhitzer (15) oder Gasmischer (17) den kalten sauerstoffarmen Gasen (2) beigemischt wird, welche danach den Fördereinrichtungen (6) und der Mischeinrichtung (8) zugeführt werden (Fig. 1) oder dass ein Teil der heißen Gase (12) aus dem Gaskühler (16) weiter abgekühlt wird und als abgekühlte sauerstoffarme Gase (22) mit einer Temperatur im Bereich zwischen etwa 150 und etwa 300°C den Fördereinrichtungen (6) und der Mischeinrichtung (8) zugeführt werden. (Fig. 2) 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Trocknung und Erhitzung des Asphaltgranulats (5) und/oder der Gesteinskörnungen (7) und/oder die Förderung und/oder das Vermischen zu der einbaufertigen Asphaltmischung (10) und/oder das Silieren bei einem Überdruck der sauerstoffarmen Gase im Bereich von etwa 0,005 bis 300 mbar oder bei einem Unterdruck der sauerstoffarmen Gase im Bereich von 0,005 bis 20 mbar durchgeführt wird. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die sauerstoffarmen Gase (2) aus den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) und/oder aus den Fördereinrichtungen (6), Mischeinrichtungen (8) und/oder Silos (18) , (19) einer Abgasreinigung (11) zugeführt werden und/oder mit heißen sauerstoffarmen Gasen (12, 32) gemischt und/oder auf eine Temperatur im Bereich von etwa 500 bis etwa 1.000°C erhitzt und in den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) wieder eingesetzt werden. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass kalte sauerstoffarme Gase (2) in einem Heißgaserzeuger (20) erhitzt und danach in einem Gasmischer (17) mit kalten sauerstoffarmen Gasen (2) zu hei- ßen sauerstoffarmen Gasen (12) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 1.000 bis etwa 500°C abgekühlt und den Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) und/oder weiter mittels kalten sauerstoffarmen Gasen (2) abgekühlt und Förder-, Misch- und Siloeinrichtungen (6, 8, 18, 19) aufgegeben werden. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Heißgaserzeuger (20) kalte sauerstoffarme Gase (2), welche bei der Asphaltherstellung anfallen, verwendet werden, wobei die kalten sauerstoffarmen Gase (2) einem Brennstoff für einen Brenner (21) des Heißgaserzeugers (20) anteilig und/oder der Primärluft (39) für den Brenner (21) des Heißgaserzeugers (20) anteilig zugemischt und/oder einer Muffel (28) des Heißgaserzeugers (20) zugeführt werden. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass kalte sauerstoffarme Gase (2) zur Abdichtung der Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) und/oder Fördereinrichtungen (6) und/oder Siloeinrichtungen (18, 19) und/oder Mischeinrichtung (8) und Verbindungen zwischen diesen Einrichtungen sowie einem Materialeinlass (33) und Materialauslass (34) der Trommeleinrichtungen (4, 14, 24) zugeführt und/oder bei Überdruckbetrieb hiervon abgesaugt werden. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Anteile der bei der Asphaltherstellung anfallenden sauerstoffarmen Gase einer Abgasreinigung (11) zugeführt und entwässert werden und danach auf heiße sauerstoffarme Gase (12) erhitzt und in der Trommeleinrichtung (4, 14, 24) eingesetzt oder als kalte sauerstoffarme Gase (2) zur Abdichtung der Trommeleinrichtungen (4, 14, 24), Fördereinrichtungen (6), Mischeinrichtung (8) und/oder Siloeinrichtungen (18, 19) verwendet werden. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Asphaltgranulat (5) und/oder die Gesteinskörnungen (7) im Gegen- ström oder im Parallelstrom zu den heißen sauerstoffarmen Gasen (12) einer Trocknungs- und Erhitzungstrommel (4) als Trommeleinrichtung aufgegeben und bei einem Unterdruck im Bereich von etwa 0,005 bis 20 mbar oder bei einem Überdruck im Bereich von etwa 0,005 bis 300 mbar getrocknet und erhitzt werden. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Asphaltgranulat (5) und/oder die Gesteinskörnungen (7) in einer Ge- genstromtrommel (24) als Trommeleinrichtung im Gegenstrom zu den heißen sauerstoffarmen Gasen (12) transportiert, erhitzt und getrocknet werden. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass allein Asphaltgranulat (5) in einer Paralleltrommel (14) als Trommeleinrichtung mittels heißen sauerstoffarmen Gasen (12), welche parallel zugeführt werden, erhitzt und getrocknet wird und danach dieses Asphaltgranulat (5) mit einer Mischung aus Asphaltgranulat (5) und Gesteinskörnungen (7) oder nur mit Gesteinskörnungen (7) aus einer Gegenstromtrommel (24) bzw. einem Silo (18) in der Mischeinrichtung (8) mit Bitumen (9) vermischt wird. 17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die heißen sauerstoffarmen Gase (12) in einem Heißgaserzeuger (20) mit einem Lochmantel (26) als Gasmischer (17) oder in einem Heißgaserzeuger (20) mit Gasmischer (17) erzeugt bzw. erhitzt werden. 18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Asphaltgranulat (5) und/oder die Gesteinskörnungen (7) in einer Trommeleinrichtung (24), im Gegenstrom zu den heißen sauerstoffarmen Gasen (12) transportiert, erhitzt und getrocknet werden, dass gleichzeitig die heißen sauerstoffarmen Gase (12) mit gas- und/oder dampfförmigen Stoffe aus dem Bitumen des Asphaltgranulats (5) angereichert werden und dass die heißen sauerstoffarmen Gase 12 nach der Kondensation der Stoffe aus dem Bitumen einer Abgasreinigung (11) zugeführt werden. 19. Anlage zur Herstellung von Asphaltmischgut, mit wenigstens einer Trommeleinrichtung (4, 14, 24) zur Erhitzung und Trocknung von Asphaltgranulat (5) aus Ausbauasphalt und/oder Neumaterial in Form von Gesteinskörnungen (7) und einer Mischeinrichtung (8) zur Vermischung des erhitzten und getrockneten Asphaltgranulats (5) und/oder Gesteinskörnungen (7) mit Bitumen (9), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Quelle (3, 13, 43) für sauerstoffarme Gase (2, 12, 32) mit einem Sauerstoffgehalt von maximal 10% vorgesehen ist, in welcher sauerstoffarme Gase (2, 12, 32) anfallen und/oder aus welcher sauerstoffarme Gase (2, 12) der Trommeleinrichtung (4, 14, 24) zuführbar sind. 20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommeleinrichtung (4, 14, 24) für einen Überdruck der sauerstoffarmen Gase (2, 12) im Bereich von 0,005 bis 300 mbar oder für einen Unterdruck der sauerstoffarmen Gase (2, 12) im Bereich von 0,005 bis 20 mbar gasdicht ausgebildet ist. 21. Anlage nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung (6) für das erhitzte und getrocknete Asphaltgranulat (5) und/oder Gesteinskörnungen (7) und/oder Siloeinrichtungen (18, 19) und/oder die Mischeinrichtung (8) gasdicht ausgebildet sind. 22. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Materialeinlass (33) und Materialauslass (34) der Trommeleinrichtung (4, 14, 24) gasdicht ausgebildet ist und Dichtungen (35), beispielsweise Trommeldichtungen, aufweist, welchen bei Unterdruck in der Trommeleinrichtung (4, 14, 24) kalte sauerstoffarme Gase (2) zuführbar und aus welchen bei Überdruck in der Trommeleinrichtung (4, 14, 24) kalte sauerstoffarme Gase (2) absaugbar sind. 23. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (3, 13, 43) für sauerstoffarme Gase (2, 12) innerhalb oder außerhalb der Asphalt-Mischanlage angeordnet ist. 24. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase aus einer Abgasreinigung (11) der Asphalt-Mischanlage eine Quelle (3) für kalte sauerstoffarme Gase (2) sind und ein Abgasrecyclingwert von etwa 50 bis etwa 100% erreichbar ist. 25. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass Gaserhitzer (15), Gaskühler (16) oder Gasmischer (17) zur Herstellung von kalten sauerstoffarmen Gasen (2) mit einer Temperatur im Bereich von etwa 20 bis 150°C, heißen sauerstoffarmen Gasen (12) mit einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1000°C und abgekühlten sauerstoffarmen Gasen (22) mit einer Temperatur im Bereich von 150 bis 300°C angeordnet sind. 26. Anlage nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heißgaserzeuger (20) mit einem Brenner (21) für gasförmige, flüssige und/oder feste Brennstoffe vorgesehen ist, dem auch sauerstoffarme Gase als Verbrennungsluft über eine Rückführleitung zum Brenner (21) zuführbar sind, und mit einem Gasmischer (17) zur Vermischung von kalten sauerstoffarmen Gasen (2), beispielsweise aus der Abgasreinigung (11) der Aspalt-Mischanlage, mit den im Heißgaserzeuger (20) erzeugten heißen sauerstoffarmen Gasen (12). 27. Anlage nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgaserzeuger (20) mit einer Stahlbrennkammer ausgerüstet ist oder eine Loesche-Lochmantel(LOMA)-Feuerung mit einem Lochmantel (26) aufweist, welchem kalte sauerstoffarme Gase (2) zur Vermischung mit den im Heißgaserzeuger (20) erzeugten, heißen sauerstoffarmen Gasen (12) zuführbar sind. 28. Anlage nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Heißgaserzeuger (20) mit Lochmantel(LOMA)-Feuerung mit einer Ge- genstromtrommel (24) als Trommeleinrichtung verbunden ist, in welcher der Transport des Asphaltgranulats (5) und/oder Gesteinskörnungen (7), bevorzugt von 100% Asphaltgranulat (5), entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der heißen sauerstoffarmen Gase (12) aus dem Lochmantel (26) des Heißgaserzeugers (20) erfolgt, und dass Abdichteinrichtungen (35) zwischen den beweglichen und unbeweglichen Teilen der Gegenstromtrommel (24) vorgesehen sind, welche mit kalten sauerstoffarmen Gasen (2) beaufschlagbar sind. 29. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Quelle (3, 13, 43) für sauerstoffarme Gase (2, 12, 32) eine Mahl- Trocknungsanlage für Rohkohle ist, und dass das bei der Kohlevermahlung anfallende sauerstoffarme Gas sowie die sauerstoffarmen Gase aus der Asphalt-Mischanlage verbunden und in beiden Anlagen einsetzbar sind. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Asphaltmischgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anlage zum Herstellen von Asphaltmischgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19.
Die Erfindung ist insbesondere auf die Wiederverwendung von Ausbauasphalt gerichtet, welcher beim Umbau und Rückbau von Asphaltstraßen anfällt und aufgrund rechtlicher Vorgaben, unter anderem des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes, einer geordneten Wiederverwendung zuzuführen ist. Die Wiederverwendung sollte aus ökonomischen und ökologischen Gründen zumindest als Baustoff, vorrangig jedoch unter Reaktivie- rung des Bindemittels Bitumen in neu gemischtem Asphalt erfolgen. Ausbauasphalt, beispielsweise Fräsasphalt oder Aufbruchasphalt, wird dabei zu Asphaltgranulat zerkleinert und mit einer vorgebbaren Stückgrößenverteilung und entsprechend der Klassifizierung in einer definierten Menge zusammen mit Gesteinskörnungen und Bitumen gemischt.
Unter Gesteinskörnungen werden in diesem Zusammenhang frische Feststoffe, wie Schotter, Sand und Mineralpulver, auch als Füllstoffe oder Füller bezeichnet, verstanden, welche eine definierte Korngrößenzusammensetzung aufweisen und mit einer vorgebbaren Menge eingesetzt werden.
Der Deutsche Asphaltverband e.V. beschreibt in der Internet-Veröffentlichung„Wiederverwenden von Asphalt - Neues Regelwerk weist den Weg nach vorn" vom Mai 2008, Anhänge 3.1 und 3.2: September 2009, den Stand der Forschung zur Wiederverwendung von Asphalt, insbesondere in Asphaltmischgut für Asphalttragschichten, Asphalttragdeck- und Asphaltfundationsschichten. Es wird außerdem auf die zur Zeit geltenden gesetzlichen Vorschriften, wie Technische Regelwerke und Merkblätter über Zugabemengen von Asphaltgranulat in neuen Mischgütern, verwiesen. Grundsätzlich erfolgt bei der Herstellung von Asphaltmischgut unter Wiederverwendung von Ausbauasphalt in Form von Asphaltgranulat eine Erhitzung und Trocknung von Gesteinskörnungen und Asphaltgranulat in wenigstens einer Trommeleinrichtung, wobei als Wärmequelle Heißgase dienen, welche im Gegenstrom oder im Parallelstrom zu den zu erhitzenden Gesteinskörnungen und/oder Asphaltgranulat geführt werden. Danach erfolgt die Förderung, beispielsweise mit Förderbändern oder Heißelevatoren, eine Klassifizierung der Gesteinskörnungen und Mischung mit Asphaltgranulat und mit erhitztem Bitumen in Mischeinrichtungen, beispielsweise in einem Flügelmischer, eine Silierung, insbesondere in Heiß-Siloanlagen. Durch eine derartige Vormischung soll eine Verhärtung des neuen Bindemittels vermieden werden.
Beim Kaltverfahren wird Asphaltgranulat durch den Kontakt mit frischen Gesteinskörnungen in der Mischeinrichtung erhitzt und getrocknet. Die Gesteinskörnungen müssen deshalb entsprechend höher aufgeheizt, in aller Regel über 200°C erhitzt werden, um die Erhitzung und Trocknung des Asphaltgranulats und die für den Einbau und Verdichtung des Asphaltmischguts erforderliche Mischguttemperatur von etwa 160 bis 180°C zu erreichen. Bei diesem Verfahren beträgt die Zugabemenge des Asphaltgranulats maximal 30%. Neben dieser geringen Zugabe von Asphaltgranulat besteht ein weiterer Nachteil in der Notwendigkeit, die heißen Gesteinskörnungen mit dem kalten Asphaltgranulat vorzumischen und erst nach Abbau des Wärmeüberschusses der Gesteinskörnungen bei gleichzeitiger Trocknung und Erwärmung des Asphaltgranulats das neue Bindemittel Bitumen zuzugeben. Neben der thermischen Überbelastung von der Trocknungs- und Erhitzungstrommel und dem Heißelevator führt dieses Verfahren zu Unregelmäßigkeiten im Betrieb der Abgasreinigungssysteme. Bei der Erhitzung und Trocknung von Asphaltgranulat in einer Mischanlage entstehen diskontinuierlich, beispielsweise im 60-Sekunden-Takt, wesentliche Mengen an Dämpfen die in das Abgassystem geleitet werden. Hierdurch ändert sich intermittierend die Abgasmenge erheblich. Somit muss das Abgassystem mit dem maximal möglichen Abgasvolumenstrom, also inklusive der maximal möglichen Menge an Dämpfen, kontinuierlich betrieben werden. In den Zeiten, in denen keine Dämpfe anfallen, werden erhebliche Mengen an Falschluft in das System gezogen. Hierdurch wird der Gesamtwirkungsgrad der Anlage verschlechtert.
In der vorgenannten Veröffentlichung des Deutschen Asphaltverbandes e.V. sind weitere anlagentechnische Schemata und Verfahren zur Wiederverwendung von Aus- bauasphalt beschrieben. Bei Gegenstromtrommeln kann die Zugabe des Asphaltgranulates über eine Mittenzugabe oder durch eine Zugabevorrichtung am Trommelauslauf erfolgen.
Das Gemisch aus Gesteinskörnungen und Asphaltgranulat wird danach über eine Siebumgehungstasche der Mischeinrichtung, beispielsweise einem Mischturm, zugeführt. Mit diesen Verfahren sollen Zugabemengen von etwa 40% Ausbauasphalt möglich sein.
Für eine entsprechende Realisierung wird eine aufwendige Doppelmanteltrommel benötigt.
Eine gesonderte Erwärmung von Asphaltgranulat kann getrennt von den Gesteinskörnungen in einer Paralleltrommel erfolgen. Zur Schonung des Bindemittels des Asphaltgranulats und auch zur Begrenzung der Emissionen des Bindemittels soll eine Temperatur von maximal 130°C eingehalten werden. Bevorzugt wird eine Aufwärmung auf etwa 110°C. Höhere Temperaturen in den Trommeleinrichtungen oder Mischeinrichtungen bewirken eine intensive Alterung des Bitumens und eine Verschlechterung seiner thermoplastischen Eigenschaften.
Bei Durchlaufmischanlagen, bei welchen der Mischvorgang der Gesteinskörnungen und des Asphaltgranulats kontinuierlich in einer Trommel oder in einem nachgeschalteten Durchlaufmischer erfolgt, und das Asphaltgranulat zuvor gemeinsam mit den Gesteinskörnungen in einem Trommelmischer oder aber gesondert in einer Paralleltrommel erhitzt wird, sollen Zugabemengen bis ca. 50% Asphaltgranulat möglich sein.
Grundsätzlich ist die Zugabe von Asphaltgranulat zu neuen Gesteinskörnungen in einer Trommeleinrichtung, beispielsweise einer Trockentrommel, aus genannten verfahrenstechnischen Gründen mengenmäßig begrenzt. Wesentliche Aspekte sind dabei eine Überhitzung des Asphaltgranulats, welche zu einer Belastung der Umwelt durch die flüchtigen Bestandteile des Bitumens und/oder zu einer Verkokung des im Asphaltgranulat enthaltenen Bitumens führt.
Aus DE 195 30 164 A1 sind ein Verfahren und eine Trockentrommel zur Erwärmung und Trocknung von Asphaltgranulat bekannt, bei welchen eine separate Heißgaserzeugung in einem Heißgaserzeuger durchgeführt wird. Dadurch soll eine maximale Heißgastemperatur von 600°C eingestellt werden. Außerdem wird durch eine speziel- le Führung des Heißgases und des Asphaltgranulats innerhalb der Trommel eine schonende Erwärmung angestrebt, welche ein Verkracken des bitumenhaltigen Asphaltgranulats verhindern und den Schadstoffanfall minimieren soll.
In DE 38 31 870 C1 ist ein Verfahren zur Asphaltherstellung unter Verwendung von granuliertem Ausbauasphalt beschrieben, bei welchem auf etwa 400°C getrocknete, heiße Gesteinskörnungen und kaltes Asphaltgranulat in vorgegebenen Mengen in einem Mischer eingegeben und mit Bitumen und gegebenenfalls Füllmaterial (Kalksteinmehl) vermischt werden. Um einen höheren Anteil an Ausbauasphalt in der Gesamtmischung zu ermöglichen, wird eine Vormischung beziehungsweise eine Eingabe in zwei Schritten in den Mischer durchgeführt. Am Ende der ersten Mischstufe soll die Mischung eine Temperatur von 170 bis 180°C aufweisen und die gesamte Mischzeit einer Mischercharge etwa 60 Sekunden betragen.
Aus DE 10 2004 014 760 B4 sind eine Asphaltanlage und ein Verfahren zum Herstellen von Asphalt bekannt, bei welchen Gesteinskörnungen mit Bitumen und gegebenenfalls weiteren Zusätzen und Altasphalt als Asphaltgranulat zu einer neuen, einbaubaren Asphaltmischung vermischt werden. Um eine gute Mischung ohne Beschädigung, Verdampfung oder Entflammung des Bitumens zu gewährleisten, wird ein Temperaturbereich von 170 bis 190°C für die getrockneten und erhitzten Gesteinskörnungen vorgegeben.
In EP 0 216 316 A2 ist ein Verfahren zur Wiederaufbereitung von Asphaltgranulat beschrieben, bei welchem Gesteinskörnungen und Asphaltgranulat in zwei getrennten Trommeltrocknern erhitzt und getrocknet und danach gemeinsam mit ergänzenden Füllmittel- und Bitumenanteilen in einem Mischer zu Recycling-Mischgut vermischt werden. Das Recycling-Mischgut wird unmittelbar der weiteren Verarbeitung oder aber einer Zwischenspeicherung zur bedarfsweisen Entnahme zugeführt. Temperaturen werden in dieser Druckschrift nicht angegeben. Es wird nur auf die entsprechenden Vorschriften und auf eine beträchtliche Viskositätssteigerung des Bitumens als Folge einer Überhitzung der Gesteinskörnungen hingewiesen. Die Erhitzung des Asphaltgranulats in der Trockentrommel mit direkt angeschlossenem Brenner erfolgt im Gleichstrom, und die Abgase werden dem Brenner des Trommeltrockners für die Gesteinskörnungen als Sekundär- und Tertiärluft wieder zugeführt. Bei dem aus DE 43 20 664 A1 bekannten Verfahren wird Ausbauasphalt in einer separaten Trommel durch Rauchgas erwärmt. Eine schonende Erwärmung des Ausbauasphalts zur Verhinderung einer thermischen Überhitzung des Bitumens soll dadurch erreicht werden, dass das heiße Rauchgas im Gleichstrom mit dem Ausbauasphalt- Materialstrom durch die Trommel geleitet wird und außerdem ein Teil des mit etwa 170°C aus der Trommel austretenden Rauchgases der Trommel brennerseitig wieder zugeführt wird, um die Rauchgastemperatur und damit die Temperaturdifferenz zwischen dem Ausbauasphalt und Rauchgas weiter senken zu können. Der nicht rückgeführte Rauchgasanteil wird durch eine zweite Trommel, in welcher die Gesteinskörnungen im Gegenstrom transportiert werden, geleitet.
Aus DE 20 2008 012 971 U1 ist eine Anlage zur Trocknung und Erhitzung von granuliertem Material für die Asphaltherstellung bekannt, welche eine rotierende Trockentrommel zur Trocknung und Erhitzung der Gesteinskörnungen und des Asphaltgranulats und einen Heißgaserzeuger zur Zuführung eines Heißgasstromes aufweist. Unter dem Aspekt der Einhaltung der maximal zulässigen Bindemitteltemperatur und Endtemperatur des Asphaltmaterials am Austritt des Trommeltrockners sowie der zulässigen Abgastemperatur am Eintritt der Abgase in eine Filteranlage, welcher die Abgase üblicherweise zugeführt werden, sollen der energetische Wirkungsgrad erhöht und die Partikelbelastung der Filteranlage verringert werden, indem ein Teil des Heißgasstroms aus der Trockentrommel dem Heißgaserzeuger erneut zugeführt wird. Außerdem sollen die Partikel und Feinteile aus dem Abgas in einer Beruhigungstrommel abgeschieden und dann dem Materialstrom aus Recyclingasphalt und Gesteinskörnungen zugegeben werden. Der Abgasstrom, welcher in den Heißgaserzeuger zurückgeführt wird, soll vorzugsweise mit sauerstoffreicher Frischluft angereichert werden.
Bei dem in DE 10 2006 038 614 A1 beschriebenen Verfahren wird die, durch thermische Alterung, verringerte Plastizität des Bitumens im Ausbauasphalt durch einen Weichmacher eingestellt. Es erfolgt außerdem eine kombinierte Zugabe eines Härters, vorzugsweise in der Warmphase der Mischung. Es ist weiter beschrieben, dass Ausbauasphalt in der Regel unter Beachtung der lufttechnischen Umweltvorgaben auf bis zu 130 bis 140°C erwärmt wird und die Gesteinskörnungen bzw. die neuen Mineralstoffe bei einem Zusatz von etwa 50% Ausbauasphalt deutlich über 200°C erwärmt werden müssten. Als ein Problem wird der Oxidationsgrad (Alterung) des Bitumens im Ausbauasphalt im Zusammenhang mit dem auf 140°C begrenzten Erwärmungsgrads des As- phaltgranulats bei der Wiederverwendung von Ausbauasphalten und Herstellung von Asphaltheißmischgütern betrachtet. Durch die Zugabe eines Systems Weichmacher/Härter soll eine Absenkung der Einbautemperatur des Ausbauasphalts von etwa 170°C auf 140°C erreicht werden. Durch das Erfordernis von Weichmachern und Härtern verteuert sich die Herstellung des Asphaltmischgutes erheblich.
Ein Nachteil der bekannte Verfahren und Anlagen für die Herstellung von Asphaltmischgut, insbesondere unter Verwendung von Asphaltgranulat aus Ausbauasphalt, resultiert aus den erheblichen Falschluftmengen. Diese sind anlagentechnisch bedingt, führen zu einem hohen Sauerstoffgehalt im Heißgas und setzen den Wärmewirkungsgrad der Anlagen herab. In der Regel werden die in den Trocknungstrommeln eingesetzten Brenner und/oder Heißgaserzeuger mit Brenner mit fossilen Brennstoffen betrieben, und es wird ein Abgasrecycling durchgeführt, bei welchem bis zu 50% des Abgasstromes einem Heißgaserzeuger wieder zugeführt werden.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren und Anlagen ist die Verfahrens- und anlagentechnisch begrenzte Zugabemenge an Ausbauasphalt für Asphaltierungen, wodurch die Asphaltindustrie den ständig steigenden Forderungen nach einer besseren Straßeninfrastruktur unter möglichst vollständigen und qualitativ hohen Wiederverwendung von Ausbauasphalt nicht im erforderlichen Maße gerecht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, welche die Herstellung von Asphaltmischgut in der erforderlichen Qualität auch bei Wiederverwendung von bis zu 100% Ausbauasphalt gewährleisten und die Effektivität der Asphaltherstellung, insbesondere durch Einsparung von Rohstoffen und Heizenergie, außerordentlich verbessern.
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen und in der Figurenbeschreibung enthalten.
Erfindungsgemäß werden bei dem Verfahren zum Herstellen eines Asphaltmischgutes, bei welchem Ausbauasphalt in Form von Asphaltgranulat und/oder Neumaterial in Form von Gesteinskörnungen in Trommeleinrichtungen gemeinsam und/oder getrennt erhitzt und getrocknet und danach in einer Mischeinrichtung mit Bitumen und gegebe- nenfalls weiteren Zusätzen zu einer einbaubaren Asphaltmischung gemischt werden, wenigstens die Trocknung und Erhitzung des Asphaltgranulats und/oder der Gesteinskörnungen in einer sauerstoffarmen Atmosphäre durchgeführt. Dabei ist die sauerstoffarme Atmosphäre durch einen Sauerstoffgehalt von 0 bis 10%, vorzugsweise durch einen Sauerstoffgehalt von 0 bis maximal 5%, gekennzeichnet.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch eine sauerstoffarme Atmosphäre zumindest bei der Trocknung und Erhitzung des Asphaltgranulats und/oder der Gesteinskörnungen, vorteilhafterweise auch bei der Förderung des erhitzten und getrockneten Asphaltgranulats beziehungsweise der erhitzten und getrockneten Mischung aus Asphaltgranulat und Gesteinskörnungen sowie beim Vermischen mit Bitumen in einer Mischeinrichtung, eine Oxidation des Bitumens im Asphaltgranulat und auch im frischen Bitumen verhindert, zumindest aber verringert wird, so dass die thermoplastischen Eigenschaften des Bitumens nicht nachteilig verändert werden.
Es wurde erkannt, dass allein eine Temperaturerhöhung auf bis zu 250 oder 300°C keine relevante Schädigung des Bitumens, insbesondere im Ausbauasphalt beziehungsweise Asphaltgranulat hervorruft. So wird bei der Herstellung von Bitumen in Raffinerien ein gezieltes Oxidationsverfahren bei Temperaturen im Bereich von 250 bis 270°C über zwei bis zehn Stunden durchgeführt. Ein thermischer Zerfall (Cracken) des Bitumens tritt erst bei Temperaturen über 400°C auf und führt zu einer nachteiligen Verdichtung der Bitumenstruktur mit Änderung der thermoplastischen Eigenschaften des Bitumens. Bei Anwesenheit von Sauerstoff werden die Kohlenwasserstoffverbindungen in den aromatischen Ringen des Bitumens aufgebrochen. Ohne Sauerstoff, beziehungsweise mit einem sehr geringen Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre, erfolgt keine thermische Umwandlung der Kohlenwasserstoffverbindungen des Bitumens. Dies wurde auch für Temperaturen über 200°C, beispielsweise von 200 bis 300°C, festgestellt. Bitumen kann in geschlossenen Behältern dauerhaft bei Temperaturen im Bereich von 200 bis 300°C ohne eine nachteilige Veränderung der thermoplastischen Eigenschaften gelagert werden.
Indem gemäß der Erfindung Asphaltgranulat und/oder Gesteinskörnungen gemeinsam und/oder getrennt in einer oder zwei Trommeleinrichtungen in einer sauerstoffarmen Atmosphäre erhitzt und getrocknet werden, wird eine Temperatursteigerung des Asphaltgranulats beziehungsweise der Mischung aus Asphaltgranulat und Gesteinskör- nungen auf ein Temperaturniveau im Bereich von 180 bis 200°C ermöglicht, und dieses Temperaturniveau gewährleistet vorteilhaft die Herstellung von Asphaltmischgut, auch unter alleiniger Wiederverwendung von Ausbauasphalt beziehungsweise mit 100% Asphaltgranulat, mit geringerer Zugabe von neuem Bitumen, und ohne frische Gesteinskörnungen.
Die erfindungsgemäße sauerstoffarme Atmosphäre während der Trocknung und Erhitzung in wenigstens einer Trommeleinrichtung und bevorzugt auch bei der Förderung und beim Vermischen mit neuem Bitumen in einer Mischeinrichtung wird mit Hilfe von sauerstoffarmen Gasen erreicht, welche erfindungsgemäß einen Sauerstoffgehalt von maximal 10% und bevorzugt einen Sauerstoffgehalt von maximal 5% enthalten, so dass der Sauerstoffgehalt bevorzugt 1 , 2, 3, 4 oder 5 % oder 6, 7, 8, 9 oder 10% betragen kann.
Unter sauerstoffarmen Gasen werden im Rahmen der Erfindung insbesondere sauerstoffarme Prozessgase oder Abgase verschiedenster technischer Prozesse verstanden.
Es ist von Vorteil, dass Asphaltgranulat und/oder Gesteinskörnungen mit Hilfe sauerstoffarmer Gase, welche eine Temperatur im Bereich von 500 bis 1000°C aufweisen, erhitzt und getrocknet und danach zu einer Mischeinrichtung gefördert werden und dass zur Gewährleistung einer sauerstoffarmen Atmosphäre bei der Förderung und beim Vermischen mit Hilfe kalter sauerstoffarmer Gase, welche eine Temperatur im Bereich von etwa 20 bis etwa 150°C aufweisen, oder auch mittels abgekühlter sauerstoffarmer Gase mit einer Temperatur von etwa 150 bis 300°C ein Vermischen der heißen sauerstoffarmen Gase mit kalten sauerstoffarmen Gasen beziehungsweise ein Abkühlen der heißen sauerstoffarmen Gase durchgeführt wird.
Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass auch die Vorratsbunker beziehungsweise Silos vor und/oder nach der Mischeinrichtung mit sauerstoffarmen Gasen beschickt werden.
Die sauerstoffarmen Gase können insbesondere durch Verbrennung von fossilen Brennstoffen mit einem Verbrennungsluftverhältnis, beziehungsweise einer Luftzahl λ = 1 ,0 bis 2,0, insbesondere λ = 1 ,0 bis 1 ,4, gewonnen werden, wobei die Verbrennung innerhalb und/oder außerhalb der Asphaltherstellung beziehungsweise Asphalt- Mischanlage erfolgen kann. Bei größeren Luftzahlen, zum Beispiel ab ca. λ > 1 ,4; kann die Verbrennungsluft mit sauerstoffarmen Gasen, zum Beispiel Abgas, bis zu 100 % vermischt werden.
Es ist von Vorteil, heiße sauerstoffarme Gase, welche durch Verbrennung entstanden sind, indirekt, beispielsweise in Wärmetauschern, und/oder direkt durch Vermischen mit kalten sauerstoffarmen Gasen bis auf eine Temperatur im Bereich von 1.000 bis 400°C, bevorzugt 900 bis 600°C, abzukühlen.
Grundsätzlich können die kalten und heißen sauerstoffarmen Gase aus unterschiedlichen Quellen beziehungsweise Produktionsstätten stammen. Besonders effizient und auch in ökologischer Hinsicht vorteilhaft ist die Verwendung sauerstoffarmer Gase, welche in technischen Prozessen als Neben- oder Abfallprodukt, zweckmäßigerweise auch außerhalb der Asphaltherstellung, anfallen. Beispielsweise können der in metallurgischen Prozessen anfallende Stickstoff aus Luftzerlegungsanlagen oder sauerstoffarme Gase aus gasdichten Kesselanlagen, Oxi-Fuel-Anlagen und Brennöfen, beispielsweise der Glas- oder Metallproduktion, für die Herstellung der erfindungsgemäßen sauerstoffarmen Atmosphäre bei der Herstellung von Asphaltmischgut eingesetzt werden. Kalte sauerstoffarme Gase können vorteilhaft indirekt, beispielsweise in Wärmetauschern, oder direkt durch eine Mischung mit heißen sauerstoffarmen Gasen auf eine höhere Temperatur gebracht werden. Die Verwendung von sauerstoffarmen Gasen aus Prozessen und Produktionsanlagen außerhalb der Asphaltherstellung ist nicht nur vorteilhaft für die Asphaltherstellung, sondern bedeutet auch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der technischen Prozesse und Anlagen, in denen die sauerstoffarmen Gase anfallen. Eine verbesserte Effizienz bei der Asphaltherstellung wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass die Teilströme der sauerstoffarmen Gase aus den einzelnen Einrichtungen zusammengeführt und einer Abgasreinigung zugeleitet werden können und dass eine Rückführung zu den Anlageneinrichtungen vor und/oder nach der Abgasreinigung erfolgen kann.
Zweckmäßigerweise werden kalte sauerstoffarme Gase vorteilhaft zur Abdichtung der Trommeleinrichtungen und/oder Fördereinrichtungen und/oder Siloeinrichtungen und/oder Mischeinrichtungen und der Verbindungsstellen zwischen diesen Einrichtungen sowie im Bereich der Materialeinlass- und -auslasseinnchtungen, insbesondere der Trommeleinrichtungen, zugeführt. Abdichtungen dieser Art sind insbesondere in Berei- chen zwischen den rotierenden und festen Teilen der Trommeleinrichtungen vorzunehmen.
Es ist vorteilhaft, dass die sauerstoffarmen Gase bei einem positiven Druck, beispielsweise bei etwa 0,005 bis 300 mbar, insbesondere bis 100 mbar, in einer Trommeleinrichtung und Heißgaserzeuger mit Brenner gebildet und/oder verwendet werden, wobei eine Gasabsaugung in den Dichtungs- und Verbindungsbereichen durchgeführt werden kann und das abgesaugte Gas dem Brenner der Trommeleinrichtung als Primärluftanteil und/oder der Abgasreinigung und/oder einem Kamin zugeführt werden kann. Auf diese Weise werden vorteilhaft die Emissionen von Asphaltanlagen verringert.
Zweckmäßigerweise werden die sauerstoffarmen Gase wenigstens zum Teil einer Abgasreinigung mit Entwässerung zugeführt und danach als kalte sauerstoffarme Gase eingesetzt und zum Beispiel zur Abdichtung der Trommeleinrichtungen, Fördereinrichtungen, Mischeinrichtungen und/oder Siloeinrichtungen verwendet.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Asphaltmischgut, welche wenigstens eine Trommeleinrichtung zur Erhitzung und Trocknung von Asphaltgranulat aus Ausbauasphalt und/oder Neumaterial in Form von Gesteinskörnungen und eine Mischeinrichtung zur Vermischung des erhitzten und getrockneten Asphaltgranulats und/oder Gesteinskörnungen mit Bitumen aufweist, ist mit wenigstens einer Quelle für sauerstoffarme Gase ausgerüstet, in welcher die sauerstoffarmen Gase mit einem Sauerstoffge- halt von maximal 10%, vorteilhaft mit einem Sauerstoffgehalt von maximal 5% gebildet und/oder aus welcher die sauerstoffarmen Gase der wenigstens einer Trommeleinrichtung zugeführt werden können.
Zweckmäßigerweise sind wenigstens die Trommeleinrichtungen und vorteilhaft auch die Fördereinrichtungen, Siloeinrichtungen und die Mischeinrichtung gasdicht ausgebildet und mit Dichtungen versehen, welche Falschluftmengen und einen höheren Sauerstoffgehalt in den Einrichtungen verhindern. Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Anlage von den bekannten Anlagenvarianten, welche aufgrund hoher Falschluftmengen in den Abgasen einen Sauerstoffgehalt von 10% bis etwa 16% aufweisen.
Als Tommeleinrichtung kann eine Trocknungs- und Erhitzungstrommel, welcher Asphaltgranulat und/oder die Gesteinskörnungen im Gegenstrom oder im Parallelstrom zu den heißen sauerstoffarmen Gasen aufgegeben werden, eine Gegenstromtrommel für das Asphaltgranulat und/oder die Gesteinskörnungen oder eine Paralleltrommel für das Asphaltgranulat verwendet werden, und die Mischeinrichtungen können Mischtürme, Trommelmischer oder Durchlaufmischer sein.
Um wenigstens die Trommeleinrichtung mit sauerstoffarmen Gasen im Überdruck, insbesondere im Bereich von 0,005 bis 300 mbar, zu beschicken, ist es zweckmäßig, eine Absaugeinrichtung an Verbindungsstellen vorzusehen und die abgesaugten sauerstoffarmen Gase einer Abgasreinigung, zum Brenner oder in den Kreislauf der sauerstoffarmen Gase zurückzuführen.
Als Quelle für die eingesetzten sauerstoffarmen Gase können die Abgase der Asphalt- Mischanlage oder Abfall- und Nebenprodukte von technischen Prozessen und Betrieben außerhalb der Asphalt-Mischanlage verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist eine abgasseitige Verbindung der Anlage zur Herstellung von Asphaltmischgut mit einer Kohle-Mahl-Anlage, in welcher Rohkohle in einem Mahl- Trocknungsprozess zerkleinert und beispielsweise zu Kohlenstaub vermählen wird. Die sauerstoffarmen Gase aus dem Asphalt-Herstellungsverfahren und die sauerstoffarmen Gase aus der Kohlevermahlung und Kohletrocknung können zumindest anteilig verwendet und dabei sowohl in der Anlage zur Asphaltherstellung als auch in der Kohlevermahlung, zum Beispiel zur Befeuerung der Asphaltproduktionsanlage, eingesetzt werden. Damit erhöht sich die Wirtschaftlichkeit beider Prozesse.
Es ist besonders vorteilhaft, für die Herstellung von heißen sauerstoffarmen Gasen einen Heißgaserzeuger, insbesondere mit einer Stahlbrennkammer, vorzusehen. Dieser kann einen Brenner für gasförmige, flüssige und/oder feste Brennstoffe aufweisen.
Der Heißgaserzeuger kann einen Gasmischer zur Vermischung von kalten, sauerstoffarmen Gasen, zum Beispiel aus der Abgasreinigung, und den heißen, sauerstoffarmen Gasen des Brenners haben.
Wenn es sich bei dem Heißgaserzeuger um eine LOMA-Feuerung von Loesche handelt, bei welchem eine Loesche-Lochmantel (LOMA)-Feuerung vorgesehen ist, können dem Lochmantel kalte, sauerstoffarme Gase zur Vermischung mit den erzeugten, heißen, sauerstoffarmen Abgasen zugeführt werden. Zu einem Heißgaserzeuger mit LOESCHE-Lochmantel-Feuerung wird auf das deutsche Patent DE 42 08 951 C2 verwiesen. Mit diesem Heißgaserzeuger ist eine gut steuerbare Herstellung heißer, sauerstoffarmer Gase möglich.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung ist ein Heißgaserzeuger mit Lochmantelfeuerung mit einer Gegenstromtrommel als Trommeleinrichtung zur Trocknung und Erhitzung für Asphaltgranulat und/oder Gesteinskörnungen verbunden. Die heißen, sauerstoffarmen Gase aus dem Loesche-Heißgaserzeuger werden im Gegenstrom zu dem Asphaltgranulat und/oder den Gesteinskörnungen in der Gegenstromtrommel transportiert und es bildet sich ein innerer Rezirkulationskreislauf der flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen aus dem Bitumen. Somit steigen die Konzentrationen der flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen in der Trommel auf das 5- bis 15-fache im Vergleich zu einer Paralleltrommel an.
Es wurde gefunden, dass bei der Behandlung des Ausbauasphalts mit im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erhöhter Temperatur, insbesondere in einer Gegenstromtrommel, unter sauerstoffarmer Atmosphäre, der Kontakt zwischen Bitumen und Feststoffen verbessert wird und ein 100%iger Einsatz von Asphaltgranulat aus Ausbauasphalt ohne erkennbare, nachteilige Auswirkungen auf die Eigenschaften der neuen Mischung möglich ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; in dieser zeigen in stark schematisierter Weise als Anlagenschemata
Figuren 1 bis 11 erfindungsgemäße Anlagen zur Herstellung von Asphaltmischgut, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 12 eine Gegenstromtrommel mit Heißgaserzeuger als Teil einer erfindungsgemäßen Asphaltanlage.
Identische Merkmale sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Gasführung ist mit einfachen Linien und der Transport der festen Materialien mit doppelten Linien verdeutlicht. In Fig. 1 ist ein Anlagenschema für die Herstellung von Asphaltmischgut gezeigt, welches mit kalten sauerstoffarmen Gasen aus einer Quelle 3 gespeist wird. Die kalten sauerstoffarmen Gase 2 weisen einen Sauerstoffgehalt im Bereich von 0 bis 5%, beispielsweise 2% Sauerstoff, auf. Die kalten, sauerstoffarmen Gase 2 können in technischen Prozessen außerhalb der Asphaltherstellung entstehen, und beispielsweise Abgase aus der Glas- oder Metallproduktion sein.
Das Anlagenschema der Fig. 1 lässt die wesentlichen Anlageeinrichtungen - eine Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 als eine der möglichen Trommeleinrichtungen zur Erhitzung und Trocknung von Asphaltgranulat 5 aus Ausbauasphalt und/oder Neumaterial in Form von Gesteinskörnungen 7, eine Fördereinrichtung 6, beispielsweise einen Heißelevator, Siloeinrichtungen 18, 19 und eine Mischeinrichtung 8 - erkennen.
Mit Hilfe der Fördereinrichtung 6 wird das getrocknete und erhitzte Material aus der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 einer Siloeinrichtung 18 zugeführt, aus welcher die Mischung aus Asphaltgranulat 5 und/oder Gesteinskörnungen 7 in einem definierten Anteil mit Bitumen 9, welches mit Hilfe eines Ölerhitzers 31 erwärmt wird, vermischt. Die einbaufähige Asphaltmischung 10 kann sofort eingebaut oder aber zunächst einem Silo 19 zugeführt werden.
Ein Teil der kalten sauerstoffarmen Gase 2 wird in einem Gaserhitzer 15 mit Hilfe einer Wärmequelle 37 auf eine Temperatur im Bereich von 500 bis 1000X erhitzt und anteilig der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 aufgegeben. Die Strömungsführung in der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 erfolgt im Gegenstrom zum Asphaltgranulat 5 und/oder Gesteinskörnungen 7. Ein Anteil der heißen sauerstoffarmen Gase 12 aus dem Gaserhitzer 15 sorgt somit in der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 für eine sauerstoffarme Atmosphäre, während ein anderer Anteil mit einem Teilstrom der kalten sauerstoffarmen Gase 2 vermischt und der Fördereinrichtung 6, den Siloeinrichtungen 18, 19 und der Mischeinrichtung 8 zur Herstellung einer sauerstoffarmen Atmosphäre in diesen Anlageeinrichtungen zugeführt wird. Die Strömungsführung innerhalb der Siloeinrichtungen 18, 19 und in der Mischeinrichtung 8 erfolgt im Parallelstrom. Als Wärmequelle 37 kann beispielsweise ein Elektroerhitzer verwendet werden. Es ist auch eine direkte oder indirekte Erhitzung der kalten sauerstoffarmen Gase 2 in heiße sauerstoffarme Gase 12 möglich. Die sauerstoffarmen Gase aus der Fördereinrichtung 6, den Siloeinrichtungen 18, 19 und der Mischeinrichtung 8 werden gesammelt und einer Abgasreinigung 11 zugeführt.
Fig. 2 zeigt das Anlagenschema einer alternativen Anlage zum Herstellen von Asphaltmischgut 10, wobei Asphaltgranulat 5 und/oder Gesteinskörnungen 7 wiederum in einer Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 im Gegenstrom zu heißen sauerstoffarmen Gasen 12 transportiert werden. Die Fördereinrichtung 6, Siloeinrichtungen 18, 19, Misch- einrichtung 8, der Ölerhitzer 31 zur Temperierung des Bitumens 9 vor der Vermischung in der Mischeinrichtung 8 stimmen mit den Einrichtungen der Anlage nach Fig. 1 überein.
Die heißen sauerstoffarmen Gase 32 aus einer Quelle 13 außerhalb der Asphalt- Mischanlage weisen eine Temperatur > 1000° C auf und werden entweder direkt oder, wie in Fig. 2 gezeigt, in einem Gaskühler 16 auf eine Temperatur im Bereich von 1000 bis 500°C abgekühlt und danach anteilig der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 aufgegeben und im Gegenstrom zu dem Transport des Asphaltgranulats 5 und/oder Gesteinskörnungen 7 geführt. Der Gaskühler 16 kann beispielsweise mit einem Kühlmedium, zum Beispiel Wasser, betrieben werden.
Ein Anteil der heißen sauerstoffarmen Gase 12 aus dem Gaskühler 16 wird als abgekühlte sauerstoffarme Gase 22 mit einer Temperatur im Bereich von 150 bis 300°C der Fördereinrichtung 6, den Siloeinrichtungen 18, 19 und der Mischeinrichtung 8 zur Herstellung einer sauerstoffarmen Atmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von maximal 10%, insbesondere 5%, zugeführt. Nach diesen Einrichtungen werden die Teilströme der sauerstoffarmen Gase gesammelt und zur Abgasreinigung 1 1 geleitet.
Die Anlage nach Fig. 3 geht von heißen sauerstoffarmen Gasen 32 mit einem Sauerstoffgehalt von maximal 5% und einer Temperatur von etwa 1400°C aus. Als Quelle 13 für diese heißen sauerstoffarmen Gase 32 kommen technische Prozesse außerhalb der Asphaltherstellung und Asphalt-Mischanlage in Frage, insbesondere eine Verbrennung von fossilen Brennstoffen. Die heißen sauerstoffarmen Gase 32 werden in einem Gasmischer 17 mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 gemischt und als heiße sauerstoffarme Gase 12 mit einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1000°C anteilig in die Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 geleitet. Ein anderer Teil der heißen sauerstoffarmen Gase 12 wird mit einem Anteil der kalten sauerstoffarmen Gase 2 gemischt und der Fördereinrichtung 6 im Gegenstrom, den Siloeinrichtungen 18, 19 und der Mischeinrichtung 8 im Parallelstrom zugeführt. Teile der sauerstoffarmen Gase aus der Fördereinrichtung 6, den Siloeinrichtungen 18, 19 und der Mischeinrichtung 8 sowie aus der Abgasreinigung 1 1 , welche mit Q1 , Q2 und Q3 bezeichnet sind, werden in den Gasmischer 17 zurückgeführt, wodurch die Energieeffizienz erhöht wird. Die restlichen Gasströme aus den Einrichtungen 4, 6, 18, 19, 8 und 10 werden zusammengeführt und der Abgasreinigung 11 zugeleitet. Die Abgase aus der Abgasreinigung 11 werden, bevorzugt nach einer ersten Reinigungsstufe, als Quelle 3 für kalte sauerstoffarme Gase 2 verwendet. Es wird ein Abgasrecyclingwert von 50 bis 100% erreicht.
In der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 der Figuren 1 bis 3 werden die heißen sauerstoffarmen Gase 12 mit einem Überdruck von ca. 0,01 mbar bis ca. 50 mbar eingesetzt. Die Temperatur der kalten sauerstoffarmen Gase 2 liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 150°C. Damit verbunden sind verringerte Emissionen bei der Herstellung von Asphaltmischgut und gleichzeitig eine effiziente Wärmenutzung.
Fig. 4 zeigt eine Anlage zur Herstellung von Asphaltmischgut mit einer Quelle 3 für kalte sauerstoffarme Gase 2, welche mit Hilfe eines Gebläses 38 einem Heißgaserzeuger 20 zugeführt werden. Der Heißgaserzeuger 20 weist einen Brenner 21 für gasförmige , flüssige und/oder feste Brennstoffe und eine Brennkammer 28 zur Herstellung von heißen sauerstoffarmen Gasen 32 mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 3% und einer Temperatur von etwa 1400°C auf. Diese heißen sauerstoffarmen Gase 32 werden in einem Gasmischer 17 mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 vermischt und zu heißen sauerstoffarmen Gasen 12 auf eine Temperatur im Bereich von 1000 bis 500°C abgekühlt. Nach dem Gasmischer 17 werden die heißen sauerstoffarmen Gase 12 der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 zugeführt. Ein Teilstrom wird abgezweigt und mit den kalten sauerstoffarmen Gasen 2 vermischt und der Fördereinrichtung 6, den Siloeinrichtungen 18, 19 und der Mischeinrichtung 8 zugeführt. Im Anschluss werden alle Teilströme der sauerstoffarmen Gase wieder gesammelt und der Abgasreinigung 1 1 zugeführt.
Bei der Anlage der Fig. 5 werden heiße sauerstoffarme Gase 32 in einem Heißgaserzeuger 20 hergestellt. Die Versorgung des Brenners 21 mit der benötigten Verbrennungsluft 39 erfolgt mit Hilfe eines Gebläses 40, welches sowohl Frischluft als auch sauerstoffarme Gase 2 aus Dichtungen 35 der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 ansaugt. Die im Heißgaserzeuger 20 erzeugten sauerstoffarmen Gase 32 werden in einem Gasmischer 17 mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 aus einer Quelle 3 gemischt, und die heißen sauerstoffarmen Gase 12 aus dem Gasmischer 17 werden zu einem Teil der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 und zu einem anderen Teil mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 vermischt und dann der Fördereinrichtung 6 und den weiteren Einrichtungen zur Sicherung einer sauerstoffarmen Atmosphäre zugeführt. Das gesamte Trocknungs- und Erhitzungsverfahren erfolgt bei einem Überdruck von ca. 20 mbar, weshalb die Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 mit Dichtungen 35, beispielsweise Trommeldichtungen, ausgerüstet ist, aus denen die sauerstoffarmen Gase abgesaugt und dem Gebläse 40 zur Verbrennung im Brenner 21 des Heißgaserzeugers 20 zugeführt werden.
Die Anlage gemäß Fig. 6 wird mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 aus einer Quelle 3 betrieben, welche in einem Heißgaserzeuger 20 mit Gasmischer 17 zu heißen sauerstoffarmen Gasen 12 erhitzt beziehungsweise gemischt werden. Ein Anteil der kalten sauerstoffarmen Gase 2 aus der Quelle 3 wird den Dichtungen 35 der Trocknungsund Erhitzungstrommel 4 zugeführt, welche mit Hilfe eines Gebläses 41 im Unterdruck mit 0,5 bis 2 mbar betrieben wird. Indem die Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 im Unterdruck gefahren wird und die Dichtungen 35 ebenfalls mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 beaufschlagt werden, wird ein Falschlufteinbruch verhindert. Die Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 und die weiteren Anlageneinrichtungen sind gasdicht ausgebildet. Als Materialeinlass 33 und Materialauslass 34 können Zellradschleusen eingesetzt werden (siehe auch Fig. 7), welche im Unterdruckbetrieb der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 eine Zufuhr und im Überdruckbetrieb der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 eine Absaugung von sauerstoffarmen Gasen 2 gewährleisten.
Fig. 7 zeigt eine Anlage mit einer Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4, welche bei einem Überdruck von 0,005 bis 3 mbar betrieben wird. Ein Gebläse 40 zur Versorgung des Brenners 21 des Heißgaserzeugers 20 saugt neben Frischluft 39 sauerstoffarme Gase 2 aus den Dichtungen 35 der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 und aus dem Materialeinlass 33 und Materialauslass 34 an und führt sie dem Verbrennungsprozess im Heißgaserzeuger 20 zu. Sowohl der Heißgaserzeuger 20 als auch die Trocknungsund Erhitzungstrommel 4 arbeiten im Überdruckbetrieb. Als Quelle 3 für die kalten sau- erstoffarmen Gase 2 dient das Abgas der Anlage nach wenigstens einer Stufe der Abgasreinigung 11.
Die Anlage gemäß Fig. 8 zeigt eine gasdichte Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4, welche mittels eines Gebläses 41 bei einem Unterdruck von 0,5 bis 2 mbar betrieben wird. Die Dichtungen 35 und der Materialeinlass 33 und Materialauslass 34 werden mit sauerstoffarmen Gasen 2 beschickt, um einen Falschlufteintrag zu verhindern. Die kalten sauerstoffarmen Gase 2 aus einer Quelle 3 werden mit Hilfe eines Gebläses 38 dem Gasmischer 17 des Heißgaserzeugers 20 zugeführt und die heißen sauerstoffarmen Gase 12 anteilig der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 zugeführt. Ein anderer Teil wird mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 vermischt und anschließend zu den weiteren Einrichtungen 6, 8, 18, 19 der Anlage geleitet.
Fig. 9 zeigt ein Anlagenschema, bei welchem kalte sauerstoffarme Gase 2 nach der Abgasreinigung 11 mit Hilfe eines Gebläses 38 einem Heißgaserzeuger 20 mit Gasmischer 17 zugeführt werden. 20 bis 30 % der kalten sauerstoffarmen Gase 2, bevorzugt 25 bis 30%, werden einer Muffel 28 des Heißgaserzeugers 20 und 10 bis 20 % der kalten sauerstoffarmen Gase 2, bevorzugt 15 bis 20%, werden der Primärluft 39 des Brenners 21 zugeführt. Damit ist vorteilhaft eine Verringerung der NO x -Emissionen verbunden.
Das Gebläse 40 für den Brenner 21 des Heißgaserzeugers 20 saugt neben der Verbrennungsluft 39 auch sauerstoffarme Gase 2, 12 aus den Dichtungen 35 der Trocknungs- und Erhitzungstrommel 4 und aus deren Materialeinlass 33 und Materialauslass 34 an. Als Quelle für die kalten sauerstoffarmen Gase 2 dienen die Abgase aus der Abgasreinigung 11 , insbesondere ein Abgasanteil aus einer ersten Stufe. Einer zweiten Stufe 23 der Abgasreinigung können die restlichen Abgase zugeführt werden.
Die Anlage nach Fig. 10 wird mit zwei Trommeleinrichtungen 14, 24, betrieben. Beide Trommeleinrichtungen 14, 24 arbeiten in einer sauerstoffarmen Atmosphäre. Hierbei werden heiße sauerstoffarme Gase aus einer Quelle 13 mit einer Temperatur im Bereich von 500 bis 1000°C und einem Sauerstoffgehalt von etwa 3% einer Gegenstromtrommel 24 im Gegenstrom zu Asphaltgranulat 5 und Gesteinskörnungen 7 zugeführt. Das erhitzte und getrocknete Material aus der Gegenstromtrommel 24 wird mit Hilfe einer Fördereinrichtung 6, beispielsweise eines Heißelevators, der Mischeinrichtung 8 aufgegeben. Außerdem gelangt Asphaltgranulat 5, welches in einer Paralleltrommel 14 mit Hilfe von heißen sauerstoffarmen Gasen 12 aus einer Quelle 43 und mit einer Temperatur im Bereich von 300 bis 1000°C erhitzt und getrocknet wird, in die Mischeinrichtung 8 und wird mit Bitumen 9 zu einer einbaubaren Asphaltmischung 10 vermischt. Die Teilströme der sauerstoffarmen Gase aus den Anlageeinrichtungen 6, 8, 18, 19 werden wiederum einer Abgasreinigung 11 zugeführt.
Auch die Anlage nach Fig. 11 weist zwei Trommeleinrichtungen 14, 24, nämlich eine Gegenstromtrommel 24 zum Erhitzen und Trocknen von Asphaltgranulat 5 und Gesteinskörnungen 7 sowie eine Paralleltrommel 14 zum Erhitzen und Trocknen von 100% Asphaltgranulat 5 auf. Die Paralleltrommel 14 wird wie bei der Anlage nach Fig. 10 mit heißen sauerstoffarmen Gasen 12 mit einer Temperatur von 500 bis 1000°C im Unterdruck betrieben, wobei die entsprechenden Abdichtungen und Beaufschlagung des Materialeinlasses und Materialauslasses nicht dargestellt sind. Die heißen sauerstoffarmen Gase 12 aus einer Quelle 13 werden anteilig mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 aus der Abgasreinigung 11 gemischt und auf eine Temperatur im Bereich von 100 bis 200°C abgekühlt, um danach zur Herstellung der sauerstoffarmen Atmosphäre in der Fördereinrichtung 6, in den Siloeinrichtungen 18, 19 und Mischeinrichtung 8 zu dienen.
Die Teilströme der sauerstoffarmen Gase aus den Einrichtungen der Anlage werden gesammelt und einem Kühler 27 zur Wasserabscheidung und anschließend einer Abgasreinigung 1 1 zugeführt, welche als Quelle für die kalten sauerstoffarmen Gase 2 dient und damit ein vorteilhaftes Abgasrecycling gewährleistet.
Fig. 12 zeigt als Teil einer Anlage zur Herstellung von Asphaltmischgut eine Gegenstromtrommel 24, in welcher Asphaltgranulat 5 und Gesteinskörnungen 7 im Gegenstrom mit heißen sauerstoffarmen Gasen 12 erhitzt und getrocknet werden. Die heißen sauerstoffarmen Gase 12 können bevorzugt in einem Heißgaserzeuger 20 mit Loesche- Lochmantel (LOMA)-Feuerung erzeugt werden. Die Erhitzung und Trocknung des Asphaltsgranulats 5 aus Ausbauasphalt und/oder Gesteinskörnungen 7 erfolgt im Gegen- stromverfahren mit den heißen sauerstoffarmen Gasen 12 aus dem Heißgaserzeuger 20 mit einem Lochmantel 26 als bzw. mit Gasmischer. Durch den Gegenstrom kommt es zu einer inneren Zirkulation der flüchtigen Bitumenbestandteile aus dem Asphaltgranulat 5, indem diese Bestandteile an dem heißen Trommelende verdampfen und am kalten Trommelende kondensieren. Die innere Konzentration der flüchtigen Bitumenbe- standteile steigt auf das 5 bis 15-fache im Vergleich zu einer Paralleltrommel an. Vorteilhaft ist ein verbesserter Kontakt zwischen dem Bitumen und den Feststoffen, wodurch die Qualität der neuen einbaufertigen Asphaltmischung 10 erhöht wird. Es ist eine Abdichtung 35 vorgesehen, welche derart ausgebildet ist, dass eine Beaufschlagung mit kalten sauerstoffarmen Gasen 2 erfolgen kann. Die Abgase aus der Gegenstromtrommel 24 und aus den Abdichtungen 35 werden einer Abgasreinigung 1 1 zugeführt. Der Auslass 34 für die einbaufertige Asphaltmischung 10 erfolgt im Zuführungsbereich der heißen sauerstoffarmen Gase 12. Vorteilhaft kann in der Gegenstromtrommel 24 mit LOMA-Heißgaserzeuger 20 allein Asphaltgranulat 5 aus Ausbauasphalt erhitzt und getrocknet und somit ein 100%iges Asphaltrecycling erreicht werden.