DE2916428B1 - Verfahren und Trocken- und Mischtrommel zur Herstellung bituminoesen Heissmischgutes - Google Patents

Description

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Feuchtigkeit der Mineralstoffe und ausreichender Vorerwärmung wird den Mineralstoffen außerhalb des Flammenbereiches über eine von der Brenner- oder so Auslaufseite herangeführte Lanze das bituminöse Bindemittel zugesetzt. Das Ergebnis ist trotz der Zurücksetzung der Bindemittelzuführung hinter den Ausbrandbereich der Flamme nicht immer befriedigend und drückt sich vielfach in einer aus der Verbrennung S5 niedrigsiedender Anteile des Bindemittels resultierenden Blaufärbung der Abgase aus.

Um diese Gefährdung des Bindemittels zu reduzieren, wird z.B. durch die südafrikanische Patentschrift 7 31 841 vorgeschlagen, in dem Trommelmischer eine Stauscheibe zur Abschirmung der Bindemittelzugabe von den Heizgasen anzuordnen.

Diese Maßnahme hat jedoch den Nachteil, daß zwischen Trommelwand bzw. den Trommeleinbauten und den von diesen geführten Mineralstoffen einerseits und der Platte andererseits ein elativ schmaler Ringspalt oder peripher an der Platte angeordnete Öffnungen verbleiben, durch den bzw. die die Gasströmung und die Mineralstoffe durchgeführt werden müssen.

Durch die axiale Anströmung der Platte entsteht zwar ">o auf der Plattenvorderseite eine starke Heißgasturbulenz, die den Energie- und Stoffaustausch begünstigt. Beim Durchströmen des Ringspaltes oder der Öffnungen findet aber eine so starke Erhöhung der Gasgeschwindigkeit statt, daß ein verhältnismäßig ^r>5 hoher Anteil an Sand- und Staubpartikeln mitgerissen wird, der sich nicht, wie gewünscht, mit Bindemittel umhüllen bzw. dem umhüllten Mischgut anlagern kann.

Eine annähernd laminare Strömung stellt sich erst wieder in großem Abstand hinter der Platte über den mi vollen Trommelquerschnitt ein.

Die in den Toträumen hinter der Platte sich bildenden Wirbel sind für die Wärmeübertragung jedoch nicht besonders wirkungsvoll.

Aber auch im hinteren Trommelbereich mit wieder ""> überwiegend laminarer Strömung kann die Wärmeübertragung und die erwünschte Staubbindung in diesen Trommeln nicht mehr optimal sein, da ein großer Teil Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bituminösen Heißmischgutes in einer durch offenen Brenner im Gleichstrom betriebenen Trocken- und Mischtrommel, bei dem das bituminöse Bindemittel nach der Strömungsumlenkung der Heizgase den brennerseitig aufgegebenen Feststoffkomponenten zugeführt und das Heizgas im Brenner- und Ausbrandbereich der Flamme axial zum Trocknerrohr geführt wird.

Trocken- und Mischtrommeln haben im Rahmen der bituminösen Aufbereitung im allgemeinen die Aufgabe, unterschiedliche Mineralkomponenten bei möglichst weitgehender Bindung der Staubpartikel untereinander und mit dem bituminösen Bindemittel zu mischen und soweit zu trocknen und zu erhitzen, daß das Mischgut die vorgeschriebene Temperatur von üblicherweise 140 bis 170° C bei einem Restwassergehalt von kleiner als 0,5%, bezogen auf die Mischgutmenge, aufweist.

Über die Frage, inwieweit die Mineralstoffe zum Zeitpunkt der Zusammenführung mit dem Bindemittel bereits getrocknet sein sollen, wird durch die Fachwelt unterschiedlich geurteilt.

Auf jeden Fall wird im allgemeinen im Interesse einer ausreichenden Staubbindung die Aufrechterhaltung eines geringen Restwassergehaltes befürwortet.

Desweiteren kann heute davon ausgegangen werden, daß überwiegend im Gleichstrom betriebene Trocken- und Mischtrommeln verwendet werden, d. h. daß der Brenner unmittelbar an der aufgabeseitigen Stirnwand angeordnet ist, und daß die Flamme üblicherweise axial zur Trommel, weit in den Trommelraum greifend, gerichtet ist.

Die brennerseitig aufgegebenen Mineralstoffe werden damit sowohl der Konvektionswärme als auch der Strahlungswärme der Flamme ausgesetzt, wobei die Aufnahme von Konvektionswärme bei einigen Lösungen, wie unter anderem in der DL-OS 21 02 328 beschrieben wird, im Interesse der Erhaltung eines Restwassergehaltes und damit der Staubbindung durch entsprechende Ausbildung der Einbauten über eine erste Teillänge des Trommeldurchganges beschränkt ist.

Nach Abführung des übeiweigerulen Teils der

ORIGINAL INSPECTED

der Wärme bereits über die Trommelvvandung abgegeben und ein Teil der kinetischen Energie der Strömung verbraucht wurde.

Auch die Materialverteilung über dem Trommelquerschnitt ist nicht befriedigend. Die bei der Trommeldrehung auf der anhebenden Trommelseite mit Material gefüllten Hubschaufeln entleeren sich in Abhängigkeit von der Form der Hubschaufeln und den durch die Trommeldrehung verursachten Fliehkräften immer in der Weise, daß in einem bestimmten oberen Trommelbereich von den Hubschaufeln ausgehenden Materialabwurfparabeln ausfächern.

Die Dichte des sogenannten »Materialvorhangs« im Trommelquerschnitt ist deshalb sehr ungleich, was zur Folge hat, daß nicht nur der Wärmeaustausch in einer solchen Trommel nicht optimal sein kann, sondern darüberhinaus speziell für das Troinmelmischverfahren die Gefahr besteht, daß der durch Freiräume oder Räume mit geringerer Materialdichte sich unter Geschwindigkeitserhöhung hindurchzwängende Heizgasstrom Staubpartikel am Einbinden im Mischgut hindert und sie damit mitreißt. Solche Räume finden sich vorwiegend im oberen Trommelbereich, insbesondere zwischen den Einbauten bzw. nahe den Abwurfkanten der Einbauten. Bei nach Längenzonen am Trommelumfang versetzt angeordneter Beschaufelung gleicher oder ungleicher Form ändert sich diese Situation nicht. Man muß auch in diesem Fall damit rechnen, daß sich der Heißgasstrom, zwischen den einzelnen Abschnitten den Weg des geringsten Widerstandes durch materialverdünnte oder freie Räume suchend, umlenkt.

Es ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung bituminösen Heißmischgutes in einer Trocken- und Mischtrommel zu nennen, das bei Aufrechterhaltung der Vorteile einer mit einer Stauplatte nach der Südafrikanischen Patentschrift 7 31 841 versehenen Vorrichtung, die die Schaffung eines den Energie- und Stoffaustausch fördernden Turbulenzbereiches vor der Platte und die Schaffung eines die Strahlungswärme abschirmenden Bereiches hinter der Platte bewirkt und die bei Schaffung einer relativ langen Zone gleichmäßiger Materialdichte über den Querschnitt des Trocknerrohres eine bessere Wärmeabgabe der Heizgase an das Material ohne »Absichtung« der Feinanteile sichert.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß die Heizgasführung in dem an den Brenner- und Ausbrandbereich der Flamme anschließenden Bereich — bei Abschirmung der Strahlung — durch Strömungsumlenkung im wesentlichen radial und in Spiralform überführend erfolgt.

Die Strömungsumlenkung erfolgt durch eine beliebige Umlenkvorrichtung, die gleichfalls als Abschirmvorrichtung für die aus der Flammenentwicklung resultierende Strahlungswärme wirksam ist, so daß eine Bindemittelschädigung durch ausdampfende und/oder brennende Kohlenwasserstoffanteile, in gleicher Weise wie sie durch den Einbau einer Platte gegeben wäre, vermieden wird.

Die Wärmeübertragung durch Konvektion wird insofern verbessert, als auch unmittelbar hinter der Strömungsumlenkung die Konvektionswärme voll genutzt wird, da durch die radiale Umlenkung der Strömung keine Strömungstoträume mehr bestehen.

Darüberhinaus werden die durch das Material gebildeten Abwurfparabeln nach der Strömungsumlenkung zunächst nahezu rechtwinklig angeströmt b/w. durchströmt, f-'in axiales oder achsparalleles Durchströ

men der zwischen den Parabeln liegenden Freiräume oder Räume geringerer Materialdichte ist bei dieser Gasführung nicht mehr möglich.

Die genannten Nachteile — Erhöhung der Gasgeschwindigkeit, Mitreißen von Staubpartikeln — wie sie bei den konventionellen Verfahren gegeben sind, entfallen.

Unabhängig davon begünstigt die überweigend sich einstellende spiralförmige Gasführung den Wärmeaustausch, weil die gleiche Gasmenge in der gleichen Zeiteinheit einen verlängerten Weg in der Trommel zurückzulegen hat. Die Gasgeschwindigkeit erhöht sich zunächst im Bereich der Umlenkung sehr stark und fällt dann mit zunehmender Spiralsteigung gegen das Trommelende wieder ab und erreicht in der Absaugehaube wieder Normalwert.

Ein weiterer Vorteil besteht in der erheblich verbesserten Chance für eine Einbindung von Feinstpartikeln im Mischgut durch den sogenannten »Fliegenfängereffekt«, der durch den verlängerten Heißgasweg, in Verbindung mit dem in allen Trommelbereichen gleichmäßig dichten und querangeströmten, durch die Abwurfparabeln gebildeten Materialvorhand, bewirkt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine wirtschaftliche und materialschonende Aufbereitung bituminösen Heißmischgutes bei minimalem Austrag von Staub und anderer gasförmiger Schadstoffe.

Zur Ausbildung der erforderlichen Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß die Umlenkvorrichtung aus sternförmig, in gleichmäßigen Winkelabständen in einer Ebene im Trocknerrohr angeordneten 45 bis 90° umlenkenden Schaufeln besteht, wobei es bei geringem Abstand zweckmäßig sein kann, wenn das eigentliche Zentrum der sternförmig ausgebildeten Umlenkvorrichtung mit einer konischen oder tropfenförmig ausgebildeten, mit ihrer Spitze entgegen der Strömungsrichtung angeordneten Nabe, versehen ist.

Dieser Strömungskörper verhindert eine Wirbelbildung im unmittelbaren Zentrum der Strömung.

Auch kann es im Interesse einer störungsfreien Umlenkung der Strömung zweckmäßig sein, wenn die im wesentlichen radial gerichteten Schenkel der umlenkenden Schaufeln zum Bereich des Zentrums hin schmaler werdend ausgebildet sind.

Eine andere zweckmäßige Ausbildung einer Umlenkvorrichtung sieht vor, daß diese eine ablaßseitig offene, ganz oder partiell ummantelte Schnecke mit tangential zur Peripherie des Trocknerrohres gerichtetem Ausblasteil ist.

Zur Unterstützung der Strömungsführung kann vorgesehen werden, auslaßseitig der Umlenkvorrichtung am Trocknerrohr befestigte Führungseinbauten nachzuordnen.

Die schematische Darstellung des Verfahrens und einer Vorrichtung zu seiner Durchführung nach dem Stand der Technik sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer Trocken- und Mischtrommel zur Durchführung des Verfahrens soll die Erfindung näher erläutern.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einenTrommelmischer nach dem Stande der Technik mit eingebrachter Abschirmplatte.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung, aus der die Führung der Heizgase um die Abschirmplatte in den rückwärtigen Bereich der Trommel zu ersehen ist.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Trommel mit

Anordnung der Einbauten und Darstellung der Abwurfparabel.

Fig.4 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Trocken- und Mischtrommel mit eingebrachter Umlenkvorrichtung aus sternförmig angeordneten Umlenkschaufeln.

Fig. 5 zeigt eine Ausbildung nach F ig. 4 in perspektivischer Darstellung. Aus dieser Figur " die radiale Umlenkung der Strömung und deren Überführung in Spiralform zu entnehmen.

Fig.6 zeigt einen Querschnitt durch eine Trocken- und Mischtrommel mit sternförmig ausgebildeter Umlenkvorrichtung; aus dem durch Pfeile dargestellten Strömungsverlauf ist die praktisch senkrechte Durchströmung der einzelnen Abwurfparabeln durch die radial umgelenkten Heizgase zu ersehen.

F i g. 7 zeigt eine mögliche Ausbildung der umlenkenden Schaufeln.

In F i g. 1 und F i g. 4 ist die Anordnung des Brenners 2 zum Trocknerrohr 1, die Aufgabe der mineralischen Feststoffkomponenten durch Pfeil 3, die Abführung der Abgase durch Pfeil 4, die Aufgabe des Bindemittels über eine Lanze 7 durch Pfeil 5 und die Abführung des fertigen Mischgutes durch Pfeil 6 dargestellt.

Die Düsenlanze 7 ist in axial- oder achsparalleler Lage gerichtet und längs verschiebbar ausgebildet Die mineralischen Feststoffkomponenten 3 werden durch die hubrinnenartig ausgebildeten, gleichmäßig über die innere Peripherie des Trommeltrockners 1 verteilten Einbauten 8 erfaßt und, wie durch Fig.2, 3 und 6 dargestellt, in Wurfparabeln 9 schleierförmig über einen großen Querschnittsanteil des Trocknerrohres 1 verteilt, wobei es eine Sache der konstruktiven Ausbildung der Einbauten 8 ist, eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Materials über den gesamten Trommelquerschnitt zu erzielen.

Nach dem durch F i g. 1 bis 3 ausgewiesenen Stand der Technik ist es bekannt, die in axialer Richtung sich entwickelnde Flamme des Brenners 2 gegen eine Abschirmplatte 10 zu richten.

In diesem Fall werden die Heizgase durch den zwischen dem Trocknerrohr 1 und der Abschirmplatte 10 gebildeten Ringspalt 11 geführt. Die sich hier beschleunigenden Gase entwickeln unmittelbar hinter der Abschirmplatte 10 einen Unterdruckbereich 12, der praktisch für die Wärmeübergabe an das Material als Totbereich bezeichnet werden muß. Erst im Austrittsbereich der Trommel stellt sich wieder eine einigermaßen

ίο laminare Durchströmung des wesentlichen Trommelquerschnittes ein. Durch die Beschleunigung der Heizgase im Ringspalt 11 werden die kleineren Partikel des Aufgabegutes mitgerissen und entfallen damit der Bindung im Mischgut.

Dem gegenüber wird nach der erfindungsgemäßen Ausbildung unmittelbar nach dem Ausbrand der Flamme eine Umlenkvorrichtung 20 für die Umlenkung des Heizgasstromes angeordnet. Durch die Umlenkung werden die axial einströmenden Heizgase radial zur inneren Trommelperipherie entsprechend den Pfeilen 21 gerichtet und nehmen im weiteren Durchgang durch das Trocknerrohr 1 einen spiralförmig verlaufenden Weg 22 ein.

F i g. 6 verdeutlicht das Durchdringen der Wurfparabein 9 durch die radial oder spiralförmig gerichteten Heizgase 21 bzw. 22 und den damit gegebenen Fliegenfängereffekt, durch den die Feinpartikel erfaßt und mit den einzelnen Gutschleiern in den Wurfparabeln 9 vermengt werden, wobei durch die Querströmung 21—22 eine breite querschnittsfüllende Fächerung der Wurf parabeln 9 eingestellt wird.

Die optimale Nutzung der Konvektionswärme erlaubt, entgegen der vergleichenden Darstellung der F i g. 1 und 4, eine Verkürzung des Trocknerrohres 1 bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Vorrichtung gemäß F i g. 4.

Die gezeigte Umlenkvorrichtung 20 ist aus sternförmig in einer Ebene im Trocknerrohr angeordneten Umlenkschaufeln 23 gebildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung bituminösen Heißmischgutes in einer durch offenen Brenner im Gleichstrom betriebenen Trocken- und Mischtrommel, bei dem das bituminöse Bindemittel nach der Strömungsumlenkung der Heizgase den brennerseitig aufgegebenen Feststoffkomponenten zugeführt und das Heizgas im Brenner- und Ausbrandbereich der Flamme axial zum Trocknerrohr geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizgasführung im anschließenden Bereich — bei Abschirmung der Strahlung — durch Strömungsumlenkung im wesentlichen radial und in Spiralform überführend erfolgt.

2. Trocken- und Mischtrommel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (20) aus sternförmig, in gleichmäßigen Winkelabständen in einer Ebene im Trocknerrohr (1) angeordneten, 45 bis 90° umlenkenden Schaufeln (23) besteht.

3. Trocken- und Mischtrommel nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum der sternförmig ausgebildeten Umlenkvorrichtung (20) mit einer konischen oder tropfenförmig, mit ihrer Spitze entgegen der Strömungsrichtung angeordneten Nabe, ausgebildet ist.

4. Trocken- und Mischtrommel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen radial gerichteten Schenkel der umlenkenden Schaufeln (23) zum Bereich des Zentrums hin schmaler werdend ausgebildet sind.

5. Trocken- und Mischtrommel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (20) eine anblasseitig offene, ganz oder partiell ummantelte Schnecke mit tangential zur Peripherie des Trocknerrohres (!) gerichtetem Ausblasteil ist.

6. Trocken- und Mischtrommel nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkvorrichtung (20) spiralförmig am Trocknerrohr (1) befestigte Führungseinbauten nachgeordnet sind.