SE1600275A1 - Metod för torkning och upphettning av ballast (krossat berg)eller asfaltåtervinning - koldioxidneutralt - Google Patents

Abstract

gällande Metod för torkning och upphettning av ballast (krossat berg) eller asfaltåtervinning och sammansättning av asfaltmassa med rätt temperatur och kvalitet/kornstorleksfördelningenligt TRVKB 10/13 - Trafikverket - i ett koldioxidneutralt och energisnålt asfaltverk - MiljösmartFramställning av heta rökgaser i en flisförbränningspanna, som eldas med torkad träflisTorkning och upphettning av ballast/återvinningsasfalt med heta rökgaser i en trappstegsugn Energiåtervinning genom kondensering av nämnda rökgaser, som nu innehåller mycket fukt, i en tubvärmeväxlareTorkning av träflis med varmluft från 2 st tubvärmeväxlare och en värmepump, som utnyttjar kondensvatten från tubvärmeväxla, som är kopplad till en aerotemper eller liknande Energiåtervinning genom kondensering av nämnda rökgaser, som nu innehåller mycket fukt, i en tubvärmeväxlareRökgaskondenseringen från två trappstegsugnar- både för ballast och träflisVarmluften från rökgaskondenseringen används till torkning av rå träflisTillvaratagande av energin från kondensvattnet med hjälp av en värmepumpFramställning av varmluft i aerotemper eller liknande från en värmepump som utnyttjar kondensvatten Torkning av rå träflis med hjälp av nämnd varmluft

Description

Easy-Line AB - Patentansökan - Metod för torkning och upphettning ....... ..

Metod för torkning och ugghettning av ballast (krossgt berg) eller asfaltåtervinningoch sammansättning av asfaltmassa med rätt temperatur och kvalitet/kornstorleksfördelning enligt TRVKB 10/13 - Trafikverket - i ett koldioxidneutralt och energisnålt asfaltverk - Miliösmart Denna uppfinning är en vidareutveckling avtidigare patent nr 1100567-5 Teknikens ståndpunktInom området asfaltverk finns idag ett flertal problem: 1. Koldioxidutsläpp från förbränning av fossila bränslen - eldningsolja eller gasol eller naturgas. 2. Energiförbrukning (kWh) är mycket hög, detsamma gäller effektbehovet (KW eller MW) 3. Verkningsgraden är mycket låg, med tanke på den förbrukade energin och den färdigaasfaltmassans energiinnehåll. 4. Kvalitén på asfaltmassan är mycket varierande, mest med tanke på kornstorleksfördelningen förresp. asfaltmassatyp. .lag belyser detta med ett flödesschema enligt bilaga 1, kommentarer omballasten i kalldoseringen enligt bilaga 2 och Beskrivning av ballastflöde för asfaltverk enligtbilaga 3 . Hög investerings och driftkostnad på grund av många ingående processer Asfaltmassa består i huvudsak av 2 ingredienser - ballast (bergkross) och bindemedel (ca 5%) (bitumen).

Hela tillverkningsprocessen, som i huvudsak består av ballasthantering, dvs torkning och upphettning avkrossat berg och blandning av asfaltmassan är i det konventionella asfaltverket sammanhängande.

I denna uppfinning separeras ballasthanteringen, som kan pågå dygnet runt, från själva blandningen av asfaltmassan, som sker i enlighet med beställningar - alltså när som helst.

I den färdiga asfaltmassan innehåller ballasten ca 31 kWh/ton asfaltmassa (bitumen levereras till verket med full temperatur).

Det förbrukas ca 6 liter (upp till 7 liter) eldningsolja/ton asfaltmassa vilket är ca 60 kWh.

Det ger en verkningsgrad på 40 - S0 %.

Med denna bakgrund är det lätt att förstå att det är svårt att byta ut eldningsoljan till biobränsle.

Föreliggande uppfinning avser lösa ovan nämnda problem avseende koldioxidutsläpp, högenergiförbrukning, högt effektbehov och svårigheten att uppfylla kvalitetskraven, som harkornstorleksfördelningen, som den viktigaste parametern.

Energiverkningsgraden höjs från 40 - 50% till mer än 90%. l detta asfaltverk kontrolleras kornstorleksfördelningar och temperaturer kontinuerligt. Det innebär attdet finns förutsättningar för att uppfylla Trafikverkets krav.

En metod för att sammansätta asfaltmassan för att uppnå kraven patentsökes separat.Kallas också för proportionering.

Easy-Line AB - Patentansökan - Metod för torkning och upphettning ....... ..

Processer enligt uppställning av ett asfaltverk - bilaga nr 41. Ficka för ballast (krossat berg med olika sorteringar) resp. återvinningsasfalt - ett material åt gången (i sänder) Olika sorteringar kan vara 0-2, 2-4, 4-8, etc. siffrorna står för max & min storlek i mmBallastsorteringarna har gått genom laboratoriekontroll speciellt med tanke påkornstorleksfördelningen för resp. sortering Ãtervinningsasfalten kan vara antingen uppfräst från vägar (för att justera nivåer eller för attersättas) eller uppriven (normalt med grävmaskin) som sedan är krossad. Laboratoriekontrollhar skett både med tanke på kornstorleksfördelningen på den ingående ballasten och deningående halten av bindemedel (bitumen) la. Ballasten resp. återvinningsasfalten fylls på vid ugnens topp och högpunkt med hjälp avskopelevator eller något liknande, som matar en lutande kanal till ugnens ficka, som släpper nermaterialet till det första trappsteget varifrån materialet matas vidare på ugnens övriga trappsteg 2. Trappstegsugn för torkning och upphettning av ballast resp. återvinningsasfalt, (patentsökesseparat) - ugnen är utformad så att den inte förändrar ballastens form nämnvärt - (skonsam) -kornstorleksfördelningen förändras alltså inte nämnvärt - ugnen kan vara igång 24 tim/dygn Bilaga 5 visar ugnens sektion 2a. Vartannat trappsteg är rörligt och matar fram materialet i önskad mängd genom att variera rörelsehastighet och rörelselängd en -lutningen på hela ugnen går att justera och därmed även trappstegen. 2b. Vid ugnens lågpunkt matas materialet ut till en mindre ficka varifrån det släpps ner genom förbränningskammaren för flisens gasförbränning och sprids allstås över en eldslåga i förbränningskammaren från en flisförbränningspannan. Se 12c 2c. Ficka för torkat material. Materialet släpps ner över en eldslåga i lämplig mängd 2d. Materialet faller sedan ner på skrapor som matar ut materialet för vidare transport till därföravsedd silo.

Ze. Rökgaserna från flisförbränningen leds in under trappstegen i själva ugnen för att värmatrappstegen och släppas ut genom en sluss i sättstegens nerkant för att passera genomballasten.

Zf. Rökgaseran, som nu har tagit upp mycket fukt, leds från ugnens topp till en tubvärmeväxlare (se3.) där fukten kondenseras - energiåtervinning- kondensvattnet leds till en för detta avsedd behållare (se 4.) 3. Tubvärmeväxlare3a. Tubvärmeväxlaren tar in uteluft till kammaren, som innehåller tuber (rör) medgenomströmmande heta och fuktiga rökgaser. Fukten i rökgaserna kondenserar i tuberna och rinnerner till botten och pumpas sedan till en behållare för kondensvatten (se 4.).3b. Den uppvärmda uteluften leds i en kanal till en sammanströmningspunkt för uppvärmd luft frånfler ställen (se 10.) All uppvärmd luft används sedan för att tork rå träflis i en annan trappstegsugn(se 8.) Easy-Line AB - Patentansökan - Metod för torkning och upphettning ....... .. 4. kondensvattenbehållare för både rökgaskondensering och kondensering av fuktig luft från träflistorkningen 4a. Varmt kondensvatten från toppen (varmast i toppen - skiktar sig) av behållaren leds till enbehållare med värmepump (se 5.) 4b. Kallare kondensvatten leds till botten av kondensvattenbehållare (kallast i botten - skiktar sig)4c. Avlopp fån kondensvattenbehållaren (det kallaste vattnet) som regleras efter tillflöde så attbehållaren alltid är full.

S. Värmepump5a. Varmt vatten från värmepump till aero-temper ( 6) eller liknande5b. Ãtercirkulation av kallare vatten till värmepumpsbehållaren 6. Aerotemper eller liknande6a. varmluft från aero-temper till samlingspunkt 10. 7. Ficka för rå träflis.7a. Skopelevator eller liknande kan användas, som tömmer i lutande kanal, som ansluter till en mindre behållare på ugnens toppunkt (högpunkt), som förser ugnens första trappsteg med rå träflis. 8. Trappstegsugn för torkning av träflis - patentsökes separat 8a. Vartannat trappsteg är rörligt och matar fram träflisen i önskad mängd genom att varierarörelsehastighet och rörelselängd -lutningen går också att justera. 8b. Flisen matas fram med hjälp av de rörliga trappstegen 8c. Varm luft från samlingspunkt 10. ledas in under ugnens trappsteg 8d. Den fuktiga luften leds till en tubvärmeväxlare (se 9.) 8e. Utmatning av torkad träflis som samlas i en mellanficka (se 11.) 9. Tubvärmeväxlare - fuktig luft från flistorkningen 9a. Friskluft till tubvärmeväxlare 9b. Varmluft från tubvärmeväxlare - samlingspunkt 10. ovan9c. Kondensvatten till behållare avsedd för detta - se ovan 4.

. Samlingspunkt för uppvärmd luft11. Ficka för torkad träflis 11a. Utmatning av flis till förbränningspanna11b. lnmatning av torkad flis till flisförbränningspanna (se 12.och även 12b.) Easy-Line AB - Patentansökan ~ Metod för torkning och upphettning ....... .. 12. Flisförbränningspanna, som antingen får muras med eldfast tegel med tanke på den högatemperaturen eller utföras av stål och då med luftkylda eller vattenkylda kanaler kringeldstaden. Kylluften kan antingen ledas till ballastugnen eller flisugnen beroende på omflisugnen har det behovet eller inte annars till ugnen för ballasten. Eldstad murad med eldfasttegel är att föredra med tanke på att man då slipper både sot och tjära och därmed mindreskötsel och underhåll.

Flisförbränningspannan består dels av en eldstad som man kan säga är placerad bredvid självaugnen, men också en förbrånningskammare, som finns utefter ugnens gavel vid den lägstapunkten. Under hela ugnen finns en ränna, som släpper in primärluft till förbränningen. Askanfrån förbränningen faller ner i rännan. I rännan finns det skrapor som både tar med sig askanoch det upphettade materialet (ballast eller återvinningsasfalt) 12a. Primärluft12b. lnmatning torr träflis 12c. Sekundärluft 12e. Eldslåga genom förbränningsugnen där den torkade ballasten sprids över eldlågan föratt hettas upp till önskad temperatur genom nedfallande ballast ÃA. Silo för återvinningsasfalt- dessa ska vara ordentligt värmeisolerade med tanke på temperaturer mellan 140 & 200 grader Celsius BS. Ett antal Silos för olika ballastsortering -för vissa sorteringar 2 st silos (de som har störstaåtgången) med 2 olika temperaturer. Underlättar att framställa massa med rätt temperatur.- dessa ska vara ordentligt värmeisolerade med tanke på temperturer mellan 140 & 200 grader Celsius Påfyllningen av alla måste ske på ett sådant sätts så att separation undviks! På fyllningen av silos kan ske kontinuerligt alltså 24 timmar/dygn TS. Ett antal silos för tillsatsmedel Exempel på tillsatsmedel: - Filler både från egen produktion och köpt t.ex. kalk - Cement - kan användas som vidhäftningsmedel, men även som filler - Polymerer - plastkulor som sedan smälter och ger vissa egenskaper - på t.ex. flygfält - Cellulosa eller annan typ av fiber, som suger åt sig bitumen för att i vissa fall kunna hålla rätt andel av bitumen enligt kraven.- etc V. Under dessa silos finns en vagn på räls för invägning av olika typer av ballast och återvinningsasfaltsamt olika tillsatsmedel enligt recept /proportionering. Vagnen fyller på blandaren.

Vagnen har tre fack med tanke på KGO-metoden -som innebär en viss tillsatsordning för fraktionernaför att både uppnå en effektivare blandning och att kunna minska på åtgången av bindmedelAsfaltmassa tillverkas enligt beställningar, som kan ske närsomhelst . Den verkliga körtiden för ettasfaltverk kan ibland vara bara några få timmar/dygn men uppdelat i kortare eller längre tider. Eftersomatt ett det konventionella asfaltverket är en helt sammanhängande process betyder det ett antal startoch stopp under en dag - eftersom som att asfaltmassan ska hålla en viss temperatur kan det vara svårtatt uppnå detta krav med tanke på avkylning vid stillastående Easy-Line AB - Patentansökan - Metod för torkning och upphettning ....... ..

Patent sökes separat för en proportioneringsmetod, som både uppfyller kornstorleksfördelningen förrespektive asfaltmassatyp, rätt mängd av tillsatsmedel och rätt temperatur.Garanterar alltså högsta kvalitet enligt kraven! Bi. Bitumentank (bindemedel) tillsätts med ca 5% av asfaltmassans viktVi. Tank för vidhäftningsmede,l som antingen tillsättes till bindmedlet eller direkt i blandaren BL. Blandare för asfaltmassaUnder blandaren finns en annan vagn på räls (brukar kallas för hund) för tömning av blandaren ochpåfyllning av asfaltmassasilos.

AS. Asfalmassasilos - där asfaltmassa lagras enligt beställningarLastbil med för ändamålet lämpligt flak kör in under rätt asfaltmassasilo för påfyllning och transporterarut till beställare.

Patent sökes inte för: - Silopåfyllning - Vagnen, på räls under ballastsilos, med 3 fickor med tanke på KGO-metoden - Asfaltblandaren som är densamma som i det konventionella asfaltverket - Flisförbränningspannan - det finns antagligen tillräckligt många kunniga på marknaden Easy-Line AB - Patentansökan Bilaga 2: Kommentarer om ballasten i kalldoseringen Processen börjar med ett antal ballastfickor för olika sorteringar 0-2mm, 2-4, 4-8, 8-12, 12-16, 16-22.Dessa fickor brukar kallas för kalldoseringen - härifrån matas ballasten ut på ett band som matar in itorktrumman.

Fickorna fylls på med lastmaskin direkt från krossverksamheten. Krossverksamheten sker kontinuerligtunder dagtid. Ballasten genomgår kontinuerlig laboratoriekontroll, som b|.a. innefattar kontroll avkornstorleksfördelningen för resp. sortering.

Krossarna matas kontinuerligt från själva bergtäkten.

Normalt sker krossningen först av stor sten, med en förkross, som kan mats med grävmaskin ellerlastmaskin, direkt från den s.k. salvan - nysprängt berg. Ibland sker en ursortering av det finare materialetpå vägen in till själva krossningen. Därefter sker ytterligare en nedkrossning -kallas mellankross (steg 2).

Det sker sedan en ytterligare en krossning efter ursortering av vissa sorteringar, som bärlagergrus (0-45, 0-32), väggrus/slitlager (0-16/ 18) och stenmjöl (0-2). l sista krosssningen (steg 3) sker ursortering av stenmjöl (0-2) och ett antal korta fraktioner t.ex. 2-4, 4-8, 8-12, 12-16, 16-22, som i första hand behövs till asfaltmassatillverkningen.

I ballasthanteringen i steg 3 kan det finnas en kubisator inblandad. Kubisatorn rundar av kornen ochminskar alltså flísigheten.

Det finare materialet som då uppstår sorteras ur och ger upphov till ytterligare ett stenmjöl (0-2).

Det framgår ovan att det uppstår stenmjöl vid 3 olika tillfällen.

Kornstorleksfördelning för resp. stenmjöl varierar säkerligen - bör alltså inte sammanblandas om man vill ha kontroll på kornstorleksfödelningen.

I kalldoseringen finns alltså olika ballastsorteringar, som har genomgått noggrann laboratoriekontroll,som innefattar kontroll av kornstorleksfördelningen för resp. sortering.

Enligt Trafikverkets TRVKB 10/13 är kornstorleksfördelningen den viktigaste parametern för att uppnårätt kvalitet på asfaltmassan Om det nu vore så bra att detta material i kalldoseringen inte vore kallt utan hade dentemperatur, som den färdiga asfaltmassan ska ha, t.ex. 160°C, skulle man med hjälp av ettsofistikerat proportioneringsprogram, ett proportioneringsprogram, som tar hänsyn till deninbördes kornstorleksfördelning i resp. sortering, kunna tillverka asfaltmassa, som uppfyllerkornstorleksfördelningen för resp. asfaltmassatyp enligt TRVKB 10/13. .lag har utvecklat ett sådant proportioneringsprogram där även temperaturen finns med, som enparameter. Proportioneringsprogrammet är mycket lätt att hantera, men förutsätter alltså, att deninbördes kornstorleksfördelningen är känd för resp. sortering. När det gäller att få exakt rätt temperatur påasfaltmassan måste man ha en lägre och en högre temperatur, att tillgå, lämpligen för de 2 mest användaballastsorteringarna. Detta proportioneringsprogram håller jag på att patentsöka.

För närvarande finns det inga lämpliga metoder för torkning och upphettning av asfaltballasten.

Problemet är att i de metoder, som finns omvandlas kornstorleksfördelningen och dessutom tappar man påvägen kontrollen över kronstorleksfördelningen_ .lag håller på att utveckla ett asfaltverk där man har full kontroll på både inbördes kornstorleksfördelningför resp. ballast sortering och de olika ballasttemperaturerna.

Detta asfaltverk håller jag på att patentsöka.

Jag patentsöker hela processen och den ingående ugnen - var för sig.

[Skriv text] Easy-Line AB - Patentansökan Bilaga 3: Beskrivning av ballastflöde för asfaltverk Processen börjar med ett antal ballastfickor för olika sorteringar O-2mm, 2-4, 4-8, 8-12, 12-16, 16-22. Dessafickor brukar kallas för kalldosering. Fickorna fylls på med lastmaskin direkt från krossverksamheten.Krossverksamheten sker kontinuerligt under dagtid.

Ballasten genomgår kontinuerlig laboratoriekontroll, som bl.a. innefattar kontroll av inbördeskornstorleksfördelning för resp. sortering.

Tillverkningsprocessen är helt sammanhängande från kalldosering t.o.m. påfyllning av färdigmassasilos. Detbetyder att när asfaltmassa ska tillverkas startas alla processer i asfaltverket.

Härifrån matas ballasten ut på ett band, som matar in i torktrumman. Utmatning från resp. ficka regleras såatt det upprätthålls en någorlunda jämn nivå i de olika "varmstensfickorna". Åtgången av ballasten i de olikavarmstensfickorna varierar eftersom det tillverkas olika asfaltmassatyper under dagen. De olikaasfaltmassatyperna har olika krav på ballastens kornstorleksfördelning. Det betyder att åtgången av ballasten ivarmstensfickorna varierar. Därför ändras matningen från de olika fickorna i kalldoseringen ganska ofta. Detbetyder, att sammansättningen av den ballast, som matas in i torktrumman varierar.

När ballasten har passerat torktrumman matas den ut och in till en skopelevator som lyfter upp ballasten tillsiktdäcket. l torktrumman förändras formen och storleken (som alltså minskar) på stenen/kornen på grund av trummansrotation, som gör att stenen gnids mot varandra, och ”skovlar/vingar", som lyfter upp och släpper nerballasten i centrum för att lågan från oljeeldningsaggregatet och rökgaserna ska kunna värma ballasten på etteffektivt sätt. Man kan säga att torktrumman fungerar som en kvarn. En stor del av stenmjölet (0-2) blir filleroch en del av 2-4 övergår till 0-2. Detta för med sig att man får överskott på det stenmjöl, som har bildats ochsorterats ur i den tidigare krossningsprocessen - upp till 10-20% finns det inte avsättning för och får alltsåkasseras.

Rökgashastigheten är så hög så att filler följer med i rökgaserna. Det grövsta fillret faller ut i rökgaskammaren,som finns efter torktrumman p.g.a. att kammaren har en större sektion än torktrumman, som gör attrökgashastigheten minskar. Det grövre fillret matas till skopelevatorn och blandas alltså samman med dentorkade och upphettade ballasten, som kommer från torktrumman.

Det finare fillret fortsätter att följa med rökgaserna till ett textfilter. Textilfiltret har 2 sektioner. Sektionernautnyttjas en åt gången. När den första sektionen har tagit upp tillräckligt med filler flyttas rökgasmatningen tillden andra sektionen. Nu skakas/vibreras första sektionen så att fillret ramlar av. Fillret transporteras sedan tillen silo. Det är viktigt att rökgastemperaturen är tillräckligt hög för att undvika kondensering av den fukt, somfinns i rökgaserna. Det fina flllret, matas sedan på något sätt och i rätt mängd enligt recept för resp.asfaltmasstyp, till invägningsvågen.

Jag har nämnt tidigare, att matningen i kalldoseringen anpassas för att hålla en någorlunda jämn nivå ivarmstensfickorna. Det betyder, att sammansättningen av ballasten, som matas på siktdäcket varierar relativtmycket. Det betyder i nästa steg, att den inbördes kornstorleksfördelningen på den ballast, som passerar deolika siktdukarna varierar så, att den inbördes kornstorleksfördelningen för resp. ballastsortering varierarrelativt mycket från tidpunkt till tidpunkt. Det innebär att kornstorleksfördelningen för resp. sortering varierarfrån nivå till nivå ivarmstensfickorna. Nu är det lätt att förstå att det är i det närmaste omöjligt att produceraen jämn kvalitet och ännu svårare att uppfylla kvalitetskraven enligt Trafikverkets TRVKB 10113 Jag håller på att utveckla ett asfaltverk där upphettningen av ballasten inte sker i en torktrumma utan i enugn, som inte nämnvärt påverkar ballasten på något sätt.

Detta asfaltverk håller jag på att patentsöka.

Jag patentsöker hela processen och den ingående ugnen - var för sig.