DE102007008811B3 - Method for the production of cooled fresh concrete, comprises storing mixing material in a supply silo and transporting the mixing material from the silo to a mixing device - Google Patents

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Abstract

The method for the production of a cooled fresh concrete, comprises storing mixing material in a supply silo (2) and transporting the mixing material from the silo to a mixing device (4), in which the mixing material is brought together with water. A partial flow of the mixing material taken from the supply silo in a cooling device (10) is contacted with refrigerant and cooled. The heated refrigerant is separated from the cooled mixing material. A cryogenic cooling material is used as a refrigerant. The evaporated refrigerant is separated from the mixing material in the cooling device area. The method for the production of a cooled fresh concrete, comprises storing mixing material in a supply silo (2) and transporting the mixing material from the silo to a mixing device (4), in which the mixing material is brought together with water. A partial flow of the mixing material taken from the supply silo in a cooling device (10) is contacted with refrigerant and cooled. The heated refrigerant is separated from the cooled mixing material. A cryogenic cooling material is used as a refrigerant. The evaporated refrigerant is separated from the mixing material in the area of the cooling device. The temperature of the produced fresh concrete is regulated by the variation of the quantity contained in the partial flow and/or by the refrigerant quantity used per quantity of the mixing material and/or by the length of time. The cooling of the partial flow takes place in a fluid bed reactor. For the purpose of inertization in the fluid bed reactor, a positive pressure is produced by the supplied refrigerant. An independent claim is included for a device for the production of a cooled fresh concrete.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gekühltem Frischbeton, bei dem wenigstens ein Zugabestoff in einem Vorratssilo gespeichert und aus dem Vorratssilo zu einer Mischeinrichtung transportiert wird, in der der Zugabestoff mit einem oder mehreren weiteren Zugabestoffen sowie mit Wasser zur Herstellung des Frischbetons zusammengeführt wird.The The invention relates to a process for producing cooled fresh concrete, in which at least one additive is stored in a storage silo and is transported from the storage silo to a mixing device, in which the additive with one or more additional additives and combined with water to produce the fresh concrete.

Derartige Verfahren sind bekannt. Bei der Herstellung von Frischbeton ist es jedoch häufig erforderlich, den Frischbeton selbst oder einen der Ausgangsstoffe für die Herstellung zu kühlen.such Methods are known. In the production of fresh concrete is however, it is common required, the fresh concrete itself or one of the starting materials for the Production to cool.

Aus der WO 02/36523 A1 ist dazu ein Verfahren bekannt, bei dem das zur Herstellung des Frischbetons benötigte Wasser zumindest teilweise in Form von unterkühlten Schneekristallen zugeführt wird. Diese technische Lehre ist älteren Verfahren überlegen, bei denen das Wasser in Form von Scherbeneis zugeführt wurde, was regelmäßig zu Wassereinschlüssen im Beton führte. Dennoch besteht bei all diesen Verfahren die Gefahr einer inhomogenen Temperaturverteilung im fertigen Gemisch.From the WO 02/36523 A1 For this purpose, a method is known in which the water required for the production of fresh concrete is at least partially supplied in the form of supercooled snow crystals. This technical teaching is superior to older methods in which the water was supplied in the form of flake ice, which regularly led to water inclusions in the concrete. Nevertheless, there is the risk of an inhomogeneous temperature distribution in the finished mixture in all these processes.

Eine alternative Vorgehensweise sieht daher vor, gekühlte Zugabestoffe zu verwenden. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der DE 36 23 724 A1 beschrieben. Beim Gegenstand dieser Druckschrift wird zugleich mit der Zuführung des Zements in ein Vorratssilo über eine separate Zuleitung flüssiger Stickstoff in das Zementsilo eingesprüht. Beim Kontakt mit dem Zement verdampft der Stickstoff und wird als Gas mit dem Abluftstrom ausgetragen. Mit diesem Verfahren kann jedoch eine ausreichende Kühlung des Zements nicht erzielt werden, da bei der getrennten Zuführung von Zement und Stickstoff ein nur unzureichender Wärmekontakt zwischen beiden Stoffen hergestellt wird. Ein großer Teil des eingesetzten Stickstoffs entweicht damit ungenutzt, und das kalte Stickstoffabgas kann leicht eine Vereisung eines dem Silo zugeordneten Entstaubungsfilters bewirken.An alternative approach is therefore to use cooled addition substances. Such a method is used, for example, in DE 36 23 724 A1 described. In the subject of this document liquid nitrogen is sprayed into the cement silo at the same time as the supply of the cement in a storage silo via a separate feed line. Upon contact with the cement, the nitrogen evaporates and is discharged as gas with the exhaust air stream. With this method, however, a sufficient cooling of the cement can not be achieved because with the separate supply of cement and nitrogen, only insufficient thermal contact between the two materials is produced. A large part of the nitrogen used escapes unused, and the cold nitrogen exhaust gas can easily cause icing of a dedusting filter associated with the silo.

Aus der US 4 479 362 ist ein Verfahren zur Kühlung von Zement bekannt, bei dem Zement pneumatisch über eine Förderleitung in das Vorratssilo eingespeist und Flüssigstickstoff über einen in der Zementleitung angeordneten Stutzen eingeleitet wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass auch hier kein homogener Wärmeaustausch zwischen Zement und Stickstoff hergestellt und somit die Enthalpie des Stickstoffs nur unzureichend genutzt wird.From the US 4,479,362 a method for cooling cement is known in which cement pneumatically fed via a feed line in the storage silo and liquid nitrogen is introduced via a arranged in the cement pipe spigot. A disadvantage of this method is that even here no homogeneous heat exchange between cement and nitrogen produced and thus the enthalpy of nitrogen is used only insufficient.

In der DE 40 10 045 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Kühlung einer pulverförmigen Substanz, insbesondere Zement, beschrieben, bei dem die Substanz über eine Förderleitung in ein Vorratssilo gefördert wird. In der Förderleitung ist eine Venturidüse eingebaut. Der als Kältemittel eingesetzte flüssige Stickstoff wird durch ein in der Venturidüse angeordnetes Mischrohr in den Förderstrom der Substanz eingedüst. Die mit dem Stickstoff vermischte und dadurch gekühlte Substanz wird anschließend zum Silo gefördert und fällt dort in den Lagerbereich des Silos hinab, während der Stickstoff durch den dem Silo zugeordneten Entstaubungsfilter entweicht.In the DE 40 10 045 A1 is another method for cooling a powdery substance, in particular cement, described in which the substance is conveyed via a delivery line in a storage silo. In the delivery line a Venturi nozzle is installed. The liquid nitrogen used as refrigerant is injected into the flow of the substance through a mixing tube arranged in the Venturi nozzle. The substance mixed with the nitrogen and thus cooled is subsequently conveyed to the silo where it falls down into the storage area of the silo, while the nitrogen escapes through the dedusting filter assigned to the silo.

Als Nachtteil dieser Kühlverfahren, bei denen ein Kältemittel in die Zuführleitung des Zuschlagstoffes in das Vorratsilo eingeleitet wird, ist anzuführen, dass der Verbrauch an eingesetztem Kältemittel sehr hoch ist. Überdies ist eine Kühlung des gesamten gespeicherten Vorrats auch dann erforderlich, wenn nur ein geringer Teil des gespeicherten Zuschlagstoffes tatsächlich in gekühlter Form benötigt wird. Zudem kommt es infolge der starken Gasentwicklung und der damit verbundenen starken turbulenten Gasströmung dazu, dass Zement vom verdampfenden Kältemittel mitgerissen und in den Umgebungsbereich ausgetragen wird. Hierdurch geht Substanz verloren und es kommt zu einer nicht unerheblichen Belastung von Mitarbeitern und Umwelt.When Night part of this cooling process, where a refrigerant in the supply line of the aggregate is introduced into the storage silo, it shall be stated that the consumption of refrigerant used very much is high. moreover is a cooling of the entire stored stock required even if only a small portion of the stored aggregate is actually in cooled Shape is needed. In addition, it comes as a result of the strong gas evolution and the so associated strong turbulent gas flow causing cement from the vaporizing refrigerant entrained and discharged into the surrounding area. hereby substance is lost and it comes to a considerable extent Burden on employees and the environment.

Weiterhin ist es nicht ohne weiteres möglich, das Kältemittel in die Zuführleitung des Zugabestoffes zwischen Vorratssilo und Waage bzw. Mischer einzuleiten, da es beim Auftreffen des flüssigen Stickstoffs auf die Substanz zum Phasenübergang des Stickstoffs und damit zu einer starken Gasentwicklung an der Einspeisestelle kommt. Dies führt zu einer kurzzeitigen Sperrung des Förderstroms der Substanz. Durch den Stopp des Förderstroms baut sich die Gasblase in der Förderleitung ab und der Feststoffstrom wird wieder aufgenommen, um wiederum den Kontakt der Substanz mit dem Flüssigstickstoff und damit eine starke Gasentwicklung in der Förderleitung auszulösen. Dieser Vorgang wiederholt sich laufend und führt zu einem unregelmäßigen Eintrag der Substanz und damit in der Folge zu einem impulsartigen Abblasen von Stäuben, was wiederum Mitarbeiter und Umwelt erheblich belastet und darüber hinaus eine genaue Dosierung des Zuschlagstoffes erschwert.Farther it is not readily possible that refrigerant in the supply line to introduce the additive between storage silo and balance or mixer, since it is the impact of the liquid Nitrogen on the substance to the phase transition of nitrogen and This leads to a strong gas development at the feed point. this leads to to a short-term blocking of the flow of the substance. By the stop of the flow the gas bubble builds up in the delivery line from and the solids flow is resumed to turn the Contact of the substance with the liquid nitrogen and thus trigger a strong evolution of gas in the delivery line. This The process repeats itself continuously and leads to an irregular entry the substance and thus in a row to a pulse-like blowing off of dusts, which in turn puts a significant burden on employees and the environment and beyond exact dosage of the additive difficult.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zum Herstellen von gekühltem Frischbeton anzugeben, das sehr effizient arbeitet und die Belastung von Mensch und Umwelt reduziert.task The invention is therefore a method for producing cooled fresh concrete which works very efficiently and the burden of human and environment reduced.

Dieses Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch gelöst, dass wenigstens ein Teilstrom des dem Vorratssilo entnommenen Zugabestoffes in einem Wirbelbettreaktor mit einem Kältemittel in thermischen Kontakt gebracht und anschließend der Mischeinrichtung zugeführt wird.This Task is in a method of the type and purpose mentioned solved by in that at least a partial flow of the additive removed from the storage silo in a fluidized bed reactor with a refrigerant in thermal contact brought and then supplied to the mixing device becomes.

Erfindungsgemäß wird also zumindest ein Teilstrom des jeweiligen Zugabestoffes, der aus seinem Vorratsbehälter zur Mischeinrichtung gefördert wird, entnommen und auf eine tiefe Temperatur gekühlt. Die Kühlung erfolgt dabei in einem Wirbelbettreaktor, der in der Zuführleitung zwischen Vorratsbehälter und Mischeinrichtung integriert ist. Dazu wird der Zugabestoff (Wirbelgut) im Wirbelbettreaktor mit dem durch geeignete Düsen in flüssiger oder gasiger Form eingeblasenen Kältemittel (Wirbelmedium) verwirbelt. Durch den engen Kontakt des Wirbelgutes mit dem Wirbelmedium und den lebhaften Platzwechseln der einzelnen Partikel nach allen Richtungen kommt es zu einer außerordentlich guten Wärmeübertragung innerhalb der Wirbelschicht. Das erwärmte Kältemittel wird anschließend aus dem Wirbelbettreaktor abgezogen und behindert den weiteren Transport des Zugabestoffes nicht mehr. Es kommt somit nicht mehr zu dem aus dem Stand der Technik bekannten, impulsartigen Abblasverhalten.Thus, according to the invention at least a partial flow of the respective additive, from his reservoir is conveyed to the mixing device, taken and cooled to a low temperature. The cooling takes place in one Fluidized bed reactor, in the supply line between the reservoir and Mixing device is integrated. For this purpose, the addition material (fluidized material) in the fluidized bed reactor with the blown by suitable nozzles in liquid or gaseous form refrigerant (Vortex medium) swirled. Due to the close contact of the fluidized material with the whirling medium and the lively changes of place of the individual Particles in all directions cause an extraordinary good heat transfer within the fluidized bed. The heated refrigerant is then out subtracted from the fluidized bed reactor and hinders further transport of the additive no longer. It is therefore no longer to the known in the art, pulse-like blow-off.

Da der Zugabestoff in der Mischeinrichtung auf eine beliebig tiefe und nur durch die Temperatur des Kältemittels begrenzte Temperatur gekühlt werden kann, genügt es in der Regel bereits einen geringen Teilstrom zu kühlen, um ein effizientes Kühlergebnis zu bewirken. Bei dem zu kühlenden Zugabestoff kann es sich dabei um Zement, Sand oder einen sonstigen rieselfähigen Zuschlagstoff handeln. Der gekühlte Zugabestoff wird anschließend entweder dem ungekühlten Teilstrom des gleichen Zugabestoffs zugeführt oder, ggf. nach einer Wägung, unmittelbar der Mischeinrichtung zugeführt, in der der Frischbeton hergestellt wird. Die Kühlung erfolgt somit erst unmittelbar vor der Zubereitung des Frischbetons und nicht bereits bei der Bereitstellung eines Vorrats in einem Vorratssilo. Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt eine genaue Dosierung und Temperierung des betreffenden Zugabestoffes. Durch erst unmittelbar vor dem Mischprozess stattfindende Kühlung kann sehr flexibel auf die jeweiligen Erfordernisse reagiert und die Kühlung entsprechend angepasst werden.There the addition material in the mixing device to an arbitrarily deep and limited only by the temperature of the refrigerant temperature chilled can be enough It usually already cool a small partial flow to an efficient cooling result to effect. In the to be cooled Additive may be cement, sand or other pourable Aggregate act. The cooled Additive will be added afterwards either the uncooled Partial flow of the same addition material supplied or, if necessary after weighing, immediately supplied to the mixing device, in which the fresh concrete is produced. The cooling is thus only immediately before preparing the fresh concrete and not already in the supply a stock in a storage silo. By the method according to the invention manages a precise dosage and temperature of the relevant Adding substance. By only immediately before the mixing process takes place cooling can react very flexibly to the respective requirements and the cooling be adjusted accordingly.

Vorteilhafterweise kommt als Kältemittel ein kryogenes Kältemittel, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid zum Einsatz, das dem Wirbelbettreaktor in flüssigem oder kaltem gasförmigem Zustand zugeführt und dort mit dem Teilstrom des zu kühlenden Zugabestoffes innig durchmischt wird. Das bei der Durchmischung im Wirbelbettreaktor verdampfende und/oder bereits erwärmte Kältemittel wird aus dem Kopfraum des Wirbelbettreaktors abgeführt und anschließend gefiltert. Die Wahl des kryogenen Kältemittels hängt dabei von den jeweiligen Umständen ab: Stickstoff, der im flüssigen oder kalten gasförmigen Zustand in den Wirbelschichtreaktor eingedüst wird, ermöglicht die Kühlung des Zugabestoffes auf Temperaturen von bis zu minus 193°C. Kohlendioxid ermöglicht lediglich eine Abkühlung auf ca. minus 78,5°C, hat jedoch gegenüber Stickstoff den Vorteil einer etwa doppelt so großen Sublimationsenhalpie. Bei der Zuführung von Kohlendioxid im flüssigen Zustand kann zudem auf aufwändige wärmeisolierte Zuleitungen verzichtet werden. Verflüssigtes Kohlendioxid besitzt eine kritische Temperatur von 31°C und einen kritischen Druck von 7,4 MPa, und kühlt sich bei seiner Entspannung infolge des Joule-Thomson-Effektes unter Bildung von kaltem Kohlendioxidgas und Kohlendioxidschnee stark ab. Es kann daher in einer Druckleitung bei Umgebungstemperatur herangeführt werden. Der Kohlendioxidschnee sublimiert im Laufe der Reaktion und trägt gleichfalls zur Kühlung bei. Gasförmiges Kohlendioxid als Kühlmedium für Zement sollte vorzugsweise eine Temperatur von –78°C bis +5°C, bevorzugt von –78 bis –25°C, aufweisen.advantageously, comes as a refrigerant a cryogenic refrigerant, For example, nitrogen or carbon dioxide used, the Fluidized bed reactor in liquid or cold gaseous Condition supplied and there intimately with the partial flow of the additive to be cooled is mixed. This when mixed in a fluidized bed reactor vaporizing and / or already heated refrigerant is from the headspace the fluidized bed reactor discharged and subsequently filtered. The choice of cryogenic refrigerant depends on this from the respective circumstances: Nitrogen in the liquid or cold gaseous Condition is injected into the fluidized bed reactor, allows the cooling of the additive to temperatures of up to minus 193 ° C. Carbon dioxide only allows a cool down to about minus 78.5 ° C, but has opposite Nitrogen the advantage of about twice as large Sublimationsenhalpie. at the feeder of carbon dioxide in the liquid Condition can also be elaborate heat-insulated supply lines be waived. liquefied Carbon dioxide has a critical temperature of 31 ° C and a critical pressure of 7.4 MPa, and cools when it relaxes due to the Joule-Thomson effect producing cold carbon dioxide gas and carbon dioxide snow off sharply. It can therefore be in a pressure line introduced at ambient temperature become. The carbon dioxide snow sublimes in the course of the reaction and carries also for cooling at. gaseous Carbon dioxide as a cooling medium for cement should preferably have a temperature of from -78 ° C to + 5 ° C, preferably from -78 to -25 ° C.

In einer abermals vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Temperatur des Endprodukts dadurch beeinflusst, dass entweder der im Teilstrom enthaltene Mengenanteil des zu kühlenden Zugabestoffes, die pro Menge des Zugabestoffes eingesetzten Kältemittelmenge und/oder die Zeitdauer, innerhalb der der zu kühlende Zugabestoff mit dem Kältemittel in Kontakt ist, variiert wird. Die Temperatur des Endprodukts kann dabei auch als Regelgröße verwendet werden, auf die einer oder mehrere der genannten Parameter eingestellt wird.In a again advantageous development of the invention is the Temperature of the final product influenced by the fact that either the Part of the fraction contained in the amount of the additive to be cooled, the amount of refrigerant used per quantity of the additive and / or the Duration of time within which the additive to be cooled with the refrigerant is in contact, is varied. The temperature of the final product can also used as a controlled variable be set to one or more of the mentioned parameters becomes.

Um den Kontakt des Zugabestoffes mit feuchter Außenluft zuverlässig zu vermeiden ist es zweckmäßig, beim Eindüsen des Kältemittels in den Wirbelbettreaktor einen Überdruck zu erzeugen.Around the contact of the additive with moist outside air reliably Avoid it is expedient, when injecting of the refrigerant in the fluidized bed reactor, an overpressure to create.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung zum Herstellen von gekühltem Frischbeton mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.The The object of the invention is also achieved by a device for manufacturing of cooled fresh concrete solved with the features of claim 5.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also mit wenigstens einem Vorratsbehälter für einem Zugabestoff ausgestattet, wobei der Vorratsbehälter über wenigstens eine Zuführleitung mit einer Mischeinrichtung strömungsverbunden ist. In der Zuführleitung ist ein Wirbelbettreaktor integriert, der mit einer Zuführung für ein kryogenes Kältemittel strömungsverbunden ist.The inventive device is therefore equipped with at least one reservoir for an additive, wherein the reservoir over at least a supply line fluidly connected to a mixing device is. In the supply line a fluidized bed reactor is integrated, which with a supply for a cryogenic refrigerant flow-connected is.

Vorteilhafterweise ist der Vorratsbehälter mit der Mischeinrichtung über wenigstens zwei Zuführleitungen strömungsverbunden, wobei in einer der Zuführleitungen zwecks Kühlung eines Teilstroms eine Kühleinrichtung in Gestalt eines Wirbelbettreaktors vorgesehen ist. Mittels einer geeigneten Wahl der über beide Zuführleitungen geführten Teilströme kann so die Temperatur des insgesamt zugeführten Zuschlagstoffs und damit des Frischbetons gezielt beeinflusst werden.advantageously, is the reservoir with the mixing device over at least two supply lines flow-connected, being in one of the feed lines for cooling a partial flow, a cooling device is provided in the form of a fluidized bed reactor. By means of a suitable choice of over both supply lines out Partial flows can so the temperature of the total added aggregate and thus of the fresh concrete.

Als Wirbelbettreaktor kann im Prinzip jeder Reaktortyp zum Einsatz kommen, in dem eine gute Durchmischung von Zugabestoff (Wirbelgut) und dem gasförmigen oder flüssigen Kältemittel (Wirbelmedium) erfolgt. Ein bevorzugter Wirbelbettreaktor umfasst eine mit der Zuführleitung für Zugabestoff strömungsverbundene Feststoffzuführung, die im Kopfbereich des Wirbelbettreaktors angeordnet ist, einen mit seitlichen Düsen zum Einsprühen eines kryogenen Kältemittels ausgerüsteten Wirbelbettbereich und einen im unteren Abschnitt des Wirbelbettreaktors angeordneten Auffangbereich zum Auffangen des gekühlten Zugabestoffes. Vom Auffangbereich wird der Zugabestoff beispielsweise an die Mischeinrichtung oder eine zwischengeschaltete Waage weitergeleitet. Gasförmiges, erwärmtes Kühlmittel wird im Kopfbereich des Wirbelbettreaktors über eine Filtereinrichtung abgezogen.When In principle, any type of reactor can be used for the fluidized bed reactor, in which a good mixing of addition material (fluid) and the gaseous or liquid refrigerant (Vortex medium) takes place. A preferred fluidized bed reactor comprises one with the feed line for additive flow-connected Solid feed, which is arranged in the head region of the fluidized bed reactor, a with side nozzles for spraying a cryogenic refrigerant equipped Fluidized bed area and one in the lower section of the fluidized bed reactor arranged collecting area for collecting the cooled addition substance. From the catchment area, the additive is, for example, to the mixing device or an intermediate scale forwarded. Gaseous, heated coolant is in the head of the fluidized bed reactor via a filter device deducted.

In dem Fall, dass der der Zugabestoff mit Hilfe eines Fördermediums pneumatisch durch die Zuführleitung gefördert wird, dass also der Zuführleitung eine pneumatische Fördereinrichtung zugeordnet ist, ist es vorteilhaft, dass dem Wirbelbettreaktor eine Trenneinrichtung zum Trennen des Zugabestoffes vom Fördermedium vorgeschaltet ist.In in the case of that of the additive by means of a pumped medium pneumatically through the supply line promoted So, that's the feed line a pneumatic conveyor is assigned, it is advantageous that the fluidized bed reactor a Separator for separating the additive from the pumped medium upstream.

Für die Regelung der Temperatur des Frischbetons ergeben sich im Rahmen der Erfindung verschiedene vorteilhafte Möglichkeiten. Zum einen kann die Menge des der Nebenleitung zugeführten Teilstroms und damit der Anteil des Zugabestoffes, der gekühlt wird, verändert werden. Zum zweiten kann die pro Menge des zu kühlenden Zugabestoffes eingesetzte Kältemittelmenge verändert werden. Drittens kann die Temperatur des Kältemittels verändert werden. Insbesondere beim Einsatz von Kohlendioxid als Kältemittel, das in flüssigem Zustand unter Druck herangeführt und beim Eintritt in den Wirbelbettreaktor entspannt wird, kann die Temperatur des entspannten Kohlendioxids durch eine geeignete Wahl des Drucks und der Temperatur des zugeführten flüssigen Kohlendioxids festgelegt werden. Der bei der Entspannung anfallende Trockeneisschnee sublimiert entweder oder mischt sich mit den gekühlten Partikeln des Zugabestoffes und kühlt diesen weiter. Viertens kann die Temperatur durch die Menge und Strömungsgeschwindigkeit des dem Wirbelbettreaktor zugeführten Kältemittels beeinflusst werden. Je mehr Kältemittel mit dem Zugabestoff in Kontakt kommt und je inniger die Verwirbelung ist, desto niedriger ist die Temperatur des sich ergebenden Endprodukts.For the scheme the temperature of the fresh concrete are within the scope of the invention different advantageous possibilities. On the one hand, the amount of the sub-stream supplied to the secondary line and thereby altering the proportion of the additive that is being cooled. Secondly, the amount used per amount of the additive to be cooled Refrigerant charge changed become. Third, the temperature of the refrigerant can be changed. In particular, when using carbon dioxide as a refrigerant, in the liquid state introduced under pressure and is relaxed when entering the fluidized bed reactor can the temperature of the expanded carbon dioxide by a suitable choice the pressure and the temperature of the supplied liquid carbon dioxide set become. The resulting in the relaxation of dry ice snow sublimated either or mixes with the cooled particles of the additive and cool this on. Fourth, the temperature can by the amount and flow rate of the fluidized bed reactor supplied refrigerant to be influenced. The more refrigerant with the additive comes into contact and the more intimately the turbulence is, the lower the temperature of the resulting end product.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (1) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von gekühltem Frischbeton.Reference to the drawings, an embodiment of the invention will be explained in more detail. The only drawing ( 1 ) schematically shows a device according to the invention for the production of cooled fresh concrete.

Die Vorrichtung 1 umfasst in üblicher Weise ein Vorratssilo 2 für einen Zugabestoff, im Ausführungsbeispiel für Zement. Das Vorratssilo 2 ist über eine Förderleitung 3 mit einer Waage 5 verbunden, an der sich eine Mischeinrichtung 4 anschließt, die der Anmischung des Fertigbetons dient und in die weitere Zuführungen für andere Zugabestoffe, wie Sand, Zuschlagstoffe oder Wasser, einmünden. Bei der Förderleitung 3 kann es sich sowohl um eine pneumatische Förderleitung als auch um eine mechanische Fördereinrichtung, beispielsweise ein Förderband, handeln. Zur Dosierung des Zugabestoffes ist in der Förderleitung 3 in an sich bekannter Weise ein Dosierelement 6 angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um einen Schieber oder eine Dosierschnecke handelt.The device 1 includes a storage silo in the usual way 2 for an additive, in the exemplary embodiment of cement. The storage silo 2 is via a support line 3 with a balance 5 connected to a mixing device 4 which serves to mix the ready-mixed concrete and into which additional feeds for other additives, such as sand, aggregates or water, flow. In the promotion line 3 It may be both a pneumatic conveyor line and a mechanical conveyor, such as a conveyor belt act. For metering the additive is in the delivery line 3 in known manner, a metering 6 arranged, which is for example a slide or a metering screw.

Am Ausgang des Vorratssilos 2 zweigt des Weiteren eine Nebenleitung 8 ab, die gleichfalls mit der Waage 5 verbunden ist, und in der ebenfalls ein Transport von Zement aus dem Vorratssilo 2 auf pneumatischem oder mechanischem Wege erfolgt. Mittels eines Ventils 9 wird der durch die Nebenleitung 8 geführte Stoffstrom reguliert. Durch die Betätigung des Dosierelements 6 sowie des Ventils 9 kann der Stoffstrom so ganz oder teilweise durch die Förderleitung 3 und/oder durch die Nebenleitung 8 geführt werden.At the exit of the storage silo 2 further branches a secondary line 8th The same with the scales 5 is connected, and in which also a transport of cement from the storage silo 2 carried out by pneumatic or mechanical means. By means of a valve 9 becomes the by the Nebenleitung 8th Guided flow regulated. By actuating the dosing element 6 as well as the valve 9 the flow can be completely or partially through the delivery line 3 and / or by the secondary line 8th be guided.

Der durch die Nebenleitung 8 geführte Stoffstrom wird in der im Folgenden beschriebenen Weise gekühlt. Die Nebenleitung 8 mündet in eine Kühleinrichtung ein, bei der es sich im Ausführungsbeispiel um einen Wirbelbettreaktor 10 handelt, in dem der Zement mit einem Kältemittel in Kontakt gebracht und dadurch gekühlt wird. Erfolgt der Transport des Zements in der Nebenleitung 8 auf pneumatischem Wege, ist dem Wirbelbettreaktor 10 eine Trenneinheit 13, beispielsweise ein Zyklon, vorgeschaltet, in der das Fördermedium, beispielsweise Luft oder ein inertes Gas, vom Zement getrennt wird. Beim Kältemittel handelt es sich im Ausführungsbeispiel um flüssigen Stickstoff, der in einem Tank 11 bevorratet und über eine thermisch isolierte Kältemittelzuleitung 12 zum Wirbelbettreaktor 10 gefördert wird.The one by the secondary line 8th Guided flow is cooled in the manner described below. The secondary line 8th opens into a cooling device, which in the exemplary embodiment is a fluidized-bed reactor 10 in which the cement is contacted with a refrigerant and thereby cooled. If the cement is transported in the secondary line 8th pneumatically, is the fluidized bed reactor 10 a separation unit 13 , For example, a cyclone upstream, in which the fluid, for example, air or an inert gas, is separated from the cement. The refrigerant in the exemplary embodiment is liquid nitrogen which is contained in a tank 11 stored and a thermally insulated refrigerant supply line 12 to the fluidized bed reactor 10 is encouraged.

Zur Kühlung wird der – gegebenenfalls in der Trenneinheit 13 vom Fördermedium getrennte – Zement aus der Förderleitung 8 im Kopfraum 14 des Wirbelbettreaktors 10 eingespeist. In einem sich unterhalb des Kopfraums 14 befindlichen Abschnitt des Wirbelbettreaktors 10 wird das Kältemittel an seitlich in der Wand des Wirbelbettreaktors 10 angeordneten Düsen 15 eingebracht. Um eine effektive Verwirbelung des Zements zu bewirken, sind dabei mehrere Düsen 15 in gleichmäßigen Winkelabständen am Wirbelbettreaktor 10 angeordnet. Durch die Düsen 15 wird das Kältemittel mit hohem Druck in den Wirbelbettreaktor eingedüst und trifft auf den von oben herabfallenden Zement trifft. Bei der Verwirbelung des Zements erfolgt eine innige Durchmischung von Zement und Kältemittel und damit eine sehr effektive Wärmeübertragung. Durch das mit hohem Druck eingetragene Kältemittel besteht während der Reaktion im Wirbelbettreaktor 10 ein Überdruck, der das Eindringen von feuchter Außenluft zuverlässig unterbindet. Das durch den Kontakt mit dem Zement erwärmte Kältemittel steigt in den Kopfraum 12 des Wirbelbettreaktors 10, wo es über eine Filtereinheit 17 und eine sich daran anschließende Gasableitung abströmt. Im weiteren Transportverlauf des Zements kommt es daher nicht zu Störungen aufgrund der beim Verdampfen des Kältemittels auftretenden Gasentwicklung. Durch die gute Durchmischung im Wirbelbettreaktor 10 mit flüssigen Stickstoff als Kältemittel kann der Zugabestoff auf Temperaturen bis hinab zu –193°C abgekühlt werden. Anstelle von flüssigem Stickstoff kann im Übrigen auch ein anderes kryogenes Kältemittel zum Einsatz kommen, beispielsweise Kohlendioxid, das im kalten gasförmigen Zustand in den Wirbelbettreaktor 10 eingedüst wird, oder das flüssig herangeführt wird und beim Eintritt in den Wirbelbettreaktor unter Bildung von Kohlendioxidgas und Kohlendioxidschnee entspannt.For cooling is the - optionally in the separation unit 13 separated from the pumped medium - cement from the delivery line 8th in the headspace 14 of the fluidized bed reactor 10 fed. In a below the headspace 14 located section of the fluidized bed reactor 10 the refrigerant is at the side in the wall of the fluidized bed reactor 10 arranged nozzles 15 brought in. In order to effect an effective turbulence of the cement, there are several nozzles 15 at regular angular intervals on the fluidized bed reactor 10 arranged. Through the nozzles 15 the refrigerant is injected at high pressure into the fluidized bed reactor and hits the cement falling from above. At the turbulence The cement is thoroughly mixed with cement and refrigerant and thus a very effective heat transfer. Due to the high pressure refrigerant entered during the reaction in the fluidized bed reactor 10 an overpressure that reliably prevents the ingress of moist outside air. The refrigerant heated by the contact with the cement rises in the headspace 12 of the fluidized bed reactor 10 where there is a filter unit 17 and a subsequent gas discharge flows. In the further course of transport of the cement, there is therefore no disturbance due to the evolution of gas occurring during the evaporation of the refrigerant. Due to the good mixing in the fluidized bed reactor 10 with liquid nitrogen as the refrigerant, the additive can be cooled to temperatures as low as -193 ° C. Incidentally, instead of liquid nitrogen, it is also possible to use another cryogenic refrigerant, for example carbon dioxide, that in the cold gaseous state into the fluidized-bed reactor 10 is injected, or the liquid is introduced and relaxed when entering the fluidized bed reactor to form carbon dioxide gas and carbon dioxide snow.

Der gekühlte Zement sinkt schließlich in eine Lagerzone 18 des Wirbelbettreaktors 10, in dem der gekühlte Zement für zumindest eine kurze Zeitdauer bevorratet werden kann, und wird anschließend über eine Förderleitung 19, in der geeignetes Dosierelement 20 angeordnet ist, der Waage 5 zugeführt. Gekühlter Zement aus dem Wirbelbettreaktor 10 und ungekühlter Zement aus der Förderleitung 3 können dabei entweder gemeinsam oder unabhängig voneinander in der Waage 5 gewogen und anschließend in die Mischeinrichtung 4 eingemischt werden. Durch die Einstellung der Menge an gekühltem bzw. ungekühltem Zement kann die Temperatur des Frischbetons den jeweiligen Erfordernissen bzw. Kundenwünschen angepasst werden. Insbesondere ist es möglich, auch kleinere Chargen von Frischbeton, die nur einen Teil des im Vorratsilo 2 gespeicherten Zements benötigen, mit der gewünschten Temperatur herzustellen. Weiterhin ist es möglich, während des Mischvorgangs in der Mischeinrichtung 4 die Temperatur des Frischbetons durch die Variation der Zufuhr an gekühltem bzw. ungekühltem Zuschlagstoff zu regeln. Hierfür kann auch eine – hier nicht gezeigte – automatisierte Regeleinrichtung vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 sorgt für eine effektive Kühlung bei der Herstellung des Frischbetons und mindert die Belastungen für Mensch und Umwelt bei der Betonherstellung.The cooled cement eventually sinks into a storage zone 18 of the fluidized bed reactor 10 in which the cooled cement can be stored for at least a short period of time, and is subsequently conveyed via a delivery line 19 , in the suitable dosing element 20 is arranged, the balance 5 fed. Chilled cement from the fluidized bed reactor 10 and uncooled cement from the delivery line 3 can be either together or independently in the balance 5 weighed and then into the mixing device 4 be mixed. By adjusting the amount of cooled or uncooled cement, the temperature of the fresh concrete can be adapted to the respective requirements or customer wishes. In particular, it is possible to use even smaller batches of fresh concrete, which is only part of the stock in the silo 2 stored cement need to produce at the desired temperature. Furthermore, it is possible during the mixing process in the mixing device 4 to regulate the temperature of the fresh concrete by varying the supply of cooled or uncooled aggregate. For this purpose, a - not shown here - automated control device may be provided. The device according to the invention 1 ensures effective cooling in the production of fresh concrete and reduces the burden on man and the environment in concrete production.

11
Vorrichtungcontraption
22
Vorratssilostorage silo
33
Förderleitungdelivery line
44
Mischeinrichtungmixing device
55
WaageLibra
66
Dosierelementmetering
77
88th
Nebenleitungsecondary line
99
VentilValve
1010
WirbelbettreaktorFluidized bed reactor
1111
Tanktank
1212
KältemittelzuleitungRefrigerant supply line
1313
Trenneinheitseparation unit
1414
Kopfraumheadspace
1515
Düsenjet
1616
1717
Filtereinheitfilter unit
1818
Lagerbereichstorage area
1919
Förderleitungdelivery line
2020
Sperrgliedlocking member

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung von gekühltem Frischbeton, bei dem wenigstens ein Zugabestoff in einem Vorratssilo (2) gespeichert und aus dem Vorratssilo (2) zu einer Mischeinrichtung (4) transportiert wird, in der der Zugabestoff mit einem oder mehreren weiteren Zugabestoffen sowie mit Wasser zur Herstellung des Frischbetons zusammengeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilstrom des dem Vorratssilo (2) entnommenen Zugabestoffes in einem Wirbelbettreaktor (10) mit einem Kältemittel in thermischen Kontakt gebracht und anschließend der Mischeinrichtung (4) zugeführt wird.Process for producing cooled fresh concrete, in which at least one addition substance in a storage silo ( 2 ) and from the storage silo ( 2 ) to a mixing device ( 4 ), in which the addition material is combined with one or more further addition substances and with water for producing the fresh concrete, characterized in that at least a partial flow of the storage silo ( 2 ) in a fluidized bed reactor ( 10 ) is brought into thermal contact with a refrigerant and then the mixing device ( 4 ) is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel ein kryogenes Kältemittel, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid zum Einsatz kommt, das dem Wirbelbettreaktor (10) in flüssigem oder kaltem gasförmigem Zustand zugeführt und mit dem Teilstrom des zu kühlenden Zugabestoffes im innig durchmischt wird.A method according to claim 1, characterized in that a cryogenic refrigerant, for example nitrogen or carbon dioxide is used as the refrigerant, which the fluidized bed reactor ( 10 ) is supplied in liquid or cold gaseous state and intimately mixed with the partial flow of the additive to be cooled in the. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die Temperatur des erzeugten Frischbetons durch die Variation der im Teilstrom des zu kühlenden Zugabestoffes enthaltenen Menge und/oder der pro Menge des Zugabestoffes eingesetzten Kältemittelmenge und/oder der Zeitdauer, innerhalb der der zu kühlende Zugabestoff mit dem Kältemittel in Kontakt ist, geregelt wird.Method according to one of the preceding claims, that the temperature of the fresh concrete produced by the variation of in the partial flow of the cooled Additive contained amount and / or per amount of the additive amount of refrigerant used and / or the period of time within which the additive to be cooled with the refrigerant is in contact, is regulated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Inertisierung im Wirbelbettreaktor (10) durch das zugeführte Kältemittel ein Überdruck erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the purpose of inerting in the fluidized bed reactor ( 10 ) An excess pressure is generated by the supplied refrigerant. Vorrichtung zum Herstellen von gekühltem Frischbeton, mit wenigstens einem Vorratsbehälter (2) für einem Zugabestoff der über wenigstens eine Zuführleitung (3, 8, 19) mit einer Mischeinrichtung (4) strömungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführleitung (8, 19) ein Wirbelbettreaktor (14) integriert ist, der mit einer Zuführung für ein kryogenes Kältemittel strömungsverbunden ist.Device for producing cooled fresh concrete, with at least one storage container ( 2 ) for an additive of at least one supply line ( 3 . 8th . 19 ) with a mixing device ( 4 ) is fluidly connected, characterized in that in the supply line ( 8th . 19 ) a fluidized bed reactor ( 14 ) fluidly connected to a cryogenic refrigerant supply. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vorratsbehälter (2) und Mischeinrichtung (4) wenigstens zwei Zuführleitungen (3, 8, 19) vorgesehen sind, wobei zur Kühlung eines Teilstroms in einer der Zuführleitungen (8, 19) der Wirbelbettreaktor (10) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that between reservoir ( 2 ) and mixing device ( 4 ) at least two supply lines ( 3 . 8th . 19 ) are provided, wherein for cooling a partial flow in one of the supply lines ( 8th . 19 ) the fluidized bed reactor ( 10 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbelbettreaktor (10) eine in seinem Kopfbereich (14) angeordnete, mit der Zuführleitung (8) für Zugabestoff strömungsverbundene Feststoffzuführung, einen mit Düsen (15) zum Einsprühen eines kryogenen Kältemittels ausgerüsteten Wirbelbettbereich und einen im unteren Abschnitt des Wirbelbettreaktors (10) angeordneten Auffangbereich (18) zum Auffangen des gekühlten Zugabestoffes aufweist.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the fluidized bed reactor ( 10 ) one in his head area ( 14 ), with the supply line ( 8th ) for addition material flow-connected solid feed, one with nozzles ( 15 ) for the injection of a cryogenic refrigerant equipped Wirbelbettbereich and one in the lower section of the fluidized bed reactor ( 10 ) arranged catchment area ( 18 ) for collecting the cooled additive. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführleitung (8) eine pneumatische Fördereinrichtung zugeordnet ist, bei der der Zugabestoff mit Hilfe eines Fördermediums durch die Zuleitung gefördert wird, und dem Wirbelbettreaktor (10) eine Trenneinrichtung (13) zum Trennen des Zugabestoffes vom Fördermedium vorgeschaltet ist.Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the supply line ( 8th ) is associated with a pneumatic conveyor, wherein the additive is conveyed by means of a pumped medium through the supply line, and the fluidized bed reactor ( 10 ) a separating device ( 13 ) is connected upstream of the medium to separate the additive. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinheit die durch die Zuführleitung/en (3, 8, 19) geförderten Stoffmengen bzw. Stoffmengenanteile, die Menge, Einströmgeschwindigkeit und/oder Temperatur des Kältemediums im Wirbelbettreaktor (10) regelt.Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that a control unit by the supply (s) ( 3 . 8th . 19 ) conveyed amounts of substance or molar fraction, the amount, inflow velocity and / or temperature of the refrigeration medium in the fluidized bed reactor ( 10 ) regulates.
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