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II. Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Asphaltmischgut
unter Wiederverwendung alten Asphaltmaterials bei Verwendung einer Trockentrommel
mit einem Brenner.
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Seit der Verteuerung des Bitumens aufgrund der bipreissteigerungen
in den zurückliegenden Jahren ist die Möglichkeit der Wiederverwendung alten, aus
um- bzw. neuzubauenden Straßen etc. gewonnenen Asphaltmaterials von steigender Bedeutung
für die Bauindustrie.
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Neben dem Vorteil der Rückgewinnung des alten Bitumens entfällt aber
auch die Abfuhr des Altmaterials, die wegen des Umweltschutzes häufig eine Beförderung
nach weit entfernt liegenden Deponien erforderte.
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Auch werden Kosten gespart für neue Mineralstoffe und deren Zufuhr,
aber auch für den Heizöl- und Stromverbrauch, was nut Rücksicht auf die zunehmende
Energieverknappung von großer Bedeutung ist.
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In den zurückliegenden 10 Jahren wurden bereits, insbesondere in den
USA, Versuche durchgeführt, herkömmliche Anlagen für die Herstellung von bituminösem
Heiß-Mischgut auch für die Wiederaufbereitung alten Asphalmaterials einzusetzen.
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Hierbei war jedoch zu unterscheiden, ob eine solche herkömmliche Aufhereitungsanlage
mit einer im Gegenstrom betriebenen Trockentrommel bzw. einem im Gleichstrom betriebenen
Trommelmischer arbeitete. Bei
einer im Gegenstrom betriebenen Trockentrommel
ist der Wirkungsgrad hinsichtlich des Wár",eaustausches zwischen Flamme und zu erhitzendem
Material wesentlich günstiger als bei dem Gleichstromverfahren, jedoch wurde bisher
das notwendige Bitumen erst später, in einem gesonderten Mischer zugegeben, da es
sonst wegen der zu großen Hitze teilweise verbrennen würde. Wollte man jedoch das
Bitumen schon in der Trockentrommel dem erhitzten Material beigeben, wurde ein im
Gleichstromprinzip arbeitender Trommelmischer verwendet, bei welchem das Bitumen
erst an einer, in einem bestimmten Abstand von der Brenner-Flamme liegenden Stelle
zugegeben wurde, so daß sich das Bitumen-Gemisch nicht entflammen konnte.
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Für eine Wiederaufbereitung alten Asphaltmaterials schied bisher die
Verwendung einer herkömmlichen Aufbereitungsanlage mit einer im Gegenstromprinzip
arbeitenden Trockentrommel aus, da die Rauchentwicklung über das durch Umweltschutz-Bestimmungen
gesetzte Maß hinausging. Der für die starke Rauchentwicklung maßgebliche blaue Rauch
entsteht, wenn das Bitumen einer zu starken Erhitzung ausgesetzt wird, es wird dann
vercrackt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, welches die Verwendung einer herkömmlichen Trockentrommel, insbesondere
aber die Anwendung des Gegenstromprinzips zuläßt, wobei insbesondere gewährleistet
sein soll, daß die Rauchentwicklung im zulässigen Bereich liegt und der Wirkungsgrad
bezüg-
lich Wärmeausnutzung möglichst hoch liegt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Verwendung einer Trockentrommel
mit einem Brenner bei einem Verfahren zur Aufbereitung von Asphaltmischgut unter
Wiederverwendung alten Asphaltmaterials dasaufzubereitende Asphaltmischgut die rotierende
Trockentrommel im Gegenstrom durchwandert und daß das aufzubereitende Asphaltmischgut,
ausgehend von dem, dem Brenner gegenüberliegenden Ende der Trockentrommel, zunächst
in einen ersten Trommel-Bereich eintritt, in welchem es mittels Fördervorrichtungen
auf den Brenner zu und in einen anschliessenden zweiten Trommel-Bereich gefördert
wird, in welchem es mittels Wärmetausch-Schaufeln über den gesamten Querschnitt
der Trockentrommel verteilt wird, durch die Heizgase hindurch fällt und weiter in
einen anschliessenden dritten Trommel-Bereich gefördert wird, in welchem es von
Kühl-Schaufeln mitgenommen, so über den Querschnitt der Trockentrommel verteilt
wird, daß es in keinem Falle durch einen konzentrisch zur Trommelachse angeordneten
Kernzonenbereich hindurchfällt und daß das aufzubereitende Asphaltmischgut im dritten
Trommel-Bereich von de ühl-Schaufeln größtenteils gegenüber den Heizgasen abgeschirmt
wird und schliesslich in einen vierten Trommel-Bereich gefördert wird, in welchem
es mittels Fördervorrichtungen aus dem Trommel mi scher heraustransportiert wird
und daß die vom Brenner erzeugten Heizgase den dritten Trommel-Bereich in zur Trommelachse
gebündelter Figuration durchströmen.
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Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird insbesondere wegen
des
Gegenstromprinzips erreicht, daß das aufzubereitende Asphaltmischgut in wämebilanzmäßiger
Hinsicht wesentlich energiesparender erhitzt wird, so daß der Brenner im Vergleich
mit dem Gleichstromprinzip mit geringerer Leistung gefahren werden kann. Darüberhinaus
werden die von dem Brenner erzeugten Heizgase gegenüber dem aufzubereitenden Asphaltmischgut
insbesondere im dritten Trommel-Bereich so gegeneinander abgeschirmt, daß es nicht
zu einer Vercrackung des Bitumens kommt.
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Vorteilhaft werden die Brenner-Flamme bzw. die Heizgase insbesondere
im ditten Trommel-Bereich auf einen zylindrischen, um die Trommelachse konzentrisch
angeordneten Kernzonenbereich begrenzt. Diese Begrenzung gewährleistet, daß die
im dritten Trommel-Bereich angeordneten Kühl-Schaufeln und das von ihnen transportierte
Asphaltmischgut nicht unmittelbar von der Brenner-Flamme bzw. den Heizgasen beaufschlagt
werden.
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Erfindungsgemäß wird der Brenner-Flamme von außen Luft zugeführt,
dergestalt, daß diese die Brenner-Flamme mantel artig umgibt und sich im Kernzonenbereich
der Trockentrommel eine Flammen- bzw.
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Heizgas-Strömung nach Art eines Mantelstromes einstellt.
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Diese mantelstromartige Heizgas-Strömung bwirkt, daß die an sich im
dritten Trommel-Bereich größte Temperatur gegenüber dem aufzuhereitenden Asphaltmischgut
abgeschirmt wird, andererseits aber eine entsprechende und für die Erwärmung des
neu zugeführten Materials
erforderliche Temperatur in den ersten
beiden Trominel-Bereichen erreicht wird.
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In erfindungsgemäßer Weiterbildung des Verfahrens kann dem aufzubereitenden
Asphaltmischgut innerhalb der Trockentrommel, vorzugsweise an der Obergangsstelle
zwischen dem zweiten und dritten Trommel-Bereich Bitumen zugegeben werden. Durch
diese Ausbildung des Verfahrens erübrigt sich die Nachordnung eines besonderen Trommelmischers
für die Vermengung des aufbereiteten Asphaltmaterials mit Bitumen.
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Vorteilhaft überschreitet die Temperatur der Trommelmischer-Wandung
im dritten Bereich nicht 2500 C.
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Schliesslich ist das Mischungsverhältnis von altem Asphaltmaterial
und neuen Zuschlagstoffen des Gemenges einstellbar regelbar, so daß in Abhängigkeit
der Temperatur des zugeführten Materials und dessen Feuchtigkeitsgrad der Aufbereitungsprozeß
innerhalb des Trommelmischers gesteuert werden kann. Vorteilhaft beträgt der Anteil
von altem Asphaltmaterial ca. 20-50 % an dem aufzubereitenden Asphaltmischgut.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
des vorstehend beschriebenen Verfahrens, welche vorsieht, das bei einer Trockentrommel,
welche an ihrer ersten Stirnwand eine Eingabevorrichtung für die Zufuhr des aufzubereitenden
Asphaltmaterials
und an ihrer, der ersten Stirnwand gegenüberliegenden
zweiten Stirnwand eine Austragvorrichtung für die Abgabe des aufbereiteten Asphaltmischgutes
aufweist, ein Brenner in der zweiten Stirnwand koaxial zur Trommel achse angeordnet
ist. Vorteilhaft ist der Brenner gegenüber der zweiten Stirnwand nach aussen zurückversetzt
und als Kannenbrenner ausgebildet.
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Die Ausbildung des Brenners als Kannenbrenner bewirkt, daß die von
dem Brenner produzierte Flammen- bzw. Heizgas-Strömung von einer nach Art eines
Mantelstromes ausgebildete, kühlere Luftzone umgeben ist, welche wiederum bewirkt,
daß das aufzubereitende Asphaltmischgut nicht so stark hitzemäßig beaufschlagt wird,
daß eine Vercrackung des Bitumens stattfindet.
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In erfindungsgemäßer Weiterbildung mündet der Brenner mit seiner Brennkammer
in einen zylindrischen Vorofen ein, welcher konzentrisch zur Trommelachse innerhalb
der zweiten Stirnwand angeordnet ist. Vorteilhaft ist der Durchmesser des Vorofens
größer als der Durchmesser der Brennkammer und kleiner als der Durchmesser der von
den Fördervorrichtungen des vierten Trommel-Bereiches beschriebenen Kreises.
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Diese Ausbildung bzw. Anordnung des Brenners in Verbindung mit einem
Vorofen bewirkt, daß die Heizgase in einer, zur Trommelachse gebündelten Figuration
insbesondere in den dritten Trommel-Bereich eintreten.
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Vorteilhaft steht der Vorofen über die Länge des vierten Trommel-Bereiches
in die Trockentrommel ein. Vorzugsweise kann der Vorofen
aber auch
über den vierten Trommel-Bereich hinaus in den dritten Trommel-Bereich in die Trockentrommel
einstehen, so daß besonders gewährleistet ist, daß die Heizgase die im dritten Bereich
der Trockentrommel angeordneten Kühl-Schaufeln und das aus ihnen herausrieselnde
aufzubereitende Asphaltmischgut nicht unmittelbar beaufschlagen.
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In erfindungsgemäßer Weiterbildung weist der Vorofen konzentrisch
um die Brennkammer angeordnete Lufteintrittsöffnungen auf.
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Durch diese Lufteintrittsöffnungen kann einerseits Außenluft, andererseits
aber auch verdichtete Luft zugeführt werden, so daß sich eine konzentrisch um die
Heizgase bzw. die Brennerflamme angeordnete zweite Mantel strömung einstellt, welche
die Temperatur der Heizgase insbesondere im dritten Trommel-Bereich gegenüber dem
aufzubereitenden Asphaltmischgut abschirmt.
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Vorteilhaft weisen die im zweiten Trommel-Bereich angeordneten Wärme-Schaufeln
einen, im Trommel-Querschnitt gesehen, im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt
auf.
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Durch diese Form der Wärme-Schaufeln wird das aufzubereitende Asphaltmischgut
durch die Rotation der Trockentrommel mitgenommen und über den gesamten Querschnitt
derselben gleichmäßig verteilt und wird so von den Heizgasen optimal beaufschlagt.
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Erfindungsgemäß weisen die im dritten Trommel-Bereich angeordneten
Kühl-Schaufeln,
im Trommel-Querschnitt gesehen, die Form eines im wesentlichen gleichseitigen Trapezes
auf, wobei der in Drehrichtung der Trommel vorne liegendeSd0eneldes Trapezes nicht
mit der Wand der Trockentrommel verbunden ist, vielmehr eine Ein- bzw. Austrittsöffnung
für das zu transportierende und zu vermischende Material freiläßt.
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Diese Ausbildung der Kühl-Schaufeln gewährleistet, daß das aufzubereitende
Asphaltmischgut durch die Rotation der Trockentrommel mitgenommen, jedoch gegenüber
den Heizgasen größtenteils abgeschirmt und damit eine unmittelbare Temperaturzufuhr
vermieden wird.
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Weiter wird erreicht, daß die Wandtemperatur der Trockentrommel in
diesem Bereich 2500 C nicht überschreitet, so daß eine Vercrackung des Bitumens
im vierten Trommel-Bereich nicht entstehen kann.
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Weiter gewährleisten diese Kühl-Schaufeln, daß das aufzubereitende
Asphaltmischgut keinesfalls durch den von den Heizgasen bzw. dem Mantelstrom ausgefüllten
Kernzonenbereich hindurchfällt, vielmehr nur in einem kreisringförmigen Bereich
der Trockentrommel abrieselt.
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Vorteilhaft sind die Wärme- und Kühl-Schaufeln, sowie die Fördereinrichtungen
in ihrer Längsrichtung innerhalb der Trommel spiralförmig angeordnet, wodurch erreicht
wird, daß das aufzubereitende Mischgut auch dann durch die Trockentrommel hindurchgefördert
wird, wenn diese horizontal angeordnet ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Austragvorri.
chtung
der Trockentrommel eine von dem Brenner unabhängige Heizungsvorrichtung auf.
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Durch. diese separate Beheizung insbesondere der Austragvorrichtung
wird gewährleistet, daß das aufbereitete Asphaltmischgut leicht aus der Trockentrommel
herausgefördert werden kann und insbesondere nicht die Austragvorrichtung verstopft.
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Ein die Erfindung nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel ist in
den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt in der vertikalen Längs-Mittelebene
der Trockentrommel, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen
Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV 5
Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 1, Fig. 6 einen vergrößerten
Ausschnitt aus Fig. III und Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. IV.
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Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen
Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer, in Fig. 1 stark vereinfacht darges.tellten
zylindrischen Trockentrommel 1 mit einer ersten und einer zweiten, den Innenraum
2 der Trockentrommell abschliessenden Stirnwand 3 bzw. 4.
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Nicht enthalten in der Darstellung ist ein die Trockentrommel 1 aufnehmendes
Gestell und die für die Drehung der Trockentrommel 1 notwendigen Laufringe und Antriebsräder.
Diese entsprechen den allgemein üblichen Bauweisen bei solchen Trockentrommeln.
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In der ersten Stirnwand 3 der Trockentrommel 1 ist eine Eingabevorrichtung
5 für die Zufuhr des aufzubereitenden Asphaltmaterials MA vorgesehen, kombiniert
mit einer die Abgase G ableitenden Entlüftungsvonichtung 6.
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Die zweite Stirnwand 4 der Trockentrommel 1 weist eine zur Trommelachse
7 konzentrische Uffnung 8 auf, durch welche ein ebenfalls zylindrischer Vorofen
9 in den Innenraum 2 der Trockentrommel 1 hineinragt. Der Vorofen 9 ist nach außen
mit einer Bodenplatte 10 verschlossen, welche wiederum eine, zur Trommelachse 7
konzentrische Uffnung 11 aufweist, durch welche die Brennkammer 12 eines Kannenbrenners
13 in das Innere des Vorofens hineinragt.
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In ringförmiger Anordnung zur zylindrischen Brennkammer 12 weist die
Bodenplatte 10 des Vorofens 9 Lufteintrittsöffnungen 14 auf, durch
welche
beispielsweise verdichtete Luft L mantelförm.g in den Vorofen eingeführt werden
kann.
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Unterhalb des. Vorofens 9 ist in der zweiten Stirnwand eine Australsvorrichtung
15 zur Entnahme des aufbereiteten Asphaltmischgutes vorgesehen.
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Der Innernraum2»er Trockentrommel 1 ist durch Anordnung unterschiedlicher
Fördervorrichtungen in vier unterschiedliche Bereiche unterteilt.
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Im ersten Trommel-Bereich A sind radial in den Innrenraum 2 einstehende,
in Längsrichtung der Trommel spiralfOrmig angeordnete Fördervorrichtungen 16 vorgesehen.
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In dem sich daran anschließenden zweiten Trommel-Bereich B sind Wärmetausch-Schaufeln
17 vorgesehen, welche einen, im Trommel-Querschnitt gesehen, i.m wesentlichen halbkreisförmigen
Querschnitt aufweisen und das zu mischende Material durch die Rotation der Trockentrommel
mitnehmen und über den gesamten Querschnitt der Trockentrommel abrieseln lassen.
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Im nachfolgenden dritten Trommel-Bereich C sind Kühl-Schaufeln 18
vorgesehen. Diese Kühl-Schaufeln zeigen im Trommel-Querschnitt gesehen, einen Querschnitt
in der Form eines im wesentlichen gleichschenkeligen Trapezes, wobei. der in Drehrichtung
der Trockentrommel vorne liegende
Schenkel 19 des Trapezes nicht
mit der Wand 20 der Trockentrommel 1 verbunden ist, vielmehr ef.ne Ein- bzw. Austrittsöffnung
21 für das zu transportierende und zu mischende Material freiläßt.
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Sowohl die Wäremtausch-Schaufeln 17 als auch die Kühl-Schaufeln 18
s.ind ebenfalls in Längsrichtung der Trockentrommel spiralförmig angeordnet, um
eine Latngsförderung des Mischgutes auch bei horizontaler Lagerung der Trockentrommel
1 zu gewährleisten.
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In dem vierten Trommel-Bereich. D sind wiederum spiralförmig ausgebildete
Fördervorrichtungen 16 wie im ersten Trommel-Bereich A angeordnet, welche iedzi
eine geringere Höhe. aufweisen und das aufbereitete Asphaltmischgut MN durch die
Austragsvorrichtung 15 nach außen transportieren.
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Bei der Durchführung des. erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendung
der vorstehend beschriebenen Trockentrommel 1 wird das aufzubereitende Asphaltmischgut
MA durch die Eingabevorrichtung 5 in den Innenraum 2 der Trockentrommel 1 eingebracht
und zunächst im ersten Trommel-Bereich A durch die Fördervorrichtungen 16 innerhalb
der Trommel verteilt und auf den zweiten Trommel-Bereich. B mit den Wärmetausch-Schaufeln
17 hintransportiert. Diese Wä.metausch-Schaufeln 17 nehmen das aufzubereitende Asphaltmaterial
MA bei der Rotation der Trockentrommel mit und lassen es einer den gesamten Querschnitt
der Trockentrommel gleichmäßig abrieseln, so daß es durch die Heizgase hindurchfällt
und aufgeheizt wird.
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Bei dem weiteren Hindurchwandern des aufzubereitenden Asphaltmischgutes
MA
durch den Innenraum 2 der Trockentrommel 1 gelangt dieses nunmehr
in den dritten Trommel-Bereich C mit den darin angeordneten Kühl-Schaufeln 18. Aufgrund
der besonderen Ausgestaltung dieser Kühl-Schaufeln 18 wird das aufzubereitende Asphaltmischgut
MA SO über den Querschnitt derTrockentrommel verteilt, daß es ausschliesslich in
einem kreisringförmigen Bereich des Trommel-Querschnittes verteilt wird bzw. abrieseln
kann und' keinesfalls durch den, von dem Vorofen-Querschnittbestimmten Kernzonenbereich
21 hindurchfallen kann. Gleichzeitig wird das geförderte Asphaltmischgut durch die
trapezförmige Ausgestaltung der Kühl-Schaufeln 18 gegen die Hitzestrahlung geschützt,
ebenfalls die Wand 20 derTrockentroel, so daß diese keine höhere Temperatur als
2500 C erreichen kann.
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Innerhalb des Kernzonenbereiches 22 sind durch die Zugabe verdichteter
Luft L innerhalb des Kannenbrenners 13 sowie durch die Lufteintrittsöffnungen 14
im Vorofen 9 die Brenner-Flamme bzw. die Heizgase des Brenners 13 mantelförmig umschlossen
und bezüglich ihrer Hitzestrahlung eingeschränkt.
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Nach Durchtritt des aufbereiteten Asphaltmischgutes MN durch den dritten
Trommel-Bereich C wird dieses über die ebenfalls spiralförmig ausgebildeten Fördervorrichtungen
16 im vierten Trommel-Bereich D über die Austragsvorrichtung 15 aus dem Innenraum
2 der Trockentrommel 1 heraustransportiert.