EP2924380A1 - Zusatzbrenner - Google Patents

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EP2924380A1
EP2924380A1 EP14162383.5A EP14162383A EP2924380A1 EP 2924380 A1 EP2924380 A1 EP 2924380A1 EP 14162383 A EP14162383 A EP 14162383A EP 2924380 A1 EP2924380 A1 EP 2924380A1
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dryer
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additional heat
air
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Sabine Schindler
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    • F26B23/00Heating arrangements
    • F26B23/001Heating arrangements using waste heat
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00Arrangements for supplying or controlling air or other gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/20Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
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    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00Heating arrangements
    • F26B23/02Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying goods
    • F26B2210/12Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the invention relates to a method for the efficient use of the hot air streams in a dryer system for dry goods, in particular for a vehicle painting plant, in which the exhaust air from the dryer is heated in a thermal post-combustion system and is passed as clean gas through Um Kunststoffrekuperatoren in which the circulating air taken from the dryer is heated up and returned to the dryer.
  • the freshly painted drying goods such as karts
  • a support frame in the dryer, wherein the organic solvents are in the fresh paint of the dry goods.
  • the Karrossen After heating in the heating zone of the dryer, for example, the Karrossen enter the holding zone of the dryer at about 140 ° C - 180 ° C. Then the karrossen leave the dryer.
  • exhaust air raw gas
  • TSV thermal afterburner
  • the exhaust air is preheated regularly in an exhaust air recuperator.
  • the clean gas from the post-combustion system initially cools down in the exhaust air recuperator and is then used to heat the dryer.
  • the aim is to operate the thermal afterburner not in full load, but in partial load.
  • the invention has for its object to provide a more efficient method for energy saving in drying systems.
  • a device for carrying out the method will be shown.
  • the object is procedurally achieved according to the invention that the clean gas is supplied with at least one additional heat source.
  • the clean gas can be additionally heated.
  • the design variable is the adequate oxidative conversion of the substances under full load operation.
  • Regulating the temperature is easier than regulating volumetric flows.
  • the additional heat source can be controlled out of the process so that it only adds as much additional heat energy as needed for the process.
  • the operation of the additional heat source is regulated on the basis of the temperature conditions in the last Umluftrekuperator.
  • the last recirculating air recuperator is last supplied with clean gas. If it is determined that the temperature in this last recirculating air recuperator falls below a set value, the additional heat source will be started because it is controlled by the temperature conditions in this recirculating air recirculation circuit.
  • the device-side solution of the object, for which independent protection is claimed is characterized in that at least one additional heat source is provided.
  • the additional heat source is preferably an auxiliary burner that can be operated with the same fuel as the thermal afterburning.
  • the auxiliary burner is assigned to the clean gas line so that it can act on the clean gas before it reaches the first recirculating air recuperator.
  • a recirculation system has at least one return line parallel to the clean gas line, wherein the return line and the clean gas line are linked via connections in the region of the additional heat source and before the last circulating air recuperator. Clean gas can be diverted from the clean gas line before the last circulating air recuperator and fed via the return line into the area of the additional heat source.
  • a fan is preferably included in the return line, in particular for conversion and maintenance purposes, the return line can also be closed by a closure element.
  • the dryer 1 has an inlet lock 2, a heating zone 3, a holding zone 4 and an outlet lock 5.
  • the arrow 6 symbolizes the introduction of the dry goods, for example bodies, which are located on SKIDs.
  • the arrow 7 symbolizes the entry of the solvents, which are introduced with the color coatings of the dried goods in the dryer.
  • the arrow 8 symbolizes the dry goods leaving the dryer and Skids.
  • the thermal afterburner TNV is designated 9.
  • 10 to 13 are circulating air recuperators. 13a is an exhaust recuperator and 15 is a fresh air recuperator. With 21 an exhaust chimney is called.
  • the arrows 22 indicate the supply of fresh air from the environment.
  • the exhaust ducts are at 18 and the circulating air lines are designated 17.
  • the the dryer 1 via the exhaust ducts 18 extracted exhaust air (crude gas) is supplied via a fan unit 19 and the Ab povertyrekuperator 13 of the TNV 9 and there subjected to the oxidation process.
  • the cleaned by the conversion exhaust air leaves the TNV 9 as clean gas in the clean gas line 20.
  • the clean gas is first passed through the Abluftrekuperator 13a, then through the Um Kunststoffrekuperatoren 10 to 13 and finally flows through the Frischluftrekuperator 15, whereupon it via the exhaust chimney 21 into the atmosphere exit.
  • flaps 26 are used. They correspond with flaps 25 in diversions 27 of the clean gas line 20.
  • the last Umluftrekuperator 13 is a bypass line 16 associated with a corresponding flap 26.
  • the flaps 25 and 26 establish a regulated flow of the clean gas and circulating air through the Umbuchrekuperatoren 10 to 13 ago. A regulation of the circulating air and the clean gas is then not carried out, but the temperature of the clean gas and circulating air is regulated.
  • the clean gas line 20 is connected to a return line 25 prior to entry into the last recirculating air recuperator 13.
  • the return line 25 leads back into the region of the auxiliary burner 14, where it is connected to the line piece 22 be linked.
  • a fan 27 and a closure flap 28 is inserted in the return line 25 in the return line 25, a fan 27 and a closure flap 28 is inserted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur effizienten Nutzung der Heißluft-Ströme in einem Trockner-System für Trocknungsgüter, insbesondere für eine Fahrzeug-Lackieranlage, bei dem die Abluft aus dem Trockner in einer thermischen Nachverbrennungsanlage erhitzt wird und als Reingas durch Umluftrekuperatoren geführt wird, in denen die dem Trockner entnommene Umluft aufgeheizt und in den Trockner zurückgeführt wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur effizienten Nutzung der Heißluft-Ströme in einem Trockner-System für Trocknungsgüter, insbesondere für eine Fahrzeug-Lackieranlage, umfassend einen Trockner, dessen Abluft in einer thermischen Nachverbrennungsanlage erhitzt wird und als Reingas Umluftrekuperatoren und wenigstens einen Frischluftrekuperator zuführbar ist, bei der vorgesehen ist, dass sie zumindest eine Zusatzwärmequelle für das Reingas aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur effizienten Nutzung der Heißluft-Ströme in einem Trockner-System für Trocknungsgüter, insbesondere für eine Fahrzeug-Lackieranlage, bei dem die Abluft aus dem Trockner in einer thermischen Nachverbrennungsanlage erhitzt wird und als Reingas durch Umluftrekuperatoren geführt wird, in denen die dem Trockner entnommene Umluft aufgeheizt und in den Trockner zurückgeführt wird.
  • In Trocknern für Lackierereien, insbesondere Fahrzeug-Lackierereien, werden nach dem Stand der Technik die frisch lackierten Trocknungsgüter, zum Beispiel Karrossen, zumeist auf einem Tragrahmen (SKID) in den Trockner gefahren, wobei sich die organischen Lösungsmittel in dem frischen Lack der Trocknungsgüter befinden. Nach dem Aufheizen in der Aufheizzone des Trockners gelangen zum Beispiel die Karrossen in die Haltezone des Trockners bei etwa 140 °C - 180 °C. Danach verlassen die Karrossen den Trockner.
  • Die bei dem Trocknungsvorgang freigesetzten, gasförmigen, organischen Stoffe werden abgesaugt und als Abluft (Roh-Gas) einer thermischen Nachverbrennungsanlage (TNV) zur oxidativen Umsetzung der organischen Substanzen in die nicht toxischen Verbindungen Kohlendioxid und Wasserdampf zugeführt. Vor Eintritt in die thermische Nachverbrennungsanlage wird die Abluft regelmäßig in einem Abluftrekuperator vorgewärmt. Das Reingas aus der Nachverbrennungsanlage kühlt sich zunächst in dem Abluftrekuperator ab und wird anschließend genutzt, um den Trockner zu beheizen.
  • Dies geschieht in der Weise, dass das Reingas weiter durch Umluftrekuperatoren geführt wird, welche die dem Trockner entnommene Umluft wieder aufheizen, worauf die Umluft wieder in den Trockner zurückgeführt wird. Schließlich kann das Reingas noch durch einen Frischluftrekuperator geführt werden, um die dem Trockner zuzuführende Frischluft aufzuheizen.
  • Dieses bekannte Trocknungsverfahren ist aufgrund der steigenden Primärenergiepreise nicht mehr effizient genug. Der verfahrenstechnische Wärmebedarf für den Trockner und der reale Primärenergieverbrauch liegen nicht im Gleichgewicht, weil die projektierte Reingastemperatur von 160 °C - 180 °C nicht der realen Reingastemperatur entspricht. Erfahrungen haben gezeigt, dass die Reingastemperaturen meist zwischen 280 °C - 320 °C liegen.
  • Daher wird angestrebt, die thermische Nachverbrennungsanlage nicht in Voll-last, sondern in Teillast zu betreiben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizienteres Verfahren zur Energieeinsparung bei Trocknungsanlagen zu schaffen. Darüber hinaus soll noch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens aufgezeigt werden.
  • Die Aufgabe ist verfahrensseitig erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Reingas mit zumindest einer Zusatzwärmequelle beaufschlagt wird.
  • Mit der Zusatzwärmequelle kann das Reingas zusätzlich erwärmt werden. Dadurch ist es nun doch möglich, die eigentliche thermische Nachverbrennung zurückzufahren. Bemessungsgröße ist die ausreichende oxidative Umsetzung der Substanzen bei Volllastbetrieb.
  • Mit der Zusatzwärmequelle kann eine Regelung der Temperaturen der geführten Gasströme erfolgen. Nicht mehr notwendig ist eine Regulierung über Volumenströme. Die Volumenströme können vielmehr konstant eingestellt werden, dabei ist es auch möglich, Volumenströme zu beschleunigen. Mit einem größeren Volumenstrom und einer im Gegensatz niedrigen Temperatur ist die gleiche Wärmemenge transportierbar.
  • Das Regulieren der Temperatur ist einfacher als das Regulieren von Volumenströmen. Die Zusatzwärmequelle kann aus dem Prozess heraus gesteuert werden, so dass sie nur so viel zusätzliche Wärmeenergie einbringt, wie für den Prozess benötigt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Reingas aus einem Bereich vor dem letzten Umluftrekuperator entnommen und in den Bereich der Zusatzwärmequelle zurückgeführt wird. Normalerweise wird das durch die Reingasleitung geführte Reingas nach Passieren der Rekuperatoren komplett über einen Schornstein abgeführt. Stetig wird ein fester Volumenstrom über den Schornstein, sowie ein fester Volumenstrom als Umluft gefahren. Bemessungsgröße über den Schornstein = Abluft über TNV ist die ausreichende oxidative Umsetzung der Substanzen bei Volllast = max. Durchsatz. Der geringere Abluftvolumenstrom wird durch den Umluftanteil ergänzt, gleich eine Erhöhung des Reingasvolumenstroms im Bereich der Umluftrekuperatoren. Damit wird die im Reingas enthaltene Wärme im System gehalten und wird die Effizienz des Trocknungssystems weiter erhöht. Die Zusatzwärmequelle stellt nur so viel Wärmeenergie zur Verfügung, wie benötigt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Betrieb der Zusatzwärmequelle anhand der Temperaturverhältnisse im letzten Umluftrekuperator geregelt wird. Der letzte Umluftrekuperator wird zuletzt vom Reingas beaufschlagt. Wenn festgestellt wird, dass die Temperatur in diesem letzten Umluftrekuperator unter einen festgelegten Wert sinkt, wird die Zusatzwärmequelle in Gang gesetzt, da sie anhand der Temperaturverhältnisse in diesem Umluftrekuperator-Kreislauf gesteuert wird.
  • Die vorrichtungsseitige Lösung der Aufgabe, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zusatzwärmequelle vorgesehen ist.
  • Mit dieser Zusatzwärmequelle ist das Reingas nach erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich beaufschlagbar. Die Zusatzwärmequelle ist vorzugsweise ein Zusatzbrenner, der mit dem gleichen Brennstoff wie die thermische Nachverbrennung betrieben werden kann. Der Zusatzbrenner wird der Reingasleitung zugeordnet, so dass er auf das Reingas einwirken kann, bevor dieses den ersten Umluftrekuperator erreicht.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Umluftsystem vorgesehen. Dieses hat zumindest eine Rückführleitung parallel zur Reingasleitung, wobei Rückführleitung und Reingasleitung über Anschlüsse im Bereich der Zusatzwärmequelle und vor dem letzten Umluftrekuperator verknüpft sind. Reingas kann vor dem letzten Umluftrekuperator aus der Reingasleitung abgezweigt werden und über die Rückführleitung in den Bereich der Zusatzwärmequelle geführt werden. Dazu ist in der Rückführleitung vorzugsweise ein Ventilator enthalten, insbesondere für Umrüst- und Wartungszwecke kann die Rückführleitung auch durch ein Verschlusselement verschlossen sein.
  • Schließlich ist dem letzten Umluftrekuperator eine verschließbare Bypassleitung zugeordnet.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
  • Der Trockner 1 hat eine Eintrittschleuse 2, eine Aufheizzone 3, eine Haltezone 4 und eine Austrittsschleuse 5. Der Pfeil 6 symbolisiert das Einbringen der Trocknungsgüter, zum Beispiel Karossen, die sich auf SKIDs befinden. Der Pfeil 7 symbolisiert den Eintrag der Lösungsmittel, die mit den Farbbeschichtungen der Trocknungsgüter in den Trockner eingebracht werden. Der Pfeil 8 symbolisiert die den Trockner verlassenden Trocknungsgüter und SKIDs. Die thermische Nachverbrennungsanlage TNV ist mit 9 bezeichnet. 10 bis 13 sind Umluft-Rekuperatoren. 13a ist ein Abluftrekuperator und 15 ist ein Frischluftrekuperator. Mit 21 ist ein Abluftkamin bezeichnet. Die Pfeile 22 bezeichnen die Zuführung von Frischluft aus der Umgebung. Die Abluftleitungen sind mit 18 und die Umluftleitungen sind mit 17 bezeichnet.
  • Die dem Trockner 1 über die Abluftleitungen 18 entnommene Abluft (Rohgas) wird über eine Ventilatoreinheit 19 und den Abluftrekuperator 13 der TNV 9 zugeführt und dort dem Oxidationsvorgang unterworfen. Die durch die Umwandlung gesäuberte Abluft verlässt die TNV 9 als Reingas in der Reingasleitung 20. Das Reingas wird zunächst durch den Abluftrekuperator 13a, dann durch die Umluftrekuperatoren 10 bis 13 geführt und durchströmt schließlich den Frischluftrekuperator 15, worauf es über den Abluftkamin 21 in die Atmosphäre austritt.
  • In die Reingasleitung 20 sind Klappen 26 eingesetzt. Sie korrespondieren mit Klappen 25 in Umleitungen 27 der Reingasleitung 20. In der Umleitung 27 ist jeweils ein Umluftrekuperator 10 bis 13 eingesetzt, dem letzten Umluftrekuperator 13 ist eine Bypassleitung 16 mit einer entsprechenden Klappe 26 zugeordnet.
  • Die Klappen 25 und 26 stellen einen geregelten Durchfluss des Reingases und Umluft durch die Umluftrekuperatoren 10 bis 13 her. Eine Regelung der Umluft und des Reingases wird dann nicht weiter vorgenommen, vielmehr wird die Temperatur des Reingases und Umluft geregelt. Dazu dient der Zusatzbrenner 14, der über ein Leitungsstück 22 auf die Reingasleitung 20 einwirkt. Der Zusatzbrenner 14 wird über eine Steuerleitung 23 betrieben, diese ist mit einem Temperatursensor 24 im letzten Umluftrekuperator-Kreislauf verknüpft.
  • Die Reingasleitung 20 ist vor Eintritt in den letzten Umluftrekuperator 13 mit einer Rückführleitung 25 verbunden. Die Rückführleitung 25 führt in den Bereich des Zusatzbrenners 14 zurück, sie ist dort an das Leitungsstück 22 angeknüpft. In die Rückführleitung 25 ist ein Ventilator 27 sowie eine Verschlussklappe 28 eingesetzt.
  • Weitere Ventilatoren sind noch in die Umluftleitungen 17 sowie die Frischluftleitung eingesetzt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur effizienten Nutzung der Heißluft-Ströme in einem Trockner-System für Trocknungsgüter, insbesondere für eine Fahrzeug-Lackieranlage, bei dem die Abluft aus dem Trockner in einer thermischen Nachverbrennungsanlage erhitzt wird und als Reingas durch Umluftrekuperatoren geführt wird, in denen die dem Trockner entnommene Umluft aufgeheizt und in den Trockner zurückgeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Reingas mit zumindest einer Zusatzwärmequelle beaufschlagt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Reingas aus einem Bereich vor dem letzten Umluftrekuperator (13) entnommen wird und in den Bereich der Zusatzwärmequelle zurückgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Zusatzwärmequelle unter Berücksichtigung der Temperaturverhältnisse im letzten Umluftrekuperator (13) geregelt wird.
  4. Vorrichtung zur effizienten Nutzung der Heißluft-Ströme in einem Trockner-System für Trocknungsgüter, insbesondere für eine Fahrzeug-Lackieranlage, umfassend einen Trockner, dessen Abluft in einer thermischen Nachverbrennungsanlage erhitzt wird und als Reingas Umluftrekuperatoren und wenigstens einen Frischluftrekuperator zuführbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sie zumindest eine Zusatzwärmequelle für das Reingas aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzwärmequelle ein Zusatzbrenner (14) ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzwärmequelle der Reingasleitung (20) vor dem ersten Umluftrekuperator (10) zugeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch ein Umluftsystem mit zumindest einer parallel zur Reingasleitung (20) geführten Rückführleitung (25), die an die Reingasleitung (20) im Bereich des letzten Umluftrekuperators (13) und im Bereich der Zusatzwärmequelle angeschlossen ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführleitung (25) zumindest ein Ventilator (27) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückführleitung (25) zumindest ein Verschlusselement (28) für die durch die Rückfeitung (25) geführte Medien angeordnet ist.
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