WO2017103505A1 - Procédé de préparation d'un enrobé bitumineux, dispositif de stockage de granulats chauds, procédé et dispositif de maintien de la température de stockage de granulats chauds - Google Patents

Procédé de préparation d'un enrobé bitumineux, dispositif de stockage de granulats chauds, procédé et dispositif de maintien de la température de stockage de granulats chauds Download PDF

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temperature
hot
storage
bitumen
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Jean Loup DEMAY
Mathieu Gineste
Joel LEBECQUE
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Eiffage Infrastructures SAS
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    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/02—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for preparing the materials
    • E01C19/10—Apparatus or plants for premixing or precoating aggregate or fillers with non-hydraulic binders, e.g. with bitumen, with resins, i.e. producing mixtures or coating aggregates otherwise than by penetrating or surface dressing; Apparatus for premixing non-hydraulic mixtures prior to placing or for reconditioning salvaged non-hydraulic compositions
    • E01C19/1009—Plant wherein type or construction of the mixer are irrelevant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • F26B21/20—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/25—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B9/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards
    • F26B9/06—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in stationary drums or chambers
    • F26B9/063—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in stationary drums or chambers for drying granular material in bulk, e.g. grain bins or silos with false floor

Definitions

  • the present invention relates to a method for storing aggregates and a device for storing said aggregates, said aggregates thus stored being then used for the manufacture of bituminous mixes, said mixes being intended for the construction and maintenance of roads and similar structures .
  • asphalt mix or “asphalt mix” is a mixture of aggregates coated with bitumen.
  • the different asphalt mixes are applied in one or more layers to form the pavement of roads.
  • Bituminous mixes are manufactured by a “drying and coating plant” as for example represented in FIG.
  • the process for preparing an asphalt mix comprises the following steps:
  • Pre-dosing or dosing aggregates having different sizes, said pre-dosing or dosing being carried out with a flow rate ranging from 50 to 500 tonnes per hour,
  • additives such as, for example, fillers or aggregates of mixes during this screening, mixing and coating phase,
  • the pre-dosing or dosing is carried out by filling hoppers ("predoseurs") with the different dimensions (cuts) of aggregates, using a loader. Predosers pour their contents at different rates corresponding to the desired proportion by cutting aggregates (depending on the mix formula to produce) on a conveyor belt.
  • the aggregates are then loaded into the dryer drum of the plant, which is a cylinder that can be more than 10 meters long and more than 2 meters in diameter, driven by rollers causing its rotation, and having at the end of a burner usually supplied with natural gas, propane gas, heating oil or heavy fuel oil, the flame of which may be several meters long.
  • a burner usually supplied with natural gas, propane gas, heating oil or heavy fuel oil, the flame of which may be several meters long.
  • the aggregates are heated by the temperature of the flame.
  • the aggregates are mixed thanks to the rotation of the drum and the buckets placed inside.
  • the hot combustion gases resulting from the drying are filtered and the fines contained in these gases are reinjected into the drum in order to respect the initial particle size in the case of a continuous station.
  • the fines are stored in a filler silo and are reintroduced into the coating tower at the mixer.
  • the aggregates thus heated reaching the other end of the drying drum are introduced into a mixer where they are coated with the bitumen and dosed with a pump according to the desired content.
  • the mixer is placed either in the drying drum, at its end, or just after the drying drum (when the mixer is independent of the drying drum).
  • the mixer can work by successive "wastes". It is then a process of manufacture qualified of discontinuous. In other cases, the process is described as continuous.
  • tempered is understood to mean the quantity of mixes obtained in a single kneading operation.
  • the asphalt produced is then stored in silo, either by means of a shuttle or a skip into which the mix is poured at the end of the kneader by batch in the case of a discontinuous station, or at the using a raclette conveyor or a skip in the case a continuous position.
  • the stored asphalt is then loaded into the trucks which are placed under the storage hoppers, where there is a rocker.
  • Figure 1 illustrates a preparation of asphalt preparation of the prior art as can be found at the sites. The storage of the asphalt is limited to the amount of asphalt that can be transported to the place of application and that can be applied during the day.
  • Such asphalt preparation facilities can provide about 10 to
  • asphalt plants are bulky installations requiring an area of at least 15,000 m 2 .
  • installation of such installations requires the prior obtaining of administrative authorizations, in particular for the treatment of fumes, the dust collector, the burner.
  • the present inventors have found that it is possible to rapidly supply a large quantity of hot aggregates at a given location while taking environmental requirements into account. Taking into account the environmental requirements means that the supply of hot aggregates, ie aggregates with a temperature ranging from 40 ° C to 400 ° C, must be possible without requiring a large energy consumption, while being economically viable. .
  • the subject of the present invention is a process for preparing a bituminous mix comprising a step of storing aggregates dried and heated for at least 24 hours, and preferably from 3 days to 12 months.
  • the invention also relates to a device for storing said hot aggregates and keep them hot without energy input or with a reduced energy input.
  • the subject of the invention is a method and a device for maintaining the storage temperature of hot aggregates.
  • the invention relates to a process for preparing a bituminous mix, said mix comprising a mixture of aggregates and bitumen, said process comprising the following steps:
  • said method being characterized in that it comprises, before the screening, mixing and coating step, a step of storing the hot aggregates obtained at the end of the heating drying step, for a duration at least greater than 24 hours, and preferably ranging from 3 days to 12 months, during this storage step the temperature of the aggregates T st is such that the ratio (T c -T st ) / T c is less than or equal to 20%, preferably less than or equal to 10%, and more preferably still less than or equal to 5%.
  • T c represents the temperature of the hot aggregates just after the drying step by heating and "T st” represents the temperature of the aggregates stored for a period of at least greater than 24 hours and up to
  • hot aggregates stored for a period as long as 12 months will not have lost more than 20%> of the temperature they had immediately after the step of drying by heating.
  • Table 1 is an example illustrating the percentage of temperature loss of hot aggregates [(T c -T st ) / T c ] observed as a function of time.
  • the steps of drying and coating the aggregates which conventionally take place in one place and successively without long interruption (typically in the same day), are separated spatially and / or temporally thanks to the specific step of storage of hot aggregates.
  • the mix comprises from 90% to 97% of aggregates and from 10% to 3% of bitumen.
  • Aggregates are materials used in the composition of asphalt mixtures as defined by the European standard NF EN 13043, August 2003 "Aggregates for hydrocarbon mixtures and for surface coatings used in the construction of footwear, aerodrome and other traffic areas ".
  • Bitumen is a hydrocarbon binder as defined by European standards:
  • bitumen and bituminous binders - multi-grade road bitumens or - NF EN 14023, June 2010, "Bitumen and bituminous binders - Specifications for bitumens modified by polymers”.
  • the storage step is performed without energy supply. Storage is then performed in a closed enclosure thermally insulated, especially in a silo.
  • the quantity stored allows temperature maintenance for a duration greater than 24 hours.
  • an energy supply can be achieved by the circulation around the closed enclosure, including a silo, a hot heat transfer fluid.
  • said enclosure may further be thermally insulated.
  • heat transfer fluid mention may be made of: air, nitrogen, helium, carbon dioxide, water vapor and their mixtures. For economic reasons we prefer the air.
  • the coolant is air, it is used at a temperature ranging from 40 to 400 ° C, preferably from 100 to 250 ° C.
  • the coolant can be heated by any means.
  • the coolant is heated by a renewable energy source, in particular the sun, and / or by the energy released by the storage of the bitumen.
  • the temperature difference between each population of aggregates is less than 200 ° C, preferably less than 150 ° C, and more preferably less than 120 ° C.
  • the storage step of each of these aggregates populations is conducted separately in different closed enclosures or silos, for a period of at least greater than 24 hours, and preferably ranging from 3 days to 12 months, during this storage step.
  • the temperature of the granules T st in each of the silos is such that the ratio (T c -T st ) / T c is less than or equal to 20%, preferably less than or equal to 10%, and more preferably still less than or equal to 5%. %.
  • the ratio of each population of aggregates is determined in order to obtain, after mixing and intimate contact of the two populations of aggregates, the desired temperature of all the aggregates. aggregates intended to be coated.
  • each silo is a function of the desired final temperature of the mixes.
  • the cuts used for aggregates are conventionally 0-2 mm, 2-6 mm, 6-10 mm and 10-14 mm.
  • the mixture of the different cuts in the desired proportions is made before kneading to obtain the desired mix.
  • Another subject of the invention relates to a device for storing heated aggregates for carrying out the storage step of the method according to the invention.
  • the device for storing heated aggregates according to the invention comprises at least one silo, preferably at least two silos, each silo being thermally insulated and / or insulated.
  • a silo may have a temperature ranging from 40 ° C. to 150 ° C., and preferably about 90 ° C., and the other silo a temperature ranging from 150 ° C. to 400 ° C. ° C, and preferably about 250 ° C.
  • Each silo has a storage capacity of 100 to 500 tonnes, preferably 150 to 400 tonnes, and still more preferably 300 tonnes.
  • the device of the invention may also include three or even four silos.
  • each silo comprises aggregates stored at different temperatures
  • pouring the contents of each of these silos on the same conveyor can modulate and adjust the desired temperature for the aggregates.
  • said device When the storage device comprises three silos, said device also comprises a single conveyor on which is poured the contents of each of the three silos.
  • Modulating the temperature of the aggregates by mixing the contents of at least two silos at different temperatures is particularly advantageous.
  • Each silo of the device according to the invention is preferably of generally cylindrical shape, of vertical axis of rotation AA ', and comprises a side wall ("first wall” or “inner wall”), a second wall arranged around the first wall so as to delimit a volume forming an inner envelope, and a third wall disposed around the second wall so as to define a volume forming a thermally insulating outer envelope, the inner envelope being intended to allow circulation of a coolant .
  • each of said silos comprises an inclined bottom, an upper wall comprising in its center a feed opening of the aggregates and a side wall comprising in its lower part an outlet opening of the aggregates.
  • the inner casing allows the circulation of a heat transfer fluid between an upper opening and a lower opening.
  • the diameter of the first wall which is the innermost wall, is smaller than the diameter of the third wall, which is the outermost; the second wall being disposed between the first wall and the third wall.
  • the outer casing may be filled with thermally insulating material selected from glass powder, glass granules, rock wool, glass wool, foamed silica grains, polyurethane foam, natural insulators such as as for example sheep's wool.
  • the inner envelope is intended to allow the circulation of a coolant.
  • the coolant is selected from air, nitrogen, helium, carbon dioxide, water, and mixtures thereof.
  • the heat transfer fluid may be air having a temperature ranging from 40 to 400 ° C, preferably from 100 to 250 ° C.
  • the inner casing may also be filled with heat accumulating material elements between which circulates the coolant.
  • the heat accumulating materials may be chosen from limestone, silico-limestone, granite, vitrified asbestos waste and mixtures thereof.
  • an electrical resistor (or heating cord), preferably in the form of a helicoid is inserted into the internal envelope of the silo of the storage device.
  • the inner envelope will be empty in order to reduce the pressure drops.
  • Another object of the invention is a method of maintaining the storage temperature of hot aggregates for a period of at least greater than 24 hours and up to 12 months, characterized in that said hot aggregates are contained in at least one silo of the aggregates storage device as described above.
  • Maintaining the storage temperature of hot aggregates means that for a period of at least greater than 24 hours and up to 12 months, the temperature of the aggregates T st is such that the ratio (T c -T st ) / T c is less than or equal to 20%, preferably less than or equal to 10%, and more preferably still less than or equal to 5%, T st and T c being as defined above.
  • the invention relates to a device for maintaining the hot aggregate storage temperature comprising a device for storing hot aggregates as defined above, connected to a heat transfer fluid circulation system heated by a source of renewable energy and / or by the energy released by bitumen storage, possibly associated with a heat pump.
  • the heat transfer fluid circulation system comprises a heat exchanger arranged in contact with at least one bitumen storage tank, so as to allow the exchange of heat between said tank and said device storage, and modulate and control both the temperature of bitumen and aggregates.
  • the heat transfer fluid is heated by a renewable energy source and / or by the energy released by the bitumen storage.
  • Renewable energy may especially be solar energy, wind energy, or any available energy near the location of the device according to the invention.
  • the energy stored by the bitumen tanks can be transmitted to the heat transfer fluid, or the heat transfer fluid can be used to heat the storage tanks of the bitumen.
  • the device of the invention therefore advantageously makes it possible to supply a large quantity of aggregates at a particular and chosen temperature, ranging from 40 to 400 ° C., without exceeding a heating power of 25 kW.
  • FIG. 1 illustrates a mixing plant of the prior art
  • FIG. 2 illustrates a storage device according to the invention comprising two silos
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the general principle of the storage device of the invention
  • FIG. 4a is a vertical section along the axis AA 'of a silo included in the storage device according to the invention
  • FIG. 4b is a horizontal section along the axis BB 'of the silo of FIG. 4a;
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the operating principle of the thermal regularization of the storage device according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a mix preparation plant 1 according to the prior art.
  • This plant has a bitumen storage zone 2, a drying unit 3 aggregates, a mixing device 4 aggregates heated with bitumen and storage silos 5 asphalt.
  • the heated aggregates are not immediately kneaded with the bitumen but are stored in a storage device 6 such as that illustrated in FIG. 2.
  • This storage device 6 comprises 2 vertical silos 7 and 8, each of which can be supplied with aggregates heated by an opening 9, 10 provided on their upper wall.
  • the two silos 7 and 8 being connected by their lower part to a screening unit and recomposition 11.
  • the granules leaving this unit 11 of screening and recomposition are ready to be kneaded with bitumen to give the desired mix.
  • This kneading step can be done near the storage unit 6 or can be carried out near the place where the mix is to be applied.
  • FIG. 1 The functional block diagram of a storage device according to the invention is illustrated in FIG.
  • This storage device comprises two silos 7 (silo A) and 8 (silo B).
  • Each silo can be filled with 300 tons of aggregates heated and maintained at two different temperatures, 220 ° C for silo A and 105 ° C for silo B in the example shown in Figure 3.
  • Each silo comprises three successive walls 12 , 13, 14 defining two envelopes, an inner envelope 15 and an outer envelope 16 surrounding the silo.
  • the wall 12 is in contact with the heated aggregates
  • the wall 14 is the outer wall
  • the wall 13 is disposed between the walls 12 and 14.
  • the outer casing 16 is filled with an insulating material and the inner casing 15 is intended for the circulation of a coolant, for example air.
  • fragments of refractory rocks 17 are disposed in the inner casing 15 around which the heat transfer fluid circulates.
  • the inner envelope 15 will be empty.
  • Each of the silos 7 and 8 has an opening 18, 19 below, for the output of the hot stored aggregates which are joined on a common conveyor.
  • the content of the conveyor 20 is then transported by an elevator 21 to a device 22 for screening the aggregates.
  • This screening device makes it possible to sort the aggregates by size.
  • the screening device 22 makes it possible to sort 4 slices of aggregates respectively having the following cuts (dimensions): up to 2 mm (0/2), from 2 to 6 mm (2/6) from 6 to 10 mm (6/10) and 10 to 14 mm (10/14).
  • Each of the cuts thus separated is stored in a silo, for example with a capacity of 10 tons.
  • the contents of these silos can be spilled separately on a rocker 23 to adjust the desired ratio between the different cuts.
  • the hot aggregate mixture thus obtained can then be transferred to a kneading unit 24 with the bitumen.
  • the silo 25 is a vertical silo of generally cylindrical shape along a vertical axis AA ', of inner radius R 1 and external radius Re.
  • the silo On its upper part 26, the silo is provided with an opening 27 for feeding the aggregates and on its lower part, it is provided with an opening 28 for output of aggregates.
  • the bottom wall 29 of the silo is inclined relative to the horizontal axis BB ', so as to facilitate the exit of the aggregates by gravity.
  • the silo comprises an inner wall 30 whose inner surface is in contact with the granules when the silo is filled, this wall is surrounded by two other walls 31 and 32 spaced apart from each other.
  • the volume between the walls 30 and 31 defines an inner casing 33 for receiving a coolant circulation.
  • An inlet 34 for supplying the coolant is placed in the lower part of the inner casing 33 and an outlet opening 35 for the coolant is placed in the upper part of the inner casing 33, close to the opening 27. feeding granules.
  • the volume between the wall 31 and the wall 32 defines an outer envelope 36 filled with a thermally insulating material.
  • any type of thermal insulator can be inserted in the outer casing.
  • thermal insulator By way of example, mention may be made of rock wool, glass wool, foamed silica grains, natural insulators such as sheep wool.
  • the inner envelope can be left free or can be filled with a coolant. It can also contain refractory materials that accumulate the heat transmitted by the coolant. Preferably the inner envelope will be empty in order to reduce the pressure drops. It is also possible to provide this inner envelope with a helical electrical resistance that can be put into operation on demand or automatically as soon as a set temperature measured inside the silo is reached.
  • FIG. 5 which is represented a storage device such as that of FIG. 3, with 2 silos 7 and 8.
  • maintaining the temperature of the aggregates stored is ensured in particular by the circulation of the coolant in the inner casing 37 of the silo 7 and in the inner casing 38 of the silo 8.
  • the circulation in each of these inner casings is done independently given that the temperature in each of the silos is different.
  • the heat transfer fluid is heated to the desired temperature, ranging from 40 to 400 ° C., preferably from 100 to 250 ° C., by a renewable energy source 39 and / or by the heat accumulated by bitumen storage tanks 40a. 40b and 40c, said tanks possibly being associated with the action of a heat pump (not shown in the drawings).
  • the renewable energy source 39 may for example be solar energy, in which case photovoltaic panels may be installed on the upper part of the silos.
  • the heat transfer fluid thus heated is transported by a main pipe 41 and by bypass pipes 42, 43 to the internal envelopes of the silos.
  • a valve system 44, 45 makes it possible to choose the internal envelope that will be fed.
  • the coolant is then recovered at the bottom of the silo in an outlet pipe 46 for the inner casing of the silo 7 and 47 for the inner casing of the silo 8 each connected by a valve 48a and 48b to a central pipe 49.
  • the heat transfer fluid will be brought directly to the renewable energy source 39 or, if its temperature is greater than the bitumen storage temperature, to heat the bitumen if necessary by circulation in a coil (not shown) disposed in the lower part of the storage tanks bitumen 40a, 40b or 40c.
  • a system of valves d, e, f, g, h, i allow to choose to which tank (s) storage bitumen traffic will be done.
  • a pump 50 is disposed between the pipe 49 and the pipe 41.
  • the temperature maintenance of the storage silos of aggregates can therefore be regulated with a renewable energy supply and / or by using the energy conventionally used to maintain the stored bitumen at the desired temperature.
  • the storage device of the invention advantageously makes it possible to supply on demand a certain quantity of hot aggregates at the desired temperature, which makes it possible in particular to avoid starting the drying drum on demand for the supply of the desired quantity. of hot aggregates. This avoids successive startups of said drying unit over a limited time. The energy gain and the economic profitability are therefore considerable. In fact, the start-up operations of the drying unit and the need for rapid drying on demand are very energy consuming.
  • the power required to heat almost instantaneously hot aggregates is 5 MW to 32 MW and the power required to maintain the hot aggregates is low or zero, for example at most 25 kW to maintain 600 tons of hot aggregates. This power is negligible compared to the heating power required to heat the aggregates under conventional conditions of implementation, namely from 5 to 32 MW, and for an aggregate flow rate of 50 to 500 tonnes per hour.
  • the device for storing hot aggregates is an installation that does not require a large floor area. For example, for a storage device of 600 tons of hot aggregates 200 m 2 are sufficient for the establishment of such a device (see Figure 2).
  • the storage device implemented in this example is as shown in FIGS. 3 and 4. It comprises two silos (silo A and silo B) each having a storage capacity of 300 tons, for a height of 18 meters, and an internal radius Ri of 1.8 meters and an external radius of 2.4 meters.
  • the inner envelope has a volume of about 200 m 3 .
  • the outer envelope with a volume of about 70 m 3 , is filled with foamed silica grains marketed under the name ISOL SLS® 20F. It is a granular insulator with low moisture uptake at 80% relative humidity.
  • the air used as heat transfer fluid is heated by solar energy at a temperature of 220 ° C at the outlet of the heating system.
  • silos are stored aggregates that are silico-calcareous materials including 28% 0/2 cut, 28% cut 2 / 6.3 and 44% cut 6.3 / 10
  • silo A the unit of measurement of the digits being the millimeter
  • silo B the silo B
  • the aggregates leaving the silo A are at a temperature of 210 ° C and the aggregates leaving the silo B are at a temperature of 103 ° C.
  • the aggregates thus removed are discharged using a hot-lift truck in a screen to separate the 0/2, 2/6 and 6/10 cuts. Then, using a rocker, the various cuts are poured to obtain 3 tons of a mixture comprising 25% cut 0/2, 35% cut 2/6 and 40% cut 6/10. The mixture is then poured into the kneader to be coated with 5.5% bitumen. The final mixture obtained is a bituminous mix having a temperature of 170 ° C.
  • the power used to store the aggregates for 10 days is about 3000 KW under outdoor temperature conditions below zero.

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Abstract

Un procédé de préparation d'un enrobé bitumineux, ledit enrobé comprenant un mélange de granulats et de bitume, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - séchage desdits granulats par chauffage afin d'obtenir des granulats chauds présentant une température Tch allant de 40 à 400°C, de préférence de 100 à 220°C, - criblage et malaxage des granulats chauds, ajout de bitume et éventuellement de fillers et d'agrégats d'enrobés, afin d'enrober lesdits granulats, ledit procédé comprend, avant l'étape de criblage, nnalaxage et enrobage, une étape de stockage des granulats chauds obtenus à l'issue de l'étape de séchage par chauffage, pendant une durée au nnoins supérieure à 24 heures, et de préférence allant de 3 jours à 12 mois, durant cette étape de stockage la température des granulats Tstest telle que le rapport (Tch-Tst)/Tch est inférieur ou égal à 20%, de préférence inférieur ou égal à 10%, et plus préférentiellement encore inférieur ou égal à 5%. Elle a également pour objet un dispositif de stockage de granulats chauds, comportant au moins un silo, de préférence au moins deux silos, chaque silo étant isolé thermiquement et/ou calorifugé. Enfin, elle a également pour objet un procédé et un dispositif de maintien de la température de stockage de granulats chauds.

Description

PROCEDE DE PREPARATION D'UN ENROBE BITUMINEUX, DISPOSITIF DE STOCKAGE DE GRANULATS CHAUDS, PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE MAINTIEN DE LA TEMPÉRATURE DE STOCKAGE DE GRANULATS CHAUDS
La présente invention concerne un procédé de stockage de granulats et un dispositif de stockage desdits granulats, lesdits granulats ainsi stockés étant ensuite utilisés pour la fabrication d'enrobés bitumineux, lesdits enrobés étant destinés à la construction et à l'entretien des routes et structures assimilées.
Un « enrobé bitumineux » ou « enrobé » est un mélange de granulats enrobés par du bitume. Les différentes formules d'enrobés sont appliquées en une ou plusieurs couches pour constituer la chaussée des routes. Les enrobés bitumineux sont fabriqués par une « centrale de séchage et d'enrobage » telle que par exemple représentée à la figure 1.
Il existe des centrales de séchage et d'enrobage fixes, situées généralement à proximité d'une carrière, ou alors mobiles, principalement utilisées lors des grands travaux tels que la construction d'une autoroute, d'un aéroport ou d'une rocade.
Le procédé de préparation d'un enrobé bitumineux comprend les étapes suivantes :
- prédosage ou dosage de granulats présentant différentes tailles, ledit prédosage ou dosage étant réalisé avec un débit allant de 50 à 500 tonnes par heure,
- séchage desdits granulats préalablement dosés, par chauffage, notamment à l'aide d'un brûleur alimenté au gaz, au fioul domestique ou au fioul lourd, ledit chauffage étant effectué pendant quelques minutes, à des températures de 90°C à 400°C, à des puissances de chauffe allant de 5 MW (mégawatts) à 32 MW, afin d'obtenir quasi instantanément (en quelques minutes) des granulats chauds présentant une température allant de 40°C à 400°C.
- criblage, malaxage des granulats chauds et ajout de bitume chaud afin d'enrober lesdits granulats,
- éventuellement ajout d'additifs comme par exemple des fillers ou des agrégats d'enrobés pendant cette phase de criblage, malaxage et d'enrobage,
- éventuellement, transport des enrobés chauds obtenus dans un véhicule, éventuellement calorifugé, sur le lieu du chantier,
- application des enrobés chauds.
Il est indispensable pour le malaxage que les granulats soient séchés et chauds. Ainsi, de façon pratique, l'étape de séchage et chauffage des granulats est mise en œuvre à la demande, c'est-à-dire qu'on prépare la quantité de granulats strictement nécessaire à la quantité d'enrobés qui pourra être appliquée dans la journée par exemple.
Selon ce procédé classique, le prédosage ou dosage est effectué par remplissage de trémies (« prédoseurs ») avec les différentes dimensions (coupures) de granulats, à l'aide d'un chargeur. Les prédoseurs déversent leur contenu à des débits différents correspondant à la proportion désirée par coupure de granulats (en fonction de la formule d'enrobés à produire), sur un tapis convoyeur.
Les granulats sont ensuite enfournés dans le tambour sécheur de la centrale, qui est un cylindre pouvant mesurer plus de 10 mètres de long et plus de 2 mètres de diamètre, animé par des galets provoquant sa rotation, et disposant à l'extrémité d'un brûleur généralement alimenté au gaz naturel, au gaz propane, au fioul domestique ou au fioul lourd, dont la flamme peut mesurer plusieurs mètres. A l'entrée du tambour, et tout au long de leur progression à l'intérieur de celui-ci, les granulats sont chauffés par la température de la flamme. Les granulats sont mélangés grâce à la rotation du tambour et des augets placés à l'intérieur. Les gaz de combustion chauds issus du séchage sont filtrés et les fines contenues dans ces gaz sont réinjectées dans le tambour afin de respecter la granulométrie initiale dans le cas d'un poste continu. Pour les postes discontinus, les fines sont stockées dans un silo à filler et sont réintroduites dans la tour d'enrobage au niveau du malaxeur.
Les granulats ainsi chauffés parvenant à l'autre extrémité du tambour sécheur sont introduits dans un malaxeur où ils sont enrobés avec le bitume et dosés à l'aide d'une pompe selon la teneur désirée. Dans le cas d'un poste continu, le malaxeur est placé soit dans le tambour sécheur, au niveau de son extrémité, soit juste après le tambour sécheur (lorsque le malaxeur est indépendant du tambour sécheur).
Le malaxeur peut travailler par « gâchées » successives. Il s'agit alors d'un processus de fabrication qualifié de discontinu. Dans les autres cas, le processus est qualifié de continu.
On entend par « gâchée » la quantité d'enrobés obtenue en une seule opération de malaxage.
L'enrobé produit est ensuite stocké en silo, soit à l'aide d'une navette ou d'un skip dans laquelle on déverse l'enrobé en sortie du malaxeur par gâchées dans le cas d'un poste discontinu, soit à l'aide d'un convoyeur à raclettes ou d'un skip dans le cas d'un poste continu. L'enrobé stocké est ensuite chargé dans les camions qui se placent sous les trémies de stockage, où se trouve une bascule.
Un enrobé stocké dans la benne d'un camion bâché peut rester plusieurs heures à température, mais il est indispensable de l'appliquer rapidement avant qu'il ne refroidisse. En effet, sans disposition particulière, au-dessous de 130°C, un enrobé est très difficile à travailler, et la qualité de l'application peut être remise en cause. Ainsi la distance parcourue par un camion bâché reste forcément limitée du fait de la contrainte de perte de chaleur au cours du temps. Pour réduire en partie le problème du refroidissement des enrobés chauds, le transport peut être assuré dans des bennes avec un calorifugeage (par exemple à l'aide de laine de roche).
Un des inconvénients des procédés actuels de préparation d'enrobés bitumineux est que l'étape de chauffage permettant d'obtenir des granulats secs (même s'il peut rester des traces d'humidité dans les granulats) et chauds (étape préalable à l'obtention des enrobés) est extrêmement consommatrice d'énergie, et n'est pas très rentable économiquement. En effet, une importante quantité de granulats (50 à 500 tonnes par heure) doit être chauffée en un temps relativement court à des températures de 90 à 400°C, ce qui nécessite des puissances de chauffe (6 à 30 MW) extrêmement élevées. En outre, la phase de mise en route de la centrale de séchage et d'enrobage est également très consommatrice d'énergie. Les puissances nécessitent d'obtenir des autorisations de type « ICPE » (« Installation Classée pour la Protection de l'Environnement ») pour ce type d'installation, ce qui reste toujours une procédure lourde et compliquée.
Une fois que les granulats sont secs et chauds, il est nécessaire de les mélanger instantanément avec le bitume dans le cas d'un poste continu. Pour un poste discontinu il est possible de maintenir les granulats chauds au maximum pendant 24 heures suivant leur chauffage.
Il a également été envisagé de stocker les enrobés bitumineux chauds dans des silos de stockage d'enrobés présentant une capacité maximale de 200 tonnes d'enrobés, et ceci pour une durée maximale de 72 heures. Au-delà de cette durée, il n'est pas possible d'assurer le maintien de la température nécessaire pour mettre en œuvre les enrobés. De plus, tous les types d'enrobés ne sont pas stockables dans ces conditions, le bitume ayant tendance à migrer lors des stockages prolongés. La figure 1 illustre une installation de préparation d'enrobés de l'art antérieur telle qu'on peut en trouver auprès des chantiers. Le stockage de l'enrobé est limité à la quantité d'enrobé qui pourra être transportée sur le lieu d'application et qui pourra être appliquée dans la journée.
De telles installations de préparation d'enrobé permettent de fournir environ 10 à
3000 tonnes d'enrobés par jour maximum. Les unités de séchage permettent donc de fournir la quantité de granulats correspondants par jour maximum, c'est-à-dire environ 10 à 3000 tonnes de granulats secs et chauds. Les camions de transport ne peuvent transporter que de 1 à 33 tonnes maximum d'enrobés, ce qui implique un va et vient incessant de camions entre la centrale d'enrobage ou la carrière et le lieu du chantier.
Or, environ 30000 tonnes de granulats chauds sont nécessaires pour construire un kilomètre d'autoroute, et chaque année il faut 40 millions de tonnes de granulats chauds pour assurer en France l'entretien des routes existantes.
En outre, il n'est pas toujours simple de contrôler la distance entre une centrale de préparation d'enrobés et le lieu d'un chantier. En effet les centrales de préparation d'enrobés sont des installations volumineuses nécessitant une surface d'au moins 15000 m2. Par ailleurs, l'implantation de telles installations requièrent l'obtention préalable d'autorisations administratives, notamment pour le traitement des fumées, le dépoussiéreur, le brûleur. De plus il faut tenir compte, dans le choix de l'implantation de cette centrale, de la proximité des granulats et de la commodité des voies d'accès.
Il était donc urgent de remédier à toutes ces difficultés en mettant en œuvre un procédé et un dispositif tout aussi performant mais beaucoup moins consommateur d'énergie et donc plus respectueux de l'environnement.
Les présents inventeurs ont trouvé qu'il était possible de fournir rapidement une grande quantité de granulats chauds en un lieu donné, tout en prenant en compte les exigences environnementales. La prise en compte des exigences environnementales signifie notamment que la fourniture des granulats chauds, à savoir des granulats présentant une température allant de 40°C à 400°C, doit être possible sans nécessiter une grande consommation d'énergie, tout en étant rentable économiquement. Ainsi, la présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un enrobé bitumineux comprenant une étape de stockage des granulats séchés et chauffés pendant au moins 24 heures, et de préférence de 3 jours à 12 mois.
L'invention a également pour objet un dispositif permettant de stocker lesdits granulats chauds et de les maintenir chauds sans apport d'énergie ou avec un apport d'énergie réduit.
Enfin, l'invention a pour objet un procédé et un dispositif de maintien en température de stockage de granulats chauds.
Selon un premier objet, l'invention porte sur un procédé de préparation d'un enrobé bitumineux, ledit enrobé comprenant un mélange de granulats et de bitume, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- séchage desdits granulats par chauffage afin d'obtenir des granulats chauds présentant une température Tc allant de 40 à 400°C, de préférence de 100 à 220°C,
- criblage et malaxage des granulats chauds, ajout de bitume et éventuellement de fîllers et d'agrégats d'enrobé, afin d'enrober lesdits granulats et éventuellement lesdits fîllers et agrégats d'enrobé,
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape de criblage, malaxage et enrobage, une étape de stockage des granulats chauds obtenus à l'issue de l'étape de séchage par chauffage, pendant une durée au moins supérieure à 24 heures, et de préférence allant de 3 jours à 12 mois, durant cette étape de stockage la température des granulats Tst est telle que le rapport (Tc -Tst)/Tc est inférieur ou égal à 20%, de préférence inférieur ou égal à 10%, et plus préférentiellement encore inférieur ou égal à 5%.
Plus particulièrement, « Tc » représente la température des granulats chauds juste après l'étape de séchage par chauffage et « Tst » représente la température des granulats stockés pendant une durée au moins supérieure à 24 heures et allant jusqu'à
12 mois.
Ainsi selon l'invention, des granulats chauds stockés pendant une durée aussi longue que 12 mois n'auront pas perdu plus de 20%> de la température qu'ils présentaient immédiatement après l'étape de séchage par chauffage.
Le tableau 1 ci-dessous est un exemple illustrant le pourcentage de perte de température des granulats chauds [(Tc -Tst)/Tc ] observé en fonction du temps.
Tableau 1 Durée du stockage Pourcentage de perte de chaleur
[(Tch-Tst)/Tch]
24 heures 8%, de préférence 4%, plus préférentiellement 2%
3 jours 10%, de préférence 5%, plus préférentiellement 2,5%
3 mois 18%), de préférence 9%, plus préférentiellement 4,5%
12 mois 20%), de préférence 10%>, plus préférentiellement 5%
Dans le procédé selon l'invention, les étapes de séchage et d'enrobage des granulats qui classiquement se font en un même lieu et successivement sans interruption longue (classiquement dans la même journée), sont dissociées spatialement et/ou temporellement grâce à l'étape spécifique de stockage des granulats chauds.
Ainsi, selon le procédé de l'invention, il est possible de mettre à disposition des granulats chauds prêts à être enrobés par le bitume, sans qu'il soit nécessaire de mettre en route à chaque fois l'unité de séchage comme dans l'art antérieur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, il est possible, après l'étape de séchage par chauffage, et avant l'étape de criblage, malaxage et enrobage, de transporter les granulats chauds vers un site déporté. Les granulats chauds ainsi transportés seront stockés alors sur le site déporté. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'enrobé comprend de 90%> à 97% de granulats et de 10% à 3% de bitume.
Les « granulats » sont des matériaux entrant dans la composition des enrobés tels que définis par la norme européenne NF EN 13043, Août 2003 « Granulats pour mélanges hydrocarbonés et pour enduits superficiels utilisés dans la construction des chausses, aérodrome et d'autres zones de circulation ».
Le bitume est un liant hydrocarboné tel que défini par les normes européennes :
- NF EN 12591, Décembre 2009 « Bitumes et liants bitumineux - Spécifications des bitumes routiers »,
- NF EN 13924-1, Décembre 2006, « Bitumes et liants bitumineux - Bitumes routiers de grade dur »,
- NF EN 13924-2, Juin 2014, « Bitumes et liants bitumineux - Bitumes routiers multigrades », ou - NF EN 14023, Juin 2010, « Bitumes et liants bitumineux - Spécifications des bitumes modifies par des polymères ».
Selon un mode de réalisation particulier, dans le procédé de préparation de l'invention, l'étape de stockage est réalisée sans apport énergétique. Le stockage est alors réalisé dans une enceinte close isolée thermiquement, notamment dans un silo.
La quantité stockée permet le maintien en température pendant une durée supérieure à 24 heures.
Selon un autre mode de réalisation, utile notamment quand les conditions climatiques sont plus froides, il est possible de réaliser l'étape de stockage avec un apport énergétique. Cet apport énergétique peut être réalisé par la circulation autour de l'enceinte close, notamment un silo, d'un fluide caloporteur chaud. Outre le fluide caloporteur circulant autour de l'enceinte, ladite enceinte pourra encore être isolée thermiquement. A titre d'exemples de fluide caloporteur on peut citer : l'air, l'azote, l'hélium, le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau et leurs mélanges. Pour des raisons économiques on préférera l'air. Lorsque le fluide caloporteur est de l'air, il est utilisé à une température allant de 40 à 400°C, de préférence de 100 à 250°C.
Le fluide caloporteur peut être chauffé par tout moyen. Selon un mode de réalisation de l'invention, le fluide caloporteur est chauffé par une source d'énergie renouvelable, notamment le soleil, et/ou par l'énergie dégagée par le stockage du bitume.
En fonction de la nature du bitume utilisé et de l'enrobé désiré, lors du malaxage des granulats et de leur enrobage avec le bitume, ces derniers doivent présenter une température précise Tc dans la plage de 40 à 400 °C, de préférence de 100 à 220°C. Il n'est bien entendu pas économiquement envisageable d'avoir autant de stocks de granulats que de températures d'utilisation. Ainsi, selon un autre mode de réalisation, à l'issue de l'étape de chauffage, on obtient au moins deux populations de granulats présentant chacune une température différente allant de 40 et 400°C. Les différentes populations de granulats sont stockées séparément et seront ensuite mélangées à un ratio déterminé pour obtenir la température de granulats souhaitée avant l'étape de malaxage avec le bitume.
L'obtention de ces au moins 2 populations de granulats peut se faire par des étapes de chauffage différentes d'au moins 2 lots distincts de granulats. Le nombre de populations est en théorie non limité. Cependant, pour des raisons pratiques et économiques, il ne sera pas supérieur à 5, de préférence on aura 2 ou 3 populations distinctes.
La différence de température entre chaque population de granulats est de moins de 200°C, de préférence de moins de 150°C, et plus préférentiellement encore de moins de 120°C.
L'étape de stockage de chacune de ces populations de granulats est conduite séparément dans des enceintes closes ou silos différents, pendant une durée au moins supérieure à 24 heures, et de préférence allant de 3 jours à 12 mois, durant cette étape de stockage la température des granulats Tst dans chacun des silos est telle que le rapport (Tc -Tst)/Tc est inférieur ou égal à 20%, de préférence inférieur ou égal à 10%, et plus préférentiellement encore inférieur ou égal à 5%.
Dans ce mode de réalisation, avant l'étape de malaxage et d'enrobage, le ratio de chaque population de granulats est déterminé afin d'obtenir, après mélange et contact intime des deux populations de granulats, la température souhaitée de l'ensemble des granulats destinés à être enrobés.
Le débit de chaque silo est fonction de la température finale recherchée des enrobés. Une fois que les granulats de chacun des silos ont été déversés sur le convoyeur commun du dispositif de l'invention, lesdits granulats peuvent être triés en fonction de leur taille, selon les procédés classiques connus de l'homme de l'art.
Les coupures utilisées pour les granulats sont classiquement 0-2 mm, 2-6 mm, 6-10 mm et 10-14 mm. Le mélange des différentes coupures dans les proportions souhaitées est réalisé avant malaxage pour obtenir l'enrobé désiré.
Un autre objet de l'invention est relatif à un dispositif de stockage des granulats chauffés permettant la mise en œuvre de l'étape de stockage du procédé selon l'invention.
Le dispositif de stockage de granulats chauffés selon l'invention comporte au moins un silo, de préférence au moins deux silos, chaque silo étant isolé thermiquement et/ou calorifugé.
L'intérêt de disposer de plusieurs silos étant de maintenir chaque silo à une température différente de celle d'un autre silo. A titre d'exemple de l'invention, un silo pourra présenter une température allant de 40°C à 150°C, et de préférence d'environ 90°C, et l'autre silo une température allant de 150°C à 400°C, et de préférence d'environ 250°C.
Chaque silo présente une capacité de stockage de 100 à 500 tonnes, de préférence de 150 à 400 tonnes, et plus préférentiellement encore de 300 tonnes.
Le dispositif de l'invention pourra également comprendre trois, voire quatre silos.
Tous les silos sont reliés à un même convoyeur permettant ainsi de combiner les granulats entre eux.
Etant donné que chaque silo comprend des granulats stockés à des températures différentes, le fait de déverser le contenu de chacun de ces silos sur un même convoyeur permet de moduler et d'ajuster la température recherchée pour les granulats.
L'homme de l'art, en fonction de la température recherchée pour les granulats, ajustera donc la quantité de granulats à déverser de chaque silo sur le convoyeur commun, et le temps de contact entre les deux mélanges de granulats stockés à des températures différentes.
Lorsque le dispositif de stockage comporte trois silos, ledit dispositif comporte également un convoyeur unique sur lequel est déversé le contenu de chacun des trois silos.
La modulation de la température des granulats à l'aide du mélange du contenu d'au moins deux silos à des températures différentes est particulièrement avantageuse.
Chaque silo du dispositif selon l'invention est de préférence de forme générale cylindrique, d'axe de rotation vertical AA', et comprend une paroi latérale (« première paroi » ou « paroi interne »), une seconde paroi disposée autour de la première paroi de façon à délimiter un volume formant une enveloppe interne, et une troisième paroi disposée autour de la seconde paroi de façon à délimiter un volume formant une enveloppe externe thermiquement isolante, l'enveloppe interne étant destinée à permettre une circulation d'un fluide caloporteur.
Plus particulièrement, chacun desdits silos comporte un fond incliné, une paroi supérieure comprenant en son centre une ouverture d'amenée des granulats et une paroi latérale comprenant en sa partie inférieure une ouverture de sortie des granulats. L'enveloppe interne permet la circulation d'un fluide caloporteur entre une ouverture supérieure et une ouverture inférieure.
Dans la partie verticale du silo, le diamètre de la première paroi, qui est la paroi la plus interne, est inférieur au diamètre de la troisième paroi, qui est la plus externe; la seconde paroi étant disposée entre la première paroi et la troisième paroi.
L'enveloppe externe peut être remplie de matériau thermiquement isolant choisi parmi la poudre de verre, des granulats de verre, de la laine de roche, de la laine de verre, des grains de silice moussée, la mousse de polyuréthanne, des isolants naturels tels que par exemple la laine de mouton. L'enveloppe interne est destinée à permettre la circulation d'un fluide caloporteur.
Le fluide caloporteur est choisi parmi l'air, l'azote, l'hélium, le dioxyde de carbone, l'eau, et leurs mélanges. A titre d'exemple, le fluide caloporteur pourra être de l'air présentant une température allant de 40 à 400°C, de préférence de 100 à 250°C.
L'enveloppe interne peut également être remplie d'éléments en matériaux accumulateurs de chaleur entre lesquels circule le fluide caloporteur. Les matériaux accumulateurs de chaleur peuvent être choisis parmi le calcaire, le silico-calcaire, le granit, les déchets d'amiante vitrifiée et leurs mélanges.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif de stockage de l'invention, une résistance électrique (ou cordon chauffant), de préférence en forme d'hélicoïde est insérée dans l'enveloppe interne du silo du dispositif de stockage.
Selon encore un autre mode de réalisation du dispositif de stockage de l'invention, l'enveloppe interne sera vide afin de diminuer les pertes de charge.
Un autre objet de l'invention est un procédé de maintien de la température de stockage de granulats chauds pendant une durée au moins supérieure à 24 heures et allant jusqu'à 12 mois, caractérisé en ce que lesdits granulats chauds sont contenus dans au moins un silo du dispositif de stockage de granulats tel que décrit ci-dessus.
Le maintien de la température de stockage de granulats chauds signifie que, pendant une durée au moins supérieure à 24 heures et allant jusqu'à 12 mois, la température des granulats Tst est telle que le rapport (Tc -Tst)/Tc est inférieur ou égal à 20%, de préférence inférieur ou égal à 10%, et plus préférentiellement encore inférieur ou égal à 5%, Tst et Tc étant tels que définis ci-dessus. Selon un autre aspect, l'invention porte sur un dispositif de maintien de la température de stockage de granulats chauds comprenant un dispositif de stockage de granulats chauds tel que défini précédemment, relié à un système de circulation du fluide caloporteur chauffé par une source d'énergie renouvelable et/ou par l'énergie dégagée par le stockage de bitume, éventuellement associé à une pompe à chaleur.
Dans le dispositif de maintien selon l'invention, le système de circulation du fluide caloporteur comporte un échangeur de chaleur disposé en contact avec au moins une cuve de stockage de bitume, de façon à permettre l'échange de chaleur entre ladite cuve et ledit dispositif de stockage, et de moduler et contrôler à la fois la température du bitume et des granulats.
Le fluide caloporteur est chauffé par une source d'énergie renouvelable et/ou par l'énergie dégagée par le stockage de bitume. L'énergie renouvelable peut notamment être l'énergie solaire, l'énergie éolienne, ou toute énergie disponible à proximité de l'emplacement du dispositif selon l'invention.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'énergie stockée par les cuves de bitume peut être transmise au fluide caloporteur, ou bien, le fluide caloporteur peut permettre de chauffer les cuves de stockage du bitume.
Le dispositif de l'invention permet donc avantageusement de fournir une quantité importante de granulats à une température particulière et choisie, allant de 40 à 400°C, sans excéder une puissance de chauffe de 25 kW.
L'invention va être décrite en lien avec les dessins annexés sur lesquels :
- La figure 1 illustre une centrale de préparation d'enrobé de l'art antérieur,
- La figure 2 illustre un dispositif de stockage selon l'invention comprenant 2 silos,
- La figure 3 est un schéma illustrant le principe général du dispositif de stockage de l'invention,
- La figure 4a est une coupe verticale selon l'axe AA' d'un silo compris dans le dispositif de stockage selon l'invention,
- La figure 4b est une coupe horizontale selon l'axe BB' du silo de la figure 4a, - La figure 5 est un schéma illustrant le principe de fonctionnement de la régularisation thermique du dispositif de stockage selon l'invention.
La figure 1 illustre une centrale de préparation d'enrobé 1 selon l'art antérieur. Cette centrale comporte une zone 2 de stockage de bitume, une unité de séchage 3 des granulats, un dispositif de malaxage 4 des granulats chauffés avec le bitume et des silos de stockage 5 des enrobés.
Contrairement au procédé de l'art antérieur, dans la présente invention, les granulats chauffés ne sont pas immédiatement malaxés avec le bitume mais sont stockés dans un dispositif de stockage 6 tel que celui illustré sur la figure 2. Ce dispositif de stockage 6 comprend 2 silos 7 et 8 verticaux, chacun pouvant être alimenté en granulats chauffés par une ouverture 9, 10 prévue sur leur paroi supérieure. Les deux silos 7 et 8 étant reliés par leur partie basse à une unité de criblage et recomposition 11. Les granulats sortant de cette unité 11 de criblage et recomposition sont prêts à être malaxés avec du bitume pour donner l'enrobé souhaité. Cette étape de malaxage peut être faite à proximité de l'unité de stockage 6 ou bien peut être réalisée à proximité du lieu où l'enrobé doit être appliqué.
Selon l'invention, il est également possible, une fois les granulats chauffés, de les transporter sur un site déporté puis de les stocker (avant malaxage et enrobage avec le bitume) dans un dispositif de stockage 6 tel que celui illustré sur la figure 2.
Le schéma de principe de fonctionnement d'un dispositif de stockage selon l'invention est illustré sur la figure 3.
Ce dispositif de stockage comprend deux silos 7 (silo A) et 8 (silo B). Chaque silo peut être rempli de 300 tonnes de granulats chauffés et maintenus à deux températures distinctes, 220°C pour le silo A et 105°C pour le silo B dans l'exemple illustré sur la figure 3. Chaque silo comprend trois parois successives 12, 13, 14 définissant deux enveloppes, une enveloppe interne 15 et une enveloppe externe 16 entourant le silo. La paroi 12 est en contact avec les granulats chauffés, la paroi 14 est la paroi externe et la paroi 13 est disposée entre les parois 12 et 14. L'enveloppe externe 16 est remplie d'un matériau isolant et l'enveloppe interne 15 est destinée à la circulation d'un fluide caloporteur, par exemple l'air. Dans l'exemple illustré par la figure 3, des fragments de roches réfractaires 17 sont disposés dans l'enveloppe interne 15 autour desquels circule le fluide caloporteur.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'enveloppe interne 15 sera vide. Chacun des silos 7 et 8 présente une ouverture 18, 19 inférieure, destinée à la sortie des granulats stockés chauds qui sont réunis sur un convoyeur 20 commun. Le contenu du convoyeur 20 est ensuite transporté par un élévateur 21 vers un dispositif 22 de criblage des granulats. Ce dispositif de criblage permet de trier les granulats par taille. Sur la figure 3, le dispositif de criblage 22 permet de trier 4 coupes de granulats présentant respectivement les coupures (dimensions) suivantes : jusqu'à 2 mm (0/2), de 2 à 6 mm (2/6) de 6 à 10 mm (6/10) et de 10 à 14 mm (10/14). Chacune des coupures ainsi séparée est stockée dans un silo, par exemple d'une capacité de 10 tonnes. Le contenu de ces silos peut être déversé séparément sur une bascule 23 permettant d'ajuster le ratio souhaité entre les différentes coupes. Le mélange de granulats chauds ainsi obtenu peut alors être transféré vers une unité de malaxage 24 avec le bitume.
En se référant aux figures 4a et 4b, un mode de réalisation d'un silo 25 inclus dans un dispositif de stockage selon l'invention va être décrit. Le silo 25 est un silo vertical de forme générale cylindrique selon un axe vertical AA', de rayon interne Ri et de rayon externe Re. Sur sa partie supérieure 26, le silo est doté d'une ouverture 27 d'amenée des granulats et sur sa partie inférieure, il est doté d'une ouverture 28 de sortie des granulats. La paroi inférieure 29 du silo est inclinée par rapport à l'axe horizontal BB', de façon à faciliter la sortie des granulats par gravité.
Le silo comprend une paroi interne 30 dont la surface interne est en contact avec les granulats lorsque le silo est rempli, cette paroi est entourée de deux autres parois 31 et 32 distantes l'une de l'autre. Le volume compris entre les parois 30 et 31 définit une enveloppe interne 33 destinée à recevoir une circulation de fluide caloporteur. Une entrée 34 d'amenée du fluide caloporteur est disposée dans la partie inférieure de l'enveloppe interne 33 et une ouverture de sortie 35 du fluide caloporteur est disposée dans la partie supérieure de l'enveloppe interne 33, à proximité de l'ouverture 27 d'amenée des granulats. Le volume compris entre la paroi 31 et la paroi 32 définit une enveloppe externe 36 remplie d'un matériau thermiquement isolant.
Conformément à l'invention, dans l'enveloppe externe tout type d'isolant thermique peut être inséré. A titre d'exemple, on peut citer la laine de roche, la laine de verre, les grains de silice moussée, les isolants naturels comme par exemple la laine de mouton.
Selon les zones géographiques où est implanté le dispositif de stockage selon l'invention, et/ou selon les périodes de l'année, l'enveloppe interne peut être laissée libre ou peut être remplie d'un fluide caloporteur. Elle peut également contenir des matériaux réfractaires qui accumulent la chaleur transmise par le fluide caloporteur. De préférence l'enveloppe interne sera vide afin de diminuer les pertes de charge. Il est également possible de doter cette enveloppe interne d'une résistance électrique hélicoïdale qui pourra être mise en fonctionnement à la demande ou bien automatiquement dès qu'une température consigne mesurée à l'intérieur du silo sera atteinte.
Le système et le procédé de maintien de la température des granulats présents dans les silos vont maintenant être décrits en référence à la figure 5 sur laquelle est représenté un dispositif de stockage tel que celui de la figure 3, à 2 silos 7 et 8. Le maintien en température des granulats stockés est assuré notamment par la circulation du fluide caloporteur dans l'enveloppe interne 37 du silo 7 et dans l'enveloppe interne 38 du silo 8. La circulation dans chacune de ces enveloppes interne se fait de façon indépendante étant donné que la température dans chacun des silos est différente.
Le fluide caloporteur est chauffé à la température souhaitée, allant de 40 à 400°C, de préférence de 100 à 250°C par une source d'énergie renouvelable 39 et/ou par la chaleur accumulée par des cuves de stockage du bitume 40a, 40b et 40c, lesdites cuves étant éventuellement associées à l'action d'une pompe à chaleur (non représentée sur les dessins).
La source d'énergie renouvelable 39 peut par exemple être l'énergie solaire, auquel cas, des panneaux photovoltaïques peuvent être installés sur la partie supérieure des silos.
Le fluide caloporteur ainsi chauffé est transporté par une conduite principale 41 puis par des conduites en dérivation 42, 43 vers les enveloppes internes des silos. Un système de vannes 44, 45 permet de choisir l'enveloppe interne qui sera alimentée. Le fluide caloporteur est ensuite récupéré en partie basse du silo dans une conduite de sortie 46 pour l'enveloppe interne du silo 7 et 47 pour l'enveloppe interne du silo 8 chacune reliée par une vanne 48a et 48b à une conduite centrale 49. Par la conduite centrale, le fluide caloporteur va être ramené directement vers la source d'énergie renouvelable 39 ou bien, si sa température est supérieure à la température de stockage du bitume, de réchauffer le bitume si nécessaire par circulation dans un serpentin (non représenté) disposé dans la partie inférieure des cuves de stockage du bitume 40a, 40b ou 40c. Un système de vannes d, e, f, g, h, i va permettre de choisir vers quelle(s) cuve(s) de stockage du bitume la circulation va se faire.
Une pompe 50 est disposée entre la conduite 49 et la conduite 41. Ainsi, lorsque l'énergie accumulée par les cuves de bitume est trop importante (c'est-à-dire que la température du bitume est supérieure à la température de stockage souhaitée), cette énergie va être récupérée par le fluide caloporteur circulant dans les serpentins disposés dans la partie inférieure des cuves de bitume puis transporté via la conduite 41 puis la conduite 42 et/ou 43 vers l'enveloppe interne du silo.
Le maintien en température des silos de stockage de granulats peut donc être régulé avec un apport d'énergie renouvelable et/ou par l'utilisation de l'énergie classiquement utilisée pour maintenir le bitume stocké à la température désirée.
Le dispositif de stockage de l'invention permet avantageusement de fournir à la demande une certaine quantité de granulats chauds à la température voulue, ce qui permet notamment d'éviter de mettre en route le tambour sécheur à la demande pour la fourniture de la quantité souhaitée de granulats chauds. On évite ainsi des mises en route successives de ladite unité de séchage sur un temps limité. Le gain d'énergie ainsi que la rentabilité économique sont donc considérables. En effet, les opérations de mise en route de l'unité de séchage et la nécessité d'un séchage rapide à la demande sont très consommatrices d'énergie. La puissance nécessaire pour chauffer quasi instantanément des granulats chauds est de 5 MW à 32 MW et la puissance nécessaire pour maintenir les granulats chauds est faible, voire nulle, par exemple tout au plus de 25 kW pour maintenir en chauffe 600 tonnes de granulats chauds. Cette puissance est donc négligeable par rapport à la puissance de chauffe nécessaire pour chauffer les granulats dans les conditions classiques de mise en œuvre, à savoir de 5 à 32 MW, et pour un débit de granulats de 50 à 500 tonnes par heure.
De plus le dispositif de stockage des granulats chauds est une installation ne nécessitant pas une surface au sol importante. Par exemple, pour un dispositif de stockage de 600 tonnes de granulats chauds 200 m2 sont suffisants pour la mise en place d'un tel dispositif (voir figure 2).
De même, lorsque le dispositif de stockage des granulats chauds est associé à la zone de malaxage et de stockage et est aussi relié à une ou plusieurs cuves de stockage de bitume, une telle installation ne nécessitera pas plus de 2500 m2 de surface au sol pour un volume de stockage de 600 tonnes de granulats chauds, et sera donc toujours bien moins volumineuse qu'une centrale de préparation d'enrobés de l'art antérieur telle qu'illustrée sur la figure 1.
En outre, la préparation d'enrobés chauds à partir de granulats chauds préalablement stockés selon le procédé et le dispositif de l'invention est également peu consommatrice d'énergie grâce au procédé et au dispositif mis au point par les
Inventeurs.
L'ensemble des avantages conférés par le(s) procédé(s) et les dispositifs de l'invention, à savoir moins de pollution dans l'atmosphère de par une plus faible consommation d'énergie, et par moins de perte d'énergie, ainsi que le gain de surface au sol, permet donc de répondre aux exigences environnementales tout en étant économiquement avantageux.
L'invention sera mieux comprise à la lumière des exemples non limitatifs et purement illustratifs suivants.
Exemple
Le dispositif de stockage mis en œuvre dans cet exemples est tel que représenté sur les figures 3 et 4. Il comporte deux silos (silo A et silo B) présentant chacun une capacité de stockage de 300 tonnes, pour une hauteur de 18 mètres, et un rayon interne Ri de 1,8 mètres et un rayon externe de 2,4 mètres.
L'enveloppe interne a un volume d'environ 200 m3.
Dans l'enveloppe interne qui est remplie de fragments de roches 20/40 (=fragments de roche de 2 à 4 cm) circule un fluide caloporteur qui est de l'air.
L'enveloppe externe, d'un volume d'environ 70 m3, est remplie de grains de silice moussée commercialisés sous la dénomination ISOL SLS ® 20F. C'est un isolant granulaire à faible reprise d'humidité sous 80% d'humidité relative.
L'air utilisé comme fluide caloporteur est chauffé par énergie solaire à une température de 220°C en sortie du système de chauffage.
Dans ces silos sont stockés des granulats qui sont des matériaux silico-calcaires comprenant 28% de coupure 0/2, 28% de coupure 2/6,3 et 44% de coupure 6,3/10
(l'unité de mesure des chiffres étant le millimètre) qui ont été préalablement chauffés et séchés et transportés dans la zone de stockage. Dans le silo A sont introduits 300 tonnes de ces granulats à une température de 220°C et dans le silo B sont introduits 300 tonnes de ces granulats à une température de 105°C.
Ces agrégats sont ainsi stockés pendant 10 jours consécutifs. Après 10 jours, on soutire 20 tonnes du silo A et 10 tonnes du silo B.
Les agrégats sortant du silo A sont à une température de 210°C et les agrégats sortant du silo B sont à une température de 103°C.
Les agrégats ainsi soutirés sont déversés à l'aide d'un chariot élévateur à chaud dans un crible pour séparer les coupures 0/2, 2/6 et 6/10. Puis, à l'aide d'une bascule, on déverse les différentes coupures pour obtenir 3 tonnes d'un mélange comprenant 25% de coupure 0/2, 35% de coupure 2/6 et 40% de coupure 6/10. Le mélange est ensuite déversé dans le malaxeur pour être enrobé avec 5,5% de bitume. Le mélange final obtenu est un enrobé bitumineux ayant une température de 170°C.
La puissance utilisée pour stocker les granulats pendant 10 jours est d'environ 3000 KW dans des conditions de température extérieure en dessous de zéro.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'un enrobé bitumineux, ledit enrobé comprenant un mélange de granulats et de bitume, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- séchage desdits granulats par chauffage afin d'obtenir des granulats chauds présentant une température Tc allant de 40 à 400°C, de préférence de 100 à 220°C,
- criblage et malaxage des granulats chauds, ajout de bitume et éventuellement de fïllers et d'agrégats d'enrobés, afin d'enrober lesdits granulats,
ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape de criblage, malaxage et enrobage, une étape de stockage des granulats chauds obtenus à l'issue de l'étape de séchage par chauffage, pendant une durée au moins supérieure à 24 heures, et de préférence allant de 3 jours à 12 mois, durant cette étape de stockage la température des granulats Tst est telle que le rapport (Tc -Tst)/Tc est inférieur ou égal à 20%, de préférence inférieur ou égal à 10%, et plus préférentiellement encore inférieur ou égal à 5%.
2. Procédé de préparation d'un enrobé bitumineux selon la revendication 1, dans laquelle l'étape de stockage est réalisée sans apport énergétique.
3. Procédé de préparation d'un enrobé bitumineux selon la revendication 1, dans laquelle l'étape de stockage est réalisée avec un apport énergétique provenant d'une source d'énergie renouvelable et/ou de l'énergie dégagée par le stockage du bitume.
4. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel à l'issue de l'étape de chauffage, on obtient au moins deux populations de granulats présentant chacun une température différente allant de 40°C à 400°C.
5. Procédé de préparation d'un enrobé bitumineux selon la revendication 4, caractérisé en ce que la différence de température entre chaque population de granulats est de moins de 200°C, de préférence de moins de 150°C, et plus préférentiellement encore de moins de 120°C.
6. Procédé de préparation d'un enrobé bitumineux selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'avant l'étape de malaxage et d'enrobage, le ratio de chaque population de granulats est déterminé afin d'obtenir la température souhaitée de l'ensemble des granulats destinés à être enrobés.
7. Dispositif de stockage (6) de granulats chauds caractérisé en ce qu'il comporte au moins un silo, chaque silo étant isolé thermiquement et/ou calorifugé.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux silos (7, 8).
9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que chaque silo est de préférence de forme générale cylindrique, d'axe de rotation vertical AA' et comprend une paroi latérale (30) (« première paroi » ou « paroi interne »), une seconde paroi (31) disposée autour de la première paroi (30) de façon à délimiter un volume formant une enveloppe interne (33) et une troisième paroi (32) disposée autour de la seconde paroi (31) de façon à délimiter un volume formant une enveloppe externe (36) isolante, l'enveloppe interne (33) étant destinée à permettre une circulation d'un fluide caloporteur.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enveloppe interne (33) est destinée à permettre la circulation d'un fluide caloporteur entre une ouverture supérieure (35) du fluide et une ouverture inférieure (34).
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enveloppe externe
(36) est remplie de matériau thermiquement isolant.
12. Dispositif selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que l'enveloppe interne (33) est remplie d'éléments en matériaux accumulateurs de chaleur entre lesquels circule le fluide caloporteur.
13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enveloppe interne (33) est vide.
14. Procédé de maintien de la température de stockage de granulats chauds pendant une durée au moins supérieure à 24 heures et allant jusqu'à 12 mois, caractérisé en ce que lesdits granulats chauds sont contenus dans au moins un silo du dispositif de stockage de granulats chauds tel que défini à l'une quelconque des revendications 7 à 13.
15. Procédé de maintien de la température selon la revendication 14, caractérisé en ce que la température des granulats stockés Tst est telle que le rapport (Tc -Tst)/Tc est inférieur ou égal à 20%, de préférence inférieur ou égal à 10%, et plus préférentiellement encore inférieur ou égal à 5%, Tst représentant la température des granulats stockés pendant une durée au moins supérieure à 24 heures et allant jusqu'à 12 mois, et Tc représentant la température des granulats chauds allant de 40°C à 400°C juste après leur séchage par chauffage.
16. Dispositif de maintien en température du stockage de granulats chauds comprenant un dispositif de stockage de granulats chauds tel que défini à l'une quelconque des revendications 7 à 13 relié à un système de circulation de fluide caloporteur chauffé par une source d'énergie renouvelable et/ou par l'énergie dégagée par le stockage de bitume.
17. Dispositif de maintien en température selon la revendication 16, selon lequel le système de circulation de fluide caloporteur comporte un échangeur de chaleur disposé au contact d'au moins une cuve de stockage de bitume, de façon à permettre l'échange de chaleur entre ladite cuve et ledit dispositif de stockage, et de moduler et contrôler à la fois la température du bitume et des granulats.
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