NO341785B1 - Framgangsmåte for gjenvinning av energi under framstilling av asfaltmasse - Google Patents

Abstract

Framgangsmåte for gjenvinning av energi i en prosess for framstilling av asfalt. Steinmateriale (101) tørkes i en ovn (102) varmet med en brenner (125) som varmer opp uteluft (109). Tørkeluft (103) fra ovnen (102) filtreres i luftfiltre (104a, 104b, 104c) før lufta slippes ut i atmosfæren (117). Uteluft (112) varmeveksles i varmevekslere (113, 114) mot luft fra luftfiltrene fjernet i ledning (110) med ei vifte (111) og benyttes til rengjøring av filtrene (104a, 104b, 104c). Luft som ikke benyttes til rengjøring føres i ledning 120 til tørkeovnen (102) sammen med den friske utelufta (109).

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte for gjenvinning av energi under framstilling av asfaltmasse, slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1.

Bakgrunn

Asfalt er en blanding av et bitumenholdig bindemiddel med mineralaggregat (stein), sand og fyllmateriale. Asfalt inneholder typisk 4-7 vektprosent bitumen og anvendes hovedsakelig til veidekker. Sammensetningen varierer alt etter hvilken hardhet som ønskes, klimatiske forhold osv.

Det finnes i dag kommersielt tilgjengelige anlegg som er designet for produksjon av asfalt blandet med amin og tørrstoff, og asfalt fra en bitumenemulsjon der flytende bitumen skummes med vann og danner en emulsjon med vann som kontinuerlig fase. Amin tilsettes for å oppnå bedre adhesjon mellom bitumen og grusmateriale.

Under produksjon av asfalt med bitumenemulsjon, blir først tørrstoff i form av grus, sand og andre additiver veid opp og tilført et blandekar. Tilsvarende blir det i en variant foretatt innveiing av tyntflytende bitumen, for eksempel V-1500 og amin, som begge blandes i en annen beholder (bitumenvekt). Etter at tørrstoffet er tilført blandekaret, tilføres blandingen av det tyntflytende bitumen og amin fra bitumenvekta til blandekaret. Deretter tilføres et mer tyktflytende bitumen, for eksempel 70/100, fra en annen tilførsel enn bitumenvekta. Det tyktflytende bitumen tilføres vann ved høyt trykk og temperatur for å danne en olje-i-vann-emulsjon med bitumen dispergert i en kontinuerlig vannfase. Bitumenemulsjonen føres deretter videre til blandekaret hvor det tyntflytende bitumenet med amin, tørrstoffet og bitumenemulsjonen blandes ved en temperatur og i et tidsrom tilstrekkelig til å produsere en homogen asfaltmasse.

Tørrstoff i form av klassifisert steinmateriale lagres i binger og tilføres prosessen av hjullastere som mater steinmateriale i ulike klassifiseringer til respektive matelommer, der steinmateriale av ulik størrelsesklasse reguleres med hjelp av transportbånd og tilføres en tørkeovn. I tørkeovnen blir steinmaterialet tørket med varmluft ved en temperatur typisk i området 160-180 °C, før det føres videre til ytterligere klassifisering og blanding med bitumen og andre komponenter for framstilling av asfaltmasse. Dette er kjent teknikk og er ikke beskrevet nærmere her.

Tørkeluft fra ovnen inneholder faste partikler og må filtreres for den slippes ut til atmosfæren. Slik filtrering utføres typisk med et sett med roterende posefiltre. Disse filtrene må imidlertid med jevne mellomrom rengjøres for å opprettholde ønsket filtreringseffekt. Dette kan utføres ved tilbakespyling med luft, der lufttilførsel fra tørkeovnen stenges av og filtret spyles med luft fra nedstrømsiden, slik at filterposene settes i bevegelse og rister av belegg med fast filtrert materiale på filterposene. I perioder med lav utelufttemperatur og høy fuktighet er det et problem at belegget blir klebrig og ikke lar seg fjerne i en rengjøringssyklus. Dette medfører igjen tilstopping av filtre og redusert kapasitet i asfaltframstillingen.

EP 2657404 A2 beskriver en framgangsmåte for tørking av partikkelformig materiale, nærmere bestemt tørking av steinmateriale i et tørkekammer under framstilling av asfalt. Tørkeluft fra tørkeprosessen filtreres før den slippes ut i atmosfæren. For å hindre tilstopping av filtrene, er det beskrevet rengjøring av filtrene ved tilbakespyling av luft (avsnitt 40). I avsnitt 7 og 8 er det gitt en diskusjon av problemet med duggpunkt og hvilke faktorer som innvirker på dette. Det er også beskrevet at luft kan resirkuleres tilbake til tørkekammeret, antakelig til forvarming av tørkekammeret under igangkjøring av tørkeprosessen. I avsnitt 18 hevdes det at apparatet medfører vesentlige energibesparelser.

EP 2657404 A2 er relatert til et apparat for tørking av partikkelformig materiale for bruk i framstilling av asfalt med formål å gjenvinne energi. Det partikkelformige materialet tørkes i en tørker 7 forsynt med en varmer 20. Avgass fra tørkeren sendes til en filteranordning 27 før den slippes ut til omgivelsene ved utløp 32. Denne publikasjonen beskriver problemet med duggpunkt og kondensering i filtrene og at det er viktig å holde temperaturen i eksosgassen over duggpunktet. Se avsnitt 7 og 8. I avsnitt 8 er det ramset opp en rekke faktorer som virker inn på duggpunktet. Det er imidlertid ikke beskrevet eller foreslått at forvarmet resirkulert luft fra filtrene kan være en mulig faktor. I avsnitt 18 i denne EP-publikasjonen hevdes det videre at apparatet medfører vesentlige energibesparelser. En fagperson ville etter søkerens oppfatning tatt utgangspunkt i EP 2657404 A2 og lett etter mulige løsninger i avsnitt 8 i sin søken etter en løsning på duggpunktproblemet.

AT 390891 B Beskriver en framgangsmåte for drift av et tørke- og støvfjerningsanlegg, særlig for varm-blandeanlegg for bituminøse blandinger, der spyleluft for rengjøring av filtre forvarmes for å redusere kondensering og tilstopping av filter.

US 4,403,350 beskriver en trommelblander for asfaltmateriale forbundet med filtre for fjerning av støv og annet lett partikkelformig materiale i luft fra trommelblanderen. Filtrene rengjøres ved tilbakespyling av luft.

US patentskrift 3,898,062 og US patentskrift 2,741,330 angår generelt luftfiltrering og regenerering av filtre. I førstnevnte varmeveksles spyleluft mot varm filtrert luft for å holde lufttemperaturen over duggpunktet og på denne måten hindre tilstopping av filtrene.

US 4,644,932 beskriver en framgangsmåte og anordning for framstilling av asfaltmasse med hjelp av en blandetrommel. Røkgass fra blandetrommelen anvendes til å forvarme asfaltmassen før den føres inn i blandetrommelen. Problemer med tilstopping av filtrene for røkgassen fra blandetrommelen er også nevnt.

Formål

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å anvise en framgangsmåte som overvinner problemet med tilstopping av filtrene og redusert produksjonskapasitet under framstilling av asfalt. Et annet formål med oppfinnelsen er å anvise en slik framgangsmåte der energibehovet for tørking av steinmateriale reduseres.

Oppfinnelsen

Disse formålene oppnås med en framgangsmåte for gjenvinning av energi under framstilling av asfaltmasse ifølge den karakteriserende del av patentkrav 1. Ytterligere trekk og fordeler framgår av patentkrav 2.

I henhold til oppfinnelsen blir utendørs luft for rengjøring av filtrene forvarmet med avluft fra de samme filtrene. En slik forvarming har vist at det kan oppnås en temperatur i luft for rengjøring av filtrene for eksempel i området 63-97 °C. Filtrene kan dermed opereres ved en høyere driftstemperatur og lavere relativ fuktighet. På denne måten vil en redusere eller hindre tilstopping av filtrene og opprettholde en stabil filtreringskapasitet. I en fordelaktig utførelsesform ledes den forvarmede lufta, som ikke går til spyling og rengjøring av filtre, ført videre til tørkeovnen og/eller til doseringslommene for steinmateriale. På denne måten kan en redusere energibehovet for oppvarming av tørkeovnen og/eller øke temperaturen i tørkeovnen.

Oppfinnelsen er i det etterfølgende beskrevet i nærmere detalj med henvisning til figurer, der

Figur 1 viser et forenklet prosessflytskjema over en del av et anlegg for produksjon av asfalt, og

Figur 2 viser et utsnitt av figur 1 med ytterligere detaljer ved et filterarrangement for filtrering av luft fra en ovn for tørking av steinmateriale.

Figur 1 viser et sterkt forenklet prosessflytskjema i en prosess for framstilling av asfalt. Figuren viser imidlertid bare den delen av prosessen som berører håndtering av steinmaterialene i en slik prosess, og detaljer for håndtering av bitumen, additiver og blanding med nevnte steinmaterialer for produksjon av ferdig asfalt er utelatt her.

Fortsatt med henvisning til figur 1, blir klassifisert steinmateriale 101 tilført en ovn 102 for fjerning av fuktighet og flyktig materiale. Ovnen fyres med en brenner 125 og tilføres luft med ei vifte 124. Luft fra tørkeprosessen fjernes i ledning 103, mens tørket steinmateriale tas ut i ledning 129. Denne lufta inneholder imidlertid partikler og må renses før den slippes ut til atmosfæren, indikert ved 117. Lufta føres derfor inn i en rekke filtre 104a, 104b, 104c. Filtrert luft ledes ut av filtrene i ledning 110 med hjelp av ei vifte 111. Fast materiale fanget i filtrene ledes ut gjennom ledning 107 til beholder 108 for bruk i asfaltframstillingen. Dette er kjent teknikk og er ikke beskrevet nærmere her.

Filtrene rengjøres ved tilbakespyling med luft. Dette er nærmere skissert i figur 2, hvorved figuren bare viser to av filtrene for enkelhets skyld. Filtrene 104a, 104b, 104c opererer samlet sett kontinuerlig, men blir renset periodisk ved å ta ett filter om gangen ut av drift og rense det ved tilbakespyling for å fjerne fast materiale fanget på filterposen og opprettholde ønsket effekt.

Figur 2 viser to filtre 104a og 104b, der filter 104a er i normalt drift i filtreringsmodus. Luft fra tørkeprosessen ledes inn i filtret 104a gjennom et åpent ventilorgan 105a og gjennom filterposer 126, indikert med pil P. Filtrert luft forlater filtret 104a gjennom ledning 106a trukket med hjelp av vifta 111. Ventilorgan 128a for tilførsel av spyleluft i ledning 119a er stengt. Det andre filteret 104b opererer imidlertid i rengjøringsmodus. Ventilorgan 105b for tilførsel av luft fra tørkeovnen 102 er her stengt, mens ventilorgan 128b for tilførsel av spyleluft er åpen. Ledning 106b for fjerning av luft fra filteret 104b til atmosfæren er imidlertid åpen. Spylelufta føres ned mot filterposene, indikert ved pil F, slik at de beveger seg og rister av støv på oppstrømsiden av filtret. Støvet faller ned mot bunnen av filterhuset (indikert ved pilene D i figur 2) og føres vekk med en beltetransportør 127b. Også dette er kjent teknikk, og er ikke beskrevet nærmere her.

Det henvises nå tilbake til figur 1. I henhold til oppfinnelsen blir spyleluft tilført i ledning 118 og fordelt på de respektive filtrene i henholdsvis ledning og ventilorgan 119a, 128a; 119b, 128b; 119c, 128c; varmevekslet med avluft fra filtrene fjernet i ledning 110 i en eller flere varmevekslere 113, 114. I en utførelsesform blir frisk luft 112 trukket av ei vifte 115 inn i en skorstein 116 for fjerning av filtrert luft fra tørkeovn 102 og varmevekslet i en første varmeveksler 114 i pipa 116 mot varm filtrert luft fjernet fra filtrene i ledning 118. I figuren er det vist en andre varmeveksler 113 for å forvarme luft til filtrene ytterligere.

Luft som ikke brukes til spyling av filtrene, ledes videre i ledning 120 til et valgfritt spjeldorgan 121. I ledning 123 kan forvarmet uteluft ledes inn i tørkeovnen 102 sammen med frisk uteluft fra ledning 109 trukket av ei vifte 124 og varmet ytterligere i en brenner 125 før tilførsel til tørkeovnen 102 for tørking av steinmaterialene tilført ved 101. Forvarmet spyleluft 120 kan alternativt eller samtidig, ved hjelp av spjeldorgan 121, føres ut i ledning 122 til doseringslommer (ikke vist) for klassifisert steinmateriale og forvarme steinmaterialene med den forvarmede lufta.

Oppfinnelsen har flere fordeler. Den økte temperaturen i spyleluft til filtrene reduserer eller eliminerer problemet med tilstopping av filtrene på grunn av filterstøv som kleber seg fast til filtrene på grunn av fuktig luft. Filteret får en høyere driftstemperatur og en unngår på den måten dannelse av kondens inne i filteranordningen, som ellers ville utsatt filteranordningen for rustdannelse og til slutt havari. En annen fordel er at forvarmet luft som tilføres tørkeovnen 102 gjør det mulig å øke tørketemperaturen i ovnen 102 ytterligere. Nok en fordel med oppfinnelsen er at en kan redusere drivstofforbruket i brenneren 125 til tørkeovnen 102 dersom det ikke er behov for økt tørketemperatur i tørkeovnen 102. Nok en fordel med oppfinnelsen er at en kan forhåndstørke klassifisert steinmateriale ved doseringslommene i perioder med lav utetemperatur og/eller fuktig luft.

Oppfinnelsen er her beskrevet med hjelp av en konkret utførelsesform, men en fagperson vil med støtte i den foreliggende beskrivelsen og figurene og sin fagkunnskap innføre modifikasjoner uten å avvike fra oppfinnelsens grunntanke. For eksempel er filter 104a illustrert med ventilorgan 105b og 106a. Det kan alternativt benyttes roterende filtre med spalteåpninger som besørger tilsvarende åpning og stenging av lufttilførsel til den ene eller andre siden av filteret. Slike filtre er kommersielt tilgjengelig til dette formålet og er ikke beskrevet nærmere her. Tilsvarende er det vist to varmevekslere 113 og 114 til forvarming av spyleluft til filtrene. Slike varmevekslere kan for eksempel også være realisert i form av et antall luftledninger (ikke vist) arrangert inne i skorstein 116. Videre blir i eksempelutførelsen luft trukket av fra filtrene 104 med hjelpa v vifte 111. Ei slik vifte kan imidlertid også være arrangert på oppstrømsiden av filtrene 104 og trykke luft gjennom disse.