G.J.Thijssen, October 26, 2009 2009.TEL.7384
iii
Summary in Dutch
Tijdens het productieproces van asfalt in een asfaltcentrale wordt een aanzienlijk deel van het energie verbruik besteed om het vocht uit de grondstoffen (zand, steenslag en gerecycled asfalt) te verdrijven. Dit droogproces wordt over het algemeen gezien als een ongewenst energieverbruik wat geminimaliseerd dient te worden. In dit onderzoek worden methodes bepaald die leiden tot een lager vochtgehalte in de grondstoffen en zorgen voor een verlaging van de droogkosten. Deze methodes worden bepaald als toevoeging op de aanwezige droogmethode in de droogtrommel. Het onderzoek is geïnitieerd door de Koninklijke BAM Groep, wat een Nederlands bouwbedrijf is met gedeeld of volledige beheer van enkele asfaltcentrales.
De eerste fase in het onderzoek is het analyseren van het traject wat de grondstoffen doorlopen. Dit is gedaan met een procesanalyse volgens de Delft Systems Approach. Met deze methode is aangetoond dat het vochtgehalte in de grondstoffen afkomstig is van het vocht toevoegen tijdens grondstoffenproductie en door neerslag. De zanden en gerecycled asfalt dragen het meeste bij aan de totale droogkosten. Verder is met behulp van de methode het terrein van de asfaltcentrale geselecteerd voor het bepalen van vochtreducerende maatregelen. De onderzochte processen zijn de transportbanden, opslagvakken en doseurs.
Met behulp van een literatuurstudie naar bodemwaterbewegingen is onderzocht welk vochtgedrag in de grondstoffen voor asfaltproductie aangetroffen kan worden. Een experiment met een kleine hoop grondstof heeft aangetoond dat het vochtgedrag overeenkomt met vochtbewegingen in de onverzadigde zone in de bodem. Verder blijkt dat het vochtgedrag wordt beïnvloed door het aanwezige vochtgehalte in de grondstoffen, neerslag, natuurlijke verdamping en percolatie wat leidt tot drainage. Het effect van neerslag en natuurlijke verdamping wordt bepaald door de proces parameters en meteorologische gegevens. Het effect van percolatie wordt naast proces parameters en vochtgehalte bepaald door bepaalde materiaaleigenschappen met behulp waarvan het vochtgedrag benaderd kan worden door een model van Mualem-Van Genuchten.
De materiaaleigenschappen die betrekking hebben op percolatie zijn in dit onderzoek bepaald aan de hand van kolomproeven. Tijdens een kolomproef is een materiaal van een bepaald vochtpercentage blootgesteld aan percolatie en zijn na het verstrijken van een vooraf bepaalde periode de vochtgehaltes op verschillende hoogtes bepaald. De resultaten zijn vergeleken met metingen in de opslaghopen op de asfaltcentrales en met de theoretische kennis van bodemvochtbewegingen. De resultaten laten zien dat de vochtbewegingen overeenkomen met bodemvochtbewegingen en dienen als fundament voor het benaderen
G.J.Thijssen, October 26, 2009 2009.TEL.7384
iv van het vochtgedrag in de praktijk met het Mualem-Van Genuchten model wat gedaan is met behulp van het software simulatie programma Hydrus 1D.
De verkregen theoretische kennis over neerslag en natuurlijke verdamping en de gesimuleerde materiaaleigenschappen met betrekking tot percolatie, zijn gecombineerd met de proces parameters van de asfaltcentrale APM in Bergen op Zoom. Door de gegevens te combineren is het vochtgedrag bepaald bij de transportbanden, opslagvakken en doseurs. Door analyse van dit vochtgedrag werd duidelijk dat de zanden minder gevoelig zijn voor neerslag dan het gerecyclede asfalt. Bij de zanden draagt de neerslag 6% bij aan de droogkosten en bij het gerecyclede materiaal 28% wat neerkomt op resp. € 4,300 en € 30,100 per jaar. Verder werd duidelijk dat de opslagvakken de grootste bijdrage leveren aan dit vochtgedrag. Het hogere aandeel neerslaggevoeligheid bij het gerecyclede asfalt wordt veroorzaakt doordat het materiaal ongeveer evenveel vocht kan vasthouden als de zanden, namelijk 4.6%, maar dat het aangeleverd wordt met een relatief lager startpercentage, waardoor het meer neerslag in zich op kan nemen. Daarnaast is gebleken dat het effect van natuurlijke verdamping verwaarloosd kan worden door zijn geringe werkdiepte.
Teneinde het vochtgedrag te beïnvloeden om de droogkosten te verlagen zijn de parameters die het vochtgedrag bepalen stelselmatig gewijzigd en de effecten geanalyseerd. Uit deze analyse blijkt dat wanneer het startvocht lager is dan het vochtpercentage wat de materialen kunnen vasthouden, het vergroten van de hoogte en verkleinen van de capaciteit van de opslaghopen tot de verlaging van de droogkosten leidt. Verder leidt de combinatie met overkappen tot een verdere reductie van de droogkosten mits de kostprijs lager is dan € 50/m2. Tevens wordt duidelijk dat het verlagen van het startvocht niet alleen direct leidt tot verlaging van de stookkosten, maar ook dat het de invloed van de andere maatregelen ten positieve beïnvloed.
Het onderzoek heeft naast concrete maatregelen ook veel kennis opgeleverd over hoe de handling van de materialen tijdens het productie proces geoptimaliseerd kan worden. Onderzoek laat zien dat er verschillen in vochtgehalte kunnen ontstaan door verandering van materiaalafname van de opslaghopen zoals afname boven de 20 cm en aan de bovenkant van de hoop beginnen met afname. Verder kan de kennis over drainagesnelheid van een hoop gebruikt worden om te anticiperen op pieken in neerslaghoeveelheid en om altijd het laagst mogelijke vochtpercentage te bereiken. Het wordt aangeraden om aangaande deze maatregelen een case study te initiëren op een van de asfaltcentrales om de effecten te kwantificeren. Verder wordt aangeraden om de bijkomende kosten van de passieve maatregelen zoals capaciteitverkleining in kaart te brengen door een haalbaarheidsstudie aan te vangen.
