Производство на рециклиран асфалт
Съвременни технологии за асфалтосмесителни инсталации
Технологиите за рециклиране на стар асфалт навлязоха в реалната практика на европейските пътностроителни фирми преди повече от десет години. И ако в началото браншът трябваше да бъде убеждаван в големите икономически и екологични ползи от тези технологии, то днес това съвсем не е необходимо. Рециклирането на старото асфалтово покритие е всъщност новото настояще за фирмите, ангажирани с пътно строителство и ремонти.
Текст: списание Инфрабилд
Достатъчене само един пример от Западна Европа - през 2018г. в Германия са произведени 41 млн. т асфалт, в който е вложен 10,5 млн. т стар - цели 25%. Немската статистика изглежда още по-впечатляваща, като се вземе предвид, че през същата година са премахнати 12 млн. т съществуващи асфалтови настилки, а това означава, че 87% от добития стар асфалт реално е рециклиран.
У нас браншът има всички предпоставки да върви по този път. Още повече, че през 2012г. с промените в българското законодателство за управление на отпадъците и въведените ставки за задължително влагане на стари строителни материали в новите обекти, фирмите не просто могат, а са задължени да правят това в определени проценти. Ето защо апологията на рециклирането днес остава на по-заден план. Факт е, че се пести много от битум и други материали. Но по-важното и по-същественото сега е организационното и технологично обезпе чаване на процеса, така че използването на рециклиран асфалт да бъде максимално ефек тивно и рентабилно. Добрата новина е, че българските компании сравнително бързо се ориентират в новата обстановка.
Добиване и подготовка на рециклата
Съществуват две основни технологии за премахване на старото асфалтово покритие. Едната е изкъртването и изгребването му с помощта на багер. След доставката на материала в предварително изградено депо, най-добре в непосредствена близостдо асфалтосмесителната инсталация, той трябва да бъде подготвен за подаване към нея. За тази цел се използва специализирана машина, често наричана рециклиращ гранулатор. В нея се извършва първично раздробяване на едрите парчета стар асфалт (с големина до 1,1 м) чрез специални валове, последващо пре сяване и след това вторично раздробяване за постигане на оптималната зърнометрия на частиците. Получава се готов рециклат, който като количество може да бъде от 80% до 95% от подадения на входа на гранулатора стар асфалт.
Претрошаването му със стандартна роторна трошачка е възможно, но не е най-доброто решение, тъй като се получаватвърде голямо количество материал с размери 0-4 мм – фин прах, който полепва по вътрешните стени на компонентите на инсталацията. Освен това се губи повече от битума, а и разходите за експлоатацията натрошачката са по-големи. Другата технология за премахване на старо то асфалтово покритие е чрез фреза за асфалт. Използването на този тип машина означава, че всеки отделен слой асфалт може да се пре махва селективно итака да се подготви реци клат, който да се вложи в рецептата за същия вид слой: износващ се, биндер или битумизира на баластра. Практика та показва, че следване то на тази логика дава много добри финансови резултати.
Но използването на фреза за асфалт има и своите недостатъци. Охлаждането на ножовете на ротора става обичайно с вода, което увеличава влажността на рециклата. Това на свой ред означава, че по-влажният материал ще намали производителността на асфалтосмесителя и/или ще повиши разхода на гориво. Този проблем при съвременните фрези за асфалт е решен чрез използване на модерни технологии за охлаждане на ножовете чрез регулиране на количеството на разпръсква ната вода. То варира според натоварването на двигателя на машината и оборотите на въртене на ротора, и съответно стартира и спира заедно с ротора. От една страна това осигурява по-малък разход на вода (с около 20%) и съответно по-редки престои на машината за дозареждане. По-важното обаче е, че остатъчната влажност в стария асфалт може да се сведе до 3-4%.
Използването на фрезован асфалт за рециклат предлага и друга възможност за корекция на неговата зърнометрия. В случая ефективно решение може да бъде мобилна двуплощна пресевна машина. Готовият рециклат след нейната работа ще бъде около 80% от пода дения на входа й фрезован асфалт. Малките останали количества по-едър материал могат да се натрупват и в подходящ момент да се преработят с роторна трошачка с интегри ран ситов възел за финалния продукт. При всички случаи рециклатът, който ще се подава към асфалтосмесителя, подлежи на изследване в лаборатория, с каквато разполагат повечето пътностроителни фирми, произвеждащи сами асфалтовите си смеси.
снимка: Ammann
Технологии с подаване на студен рециклат
Един от най-елементарните варианти е подаване на студен рециклат директно в мешалката на асфалтосмесителя през клапа, която се отваря за около 2 секунди. В този случай материалът се подава на дози, но в рамките натези 2 секунди се получава топлинен удар - мини експлозия, което е естествен резултат от срещата на компоненти с много голяма разлика втемпературата. Това изисква мешалката да разполага с експанзионен капацитет (например да е по-голяма) и съответно тръбата, отвеждаща произведените газове към филтърната система, да бъде с подходящ диаметър и дебелина. Тези съображения ограничават повторното използване на стар асфалт по тази технология до 30% (при 3 % влажност). Разбира се, за да достигне рециклатът до мешалката, е необходимо да бъдат монтирани бункер за съхраняване на стария асфалт (на земята), лентов транспортьор с везна, втори кофъчен елеватор и улей към мешалката. Ако има повече пространство, вместо кофъчен елеватор може са се монтира лентов транспортьор.
Втората технология със студено подаване дава възможност да се постигне 40% влагане на стар асфалт при 3% влажност. Проблематиката с мини експлозиите тук е решена чрез по-специфичен начин на подаване на материала. След кофъчния елеватор и улея следва лентовтранспортьор с честотно регулиране, насочващ рециклата към втори конвейер с вградена везна, който от своя страна подава непрекъснат постоянен поток към мешалката. Така смесването в нея става постепенно в рамките на по-дълъг период (например 12 секунди), което води до топлинни удари смного по-малък интензитет. Любопитно е да се отбележи, че в реалната практика немски фирми са постигнали до 55-65% влагане на стар асфалт при използване на тази система. Това е възможно при по-прецизно селектиране и подготовка на изходния материал.
Третата технология е нещо междинно между подаването на студен и подгрят рециклат, тъй като той се насочва първоначално в сушилния барабан на асфалтосмесителната инсталация. Но тъй като целта е да се запазят, доколкото е възможно, качествата на чувствителния към високата температура битум в този материал, рециклатът се подава към специален пръстен на барабана, разположен в средата му (при различните производители по-напред или по-назад). Така рециклатът не преминава целия цикъл на под гряване на "свежите" инертни материали.
В зависимост от различните приложения, най-благоприятното от които е производството на нискотемпературен асфалт, може да се постигне използване на стар асфалт между 25% и 40%. Заради стремежа към максимална компактност и транспортабилност при мобилните асфалтови инсталации те нямат оптимална конструктивна възможност за подаване на стар асфалт директно към мешалката или пък чрез подгряване във втори сушилен барабан. Ето защо подаването на рециклата към пръстен на единствения сушилен барабан е подходящо решение. Разбира се, трябва да се предвиди, че старият асфалтще се съхранява в отделен бункер (например с обем 10 куб. м).
Специално за мобилни асфалтосмесители вече има доста усъвършенствани решения на
пазара. Едно от тях залага на използването на лентов транспортьор с вградена везна, чрез който рециклатът се подава към последната третина на сушилния барабан с цел да престои вътре минимално време. Независимо от краткия престой обаче той все пак би полепнал по стените на компонентите на инсталацията. За да не се случи това, чрез шнеков транспотьор се подава груб прах от предфилтърния сепаратор. Така се получава „паниращ” ефект, т.е. част от грубия прах, който по принцип се насочва към горещия елеватор, се отвежда с отделен шнек и посреща стария асфалт преди да влезе в сушилния барабан. Грубият прах обвива рециклата и не му позволява да полепва. След сушилния барабан „панираният” материал минава през улей към горещия елеватор, ситото се байпасира и така той стига до мешалката. По тази технология на подаване в сушилния барабан е възможно да се постигне поне 30%повторно използ ване на стар асфалт.
Технологиите за подаване на студен рециклат имат някои недостатъци. Очевидният е, че предлагат използва не на стар асфалт под 50%. Освен това при тях може да се наложи "свежите" инертни материали да бъдат подгрявани до по-висока темпе ратура и/или да се удължи цикълът на смесване, което води до намаляване на производителността и/ или до невъзможността за получаване на асфалтови смеси по някои от рецептите.Но пък силните им страни определено си заслужават. На първо място инвестицията в такава система не е голяма като цена. Съвременните асфалосмесители се произвеж дат с подготовка за допълнителен монтаж на необходимите възли и агрегати за студено подаване на рециклата и те могат да се добавят в последствие. Освен това те могат сравнително лесно да се монтират към стари асфалтови инсталации с минимални интервенции по съществуващото оборудване. Поради това в България вече има не само нови асфалтосмесители със теми за студено подаване на рециклат, но и нарастващ брой стари асфалтови бази, дооборудвани с новите технологии.
снимка: Ammann
Технологии с подаване на подгрят рециклат
Основен компонент, използван при тези технологии за постигане на 70-100% влагане на стар асфалт, е вторият сушилен барабан. Той е предназначен за изсушаване и подгрява не на рециклата. Специфичното за неговия монтаж е, че той се разполага най-отгоре на асфалтосмесителната инсталация и подава подгретия материал почти или изцяло вер тикално надолу към мешалката.
При "класическата" технология вторият сушилен барабан е оборудван с горелка, подгряваща рециклата директно, но само до 130°С. Това ограничение на температурата се налага заради изпусканите по време на процеса вредни газове в атмосферата. Освен това температурата на отделяните газове е по-висока, което изисква по-голям разход на енергия, както и допълнително филтриране. В същото време, за да се постигне необходи мата температура на асфалтовата смес от 160°С, "свежите" инертни материали тряб ва да бъдат подгрети повече. Лимитиращ фактор е и битумът в рециклата - той е много чувствителен към високата темпера тура и бързото подгряване ще го повреди.
В крайна сметка, предвид всички тези съображе ния, постижимите про центи на вложен стар асфалттук са до 60-70%. Тези ограничения са преодолени в най-новата технология, позволяваща използване на над 90% стар асфалт (при определени случаи и 100%). За разлика от конвенционалния сушилен барабан, в който материалът се движи успоредно натоплинния поток, тук се използва нов тип сушилен барабан с генератор на горещ газ, където рециклатът се движи към източника на топлина и се подгрява индиректно. Така става възможно да се постигне по-висока температура на подгряване на рециклата - желаните 160°С, а тази на отделяните газове да се намали до около 100°С, в т.ч. "све жите" инертни материали изобщо не е необходимо да се прегряват.
Целият процес се осъществява чрез прецизно балансиране на действието на всички компоненти на иновативната система: горелка, генератор на горещ газ, сушилен барабан, подвижен капак и система за циркулиране на въздуха. Горелката осигурява топлинната енергия, необходима за изсушаването и подгряването на стария асфалт, но нейният пламък е насочен в газовия генератор срещу постъпващия поток отвъздух. По този начин рециклатът се подгрява само индиректно чрез горещия въздух, движейки се срещу източника на топлина по дължината сушилния барабан, който на свой ред охлажда отделяните газове. Подгретият до необходимата температура материал се насочва към един или два бункера за съхранение, следва претегляне на везна и подаване в мешалката. Технологиите за подаване на подгрятреци клат към мешалката се предпочитат, кога то е планирано производството на големи количества рециклиран асфалт. Мащабно то производство, разбира се, ще компенси ра по-голямата първоначална инвестиция в оборудването. Предстои да видим как ще се възприемат тези технологии в България.