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Die
Erfindung betrifft eine Trockneranlage mit einem Trockner, in dem
brennbare Stoffe und/oder Kondensat freigesetzt werden. Derartige Trockner,
beispielsweise in Form von KTL-Öfen
(KTL = katodische Tauchlackierung) brauchen sehr große Abluftvolumina
bzw. Maßnahmen
zur Reduzierung der Trocknerverschmutzung, um die notwendige Sicherheit
gegen Explosionsschutz zu gewährleisten, beispielsweise
etwa 5 bis 10 Kubikmeter pro Quadratmeter beschichteter Oberfläche.
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Da
solche Trockner mit einer Temperatur in der Größenordnung von 200°C oder mehr
betrieben werden, bedeuten derartig hohe Luftdurchsätze einen
erheblichen Energiebedarf. In KTL-Öfen werden organische Lösungsmittel
freigesetzt und Kondensate aus dem Einbrennprozess. Um Schadstoffbelastungen
der Abluft zu vermeiden, sind Ausführungen bekannt, bei denen
die Abluft von KTL-Öfen über eine
thermische Nachverbrennung geführt
wird. Eine thermische Nachverbrennung erfordert allerdings eine
sehr hohe Temperatur in der Größenordnung von
ca. 750°C,
was einen sehr hohen Energiebedarf bedeutet. Zwar kann mit einem
gasdichten Wärmetauscher
eine Vorwärmung
der Abluft aus dem KTL-Ofen auf beispielsweise 530°C erfolgen
und das Abgas aus der thermischen Nachverbrennung von 750°C im Wärmetauscher
beispielsweise auf etwa 430°C
heruntergekühlt
werden, bevor es zur Beheizung durch den KTL-Ofen geführt wird,
jedoch weist das an die Umgebungsluft abgegebene Abgas dann immer
noch eine Temperatur von beispielsweise etwa 250°C auf.
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Infolge
der hohen umgewälzten
Luftvolumina ergibt sich hierbei eine sehr große Energiemenge, die ungenutzt
an die Umgebungsluft abgegeben wird oder aufwändig zurück gewonnen werden muss.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, einen Trockner, in
dem brennbare Stoffe oder Kondensat freigesetzt wird, und der deshalb
mit einem hohen Luftdurchsatz betrieben werden muss, möglichst
energiesparend zu betreiben. Vorzugsweise soll hierbei auch die
Schadstoffbelastung für
die Umgebungsluft niedrig gehalten werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Trockneranlage mit einem Trockner, insbesondere einem KTL-Ofen,
gelöst,
mit einer Abluftleitung, die mit einer regenerativen Nachverbrennung
(RNV) gekoppelt ist, wobei der Ausgang der RNV entweder über einen
Wärmetauscher
zu Vorwärmung
von Zuluft für
den Trockner geführt
ist oder zum Teil über
ein Hochtemperaturfilter dem Trockner als Zuluft wieder zugeführt ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Durch
eine regenerative Nachverbrennung wird eine deutlich bessere Energieausnutzung
bei der Abluftreinigung erzielt als bei der thermischen Nachverbrennung.
Eine regenerative Nachverbrennung weist zwei oder mehr Keramikkörper auf,
die von der Abluft während
des Verbrennungsvorgangs durchströmt werden. Die Abluft durchströmt beispielsweise
erst das erste Speichermedium zur Vorwärmung, wird mittels eines Brenners
erhitzt und gereinigt und durchströmt dann das zweite keramische Speichermedium
zwecks Abkühlung
im Gegenstromprinzip. Die Strömungsrichtung
durch die beiden keramischen Speichermedien wird über eine
Klappensteuerung von Zeit zu Zeit umgestellt, um jeweils eine bessere
Wärmeausnutzung
zu gewährleisten.
Je nach Lösungsmittelkonzentration
arbeiten RNV-Anlagen authotherm, d. h. ohne dass zusätzliche
Energie zur Verbrennung zugeführt
werden muss.
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Dagegen
wird die Abluft bei einer thermischen Nachverbrennung lediglich
mittels eines Brenners auf eine ausreichend hohe Temperatur von
beispielsweise etwa 750°C
erhitzt, die zur Zersetzung der schädlichen Bestandteile notwendig
ist, wobei eine teilweise Rückgewinnung
der Energie über
einen Wärmetauscher
möglich
ist.
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Erfindungsgemäß wird nun
statt einer thermischen Nachverbrennung eine regenerative Nachverbrennung
verwendet. Hierbei können
beispielsweise etwa 90% der Abluft aus der regenerativen Nachverbrennung
(RNV) über
ein Hochtemperaturfilter als Zuluft dem Trockner wieder zugeführt werden, während lediglich
10% der Abluft aus der RNV an die Umgebung abgegeben werden.
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Dies
bedeutet eine erhebliche Energieeinsparnis gegenüber der Verwendung einer thermischen
Nachverbrennung, da der an die Umgebung abgegebene Abluftstrom deutlich
reduziert ist auf beispielsweise etwa 10% des Abluftstroms bei einer thermischen
Nachverbrennung, und gleichzeitig eine geringere Ablufttemperatur
aufweisen kann.
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Die
Abluft kann hierbei mit einer Temperatur von höchstens etwa 220°C, vorzugsweise
von höchstens
etwa 210°C,
an die Umgebungsluft abgegeben werden.
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Bei
der Ausführung,
bei der die Abluft nach der RNV über
einen Wärmetauscher
geführt
wird, können
deutlich geringere Ablufttemperaturen erreicht werden, so dass sich
eine Abgastemperatur von höchstens
100°C, vorzugsweise
von höchstens 80°C, besonders
bevorzugt von höchstens
60°C, etwa
in der Größenordnung
von 50°C
ergibt.
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Wird
die RNV dagegen ohne einen Wärmetauscher
betrieben, so werden vorzugsweise mindestens etwa 60%, vorzugsweise
mindestens etwa 80%, besonders bevorzugt etwa 90% der Abluft aus der
RNV dem Trockner als Zuluft wieder zugeführt.
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Hierdurch
ergibt sich ein besonders energiesparender Betrieb.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
erste Ausführung
einer erfindungsgemäßen Trockneranlage
mit einem Trockner in Form eines KTL-Ofens unter Verwendung eines Wärmetauschers;
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2 eine
Abwandlung der Trockneranlage gemäß 1 unter Verwendung
eines Hochtemperaturfilters zur Teilrückführung von Abluft aus der RNV
in den Trockner und
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3 eine
Trockneranlage nach dem Stand der Technik mit einer thermischen
Nachverbrennung (TNV).
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In 3 ist
eine durch Benutzung bekannt gewordene Trockneranlage schematisch
dargestellt und insgesamt mit Ziffer 40 bezeichnet.
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Die
bekannte Trockneranlage 40 weist einen Trockner 42 etwa
in Form eines KTL-Ofens
auf, der eine Betriebstemperatur von beispielsweise 210°C aufweist.
Abgas aus dem Trockner 42 wird über eine Abgasleitung 50 abgeführt und
mittels eines Ventilators 44 über einen Wärmetauscher 46 geführt und dort
auf beispielsweise etwa 530°C
erwärmt.
Nach Durchlaufen des Wärmetauschers 46 tritt
das Abgas über
eine Leitung 52 in eine thermische Nachverbrennung (TNV) 48 ein,
in der es mittels eines Brenners auf ca. 750°C aufgeheizt wird, so dass sich schädliche organische
Bestandteile zersetzen bzw. verbrennen. Aus der TNV 48 tritt
das Abgas mit einer Temperatur von etwa 750°C aus und wird über eine Leitung 54 zur
anderen Seite des Wärmetauschers 46 geführt, um
dort auf etwa 430°C
abgekühlt
zu werden, während
gleichzeitig die Vorwärmung
des über die
Leitung 50 zugeführten
Abgases erfolgt. Von hier aus gelangt das Abgas über eine Leitung 56 über motorisch
gesteuerte Klappenventile 58, 60 in eine Heizleitung 62,
um den Trockner zu beheizen bzw. wird teilweise unmittelbar zu einem
Kamin 64 geführt.
Am Kamin 64 ergibt sich eine Abgastemperatur von ca. 250°C bis 280°C.
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Wegen
des hohen erforderlichen Massendurchsatzes von typischerweise etwa
5 bis 10 Kubikmeter pro Quadratmeter beschichteter Oberfläche und
der gleichzeitig relativ hohen Abgastemperatur von ca. 250 bis 280°C am Kamin 64 ergibt
sich ein sehr hoher Energiebedarf für eine derartige Trockneranlage.
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Mit
der erfindungsgemäßen Ausführung wird der
Energiebedarf deutlich reduziert, bei gleichbleibend hoher Schadstofffreiheit
des Abgases.
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Eine
erfindungsgemäße Trockneranlage
ist in 1 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Das Abgas eines Trockners 12 etwa in Form eines KTL-Ofens
wird über
eine Abgasleitung 14 abgeführt und mittels eines Ventilators 16 einer
regenerativen Nachverbrennung (RNV) zugeführt. In der RNV erfolgt eine
regenerative Nachverbrennung bei Durchströmung von mehreren Keramikkörpern, wobei
das Abgas zwischen den beiden Keramikkörpern mittels eines Brenners
auf eine Temperatur von ca. 800°C
erwärmt
wird. Im ersten Keramikkörper
erfolgt eine Vorwärmung
des Abgase, während
im zweiten Keramikkörper
eine Abkühlung
des Abgases im Gegenstromprinzip mit der ersten Keramikkörper erfolgt.
Im Bereich zwischen den beiden Keramikkörpern erfolgt die regenerative
Nachverbrennung mittels des Brenners, danach wieder die Abkühlung über die
anderen Keramikkörper. Über eine
entsprechende Ventilklappensteuerung wird die Durchströmungsrichtung
durch das erste bzw. zweite Speichermedium periodisch gewechselt,
wenn sich der Keramikkörper
am Eingang, durch den die Einleitung in die RNV 18 erfolgt,
zu stark abgekühlt
hat.
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Nach
Durchströmen
der RNV 18 wird das Abgas über eine Leitung 22 einem
Wärmetauscher 20 zugeführt, indem
es auf eine Temperatur von ca. 50°C
abgekühlt
wird und über
eine Abluftleitung 24 bzw. einen Kamin nach außen abgegeben
werden kann. Über
den Wärmetauscher 20 wird
Zuluft, die über
eine Zuluftleitung 26 von außen angesaugt wird, vorgeheizt
und dann dem Trockner 12 über eine Zuluftleitung 28 zugeführt.
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Mit
einer derartigen Trockneranlage 10 kann die Abgastemperatur
im Vergleich zur zuvor anhand von 3 skizzierten
Anlage mit thermischer Nachverbrennung deutlich gesenkt werden,
beispielsweise von etwa 250°C
bei der TNV auf etwa 50°C
bei der erfindungsgemäßen Trockneranlage 10.
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2 zeigt
eine alternative Ausführung
der erfindungsgemäßen Trockneranlage,
die insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Hierbei werden für entsprechende
Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet.
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Abgas
aus dem Trockner 12 gelangt über eine Abgasleitung 14 und
einen Ventilator 16 in die regenerative Nachverbrennung
RNV 18. Nach Austritt aus der RNV 18 werden etwa
10% des Abgases über
eine Abgasleitung 24 mit einer Temperatur von ca. 220 bis
230°C abgegeben.
Dagegen werden 90% des Abgases über
ein Hochtemperaturfilter des Typs F9 geleitet und dem Trockner 12 über eine
Zuluftleitung 28 wieder zugeführt.
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Die
restlichen 10% werden durch Frischluft ersetzt (nicht dargestellt).
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Mit
einer derartigen Ausführung
ergibt sich ein um etwa den Faktor 10 verringerter Abluftstrom im
Vergleich zu der herkömmlichen
Ausführung
gemäß 3 bei
annähernd
gleicher bzw. etwas niedrigerer Abgastemperatur.
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Die
erfindungsgemäße Trockneranlage
mit einer RNV unterscheidet sich deutlich von herkömmlichen
Trocknern, die mit einer TNV betrieben werden. Eine TNV verwendet
nämlich
immer gasdichte Wärmetauscher,
in denen die Abluft aus dem Trockner und die thermisch gereinigte
Abluft aus der TNV gasdicht voneinander getrennt sind. Der thermische Wirkungsgrad
derartiger TNV-Anlagen liegt selbst unter Verwendung von Wärmetauschern
bei maximal etwa 60%.
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Bei
der erfindungsgemäßen Trockneranlage wird
in der RNV dagegen keine gasdichte Trennung zwischen der Abluft
aus dem Trockner und der thermisch gereinigten Abluft gewährleistet.
Jedoch liegt der thermische Wirkungsgrad mit meist deutlich über 85%,
also deutlich höher
als bei der TNV.
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Eine
Anwendung von im Stand der Technik grundsätzlich bekannten RNV-Anlagen
auf einen Trockner erscheint wegen der nicht gewährleisteten gasdichten Trennung
bei RTV-Anlagen nicht naheliegend.