用于沥青混合物的热回收的工业设备及其回收方法与流程

本发明涉及固体沥青残留物的处理和转化(transformation)行业，更具体地，本发明意指用于沥青混合物热回收的工业设备。

背景技术：
在全世界范围内都存在沥青铺就的高速公路、车道、林荫道和城市道路。路面的沥青是100％可回收的；其可以被多次回收。沥青主要由沥青质和软沥青构成。沥青被暴露于风化作用，所述风化作用引起老化，归因于由氧化作用产生的软沥青相的减少。沥青路面是柔韧的，但是老化和软沥青的缺乏引起沥青路面变得坚硬，这引起破裂(鳄鱼皮)和后续的块的分离。在市场上，存在在国外制造的具有附属装置的成套机械(plant)，来以较低百分比处理沥青混合物。存在大型的成套机械，非常昂贵并且不易于运输。此外，所使用的处理不同于如在下文解释的本发明。这些成套机械在第一和第二第三旋转干燥器(rotarydryer)之间具有一设备，借助于料斗，较低百分比的RAP(再生沥青路面(ReclaimedAsphaltPavement)或回收沥青路面(RecycledAsphaltPavement))进入所述设备之中，目的是将所述RAP与高含量的热的纯石料混合，所述热的纯石料将为回收而加热所述RAP。这些工业设备呈现下面的缺点：a)回收的RAP百分比非常低。b)再生剂的供给无法以在该设备中所实施的方式而进行。c)所得到的材料质量较差。d)大型设备不易于运输。e)非常昂贵。存在用于沥青混合物的生产的其他设备，被称为双筒(doublebarrel)，例如在国际申请WO2007/103345中被公开的设备。这些工业设备呈现下面的缺点：a)RAP不是100％回收。b)尺寸大，不易于运输，由于这些设备被提供以：适于接收并且混合纯的粒料(aggregate)和细的RAP的第一干燥器；适于产生燃烧器火焰的初级燃烧器，所述燃烧器火焰用于在所述第一干燥器中加热和干燥细的粒料；适于接收普通RAP的第二干燥器；适于在所述第二干燥器中产生燃烧器火焰和干燥普通RAP的第二燃烧器；适于从所述第一干燥器接收纯的粒料和细的RAP并且从所述第二干燥器接收普通RAP并且混合所述纯的粒料、所述细的RAP和所述普通的RAP以产生热沥青混合物的混合器。c)非常昂贵。在本领域的发展中，发现了RobertH.Nath等的于1992年8月8日递交并于1997年1月9日授权，其持有人为Cyclean,Inc.的专利MX183720，该专利要求US754264和US803642的美国优先权。所述专利保护一装置，所述装置控制转筒(drum)成套机械处的生产速度，以从路面回收的沥青生产沥青；其特征在于：所述装置包括下述组合：检测在成套机械处生产的每小时吨数(tonsperhour，TPHa)的组件；比较每小时吨数(TPHa)与期望的每小时吨数(TPHd)的组件；当(TPHd)低于(TPHa)时，检测转筒入口气体温度的组件；比较转筒入口气体温度(TDI)与最大转筒入口气体温度(TDImax)的组件；当转筒入口气体温度(TDI)低于最大转筒入口气体温度(TDI)时，提高转筒入口气体温度(TDI)的组件以及当转筒入口气体温度(TDI)被提高时增加小时计的功率(hourlyrating)的组件。还发现了RobertH.Nath等的于1992年11月27日递交并于1999年7月13日授权，其持有人为Cyclean,Inc.的墨西哥专利MX192620，该专利要求US803642和US951084的美国优先权。所述专利保护一装置，所述装置控制转筒成套机械处的生产速度，以从路面回收的沥青生产沥青；其特征在于包括下述的组合：检测在成套机械处生产的每小时吨数(TPHa)的组件；比较每小时吨数(TPHa)与期望的每小时吨数(TPHd)的组件；当(TPHd)低于(TPHa)时，检测转筒入口气体温度的组件；比较转筒入口气体温度(TDI)与最大转筒入口气体温度(TDImax)的组件；当转筒入口气体温度(TDI)低于最大转筒入口气体温度(TDI)时，提高转筒入口气体温度(TDI)的组件以及当转筒入口气体温度(TDI)被提高时增加小时计的功率(hourlyrating)的组件。然而，在该类型设备中应用的处理不同于本发明中的那些处理。此外，在1988年3月4日公开的文献E2184964中，公开了用于沥青混凝土(concrete)生产的转筒混合器，所述转筒混合器包括绕着一个轴旋转的转筒；所述转筒具有入口和出口，所述入口在转筒的第一尾端以接收沿着转筒向下游朝向与第一尾端相反的转筒的第二尾端流动的碎石(gravel)，所述出口紧挨着第二尾端以排出沥青混凝土。转筒被提供以燃烧器，所述燃烧器具有燃烧器头部，以产生界定燃烧容积(volume)的火焰，所述燃烧器位于所述转筒的第一尾端和第二尾端的中间；所述燃烧器头部将所属转筒分成位于燃烧器头部和转筒的第一尾端之间的干燥区，以及位于燃烧器头部和转筒的第二尾端之间的混合区。所述头部产生热的燃烧气体，所述热的燃烧气体沿转筒向上游流动，以相对于来自第一尾端的通过干燥区、朝向转筒的第二尾端的碎石流成逆流的关系通过干燥区朝向转筒的第一尾端，以干燥碎石。转筒具有多个辐射状热屏蔽桨，所述多个辐射状热屏蔽桨被向内分开，一部分转筒的内壁周向延伸；所述桨从挨着燃烧器头部的转筒之内的部分大体上轴向地朝向转筒的第一尾端来延伸，并且周向地延伸到在桨的内侧围绕燃烧容积的转筒，并且在所述桨和转筒的内壁的所述部分之间界定基本上环形的腔。挨着所述多个桨的上游尾端，有用于将回收沥青材料放置于环形腔中的转筒入口，所述桨相对于转筒彼此周向地分离，以使得从上游的流动碎石所接收的碎石在燃烧容积之内并且沿径向地在其内部的一些表面流动，即在所述桨之间大体上径向地向外并且进入要与所述腔中的回收沥青材料混合的腔室中，同时所述桨基本上避免碎石从所述腔室至燃烧容积的内部的碎石回流。这意图生产具有较高收益和降低的热损失的沥青混合物，并且，特别地，生产来自回收碎石和纯碎石的沥青混凝土产品，其中具有较高湿气含量的回收沥青材料可以与纯碎石结合而不降低产能或增加停留时间。公开于1978年6月13日的文献US4095285公开了倾斜的转动混合转筒以制备被包覆的产品(例如，沥青混凝土的产品或热的或冷的沥青产品/粒料的混合物)，所述倾斜的转动混合转筒包括，在前端，在所述前端内延伸的燃烧器；喷洒粒料的管道，该管道以可调节的长度在所述转筒内延伸；被提供以桨的第一区，所述桨在所述转筒内延伸并且在转筒的内表面以“螺旋”形式延伸，其中所述螺旋的节距被设定为充分地厚，用于使材料被快速地引入所述转筒的下一区内；桨仅意图为引导和传输粒料从第一区至第二区，所述第二区是用来预干燥的预加热区，从该第二区所述转筒具有材料提升部件，所述材料提升部件将材料提升至给定高度，用于所述材料后续在转筒旋转期间掉落；干燥、混合和加热来自第二区的产品的第三区，在该区粒料通过管道被排出；防尘屏幕在第三区的尾端被提供，以避免粉尘从转动转筒逸出。以这种方式，设备被提供以通过预加热、预干燥和混合来获得被包覆的材料，并且所述包覆是在符合要求的条件下进行的，并且粒料包覆的残余湿气含量导致低的粉尘排放。清楚的是，上面的文献均未公开连续的螺旋体(如在本申请的图2中所示出的)，并且，所述螺旋体占据所述转动筒的全部长度的30％-80％，优选60％，这容许回收100％的RAP。发明目的本发明的主要目的是提供用于沥青混合物的热回收的工业设备，以回收老化的沥青路面。本发明的另一个目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，以获得有极好质量和较高耐久性的热回收沥青混合物。本发明的另一个目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，所述工业设备还是可持续的和生态平衡的。本发明的另一个目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，所述工业设备还减少纯石料的使用并且避免对森林、丘陵和河流的破坏。本发明的另一个目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，所述工业设备还使用被包含在RAP中的沥青，从而降低趋于更加昂贵和稀有的化石烃类的过度使用。本发明的另外的目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，以获得路面的长期的可持续性。本发明的另一目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，允许回收100％的RAP并且避免RAP的私下处置(clandestinedisposition)。本发明的另一目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，还避免受限区域(confinedareas)的使用，所述受限区域可能被产生用于发电的沼气的有机材料占据。本发明的另一目的是提供这种用于沥青混合物的热回收的工业设备，以进一步降低道路重建的费用。以及在对本发明进行概括和详细的描述的情况下，将会是显而易见的被所解释说明的形式支持的所有其他属性和目的。

技术实现要素：
对于用于沥青混合物的热回收的设备和处理的开发，伴以下面的目的来进行不同测试：容许回收100％RAP的间接加热设备；具有足够的产能；为低成本；轻便式，易于安装和卸载；要被回收的材料不遭受燃烧，因为沥青会失去性质；具有好的能量传递以降低成本；具有供给纯石料的选项以改进回收的沥青混合物；为了回收的沥青混合物的良好品质，在工业热回收沥青混合物之前容许RAP和纯石料的受控计量，并且还具有内建区，用于混合RAP材料、石料、以聚合物增强的沥青再生剂，以最佳计量来获得优良品质的沥青混合物。如所知道的，沥青主要由沥青质和软沥青构成。沥青被暴露于风化作用，所述风化作用导致老化；这样的老化是由于由氧化作用产生的软沥青相的减少。沥青路面是柔韧的，但是老化和软沥青的缺乏引起沥青路面变得坚硬，这引起破裂(鳄鱼皮)和后续的块的分离。如果损失的软沥青的相同部分被添加到那些沥青，那些沥青恢复其原始的物理和化学特征。当那些所添加的软沥青被用聚合物增强，沥青胜过其原始的物理和化学特征，则是更好的。术语RAP(再生沥青路面(ReclaimedAsphaltPavement)或回收沥青路面(RecycledAsphaltPavement))在道路建设领域是国际公知的。RAP可以通过下面方式获得：1.沥青表面的碾磨，这可以是冷的或先前预热沥青表面。2.预热的沥青表面的研磨。3.在重建中获得的沥青混合物的块。通过研磨系统，这些材料的尺寸被减小。概括地，根据本发明的用于沥青混合物的热回收的工业设备包括连续计量RAP和纯石料的轻便式料斗组；该计量系统对于调整所得到的回收沥青混合物的粒度曲线是必需的。料斗组被安装在支撑结构上，所述支撑结构包括具有频率转换器的齿轮电机(如在图1中可观察到的)，以控制RAP和纯石料的计量的量；该齿轮电机发送信号给RAP流量指示器。同样地，纯石料的输入流量指示器发送另一信号给控制面板，在所述控制面板处所述信号被记录和控制；该控制面板可以是邻近的或是位于远处。在用于计量的轻便式料斗组之下，有接收RAP和纯石料并将所述RAP和纯石料传输至支撑在4个负载辊上的钢板转动筒的传送带，所述负载辊还被用作动力系统来旋转所述筒。转动筒的直径和长度取决于所需要的产能。筒的内部部分被提供以内部金属螺旋体，所述内部金属螺旋体在中间形成圆形空间，所述圆形空间形成通过其内部部分的火焰传导区，从而产生间接加热区。所述螺旋体占据所述转动筒的全部长度的30％-80％，优选为60％。其余的百分比由位于所述筒的内周限定混合区的直桨制成。在其中螺旋体结束而搅拌桨开始的点处，存在以聚合物增强的沥青再生剂(喷射的混合物)的喷射区；该喷射是借助于通过来自储存罐的喷射管道的容积式齿轮泵来进行的。转动筒被提供以工业明火燃烧系统，所述工业明火燃烧系统被用来传输热能至RAP和石料的供给部分。工业燃烧器的热容取决于回收生产需求。因为所述RAP或石料是被螺旋体的金属壁保护的，工业燃烧器的火与RAP或石料不接触，从而形成用于间接加热要被处理的材料的区。火焰的方向平行于RAP和纯石料的供给部分的加热流的方向。以其最佳的计量和温度，这些RAP材料、石料、以聚合物增强的沥青再生剂到达混合区，在所述混合区处，所述RAP材料、石料、以聚合物增强的沥青再生剂均质化形成热沥青混合物。该热沥青混合物朝向出口移动，在所述出口处，有由桨制成的组件将所述热沥青混合物从转动筒排出，该混合物随后传至作为桨传送器(conveyor)的回收沥青混合物提升系统，到回收沥青混合物的竖管，用于排出到卡车中用于运输和在道路上应用。用于沥青混合物的热回收的工业设备的转动筒的出口包括温度传感器，所述温度传感器发送信号给在所述控制面板上的回收沥青混合物温度指示器，在所述控制面板处，所述信号被记录和控制。用于沥青混合物的热回收的工业设备被提供以在转动筒之下的具有频率转换器的齿轮电机，通过传动装置和负载辊使得工业设备筒旋转。频率转换器从控制面板被控制，以提高或降低工业设备筒的旋转速度。这被执行来维持回收沥青混合物的最佳温度。该参数非常重要，因为当回收沥青混合物的排气温度高于最佳温度时，转换器的频率被增加以处理较高量的材料，并且以这种方式来降低回收沥青混合物的排气温度。相反，当回收沥青混合物的排气温度低于最佳温度时，转换器的频率被降低以处理较低数量的材料，并且以这种方式来提高回收沥青混合物的排气温度。用于沥青混合物的热回收的工业设备被提供以用于储存以聚合物增强的沥青再生剂的罐。所述储存罐是具有温度控制加热系统的水平圆筒罐，被装备以温度传感器系统，所述温度传感器系统发送信号给位于所述控制面板上的以聚合物增强的沥青再生剂的温度指示器。该罐还被提供以通过容积式齿轮泵来计量以聚合物增强的沥青再生剂的系统，所述以聚合物增强的沥青再生剂通过管道喷射直至混合区。计量以聚合物增强的沥青再生剂的该系统具有流量传感器，所述流量传感器发送信号给位于控制面板上的以聚合物增强的沥青再生剂流量指示器，以用于登记(registration)。用于沥青混合物的热回收的工业设备还被提供以燃料储存罐。这是一个包含工业液体燃料的水平圆筒罐，所述工业液体燃料要被用在用于沥青混合物的热回收的工业设备的转动筒的工业燃烧系统中。控制面板包括来测量用于沥青混合物的热回收的工业设备的温度、材料计量控制；RAP；石料；以聚合物增强的沥青再生剂的仪表。从这一点来看，在用于沥青混合物的热回收的的工业设备中，生产是被操控的并且热回收沥青混合物的质量是被控制的。用于沥青混合物的热回收的方法包括下面的步骤：I.初步分析1.要被回收的路面样品的实验室测试。a)确定现有的粒度测定法。b)确定纯石料的供给部分的百分比以优化回收的沥青混合物的粒度测定法。c)通过测试渗透、年度、软化点的来确定RAP的老化程度。e)确定以聚合物增强的沥青再生剂的供给量来恢复沥青的物理和化学性质，以达到回收沥青混合物中沥青的最佳含量。2.-沥青表面的碾磨。a.-冷的：冷的碾磨改进沥青混合物的粒度曲线。冷的碾磨还改进沥青混合物中的沥青含量。这是通过在将材料引入工业回收设备中之前供给纯石料来校正的。沥青的含量是通过在混合区供给缺乏的以聚合物增强的沥青再生剂的数量直到达到计划(project)的最佳含量来被校正的。b.-热的：热的碾磨不改进沥青混合物的粒度曲线。热的碾磨也不改进沥青混合物中的沥青含量。3.向用于沥青混合物的热回收的工业设备中装载和运输RAP。4.-RAP被存放在料斗系统的一个料斗中，而纯石料被存放在其余的料斗中。5.借助于料斗系统，RAP和石料的供给部分被计量。该计量是基于先前确定纯石料的最佳供给的实验室测试而进行的，以获得最佳粒度曲线。料斗系统被提供以传送RAP的混合物和排出的石料的供给部分的带、以重量记录要被供给到用于热回收沥青混合物的工业设备中的材料的量的重量测量和控制系统。6.-通过传送RAP和石料的供给部分的混合物的带，RAP材料和石料的供给部分被引入用于沥青混合物的热回收的工业设备的转动筒中。II.沥青混合物的热回收1.一旦使RAP和纯石料的供给部分进入用于沥青混合物的热回收的工业设备中，所述RAP和纯石料的供给部分被间接加热，因为其通过内部螺旋体的金属壁被保护免于火，直至RAP材料和石料的供给部分达到RAP中的固体沥青变成液体而不达到燃烧的最佳温度。这些温度可以优选是140-160℃。这种加热是间接产生的，因为由于被螺旋体的金属壁保护，火不接触要被回收的材料。归因于在筒中一直到混合区的金属螺旋体的旋转，要被回收的材料移动。螺旋体占据所述筒的长度的从30％-80％，优选地60％，并且其余部分位于混合区中。这一比例已容许混合和加热方法的最优化，以回收100％的RAP，如上文所提到的。2.-一旦要被回收的材料达到混合点，通过管道，所述材料被喷射以用聚合物增强的沥青再生剂，以改进所得到的沥青回收混合物的特征。具有一定百分比的沥青、以最佳量计量而加至RAP和纯石料的供给部分的混合物的用聚合物改进的再生剂将得到优良质量的热回收的沥青混合物。通过进行初步实验室分析，通过组合下面的项目来确定最佳计量以实现期望的量：a)RAPb)纯石料c)沥青d)以聚合物增强的再生剂。为了容易地理解本发明的特征，前述描述作为一个整体的部分包括以图示说明而非限制的方式的在下面对应于优选的实施方案而被描述的附图。附图说明图1示出用于沥青混合物的热回收的工业设备的一般透视图。图2示出用于沥青混合物的热回收的工业设备的转动筒的内部部分的一般透视图。图3示出用于沥青混合物的热回收的工业设备的控制面板的一般透视图。为更好地理解本发明，其实施方案的任一个的详细描述将被进行，在以图示说明而非限制的方式的被附在本说明书的附图中被示出。具体实施方式用于沥青混合物的热回收的工业设备的特征细节被清楚地示于下面的描述和所附的图示说明的附图，相同的参考标号被用于指示相同的部分。对于图1，其示出了用于沥青混合物的热回收的工业设备的一般视图，所述工业设备包括用于连续计量的轻便式料斗组1，所述轻便式料斗组1优选包括用于计量RAP的料斗2和用于计量纯石料的两个或更多个料斗舱3，所述轻便式料斗组1对于调整所得到的回收沥青混合物的粒度曲线是必需的，所述轻便式料斗组1被安装在支撑结构上，所述支撑结构在其传送带中包括具有频率转换器的齿轮电机4，(参见图1)，以控制RAP和纯石料的计量的量；所述齿轮电机4发送信号给RAP流量指示器34(参见图3)和纯石料的输入流量指示器35(参见图3)至控制面板5，在所述控制面板5处所述信号被记录；所述控制面板可以是邻近的或是位于远处；在用于计量的轻便式料斗组1之下，有传送带6，所述传送带6接收RAP和纯石料，并将所述RAP和纯石料传输至支撑在4个负载辊8上的以钢板形式的转动筒7，所述负载辊8还被用作动力系统以旋转所述筒，并且被安装在支撑结构9上。转动筒7被提供以安装在转动筒7的开始处的工业明火燃烧系统10，以传输热能至RAP和石料的供给部分。工业燃烧器10的热容取决于热回收沥青混合物的生产的需求。用于沥青混合物的热回收的工业设备被提供以用于储存以聚合物增强的沥青再生剂的罐11，所述以聚合物增强的沥青再生剂的混合物从所述罐11由容积式齿轮泵12来计量，通过管道13喷射直至混合区24(参见图2)。以其最佳的计量和温度，这些RAP材料、石料、以聚合物增强的沥青再生剂到达转动筒7之内的混合区24(参见图2)，在所述混合区24处，所述RAP材料、石料、以聚合物增强的沥青再生剂均质化，所述混合区24具有多个位于转动筒7的内部部分中的搅拌桨，并且该多个桨是由两个系列的桨23形成的，所述两个系列的桨23的一个与另一个系列是分离的，这些系列中的一个是由用于混合的直齿桨形成，而第二个系列是“V”型的。该热沥青混合物朝向出口移动，在所述出口处，有由桨23b(参见图2)制成的组件将所述混合物从转动筒7排出，在那里该混合物被移至作为桨传送器的回收沥青混合物提升系统14，到用来将该混合物排出到卡车中用于运输和在道路上应用的回收沥青混合物的竖管15。用于沥青混合物的热回收的工业设备的转动筒7的出口被提供以温度传感器24b(参见图2)，所述温度传感器24b发送信号给在控制面板5上的回收沥青混合物温度指示器，在所述控制面板5处，所述信号被记录。用于沥青混合物的热回收的工业设备被提供以在转动筒之下的具有频率转换器16的齿轮电机，通过传动装置和负载辊8使得工业设备的筒7旋转。频率转换器从控制面板5被控制，以提高或降低工业设备筒的旋转速度。这意图来控制回收沥青混合物的最佳温度。该参数非常重要，因为当回收沥青混合物的排气温度高于最佳温度时，转换器的频率被增加以处理较高量的材料，并且以这种方式来降低排气温度。相反，当回收沥青混合物的排气温度低于最佳温度时，转换器的频率被降低以处理较低量的材料，并且以这种方式来提高回收沥青混合物的排气温度。用于沥青混合物的热回收的工业设备还具有燃料储存罐17。这是一个包含工业液体燃料的水平圆筒罐，所述工业液体燃料要被用在用于沥青混合物的热回收的工业设备的转动筒7的工业燃烧系统10中。该转动筒7包括燃烧气体排气装置18，通过所述燃烧气体排气装置18，燃烧气体被排出。重量测量部件19在转动筒7的入口处被提供在传送带6之下，所述重量测量部件19以重量记录要被提供到用于沥青混合物的热回收的工业设备的RAP材料和纯石料的供给部分的量。并且所述重量测量部件19还发送信号给RAP流量指示器34(参见图3)和纯石料的供给部分的流量指示器35(参见图3)至控制面板5。对于图2，其示出了用于沥青混合物的热回收的工业设备的转动筒的内部部分的一般透视图。在该图中，转动筒7的内部部分被提供以内部金属螺旋体20，所述内部金属螺旋体20在其中心将螺旋体26的壁界定为圆形空间，从而形成通过其内部部分的火焰传导区21，并且在所述螺旋体的那些金属壁之间有传送RAP和纯石料的供给部分的区27，其还被生成为间接加热区22。所述螺旋体占据所述转动筒的全部长度的30％-80％，优选为60％。其余的百分比由位于所述筒的内周形成混合区24的混合直桨23形成。该热沥青混合物朝向出口移动，在所述出口安置有由桨23b制成的组件，将所述混合物从转动筒7排出，该点被提供以温度传感器24b，所述温度传感器24b发送信号给控制面板5上的回收沥青混合物温度指示器，以用于登记。在其中螺旋体结束而搅拌桨开始的点处，存在用于喷射以聚合物增强的沥青再生剂的喷射点25，该喷射是借助于通过来自储存罐11的喷射管道13的以聚合物增强的沥青再生剂的容积式齿轮泵来进行的(参见图1)。图3示出用于沥青混合物的热回收的工业设备的控制面板的一般视图。在该图中，控制面板5包括控制来启动和关闭工业设备的引擎和齿轮电机的装置28，控制齿轮电机的频率转换器的装置29；引擎和齿轮电机的安培数的指示器30，回收沥青混合物温度指示器31，沥青再生剂温度指示器32；转动筒的内部部分的温度指示器33；RAP的流量指示器34；石料供给部分的流量指示器35；沥青再生剂的流量指示器36以及具有所述工业设备的操作流程图的屏幕37。本发明已经被充分地描述，从而具有本领域平均指示的人能够复制并获得我们在本发明中提到的结果。但是，具有覆盖本发明的技术领域的技能的任何人可以能够进行本申请未描述的改进；然而，如果对于在确定的结构或在确定的结构的制造方法中的这些改进的应用来说，若要求的是所附的权利要求书中提到的主题，这样的结构应被包括在本发明的范围之内。