CN110392813A - 用于经表面处理的对象例如车辆部件的调温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于经表面处理的对象例如车辆部件的调温装置，其具有：调温空间，在调温空间中可对经表面处理的对象调温；来自调温空间的具有高沸点有机化合物的高沸点废气流；用于高沸点废气流的热后处理的燃烧单元。根据本发明，提供用于高沸点废气流的热解的装置。此外，本发明涉及一种用于通过这种调温装置对经表面处理的对象调温的方法。

Description

用于经表面处理的对象例如车辆部件的调温装置

技术领域

本发明涉及一种用于经表面处理的对象例如车辆部件的调温装置，该调温装置具有：调温空间，在调温空间中可为经表面处理的对象调温；来自调温空间的具有高沸点有机化合物的高沸点废气流；以及用于高沸点废气流的热后处理(thermischenNachbehandlung，即，热的后处理)的燃烧设备。

此外，本发明涉及一种用于通过这种调温装置为经表面处理的对象调温的方法。

背景技术

下文首先参考车辆部件，例如车辆车身，作为经表面处理的对象描述本发明。但是，本发明也涉及用于在生产过程中需要调温的其它对象的调温装置。在此，概念“调温”理解成，引起对象的温度变化。此时，可涉及温度升高或温度降低。因此，尤其是也涉及在这种温度变化过程中的蒸发过程。在蒸发过程中，对象直接在表面涂布操作之后在例如稍微提高的室温下释放出溶剂。

废气理解成从调温空间中提取的废气，例如由于在调温空间中进行的调温过程，该废气附有有机化合物。

在汽车工业中，在表面涂布操作或其它表面处理过程例如施加粘合剂之后，常常将如此处理的车辆车身或车辆部件加热，以去除车辆车身的湿气或者使这种车辆车身的涂层干燥或使施加在对象上的涂层稳定并硬化。

此时，部分大量的开头所述的有机化合物到达环境空气中。例如在表面涂布操作之后的蒸发操作中或者在表面涂布操作之后的干燥操作期间，这些有机化合物从被表面涂布的对象中释放到环境空气中。这些有机化合物通常具有不同的沸点。部分的有机化合物在低于200℃的温度下沸腾并且由此狭义地表示为溶剂或溶媒。在此，这部分被称为低沸点物，并且常常在室温时已经释放。

另一部分的有机化合物在200℃的温度，例如在150℃至220℃或以上的温度的范围才沸腾。这部分常常仅在干燥过程中在相应的温度下才释放，并且在此被称为高沸点物。

在进一步引导空气流时，在高沸点废气流中的该高沸点物馏分可能导致问题。如果高沸点废气流的温度下降到在高沸点物馏分中包含的有害物质的沸点以下，则有机化合物冷凝并且以不期望的方式沉淀在空气引导部中。出于这一原因，存在如下解决方案，即，分开处理低沸点废气流和高沸点废气流。具体地，可将低沸点废气流输送给再生补燃设备(regenerativen Nachverbrennungsanlage)并且由此至少部分地回收包含在其中的能量含量。同时以此方式可满足空气净化提供。另一方面，由于所述问题，高沸点废气流不能进行再生补燃并且也不能与低沸点废气流混合。如果两种气流混合，则高沸点废气流的温度下降到高沸点有机化合物的沸点之下，并且如已经指出的那样，含有的高沸点物馏分冷凝。因此，必须以更高的能量消耗输送高沸点废气流以进行热补燃。在这种解决方案中尤其不利的是，必须为两种不同的废气流预留两个单独的废气处理设备，这不利地增加了结构布局、维护要求和整个调温装置的成本。

发明内容

本发明的目的是，提供开头所述类型的调温装置，在其中，避免了上述问题并且尤其是仅仅需要一个燃烧设备以进行废气流的后处理。

该目的通过具有独立权利要求1所述的特征的调温装置实现。

根据本发明的用于经表面处理的对象例如车辆部件的调温装置具有：调温空间，在调温空间中可为经表面处理的对象调温；来自调温空间的具有高沸点有机化合物的高沸点废气流；以及用于高沸点废气流的热后处理的燃烧设备。

根据本发明，为这种调温装置设置用于高沸点废气流的热解的装置。借助于高沸点废气流的热解，在包含在废气流中的有机成分中的化学键断开并且因此较大的分子分解成较小的分子。此时，基本上不进行燃烧或气化过程，即不进行氧化反应。通过分子化合物的分裂，分子量减小，并且包含的化合物的沸点降低到期望的范围中，该范围允许在没有不期望的冷凝过程发生的情况下高沸点废气流在热解之后与低沸点废气混合。因此实现，可以将两种废气流输送给共同的燃烧设备。两种废气流，即，低沸点废气流和高沸点废气流也可分别包含少量的另一废气流。例如，高沸点废气流具有在5％至15％的低沸点物馏分。相反地，在低沸点废气流中包含在5％至15％的高沸点物馏分。

在调温装置的优选的实施方式中，热解装置布置在调温空间和燃烧设备之间。由此，在从调温空间中提取高沸点废气之后，可进行热解处理并且随后引入燃烧设备中。

优选地，可输送给热解装置的高沸点废气流具有沸点在约200℃的范围中的有机化合物，即例如在150℃-200℃的范围中的有机化合物。优选地，当涂层在显著提高的在200℃的范围中的空气温度下干燥时，即例如在150℃-220℃的温度下干燥时，这些有机化合物在涂层例如表面涂层干燥的过程中被释放。

在本发明的范围内，可以提供，从具有温度C的调温空间中提取高沸点废气流，该温度C在150℃-200℃的范围中。

相反地，可以在一种实施方式中提供，所述低沸点废气流具有沸点低于200℃的低沸点有机化合物，其中，来自燃烧设备的低沸点废气流可以被输送至热后处理，尤其是可再生热补燃。低沸点废气流例如可具有40℃-60℃的温度。

在一种优选的实施方式中，可在不同的处理阶段从调温空间中提取高沸点废气流和低沸点废气流。即，例如可在蒸发区间中提取低沸点废气流并且在干燥区间中提取高沸点废气流。

在一个有利的实施方式中，燃烧设备设计成再生热补燃设备。

在本发明的一种改进方案中提供，热解装置具有预热区域和反应区域。在此，例如，预热区域可以用于预热旨在用于热解的高沸点废气流。预热区域可以例如借助于反应区域的热而被加热。这具有的优点是，用于热解消耗的能量可用作用于预热高沸点废气流的废热。

这种热解装置的具体的实施方式可具有纵轴线，在热解期间，高沸点废气流沿着输送纵轴线流动，并且所述热解装置具有空气引导部，空气引导部设计成，使得高沸点废气流相对于该纵轴线切向地流入热解装置中。尤其是，在预热区域中进行高沸点废气流的切向流入。在切向流入时，可在预热区域和高沸点废气流之间实现特别良好的热传递。

在本发明的一个有利的改进方案中，预热区域至少部分地构造成空心圆柱体。此处，高沸点废气流在空心圆柱体内，更准确地说在空心圆柱体的壁内被引导。这种形状实现了在预热区域的内表面和高沸点废气流之间特别良好的热传递。

在一个实施方式中，反应区域可至少部分地布置在空心圆柱体之内。例如，反应区域可布置在空心圆柱体的通道内并且由此被预热区域包围。这提供了附加的热绝缘并且由此对能效做出贡献。

在本发明的一个有利的改进方案中，在反应空间内布置用于影响流动速度的位移主体。借助于流动速度，可影响在反应区域和预热区域之间传递的热量。

在本发明的具体的设计方案中，反应区域可借助于燃烧器加热。燃烧器例如可构造成气枪并且将高沸点废气的温度加热至少50℃，优选地80°，尤其优选地100℃-150℃。

此外，该目的通过一种用于对经表面处理的对象调温的方法实现，所述方法包括如以上所述的调温装置。

附图说明

下文根据附图详细解释本发明的实施例。其中：

图1以示意图示出了根据本发明的调温装置的通用结构；

图2以示意图示出了根据本发明的用于根据图1的调温装置的热解装置的纵截面；

图3示出了图2的热解装置的第一实施方式的示意性的横截面；以及

图4示出了图2的热解装置的替代性的第二的实施方式的示意性的横截面。

具体实施方式

图1以示意图示出了调温装置10。调温装置10包括干燥器12以及用于废气流的热后处理的燃烧设备14。干燥器12包括调温空间16，在调温空间中可为经表面处理的对象调温。例如，待调温的对象可为车辆车身，车辆构件，轮辋等。

在图1中示出的实施例中，调温空间16包括蒸发区间18以及干燥区间20。在蒸发区间18中，将包围对象的环境空气调温到例如60℃。当对象停留在蒸发区间18中时，使对象的表面升到相似的温度上。相应地，对象释放出沸点为60℃或沸点更低的有机化合物。该有机化合物可在聚集在蒸发区间18的废气中并且作为低沸点废气22通过蒸发区间排气管路24离开蒸发区间18。

在干燥区间20中，使待调温的对象升到例如200℃的温度。相应地，对象的表面加热并且沸点为200℃的有机化合物、即高沸点物聚集在经表面处理的对象的环境空气中。从干燥区间20中提取的废气相应地附有高沸点物，并且作为高沸点废气26通过干燥区间排气管路28离开调温空间16。

上述温度仅仅理解为实施例。例如，也可以30℃的室温加载蒸发区间18，并且以显著高于200℃、例如250℃或300℃的温度加载干燥区间20。

排气管路24、28也可相应地为多个排气管路。

蒸发区间排气管路24将调温空间16与再生热补燃设备30(也称为RNV)相连接。RNV30例如可实施成，通过旋转的空气分配系统，交替地以废气26和已经净化的纯净空气流过陶瓷体。以这种方式，纯净空气加热陶瓷体，陶瓷体紧接着将蓄存的热输出给废气24。为了实现必要的温度，设置燃烧器。

如已经解释的那样，不能将高沸点废气流26混入低沸点废气流20中，因为在随后高沸点废气流26的温度降低时，包含在其中的有机化合物冷凝，并且例如可沉淀在管路内壁上。此外，不期望的高沸点材料可沉淀在再生补燃设备的热交换器的内部中并且此时显著影响功能。可能几乎完全阻塞流通并且由于沉淀过程产生燃烧荷载。

因此，根据本发明，高沸点废气流26通过干燥区间排气管路28输送给热解装置32。随后，被热解的废气流34与低沸点废气流22一起输送给RNV30。

图2以示意图示出了图1的热解装置32的纵截面。热解装置32具有基本上圆柱形的壳体35，壳体35沿着纵轴线A延伸。壳体35具有废气输入部36，高沸点废气26通过废气输入部在壳体35的一个端部上进入热解装置32。在相同的端部上，在壳体35中设置过程气体排出部37，热解的废气流34通过该过程气体排出部再次离开热解装置32。

壳体35在其外侧上设有热绝缘部38，并且在内部区域中具有沿着纵轴线A布置的反应管43。在高沸点废气26通过废气输入部36进入之后，高沸点废气26处于空心圆柱形的预热区域40中，预热区域一定程度上作为预热区域环形间隙41包围反应管43的流出区域42。

通过环形间隙41，将热从位于反应管43的内部中的流出区域42传递到包围反应管43的预热区域40中，从而该区域可被称为热交换区域44。

沿着纵轴线A，具有反应区域50和燃烧室56的燃烧腔区域46联接到热交换区域44上。

反应区域环形间隙48位于反应管43和壳体35之间，并且联接到预热区域40上。反应区域环形间隙48包围实际上位于反应管43内部中的反应区域50。反应区域环形间隙48具有热保护部52，热保护部包围反应管43的外侧并且由此包围位于反应管43的内部中的反应区域50。热保护部52用于辅助维持在反应区域50中存在的反应温度。流入路径54使反应区域环形间隙48与位于反应管43的内部中的反应区域50相连接并且直接引导到燃烧室56附近。燃烧室56同样沿着纵轴线A布置并且例如可至少部分地伸入反应管43中。燃烧室56可构造成面式燃烧器或气枪，例如具有40-100kW的功率。例如，可提供天然气作为燃料。

在反应管43的内部中，反应区域50沿着纵轴线A延伸。已经阐述的流出区域42联接到反应区域50上。虽然如已经阐述的那样，反应区域50被热保护部52包围，在流出区域42和预热区域40之间存在传递热的可能性。这实现了通过将由燃烧器56产生的热的一部分传递到流入的废气26上来回收由燃烧器56产生的热。

在流出区域42中，在反应管43之内布置位移主体58。在本实施例中，位移主体58(如除了废气输入部36之外整个热解装置32那样)构造成旋转对称并且例如可以悬挂或支撑的方式安装。位移主体58用于影响在预热区域40中的流动速度并且进而也用于影响从流出区域42到预热区域40中的热传递。

过程气体排出部37联接到流出区域42上。

在工作时，高沸点废气26通过废气输入部36(在此例如成型成进入接头39)进入预热区域40的预热区域环形间隙41中。由于预热区域40构造成空心圆柱形或环形间隙，出现具有高沸点物的废气26的涡流，这导致废气26与反应管43的外表面的密集的表面接触。此时，位于反应管43中的、尤其是流出区域42中的且已经热解的废气34将其热的一部分输出给流入的高沸点废气26并且例如将其加热约100℃。这意味着，以200℃流入的高沸点废气26在穿流预热区域40之后例如加热到300℃并且以该温度进入反应区域环形间隙48中。因为反应区域环形间隙48相对于反应区域52具有热保护部52(例如在50至100mm数量级的气隙)，高沸点废气26通过流入路径54仅仅稍微加热、例如加热20℃直至进入反应区域50中。

通过热的燃烧气体的流入，燃烧器56用于将高沸点废气26加热100℃-150℃，从而废气26从在进入时的例如320℃的温度被加热到例如470℃。如开头解释的那样，在该温度下，进行废气26中的高沸点物馏分的热解，从而高沸点份额例如减少到＜5％。

在反应管43之内的反应区域50中，得到约450℃的平均温度。在从反应区域50过流到流出区域42中之后，过程气体的温度降低到约350℃。

过程气体在反应区域50中停留约1秒，并且例如以50m/s的速度流过。通过挤压体58的设计方案，影响过程气体在反应区域50中的停留时间和在热交换区域44之内的热传递。

图3和图4示出了沿着图2的线III-III的截面。图3示出了热解装置32的第一实施方式，在其中，输入接头39相对于纵轴线A径向布置。图4示出了热解装置32'的第二备选的实施方式。相同或相似的的特征以撇号表示。

备选的热解装置32与图2和3的热解装置32的区别在于，设置了输入接头39'，输入接头相对于纵轴线A切向地布置。这使得通过输入接头39'流入的高沸点废气26在预热区域环形间隙41'之内的涡流更容易，并且由此改善了在预热区域40'和流出区域42'之间的热传递。

Claims (15)

1.一种调温装置(10)，其用于经表面处理的对象例如车辆部件，所述调温装置(10)具有：

a)调温空间(16)，在所述调温空间中能够对经表面处理的对象调温，

b)来自调温空间(16)的具有高沸点有机化合物的高沸点废气流(26)，

c)用于高沸点废气流(26)的热后处理的燃烧设备(30)，

其特征在于，

d)设置用于高沸点废气流的热解的热解装置(32)。

2.根据权利要求1所述的调温装置，其中，所述热解装置(32)布置在调温空间(16)和燃烧设备(30)之间。

3.根据上述权利要求中任一项所述的调温装置，其中，能够输送给热解装置(32)的高沸点废气流(26)具有沸点等于150℃或在150℃以上的有机化合物。

4.根据权利要求3所述的调温装置，其中，从温度在200℃以上的调温空间(16)提取高沸点废气流(26)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的调温装置，其具有低沸点废气流(22)，所述低沸点废气流(22)包含沸点低于200℃的低沸点有机化合物，其中，所述低沸点废气流(22)能够被输送给燃烧设备(30)，以用于热后处理。

6.根据权利要求5所述的调温装置，其中，能够在不同的处理阶段从调温空间(16)中提取高沸点废气流(26)和低沸点废气流(22)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的调温装置，其中，所述燃烧设备(30)是再生热补燃设备。

8.根据上述权利要求中任一项所述的调温装置，其中，所述热解装置(32)具有预热区域(40)和反应区域(50)。

9.根据权利要求8所述的调温装置，其中，所述热解装置(32')具有纵轴线(A)，在热解期间，高沸点废气流(26)沿着所述纵轴线(A)流动，并且其中，热解装置(32)具有空气引导部(36')，所述空气引导部(36')设计成使得高沸点废气流(26)能够相对于所述纵轴线(A)切向地流入热解装置(32)中。

10.根据权利要求8或9所述的调温装置，其中，所述预热区域(40)至少部分地构造成空心圆柱体。

11.根据权利要求10所述的调温装置，其中，所述反应区域(50)至少部分地布置在所述空心圆柱体之内。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的调温装置，其中，在所述反应空间内布置用于影响高沸点废气流(26)的流动速度的位移主体(58)。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的调温装置，其中，所述反应区域能够借助燃烧器(56)加热。

14.根据权利要求13所述的调温装置，其中，所述燃烧器(50)设计成用于将高沸点废气流(26)加热至少50K。

15.一种为经表面处理的对象调温的方法，其中包括过根据上述权利要求中任一项所述的调温装置。