DE102012002865A1 - Verfahren zur energetischen Optimierung des Trocknungsprozesses von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur energetischen Optimierung des Trocknungsprozesses von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen. Das Verfahren kann in allen Bereichen angewendet werden, wo mit organisch-lösemittelhaltigen und brennbaren Stoffen kontaktierte Erzeugnisse getrocknet werden müssen. Es ist insbesondere einsetzbar bei der Bandbeschichtung (Coil Coating) sowie bei der Trocknung von Erzeugnissen, die aufgrund ihrer geringen Höhe mittels Förderband durch die schmalen Ein- und Auslassbereiche der Trockenkammer zugeführt werden können. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, den Trocknungsprozesses von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen so zu gestalten, dass die Lösemitteldämpfe ohne hohe Volumenströme an Trocknungsluft ausgetragen werden können. Die aufzubringenden Volumenströme sollen mit minimalem energetischem Aufwand aufrechterhalten werden und dabei die Bildung von zündfähigen Gemischen in der Trockenstrecke vermieden werden. Die chemisch gebundene Energie der Lösemitteldämpfe soll direkt durch ein geeignetes Brennersystem dem Trockenprozess zugeführt werden, ohne, dass eine Thermische Nachverbrennung benötigt wird. Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Trocknungsanlage oberhalb der oberen Explosionsgrenze betrieben wird und die organischen Lösemitteldämpfe durch Verbrennung in einem Brennersystem, das Infrarotstrahlung erzeugt, durch Einkopplung der entstehenden Infrarotstrahlung in den Trockenprozess direkt thermisch nutzt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur energetischen Optimierung des Trocknungsprozesses von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in allen Bereichen angewendet werden, wo mit organisch-lösemittelhaltigen und brennbaren Stoffen kontaktierte Erzeugnisse getrocknet werden müssen. Die Erzeugnisse sollten geometrisch so beschaffen sein, dass sie über schmale Ein- und Auslassbereiche der Trockenkammer zu- bzw. abgeführt werden können, um zu verhindern, dass Lösemitteldampf unkontrolliert nach außen, bzw. Luft in größeren Mengen von außen ins Anlageninnere dringen kann. Anwendungen für die vorliegende Erfindung sind u. a. die Bandbeschichtung (Coil Coating) sowie die Trocknung von Erzeugnissen, die aufgrund ihrer geringen Höhe mittels Förderband durch die schmalen Ein-, und Auslassbereiche der Trockenkammer zugeführt werden können.
  • Allgemein wird unter Trocknen das Entfernen bzw. Verringern des Flüssigkeitsanteils (Feuchte) in einem Feststoff durch thermische Behandlung verstanden, wobei die Flüssigkeit in die Dampfphase überführt und mit einem zwangszugeführten Fremdgas (Luft) konvektiv abtransportiert wird. Bisherige Trocknungsanlagen werden so betrieben, dass die bei der Trocknung entstehende Zusammensetzung des Lösemitteldampf-Luft-Gemisches in der Trockenkammer unterhalb der unteren Explosionsgrenze gehalten wird, sodass im gesamten System zu keiner Zeit ein zündfähiges Gemisch entsteht.
  • EP 0869323 A2 beschreibt einen Trockner für Materialbahnen mit Abgasrezirkulation, der dadurch gekennzeichnet ist, dass erhitztes Gas mit einer Brennereinheit erzeugt und mit mindestens einem Ventilator im Trockner verteilt wird um die Materialbahnen zu trocknen. Ein Großteil des im Trockner entstehenden Abgases wird als Prozessgas für die Brennereinheit (Prozessluftbrenner) genutzt und nur der Rest wird thermisch nachverbrannt. Der Prozessluftbrenner ist gegen die Atmosphäre im Trockner abgeschirmt und das Verbrennungsgemisch wird für eine ausreichende Verweilzeit auf einem für die vollständige Verbrennung flüchtiger Lösungsmittel ausreichendem Temperaturniveau gehalten bevor das so entstandene verbrannte Gas dem Inneren des Trockners wieder zugeführt wird.
  • Nach EP 0582077 A1 ist eine Trocknungsanlage für durchlaufende Warenbahnen bekannt, die während des Trocknungsprozesses flüchtige Lösemittel freisetzen, bekannt. Die Trocknungsluft in dem Trockner muss auf einer Temperatur von etwa 200°C gehalten werden, damit sich die Lösemittel verflüchtigen. Weiterhin darf die Konzentration der Lösemitteldämpfe in der Trockneratmosphäre einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten. Deswegen muss aus dem Trockner Abgas abgesaugt und durch eine entsprechende Menge Frischluft ersetzt werden. Das lösemittelenthaltende Abgas wird thermisch nachverbrannt und die dabei freiwerdende erhebliche Wärmemenge wird teilweise zurückgewonnen, indem das so entstandene, heiße Reingas teilweise in den Trockner zurückgeführt wird und/oder zur Erhitzung eines Wärmeträgers benutzt wird.
  • Ein Trockner mit Infrarotheizung wird in DE 10 2007 025 760 A1 beschrieben. Die Werkstücke werden in der Trockenkammer zunächst durch eine Infrarot-Heizeinrichtung aufgeheizt und anschließend innerhalb der Trockenkammer mit Ventilatorunterstützung getrocknet. Die Infrarot-Heizeinrichtung ist mittels eines Brenners beheizt, dessen Rauchgase in einen Rauchgaskanal strömen, der mit mindestens einer Wandfläche in Verbindung steht, um das Werkstück durch Infrarotstrahlung zu erwärmen.
  • In EP 0203377 A1 ist ein Blastunnel zur Trocknung von lackierten Werkstücken beschrieben. Der Blastunnel ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Strahlern (Infrarotstrahler) und Blasdüsen an den Tunnelwänden und/oder – decken angeordnet sind, die an ein Luftfördersystem angeschlossen sind und Luft auf die zu trocknenden Werkstücke blasen. Werden zum Lackieren Lacke mit schwer verdunstenden Lösungsmitteln verwendet, so ist gegenüber konventionellen Lacken entweder eine längere Verdunstungsstrecke oder eine längere Verweilzeit im Blastunnel erforderlich. Um auf gleiche Zeitwerte wie bisher zu gelangen, wird in dieser Erfindung vorgeschlagen, den Blastunnel in zwei Zonen zu unterteilen, wobei die erste Zone abwechselnd Strahler und Blasdüsen und die zweite Zone nur Blasdüsen aufweist.
  • DE 696 04 311 T2 stellt ein Verfahren zum Trocknen einer sich bewegenden Materialbahn, die eine flüchtige Substanzen enthaltende Beschichtung aufweist, dar. Die Erfindung stellt eine abgestufte (indirekte) Erwärmung der Lösungsmittel enthaltenden Luft, welche in einem Trocknungsgehäuse rezirkuliert und ein Verfahren für die optimale Steuerung und Lenkung der Lösungsmittel enthaltenden Luft zur Verfügung, so dass Kondensation und Absetzen von Feuchtigkeit aus Lösungsmittel- und lösungsmittelbasierten Nebenprodukten wirksam verringert oder eliminiert werden. Zusätzlich zu der Reduzierung des Kondensates wird ein besseres und gleichmäßigeres Mischen der Atmosphäre in dem Trocknungsgehäuse erreicht, dadurch die Sicherheit erhöht und das Trocknungsverfahren verbessert, da Taschen mit hoher Konzentration der Lösungsmitteldämpfe verringert werden.
  • DE 3635833 A1 betrifft einen Durchlauftrockner für Materialbahnen, bei dem jede mit Gas und Umluft des Trockners gespeiste Heizeinrichtung und Nachverbrennungseinrichtung zu einer Einheit zusammengefasst sind und bei dem eine geschlossene Brennkammer im Trocknergehäuse integriert ist. Somit besteht bei dieser Erfindung nicht mehr die Gefahr der Verkrackung der beim Trocknen flüchtig gewordenen und in der Trockneratmosphäre befindlichen Lösemittel, weil die Trockneratmosphäre nicht unmittelbar mit sehr heißen Elementen, insbesondere nicht mit einer offen in den Trockner hinein brennenden Flamme in Berührung kommt.
  • In konventionellen Verfahren zur Trocknung von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen werden die entstehenden Lösemitteldämpfe mit vorgewärmter Luft unterhalb der unteren Explosionsgrenze ausgetragen, was nur durch einen enorm hohen Luftvolumenstrom realisiert werden kann. Die aufzubringenden Luftvolumenströme bedingen einen signifikanten energetischen Aufwand, der über entsprechende Verdichterleistungen und Wärmeinträge kontinuierlich aufgebracht werden muss. Das durch den Trocknungsprozess entstehende Lösemitteldampf-Luft-Gemisch kann unterhalb der unteren Explosionsgrenze nicht unmittelbar verbrannt werden, sondern muss über eine thermische Nachverbrennung umgesetzt werden, wobei ein zusätzlicher Brenngaseintrag notwendig ist. Wärme, die hierbei frei wird, muss zur Energieeinsparung mit hohem baulichem Aufwand über Wärmeübertragersysteme in das System zurückgeführt werden. Ein weiterer Nachteil ist der sich durch den hohen eingetragenen Luftvolumenstrom einstellende signifikant hohe Abgasvolumenstrom. Des Weiteren können nur durch geeignete verfahrenstechnische Maßnahmen lokale zündfähige Gemische und somit eine Explosionsgefahr in der Trockenkammer vermieden werden.
  • Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, den Trocknungsprozess von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen so zu gestalten, dass die Lösemitteldämpfe ohne hohe Volumenströme an Trocknungsluft ausgetragen werden können. Die aufzubringenden Volumenströme sollen mit minimalem energetischem Aufwand aufrechterhalten und dabei die Bildung von zündfähigen Gemischen in der Trockenstrecke vermieden werden. Die chemisch gebundene Energie der Lösemitteldämpfe soll direkt durch ein geeignetes Brennersystem dem Trockenprozess zugeführt werden ohne dass eine Thermische Nachverbrennung während des Trockenprozesses benötigt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe durch ein Verfahren zur energetischen Optimierung des Trocknungsprozesses von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen in Trocknungsanlagen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Trocknungsanlage oberhalb der oberen Explosionsgrenze betrieben wird und dass die organischen Lösemitteldämpfe, die während des Trocknungsprozesses entstehen, durch Verbrennung in einem Brennersystem, das Infrarotstrahlung erzeugt, durch Einkopplung der entstehenden Infrarotstrahlung in den Trockenprozess direkt thermisch genutzt werden. Dabei sind folgende zwei Verfahrensvarianten möglich. Bei beiden erfolgt der Abtransport der Lösemitteldämpfe vollständig ohne den Eintrag von Trockenluft in die Trockenkammer. Bei der primär bevorzugten Variante ( ) befindet sich die Zusammensetzung des reinen rezirkulierenden Lösemitteldampfes in der Trocknungsanlage weit oberhalb der oberen Explosionsgrenze. Im Dauerbetrieb wird das Trockengut 2 bei der erforderlichen Betriebstemperatur kontinuierlich durch die Trockenkammer 1 geführt, wobei das Lösemittel vollständig verdampft. Um dies zu gewährleisten, wird die Betriebstemperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur des Lösemittels gehalten. Das Lösemittel wird über einen Rezirkulationsstrang 10, der nur Lösemitteldämpfe beinhaltet, abgeführt. Der Transport erfolgt über ein Verdichtermodul 4. Die thermische Energie zur Verdampfung der Lösemittel wird über den vom Brennersystem 3 generierten Infrarotstrahlungsenergiestrom 21 eingekoppelt, wobei Verbrennungsraum und Trockenstrecke durch ein infrarotdurchlässiges Glasmodul 6 voneinander getrennt sind. Das Brennerabgas 13 wird separat abgeführt und kann weiterhin thermisch genutzt werden. Die notwendige Energie für das Brennersystem wird direkt aus der chemisch gebundenen Energie der Lösemitteldämpfe gewonnen, welche über die Strömungsteilereinrichtung 15 zugeführt, in einem Mischer 5 mit der notwendigen Verbrennungsluft 9 vermischt und unmittelbar verbrannt werden. Die für den Trocknungsprozess notwendige Strömungsgeschwindigkeit in der Trockenkammer 1 wird über das Verdichtermodul 4 eingestellt. Im kontinuierlich laufenden Prozess wird dem System permanent eine Menge an Lösemitteldämpfen über die Brennereinrichtung entzogen, welche der erforderlichen Brennerleistung entspricht. Da in der Regel mehr Lösemittel verdampft wird als für den Betrieb der Brennereinrichtung notwendig ist und um den Betriebsdruck des Systems zu regeln, werden überflüssige Lösemitteldämpfe über die Strömungsteilereinrichtung 17 aus der Trocknungsanlage abgeführt. Dieselbe Strömungsteilereinrichtung 17 wird bei den An- und Abfahrvorgängen genutzt um das eingebrachte Inertgas aus der Trocknungsanlage abzuführen. Überschüssige Lösemitteldämpfe können nach Bedarf über ein separates Brennersystem thermisch umgesetzt werden, die Wärmeenergie kann auf hohem Temperaturniveau an anderen Wärmesenken im Prozess ausgekoppelt werden (Beispiel: Bandvorwärmung). Alternativ können die überschüssigen Lösemitteldämpfe auskondensiert und zurückgewonnen werden. Um einen unkontrollierten Austritt der Lösemitteldämpfe aus dem System zu vermeiden, wird der Trockenprozess mit einem leichten Unterdruck (ca. 5 Pa unterhalb Umgebungsdruck) betrieben. Dabei gelangt nur ein minimaler Sauerstoffanteil mit der Umgebungsluft in das System, wobei die Zusammensetzung des entstehenden Lösemitteldampfgemisches dennoch weit oberhalb der oberen Zündgrenze gehalten wird. Zur Überwachung des minimalen O2-Eintrages kann eine Sauerstoffmessung im System verwendet werden. Alternativ kann das System mit einem leichten Überdruck gefahren werden, hierbei wird an keinem Punkt des Systems Sauerstoff eingetragen, die Betrachtung des Systems erfolgt dann jenseits einer Betrachtung der Explosionsgrenzen. An sämtlichen Ein- und Auslässen des Systems sind entsprechende Absaugeinrichtungen vorzusehen, durch welche geringe Mengen an austretenden Lösemitteldämpfen durch Leckagen abgeführt werden. Das Verdichtermodul 4 muss dann im Rezirkulationsstrang vor dem Trockenkammereintritt positioniert werden, um einen leichten Überdruck zu realisieren.
  • Eine mögliche Vorgehensweise zum Anfahren der Prozessstrecke ist die Folgende: Der Rezirkulationsstrang 10 wird am Trockenkammereintritt 7 und am Trockenkammerausaustritt 8 zunächst geschlossen und inertisiert. Das Inertgas (Stickstoff, Kohlendioxid o. ä.) wird über die Zuleitung 12 und die Strömungsteilereinrichtung 16 eingespeist und zirkuliert über das Verdichtermodul 4. Das System wird zunächst mit konventionellem Brennstoff (Erdgas, Propangas) 14 und Verbrennungsluft 9 in einem Mischer 5 vorgemischt und über das Brennersystem 3 verbrannt. Die hierbei freigesetzte Wärmeenergie wird direkt im Prozess eingetragen. Das Brennersystem koppelt einen großen Teil der Verbrennungsenergie in Form von IR-Strahlung 21 aus. Diese wird über ein infrarotdurchlässiges Glasmodul 6 in die Trockenkammer 1 eingetragen. Ab Erreichen der Betriebsbedingungen erfolgt die Öffnung der Trockenkammer. Das Trockengut 2 wird über den Trockenkammereintritt 7 eingebracht, wobei die Verdampfung unmittelbar einsetzt. Die Abführung des Inertgas-Lösemitteldampfgemisches erfolgt über das Brennersystem 3, welches im Anfahrprozess durch den Stützbrennstoff 14 thermisch umgesetzt wird. Das Brennersystem 3 übernimmt hierdurch gleichzeitig die Aufgabe einer Thermischen Nachverbrennung. Während dieses Vorgangs vermindert sich der Partialdruck des Inertgases im Rezirkulationsstrang 10. In Abhängigkeit vom noch vorhandenen Inertgasanteil und der einhergehenden Brennbarkeit des Gemisches wird der extern zugeführte konventionelle Brennstoff 14 allmählich durch die Lösemitteldämpfe substituiert bis das Brennersystem komplett autark mit dem Lösemitteldampfgemisch betrieben wird.
  • Die zweite Variante ( ) beschreibt eine modifizierte Form der ersten Variante. Analog zu Variante 1 wird der Trockenprozess in einem Rezirkulationsstrang betrieben. Der Unterschied zu Variante 1 besteht darin, dass nicht nur reine Lösemitteldämpfe im Rezirkulationsstrang bewegt werden, sondern auch Brennerabgase. Diese Brennerabgase 13 werden den rezirkulierenden Lösemitteldämpfen über die Verteilereinrichtungen 19 und 20 des Brennersystems 3 zugeführt. Die Brennerabgase 13 beinhalten durch den Verbrennungsvorgang nur einen geringen Sauerstoffanteil, das System befindet sich oberhalb der oberen Explosionsgrenze. Der Sauerstoffanteil im rezirkulierenden Lösemitteldampf-Brennerabgas-Gemisch 11 kann über eine Sauerstoffmessung überwacht werden. Ziel der Brennerabgaszuführung ist eine gezielte Beeinflussung der Prozessparameter im Rezirkulationsstrang 11 zur Optimierung der Trocknung. Parameter, die hierdurch beeinflusst werden können, sind unter anderem der Partialdruck der Lösemitteldämpfe einhergehend mit einer Beeinflussung der Kondensationstemperatur und die Verbrennungscharakteristik im Brennersystem 3. Analog zu Variante 1 sind Brennraum und Trockenkammer durch ein infrarotdurchlässiges Glasmodul 6 getrennt. Der Anfahrprozess erfolgt analog zur Variante 1.
  • Für die beiden beschriebenen Varianten gilt, dass das Brennersystem einen großen Teil der Verbrennungsenergie vorzugsweise in Form von Infrarotstrahlung auskoppelt, in diesem Fall wird als Brennertyp ein Infrarot-Strahlungsbrenner oder Porenbrenner benutzt.
  • Ein Porenbrennersystem ist hierbei in der Lage einen großen Teil der Verbrennungsenergie in Form von IR-Strahlung stabil in einem weiten Leistungsmodulationsbereich auszukoppeln. Der Porenbrenner ist insbesondere in der Lage ohne Stützbrennstoff auch niederkalorische Brenngase umzusetzen. Speziell bei der Verbrennung von Lösemitteldämpfen wird eine Abgasqualität erreicht, bei der keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe nachweisbar vorliegen.
  • Für beide beschriebene Varianten gilt, dass sich das gesamte Anlagensystem weit oberhalb der oberen Explosionsgrenze befindet. Im gesamten System wird daher kein zündfähiges Gemisch gebildet. Die Lösemitteldämpfe werden ohne eine Thermische Nachverbrennung direkt thermisch umgesetzt. Die dabei freigesetzte Wärmeenergie wird in Form der vom Brennersystem erzeugten Infrarotstrahlung über ein Glasmodul direkt im Prozess der Trocknung eingesetzt.
  • Ausführungsbeispiel
  • Die folgende Betrachtung zeigt anhand einer energetischen Betrachtung das Einsparpotenzial von Variante 1 der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage gegenüber der konventioneller Fahrweise einer Trocknungsanlage. Als Grundlage für den Vergleich dienen typische Anlagendaten einer Bandbeschichtungsanlage, die von der European Coil Coating Association (ECCA) publiziert wurden, siehe Tabelle 1. Tabelle 1: Charakteristika des Coil-Coating-Verfahrens [www.ecca.de]
    Substrate: Stahl, Aluminium
    Bandbreite: bis max. 1.900 mm (Stahl), 2.300 mm (Aluminium)
    Banddicke: max. 3,0 mm
    Bandgeschwindigkeit: ca. 10–200 m/min
    Schichtdicke: ca. 1–200 μm
    Trocknung: < 1 min/ca. 160–300°C Metalltemperatur (PMT)
  • Für die Berechnung werden folgende Anlagendaten angenommen:
    • • Bandanlage: Aluminiumband, Bandbreite 1500 mm, Banddicke 1 mm, Bandgeschwindigkeit 100 m/min, Dichte Aluminium 2,7 g/cm3, mittlere spez. Wärmekapazität 926 J/(kg K), Anlagentemperatur 270°C.
    • • Lösemittel: Handelsübliches beim Coil-Coating verwendetes Lösemittel: Heizwert 34193 kJ/kg, Schichtdicke 160 μm (Lösemittelanteil 34 Ma.-%), Dichte (liqu. TU) 0,9 kg/l, Lösemitteleintrag 450 kg/h, Dichte (gas., TB = 270°C) 0,6 kg/m3, Verdampfungsenthalpie 46,9 kJ/mol, Molmasse Lösemittel 139 g/mol, untere Explosionsgrenze 52 g/m3 (20°C, 1013 hPa).
    • • Es werden keine Verlustwärmeströme betrachtet.
  • zeigt das vereinfachte Energiestrommodell (ohne Wärmeverluste) eines konventionellen Trocknungsprozesses. Mit dem beschichteten Band 2 wird ein chemisch gebundener Brennenergiestrom von 4274 kW zugeführt. In der Bandvorwärmung 22 wird das Band auf 270°C durch die Abgase 13 der thermischen Nachverbrennung 24 vorgewärmt, hierbei werden 1563 kW benötigt, der Energiebedarf der Lösemittelvorwärmung kann vernachlässigt werden. Des Weiteren wird vereinfacht angenommen, dass im Bereich der Bandvorwärmung noch kein Lösemittel verdampft. In der Trockenkammer 1 werden zur Verdampfung des Lösemittels lediglich 42 kW benötigt. Zur Ermittlung des Luftvolumenstroms 23, der zur Verdampfung und zum Abtransport der Lösemitteldämpfe aus der Trockenkammer 1 benötigt wird, wird unter Beachtung der DIN EN 1539 angenommen, dass das sich einstellende Lösemitteldampf-Luft-Gemisch 26 in der Trockenkammer 10% unterhalb der unteren Explosionsgrenze gehalten wird. Dies entspricht einem erforderlichen Luftvolumenstrom von 43270 Nm3/h. Das getrocknete Band wird im Anschluss ohne Kühlung aus der Trockenkammer ausgetragen, das finale Lösemitteldampf-Luft-Gemisch 26 wird der thermischen Nachverbrennung 24 zugeführt. Eine herkömmliche thermische Nachverbrennung arbeitet unter Beachtung einer ausreichenden Verweilzeit des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum bei ca. 900°C, dies gewährleistet die vollständige Umsetzung der Kohlenwasserstoffe zu CO2 und H2O. Unter Berücksichtigung der chemisch gebundenen Energie im Lösemitteldampf-Luft-Gemisch 26 müssen 7102 kW als zusätzlicher Brenngasstrom 25 der thermischen Nachverbrennung 24 zugeführt werden, um diese Abgastemperatur zu erreichen. Hierbei werden keine Brennraumverluste berücksichtigt. Der im Abgasstrom 13 enthaltene Enthalpiestrom beträgt 15358 kW. 3982 kW werden im Anschluss über ein Wärmeübertragersystem 27 zur Vorwärmung der Trockenluft 23 übertragen und weitere 1563 kW zur Bandvorwärmung 22. Pro Meter zu trocknendes Band werden bei dieser konventionellen Variante 1,896 kJ ins System eingetragen. Durch die Abgase der thermischen Nachverbrennung 13 und das getrocknete Band werden 11376 kW ausgetragen, die an anderen Wärmesenken ausgekoppelt werden müssen.
  • In ist das vereinfachte Energiestrommodell der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage nach Variante 1 dargestellt. Analog zum konventionellen Trocknungsverfahren werden 4274 kW dem System als chemisch gebundener Brennenergiestrom mit dem beschichteten Band 2 zugeführt. 1563 kW werden für die Bandvorwärmung 22 und 42 kW für die Verdampfung der Lösemittel in der Trockenkammer 1 umgesetzt. Wie in der vorliegenden Erfindungsbeschreibung dargestellt, werden die zirkulierenden Lösemitteldämpfe direkt einem Brennersystem 3 zugeführt. Im vorliegenden Energiestrommodell wird die Bandvorwärmung 22 über das gleiche Brennersystem thermisch versorgt. In der erfindungsgemäßen Ausführung der Trocknungsanlage soll ein Porenbrennersystem verwendet werden, welches ca. 40% der Brennstoffenergie in Form von Infrarotstrahlung umsetzt. Unter Beachtung des Infrarotanteiles werden 118 kW zur Trocknung und 3908 kW für die Bandvorwärmung ausgekoppelt. Pro Meter zu trocknendes Band werden bei dieser Verfahrensvariante 0,712 kJ ins System eingetragen. Durch die Abgase 13 und das getrocknete Band werden 3984 kW ausgetragen, die an anderen Wärmesenken ausgekoppelt werden müssen. Zusätzlich werden 290 kW chemisch gebundene Energie als unverbrannte Lösemitteldämpfe ausgetragen. Diese können anschließend auskondensiert und zurückgewonnen werden.
  • Zusammenfassend wird festgestellt, dass mit der neuen Variante im Vergleich zu konventionellen Trocknungsanlagen der Brennstoffeintrag durch die Stützfeuerung zu 100% eingespart wird. Die benötigte thermische Energie des Prozesses kann vollständig durch die chemisch gebundene Energie im Lösemittel gedeckt werden. Mit Hilfe der Porenbrennertechnologie ist eine rückstandsfreie Umsetzung der Lösemitteldämpfe möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Trockenkammer
    2
    Trockengut
    3
    Brennersystem
    4
    Verdichtermodul
    5
    Mischer
    6
    Infrarotdurchlässiges Glasmodul
    7
    Trockenkammereintritt
    8
    Trockenkammeraustritt
    9
    Verbrennungsluft
    10
    Rezirkulationsstrang
    11
    Lösemitteldampf-Brennerabgas-Gemisch oberhalb der oberen Explosionsgrenze
    12
    Inertgaszuführung
    13
    Brennerabgas
    14
    Stützbrennstoff für Startprozesse
    15
    Strömungsteilereinrichtung
    16
    Strömungsteilereinrichtung
    17
    Strömungsteilereinrichtung
    18
    Strömungsteilereinrichtung
    19
    Strömungsteilereinrichtung
    20
    Strömungsteilereinrichtung
    21
    Infrarotstrahlung
    22
    Bandvorwärmung
    23
    Trockenluft konventionelle Verfahren
    24
    Thermische Nachverbrennung
    25
    Stützbrennstoff für die thermische Nachverbrennung
    26
    Lösemittel-Luft-Gemisch unterhalb der unteren Explosionsgrenze
    27
    Wärmeübertragersystem
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0869323 A2 [0003]
    • EP 0582077 A1 [0004]
    • DE 102007025760 A1 [0005]
    • EP 0203377 A1 [0006]
    • DE 69604311 T2 [0007]
    • DE 3635833 A1 [0008]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN 1539 [0019]

Claims (10)

  1. Verfahren zur energetischen Optimierung des Trocknungsprozesses von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen in Trocknungsanlagen, indem die Erzeugnisse indirekt über Infrarotstrahlung erwärmt und die Lösemitteldämpfe abgeführt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale a) Die Trocknungsanlage wird oberhalb der oberen Explosionsgrenze betrieben. b) Die organischen Lösemitteldämpfe werden in einem Brennersystem, das Infrarotstrahlung erzeugt, verbrannt und die entstehende Infrarotstrahlung wird in den Trockenprozess eingekoppelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Abtransport des entstandenen Lösemitteldampfes durch Rezirkulation des selbigen in der Trockenkammer ohne Fremdgaseintrag erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Abtransport des Lösemitteldampfes durch Zuführung von Verbrennungsabgasen sowie Rezirkulation unterstützt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Trocknungsanlage bei Unterdruck betrieben wird und dass trotz des damit einhergehenden Lufteintrags aus der Umgebung in die Trocknungsanlage die Anlagenatmosphäre oberhalb der oberen Explosionsgrenze verbleibt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Trocknungsanlage bei Überdruck betrieben wird, sodass ein Lufteintrag aus der Umgebung in die Trockenkammer verhindert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Ein- und Auslassbereiche der Trockenkammer mit Absaugvorrichtungen für die austretenden Lösemitteldämpfe versehen werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass ein Porenbrenner als Brennersystem eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Einkopplung der im Brennersystem entstehenden Infrarotstrahlung durch ein infrarotdurchlässiges Glasmodul, welches Brennraum und Trockenstrecke voneinander trennt, realisiert wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass beim Anfahrvorgang die Anlage mit Inertgas beladen ist und anschließend das Inertgas kontinuierlich durch Lösemitteldämpfe substituiert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass überschüssige Lösemitteldämpfe aus der Trocknungsanlage ausgetragen und einer energetischen oder stofflichen Nutzung zugeführt werden.
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