DE10349090A1 - Plant and method for drying objects - Google Patents

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Apostolos Katefidis
Michael Dr. Hager
Werner Dr. Swoboda
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Eisenmann SE
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Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
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Abstract

The invention to a system which is used to dry objects, comprising a drying cubicle ( 1 ), known per se, wherein the objects are exposed to hot air. The process waste air from a high temperature fuel cell ( 10 ) is used as hot air which is directly introduced into the drying cubicle ( 1 ). The high pressure fuel cell ( 10 ) is operated, according to thermal energy required for the drying process, whereby according to the extent thereof electric energy is also accumulated and is disregarded when controlling the high temperature fuel cell ( 10 ), whereby electrical consumers for said electrical energy can always be found. The inventive system and method for drying objects are relatively inexpensive and have a very high energy utilisation ratio.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Trocknen von Gegenständen mit

  • a) einer Trocknerkabine, die mindestens einen Abschnitt aufweist, in welchem die Gegenstände heißer Luft aus gesetzt sind;
  • b) einer Heizeinrichtung, welche die in die Trocknerkabine eingeführte Luft erhitzt;
sowie
ein Verfahren zum Trocknen von Gegenständen, bei dem Luft erhitzt und die Gegenstände mit erhitzter Luft beaufschlagt werden.The invention relates to a system for drying objects with
  • a) a dryer booth having at least a portion in which the objects of hot air are set out;
  • b) a heater which heats the air introduced into the dryer booth;
such as
a method for drying objects, in which air is heated and the articles are exposed to heated air.

Sowohl aus Umwelt- als auch aus Kostengründen wird dem Umgang mit Energie beim Trocknen von Gegenständen zunehmend Beachtung geschenkt. Insbesondere beim Trocknen von großen, lackierten Gegenständen, wie beispielsweise Fahrzeugkarosserien, müssen erhebliche Energiemengen eingesetzt werden, so daß Energieeinsparungen zu erheblichen Kostenreduzierungen führen.Either For environmental as well as cost reasons, the handling of energy when drying objects increasingly paid attention. Especially when drying large, painted objects such as vehicle bodies, need considerable amounts of energy be used, so that energy savings too lead to significant cost reductions.

Bei bekannten Trocknern der eingangs genannten Art, wie sie insbesondere zum Trocknen von frisch lackierten Fahrzeugkarosserien verwendet werden, finden als Heizeinrichtung für die Trocknerluft thermische Nachverbrennungsvorrichtungen Verwendung. Diese thermischen Nachverbrennungsvorrichtungen tragen zur Energieeinsparung schon insoweit bei, als sie der der Trocknerkabine entnommenen, kohlenwasserstoffhaltigen Luft durch Verbrennung ihren Energiegehalt entzieht und dabei diese Luft gleichzeitig reinigt.at known dryers of the type mentioned, in particular be used for drying freshly painted vehicle bodies, find as a heating device for the dryer air thermal afterburners use. These thermal afterburners contribute to energy savings already in so far as they were taken from the dryer cubicle, hydrocarbonaceous air by burning its energy content withdraws while cleaning this air at the same time.

Im allgemeinen reicht jedoch der Energiegehalt der Abluft der Trocknerkabine nicht aus, um die zur vollständigen Reinigung erforderliche Verbrennungstemperatur zu erreichen. Der zu entsorgende Trockner-Abluftstrom muß daher auf eine zur vollständigen Oxidation der in der Trockner-Abluft enthaltenen organischen Bestandteile notwendige Temperatur aufgeheizt werden. Hierzu sind entsprechende Brennstoffe zuzuführen. Die heiße, die thermische Nachverbrennungsvorrichtung verlassende Luft wird nunmehr einem oder mehreren Wärmetauschern zugeführt, indem sie einen Teil ihrer Wärmeenergie der in der Trocknerkabine umgewälzten Luft übergeben. Ein direktes Einleiten der Verbrennungsluft der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung in die Trocknerkabine ist wegen der unter Umständen die Qualität der Lackoberfläche störenden in der Abluft noch verhandenen bzw. entstehenden Fremdstoffe und der schechteren Temperaturregelung zu vermeiden. Die aus der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung stammenden und in dem oder den Wärmetauschern abgekühlte Luft wird sodann mit einer Temperatur dem Kamin zugeleitet, die sich nicht allzusehr von der im Inneren der Trocknerkabine herrschenden Temperatur unterscheidet. Typisch ist ein Wert von 160°C.in the In general, however, the energy content of the exhaust air of the dryer cubicle is sufficient not to complete the Cleaning required to reach combustion temperature. Of the to be disposed dryer-exhaust air flow must therefore to a complete oxidation the organic components contained in the dryer exhaust air necessary temperature to be heated. These are appropriate To supply fuels. The hot, The thermal post-combustion device leaving air is now one or more heat exchangers supplied by taking some of their heat energy the circulated in the dryer cubicle Passing air. One direct introduction of the combustion air of the thermal afterburning device in the dryer cubicle may be disturbing because of the quality of the paint surface the exhaust still surviving or resulting foreign matter and the to avoid faster temperature control. The from the thermal Nachverbrennungsvorrichtung originating and in the one or more heat exchangers cooled Air is then fed to the chimney at a temperature that Not too much of the temperature inside the dryer cubicle different. Typical is a value of 160 ° C.

Obwohl mit diesen bekannten Trocknern bereits erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden, wird nach weiteren Möglichkeiten gesucht, Energie zu sparen. Außerdem bedeuten die Wärmetauscher, die aus den oben erwähnten Gründen eingesetzt werden müssen, einen verhältnismäßig hohen apparativen Aufwand.Even though Already with these known dryers considerable energy savings are sought, is looking for other ways to increase energy save up. Furthermore mean the heat exchangers that from the above mentioned establish have to be used a relatively high equipment expense.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen bei geringerem apparativem Aufwand mit geringerem Einsatz an Primärenergie getrocknet werden kann.task It is the object of the present invention to provide an apparatus and a method specify the type mentioned, with which at lower apparativem Be effort dried with less use of primary energy can.

Diese Aufgabe wird, was die Vorrichtung angeht, dadurch gelöst, daß

  • c) die Heizeinrichtung mindestens eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle umfaßt, deren Prozess-Abluft der Trocknerkabine als heiße Luft zuführbar ist;
  • d) eine Steuerung vorgesehen ist, welche da) die Hochtemperatur-Brennstoffzelle ungeachtet der von ihr erzeugten elektrischen Energie so betreibt, daß die von ihr erzeugte thermische Energie dem Bedarf in der Trocknerkabine entspricht; db) die von der Hochtemperatur-Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie in der jeweils anfallenden Menge anderen Verbrauchern zuführt.
This object is achieved, as far as the device is concerned, in that
  • c) the heating device comprises at least one high-temperature fuel cell, the process exhaust air of the dryer cubicle can be supplied as hot air;
  • d) a controller is provided which da) the high-temperature fuel cell regardless of the electrical energy generated by it operates so that the thermal energy generated by it corresponds to the needs in the dryer cubicle; db) supplies the electrical energy generated by the high-temperature fuel cell in the respective amount accumulating other consumers.

Es ist bekannt, daß in Hochtemperatur-Brennstoffzellen zwei Arten von Energie, nämlich elektrische und thermische Energie anfallen. Ebenso bekannt ist, daß dann, wenn beide Arten von Energie verwendet werden können, ein Nutzungsgrad der Primärenergie von bis zu 90 % erreicht werden kann. Bisher wurden die Hochtemperatur-Brennstoffzellen allerdings primär in der Absicht eingesetzt, so viel wie möglich elektrische Energie zu erzeugen; für die thermische Energie, die sich dabei zwangsläufig ergab, wurden dann geeignete Verbraucher gesucht. Wo es solche Verbraucher nicht gab, ging die thermische Energie verloren.It is known that in High-temperature fuel cells two types of energy, namely electric and generate thermal energy. It is also known that if both types of energy can be used, a degree of utilization of the primary energy of up to 90% can be achieved. So far, however, the high temperature fuel cells have been primary Intended to use as much electrical energy as possible produce; For the thermal energy, which inevitably resulted, then became suitable Consumer wanted. Where such consumers did not exist, the lost thermal energy.

Erfindungsgemäß wird dieses bekannte Konzept, Hochtemperatur-Brennstoffzellen zu betreiben, auf den Kopf gestellt: Für den Einsatz bei Trocknern wird die Brennstoffzelle primär als Heizeinrichtung betrachtet, welche zur Erhitzung der Trocknerluft thermische Energie liefert. Dementsprechend wird die Hochtemperatur-Brennstoffzelle auch entsprechend dem Bedarf an thermischer Energie in der Trocknerkabine betrieben. Dabei ist es zunächst unerheblich, wieviel elektrische Energie in diesem Zusammenhang zwangsläufig mit anfällt. Für diese elektrische Energie gilt nunmehr das Prinzip, daß sich immer Verbraucher finden, denen diese elektrische Energie zuführbar ist. Dies fällt umso leichter, als elektrische Energie eine höherwertige Energieform ist, die vielseitiger einsetzbar ist als thermische Energie.According to the invention, this known concept of operating high-temperature fuel cells is turned upside down. For use in dryers, the fuel cell is primarily regarded as a heating device which supplies thermal energy for heating the dryer air. Accordingly, the high-temperature fuel cell is also operated according to the demand for thermal energy in the dryer booth. It is initially un Significantly, how much electrical energy is inevitably involved in this context. For this electrical energy is now the principle that always find consumers to whom this electrical energy can be supplied. This is all the easier as electrical energy is a higher energy form, which is more versatile than thermal energy.

Für die Verwertung der anfallenden elektrischen Energie wird vorteilhaft die folgende Philosophie befolgt: Die Steuerung setzt die elektrische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle primär für zur Anlage selbst gehörende elektrische Verbraucher und sekundär für außerhalb der Anlage befindliche elektrische Verbraucher ein. Auf diese Weise wird die Anlage hinsichtlich der elektrischen Energie weitgehend autark. Da der Bedarf an thermischer Energie in Trocknern sehr hoch sein kann, wird in vielen Fällen mehr elektrische Energie erzeugt, als die Verbraucher in der Anlage selbst abnehmen können. Erst diese überschüssige Energie wird dann an Verbraucher außerhalb der Anlage selbst abgeführt.For the recovery The resulting electrical energy is advantageously the following Philosophy followed: the controller sets the electrical energy the high-temperature fuel cell primary for to Plant itself belonging electrical consumers and secondarily for off-site electrical Consumers. In this way, the plant will respect the electrical energy largely self-sufficient. As the need for thermal Energy in dryers can be very high, in many cases more generates electrical energy as consumers in the plant itself can lose weight. Only this excess energy will be sent to consumers outside the system itself dissipated.

Sollte die von der Hochtemperatur-Brennstoffzelle erzeugte thermische Energie insbesondere beim Anfahren der Anlage, nicht ausreichen, muß aus dem elektrischen Netz nachge speist werden.Should the thermal energy generated by the high temperature fuel cell especially when starting the system, not sufficient, must from the electrical network nachge be fed.

Innerhalb der Anlage selbst wird die elektrische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle primär für die der Wärmeerzeugung dienenden elektrischen Verbraucher, z. B. für Infrarot-Strahler, und erst sekundär für andere elektrische Verbraucher, z. B. elektrische Antriebe, eingesetzt.Within the plant itself, the electrical energy of the high-temperature fuel cell is primarily for the heat generation serving electrical consumers, eg. B. for infrared emitters, and only secondary for others electrical consumers, eg. As electric drives used.

Auch dieses Prinzip spiegelt wieder, daß erfindungsgemäß die Hochtemperatur-Brennstoffzelle als Quelle thermischer Energie betrachtet wird. Soweit also elektrische Energie überschüssig ist, kann diese zur Erwärmung der zu trocknenden Gegenstände verwendet werden, was wiederum den Bedarf an erhitzter Luft reduziert. Die Brennstoffzelle kann dann insgesamt mit geringerer Leistung betrieben werden, wenn ein möglichst autarker Betrieb der gesamten Anlage angestrebt wird.Also this principle reflects again that according to the invention, the high-temperature fuel cell as Source of thermal energy is considered. So far as electrical Energy is surplus, This can be used for heating the objects to be dried used, which in turn reduces the need for heated air. The fuel cell can then overall lower power be operated if possible self-sufficient operation of the entire system is desired.

Wenn nach dem Speisen der der Wärmeerzeugung dienenden elektrischen Verbraucher der Anlage noch elektrische Energie übrigbleibt, wird diese für elektrische Antriebe möglichst innerhalb der Anlage selbst, also beispielsweise für die Motoren von verwendeten Gebläsen oder auch von Fördereinrichtungen verwendet.If after feeding the heat generation serving electrical consumers of the plant still electrical energy remains, will this for electrical drives possible within the plant itself, so for example for the engines of used blowers or also of conveyors uses.

Erst wenn die elektrische Energie innerhalb der Anlage selbst nicht verbraucht werden kann, wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage die überschüssige Energie primär einem Energiespeicher und sekundär dem allgemeinen elektrischen Netz zugeführt. Als Energiespeicher kommen sowohl eine Batterie als auch eine Elektrolyseeinrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff in Betracht. Auch die Energiespeicher erhöhen die Autarkie der Anlage, da ihnen in Phasen, in denen die elektrische und/oder thermische Leistung der Hochtemperatur-Brennstoffzelle nicht ausreicht, Energie entnommen werden kann.First when the electrical energy inside the plant itself is not consumed can be in an advantageous embodiment of the system according to the invention the excess energy primarily one Energy storage and secondary supplied to the general electrical network. Come as energy storage both a battery and an electrolysis device for generating of hydrogen. The energy storage increase the Autarky of the plant, given them in phases where the electric and / or thermal performance of the high temperature fuel cell insufficient, energy can be taken.

Bei bekannten Anlagen der eingangs genannten Art wurden, wie oben schon erwähnt, thermische Nachverbrennungsvorrichtungen eingesetzt, um die erheblichen Energiemengen, die benötigt werden, zu gewinnen und gleichzeitig die Trockner-Abluft zu reinigen. Da bei erfindungsgemäßen Anlagen die erhitzte Trocknerluft jedenfalls zum überwiegenden Anteil aus der Hochtemperatur-Brennstoffzelle stammt, kann zum Reinigen der die Trockenkammer verlassenden kohlenwasserstoffhaltigen Luft eine regenerative Nachverbrennungsvorrichtung vorgesehen werden. Diese führt den Reinigungsvorgang mit geringerem Energieaufwand als eine thermische Nachverbrennungsvorrichtung durch. Die hierbei freiwerdende überschüssige thermische Energie reicht zum Betrieb des Trockners nicht aus.at known systems of the type mentioned were, as above mentioned, thermal afterburners used to reduce the considerable Amounts of energy needed to win and at the same time to clean the dryer exhaust air. There in systems according to the invention the heated dryer air for the most part from the High-temperature fuel cell comes, can be used to clean the Drying chamber leaving hydrocarbonaceous air a regenerative Afterburning be provided. This leads the Cleaning process with less energy than a thermal Afterburner by. The resulting excess thermal Energy is not enough to operate the dryer.

Gleichwohl kann es nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sinnvoll sein, einen Wärmetauscher vorzusehen, in welchem ein Wärmetausch zwischen der regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung entnommener heißer Luft und der Außenatmosphäre entnommener und der Trocknerkabine zugeführter Luft stattfindet. In diesem Wärmetauscher wird also dem die regenerative Nachverbrennungseinrichtung verlassenden, nur noch eine geringe Temperatur aufweisendem Gas, noch weitere Wärme entnommen, um sie der Nutzung innerhalb der Trocknerkabine zuzuführen.nevertheless it may be useful according to another preferred embodiment of the invention, a heat exchanger to provide, in which a heat exchange removed between the regenerative Nachverbrennungsvorrichtung hot Air and the outside atmosphere removed and the dryer cubicle supplied Air takes place. In this heat exchanger So will leave the regenerative afterburner, only a low temperature gas having, even more Heat removed, to be used within the dryer cubicle.

Die o. g. Aufgabe wird, was das Verfahren zum Trocknen von Gegenständen angeht, dadurch gelöst, daß

  • a) als heiße Luft die Prozess-Abluft einer Hochtemperatur- Brennstoffzelle verwendet wird;
  • b) die Hochtemperatur-Brennstoffzelle ungeachtet der dabei erzeugten elektrischen Energie entsprechend dem Bedarf an thermischer Energie bei dem Trocknervorgang betrieben wird;
  • c) die von der Hochtemperatur-Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie in der jeweils anfallenden Menge elektrischen Verbrauchern zugeführt wird.
The above object is, as regards the method for drying of objects, solved by
  • a) as hot air, the process exhaust air of a high-temperature fuel cell is used;
  • b) the high-temperature fuel cell is operated in accordance with the need for thermal energy in the drying process, regardless of the electrical energy generated thereby;
  • c) the electrical energy generated by the high-temperature fuel cell is supplied in each case amount of electrical consumers.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen sinngemäß den o. g. Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The Advantages of the method according to the invention correspond to the o. G. Advantages of the device according to the invention.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die ebenfalls ihr Analogon in oben schon erläuterten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden, sind in den Ansprüchen 8 bis 12 angegeben.Advantageous embodiments of the method according to the invention, which also their Analo gon in above already explained embodiments of the device according to the invention are given in the claims 8 to 12.

Da beim erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen elektrische Energie zur freien Verfügung steht, macht es Sinn, nach Erreichen der Betriebstenperatur der Brennstoffzelle zumindest teilweise das Brenngas durch elektrische Energie zu erhitzen. Dadurch erhöht sich der thermische Wirkungsgrad. Die Austrittstemperatur der Prozess-Abluft erhöht sich so auf etwa 600° C.There in the method according to the invention In general, there is free energy available makes sense, after reaching the operating temperature of the fuel cell at least partially to heat the fuel gas by electrical energy. This increases the thermal efficiency. The outlet temperature of the process exhaust air elevated so to about 600 ° C.

Wo in der Trocknerkabine eine Inertatmosphäre benötigt wird, insbesondere bei der Verarbeitung von W-härtenden Lacken, kann die Prozess-Abluft der Hochtemperatur-Brennstoffzelle direkt die Inertatmosphäre bilden. Sie ist von Hause aus hinreichend sauber und besteht insbesondere bei Verwendung von Erdgas als Brenngas nahezu ausschließlich aus Kohlendioxid, das bei der Aushärtung von UV-Lacken eine wichtige Rolle spielt.Where In the dryer cubicle an inert atmosphere is needed, especially at the processing of W-curing Lacquers, can the process exhaust air of the high-temperature fuel cell directly the inert atmosphere form. It is sufficiently clean from home and exists in particular when using natural gas as a fuel gas almost exclusively Carbon dioxide that is when curing of UV varnishes plays an important role.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigenembodiments The invention will be explained in more detail with reference to the drawing; it demonstrate

1 schematisch eine Anlage zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien; 1 schematically a system for drying vehicle bodies;

2 etwas detaillierter eine in der Anlage der 1 enthaltene Hochtemperatur-Brennstoffzelle sowie deren nächste Umgebung; 2 a little more detailed one in the annex of the 1 contained high-temperature fuel cell and their immediate vicinity;

3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage. 3 a second embodiment of a system according to the invention.

Die in der Zeichnung dargestellte Anlage zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien umfaßt als zentrale Komponente die eigentliche Trocknerkabine 1, die durch eine Trennwand 2 in eine Vorerwärmungszone 3 und eine Haupt-Trocknungszone 4 unterteilt ist. Die frisch lackierten Fahrzeugkarosserien werden mit Hilfe eines nicht dargestellten Fördersystems zunächst in die Vorerwärmungszone 3 eingebracht und dort durch die kombinierte Wirkung einer über eine Leitung 5 eingebrachten Heißluft und elektrisch betriebener Infrarotstrahler 6 auf eine Temperatur von etwas unter 100° C gebracht. Dabei wird der größte Teil des Lösemittels ausgetrieben. Die stark lösemittelhaltige Luft wird über eine Leitung 7 der Trocknerkabine entnommen und einer weiter unten beschriebenen Nachbehandlung zugeführt.The system shown in the drawing for drying vehicle bodies comprises as the central component of the actual dryer cubicle 1 passing through a partition 2 in a preheating zone 3 and a main drying zone 4 is divided. The freshly painted vehicle bodies are first with the aid of a conveyor system, not shown, in the preheating zone 3 introduced and there by the combined effect of a via a line 5 introduced hot air and electrically operated infrared radiator 6 brought to a temperature of slightly below 100 ° C. The majority of the solvent is expelled. The highly solvent-containing air is supplied via a pipe 7 taken from the dryer and fed to a post-treatment described below.

Die so vorerwärmten Fahrzeugkarosserien gelangen sodann in die Haupttrocknungszone 4, die ihrerseits nocheinmal in eine Aufwärm- und eine Haltezone unterteilt sein kann.The thus preheated vehicle bodies then enter the main drying zone 4 , which in turn can be subdivided once again into a warm-up and a holding zone.

Durch die im Vergleich zur Vorerwärmungszone 3 größere Länge der Haupttrocknungszone 4 wird angedeutet, daß sich die Fahrzeugkarosserien in der Haupttrocknungszone 4 länger als in der Vorerwärmungszone 3 befinden. Bei einem kontinuierlichen Durchlaufverfahren spiegeln sich diese unterschiedlichen Behandlungszeiten in unterschiedlichen Anlagenlängen wieder.By compared to the preheating zone 3 greater length of the main drying zone 4 it is indicated that the vehicle bodies in the main drying zone 4 longer than in the preheating zone 3 are located. In a continuous flow process, these different treatment times are reflected in different plant lengths.

Innerhalb der Haupttrocknungszonen 4 werden die Fahrzeugkarosserien zum einen mit heißer Luft, die ebenfalls über die Leitung 5 zugeführt wird, zum anderen aber mit Prozess-Abluft, die über Leitungen 8 eingespeist wird, auf eine Temperatur von 180° C gebracht. Die heiße Luft innerhalb des Haupttrocknerabschnitts 4 wird zur gleichmäßigen Erwärmung mit Hilfe von Gebläsen 9 umgewälzt. Bei der geschilderten Temperatur entweichen die restlichen Lösemittel aus dem Lack auf den Fahrzeugkarosserien; der Lack wird ausgehärtet.Within the main drying zones 4 The vehicle bodies are firstly with hot air, which also over the line 5 but on the other hand with process exhaust air, which is via lines 8th is fed, brought to a temperature of 180 ° C. The hot air inside the main dryer section 4 is used for uniform heating with the help of blowers 9 circulated. At the described temperature, the remaining solvents escape from the paint on the vehicle bodies; the paint is cured.

Zur Erzeugung der über die Leitungen 8 in den Haupttrocknerabschnitt 4 eingespeisten heißen Prozess-Abluft werden eine oder mehrere Hochtemperatur-Brennstoffzellen 10 eingesetzt. Derartige Hochtemperatur-Brennstoffzellen 10 können mit praktisch allen kohlenwasserstoffhaltigen Brenngasen betrieben werden, insbesondere mit Erdgas aber auch Biogas, Klärgas, Deponiegas oder sonstigen industriellen Restgasen, wie sie auch in der Lackiertechnik anfallen. Das Brenngas wird der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 über die Leitung 21 zugeführt. Es wird dort mit Hilfe einer elektrischen Heizvorrichtung 22 (vgl. 2) auf Betriebstemperatur gebracht. Die Heizvorrichtung 22 wird während des Anfahrens der Anlage aus Fremdstrom gespeist und nach Erreichen der Betriebstemperatur mit dem von der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 selbst erzeugten Strom betrieben. Dies deshalb, weil elektrische Energie im allgemeinen im Überschuß vorhanden ist, während die thermische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 möglichst vollständig der Trocknerkabine 1 zugeführt werden sollte.To generate the over the lines 8th in the main dryer section 4 fed hot process exhaust air are one or more high temperature fuel cells 10 used. Such high-temperature fuel cells 10 can be operated with virtually all hydrocarbon-containing fuel gases, in particular with natural gas but also biogas, sewage gas, landfill gas or other industrial residual gases, such as those incurred in painting. The fuel gas becomes the high-temperature fuel cell 10 over the line 21 fed. It will be there with the help of an electric heater 22 (see. 2 ) brought to operating temperature. The heater 22 is fed during startup of the plant from external power and after reaching the operating temperature with that of the high-temperature fuel cell 10 self-generated electricity. This is because electrical energy is generally present in excess while the thermal energy of the high temperature fuel cell 10 as completely as possible the dryer cubicle 1 should be supplied.

Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird über eine mit der Außenatmosphäre verbundene Leitung 23, in der eine steuerbare Klappe 24 liegt, zugeführt.The air required for combustion is passed through a line connected to the outside atmosphere 23 in which a controllable flap 24 lies, supplied.

Im Inneren der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 herrscht eine Temperatur von etwa 650°. Es entsteht eine Prozess-Abluft, die mit einer Temperatur von etwa 600° C die Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 verläßt. Diese Prozess-Abluft ist praktisch frei von Verunreinigungen, so daß sie über die Leitungen 8 ohne Zwischenschalten eines Wärmetauschers direkt in die Trocknerkabine 1 eingegeben werden kann, wo eine Temperatur von etwa 180° C eingestellt wird. Werden in der Trocknerkabine 1 U/V-härtende Lacke verarbeitet, so kann die hierfür erforderliche Inertatmosphäre direkt von der Prozess-Abluft gebildet werden, die insbesondere bei der Verwendung von Erdgas als Brenngas weit überwiegend aus Kohlendioxid besteht.Inside the high-temperature fuel cell 10 There is a temperature of about 650 °. The result is a process exhaust air, which at a temperature of about 600 ° C, the high-temperature fuel cell 10 leaves. This process exhaust air is virtually free of contaminants, so they pass over the pipes 8th without interposing a heat exchanger directly into the dryer cubicle 1 can be entered, where a temperature of about 180 ° C is set. Be in the dryer cubicle 1 U / V-curing paints processed, so can this required inert atmosphere can be formed directly from the process exhaust air, which consists largely of carbon dioxide, especially when using natural gas as fuel gas.

Knapp 60 % der gesamten Energie fällt als elektrische Energie, reichlich 40 % als thermische Energie an.just 60% of the total energy falls as electrical energy, abundant 40% as thermal energy.

Bevor auf die Verwendung der verschiedenen Energiearten und die hierfür eingesetzte Steuerung der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 eingegangen wird, sei zunächst die Beschreibung der gesamten Anlage zu Ende geführt:
Die die Trocknerkabine 1 über die Leitung 7 verlassende, stark lösemittelhaltige Abluft wird zunächst einer regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung 11 zugeführt, in welcher die organischen Verunreinigungen verbrannt, die Abluft somit gereinigt wird. Diese gereinigte, etwa 230° C heiße Abluft wird mit Hilfe eines Gebläses 12 einem Kamin 13 entweder direkt oder auf dem Umweg über einen Wärmetauscher 14 zugeleitet. Die heiße gereinigte Luft gibt dort einen Teil ihrer Wärme an Atmosphärenluft von etwa 20° C ab, die mit Hilfe eines weiteren Gebläses 15 angesaugt, durch den Wärmetauscher 14 hindurchgedrückt und sodann über die oben schon erwähnte Leitung 5 in die Trocknerkabine 1 mit einer Temperatur von etwa 180° C eingebracht wird. Die Leitung 5 führt weiter zu einer steuerbaren Klappe 25 und mündet zwischen der Klappe 24 und der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 in die Leitung 24. Durch Einstellen der Klappen 24 und 25 können ersichtlich die Menge und die Temperatur der der Hochtemperatur-Brennstoffzelle 10 zugeleiteten Luft bestimmt werden.Before the use of the various types of energy and the control of the high-temperature fuel cell used for this purpose 10 first, the description of the entire system has been completed:
The the dryer cubicle 1 over the line 7 leaving, highly solvent-containing exhaust air is first a regenerative Nachverbrennungsvorrichtung 11 fed, in which burned the organic impurities, the exhaust air is thus purified. This cleaned, about 230 ° C hot exhaust air is using a blower 12 a fireplace 13 either directly or via a heat exchanger 14 fed. The hot cleaned air gives off some of its heat to atmospheric air of about 20 ° C, with the help of another blower 15 sucked through the heat exchanger 14 pushed through and then on the above-mentioned line 5 in the dryer cubicle 1 is introduced at a temperature of about 180 ° C. The administration 5 leads to a controllable flap 25 and flows between the flap 24 and the high-temperature fuel cell 10 into the pipe 24 , By adjusting the flaps 24 and 25 can be seen the amount and temperature of the high-temperature fuel cell 10 supplied air.

Das Energiemanagement der gesamten Anlage erfolgt mit Hilfe einer elektronischen Steuerung in folgender Weise:
Die primäre Steuergröße ist der Bedarf an thermischer Energie, der in der Haupttrocknerzone 4 benötigt wird. Die Brennstoffzelle 10 wird so betrieben, daß die erforderliche thermische Energie erzeugt und die entsprechenden Mengen erhitzter Abluft über die Leitungen 8 in die Haupttrocknerzone 4 eingegeben werden können. Dabei wird auf die gleichzeitig anfallende elektrische Energie keine Rücksicht genommen. Mit dieser wird wie folgt verfahren: Zunächst werden über die Leitung 18 diejenigen elektrischen Verbraucher der Anlage selbst versorgt, die der Wärmegewinnung dienen, insbesondere also den Infrarotstrahlern 6 und die elektrische Heizeinrichtung 22. Überschüssige elektrische Energie wird über die Leitungen 17 den innerhalb der Anlage vorhandenen Gebläsen 12, 15 zugeleitet. Bei üblichen Trockneranlagen verbleibt auch jetzt noch überschüssige elektrische Energie, mit welcher über die Leitung 19 elektrische Antriebe, z. B. des die Fahrzeugkarosserien transportierenden Förderers, versorgt werden. Verbleibt dann noch elektrische Energie, wird diese über die Leitung 20 entweder in das elektrische Netz abgegeben oder zwischengespeichert, beispielsweise in Form einer elektrolytischen Wasserstofferzeugung.The energy management of the entire system is carried out by means of an electronic control in the following manner:
The primary control variable is the need for thermal energy in the main dryer zone 4 is needed. The fuel cell 10 is operated so that the required thermal energy generated and the corresponding amounts of heated exhaust air through the lines 8th in the main dryer zone 4 can be entered. In doing so, no consideration is given to the simultaneously occurring electrical energy. This is done as follows: First, over the line 18 those electrical consumers of the plant itself supplied, which serve to heat production, in particular so the infrared radiators 6 and the electric heater 22 , Excess electrical energy is transmitted through the lines 17 the fans present in the system 12 . 15 fed. In conventional dryer systems remains even now excess electrical energy, with which on the line 19 electric drives, z. B. of the vehicle bodies transporting conveyor, are supplied. Then still remains electrical energy, this is over the line 20 either released into the electrical network or cached, for example in the form of an electrolytic hydrogen production.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Trockneranlage unterscheidet sich von dem oben anhand der 1 und 2 beschriebenen nur dadurch, daß keine Nachverbrennungsvorrichtung und kein diesem nachgeschalteter Wärmetauscher, der Wärme von der die regenerative Nachverbrennungsvorrichtung verlassenden Luft auf die aus der Außenatmosphäre angesaugte Luft überträgt, vorgesehen sind. Statt dessen mündet die Leitung 5 über eine steuerbare Klappe 28 in die zum Kamin 13 führende Leitung 26; die Leitung 27, über welche Frischluft angesaugt wird, enthält ebenfalls eine steuerbare Klappe 29 und mündet zwischen dem Gebläse 15 und der Leitung 26 in die Leitung 5. Über die Klappen 28 und 29 lassen sich ersichtlich Menge und Temperatur der der Trocknerkabine 1 zugeführten Luft bestimmen.This in 3 illustrated embodiment of a dryer plant differs from the above based on the 1 and 2 described only in that no Nachverbrennungsvorrichtung and no downstream of this heat exchanger, which transfers heat from the regenerative afterburner air leaving the air sucked from the outside atmosphere, are provided. Instead, the line flows 5 via a controllable flap 28 in the direction of the fireplace 13 leading line 26 ; The administration 27 , via which fresh air is sucked in, also contains a controllable flap 29 and flows between the fan 15 and the line 26 into the pipe 5 , About the flaps 28 and 29 can be seen quantity and temperature of the dryer 1 Determine the supplied air.

Claims (14)

Anlage zum Trocknen von Gegenständen mit a) einer Trocknerkabine, die mindestens einen Abschnitt aufweist, in welchem die Gegenstände heißer Luft ausgesetzt sind; b) einer Heizeinrichtung, welche die in die Trocknerkabine eingeführte heiße Luft erhitzt; dadurch gekennzeichnet, daß c) die Heizeinrichtung mindestens eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) umfasst, deren Prozess-Abluft der Trocknerkabine (1) als heiße Luft zuführbar ist; d) eine Steuerung vorgesehen ist, welche da) die Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) ungeachtet der von ihr erzeugten elektrischen Energie so betreibt, daß die von ihr erzeugte thermische Energie dem Bedarf in der Trocknerkabine (1) entspricht; db) die von der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) erzeugte elektrische Energie in der jeweils anfallenden Menge anderen elektrischen Verbrauchern zuführt.An apparatus for drying articles comprising: a) a dryer booth having at least a portion in which the articles are exposed to hot air; b) a heater which heats the hot air introduced into the dryer booth; characterized in that c) the heating device comprises at least one high-temperature fuel cell ( 10 ), the process exhaust air of the dryer ( 1 ) can be supplied as hot air; d) a control is provided, which da) the high-temperature fuel cell ( 10 irrespective of the electrical energy generated by it, so that the thermal energy generated by it is in line with the requirements in the dryer cabin ( 1 ) corresponds; db) of the high-temperature fuel cell ( 10 ) generates electrical energy generated in each case amount to other electrical consumers. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung die elektrische Energie der Hochtempe ratur-Brennstoffzelle (10) primär für zur Anlage selbst gehörende elektrische Verbraucher (6, 12, 15) und sekundär für außerhalb der Anlage befindliche elektrische Verbraucher einsetzt.Installation according to Claim 1, characterized in that the control system controls the electrical energy of the high-temperature fuel cell ( 10 ) primarily for electrical equipment belonging to the plant itself ( 6 . 12 . 15 ) and secondarily used for off-site electrical consumers. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da die Steuerung die elektrische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) innerhalb der Anlage selbst primär für die der Wärmeerzeugung dienenden elektrischen Verbraucher (6), z. B. für Infrarotstrahler, und sekundär für andere elektrische Verbraucher, z. B. elektrische Antriebe, einsetzt.Plant according to claim 2, characterized in that the controller controls the electrical energy of the high-temperature fuel cell ( 10 ) within the plant itself primarily for the heat generating electrical consumers ( 6 ), z. B. for infrared radiators, and secondarily for other elektri consumers, eg B. electric drives used. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung die überschüssige, nicht in der Anlage selbst verbrauchte elektrische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) primär einem Energiespeicher und sekundär dem allgemeinen elektrischen Netz zuführt.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the controller controls the excess electrical energy of the high-temperature fuel cell not consumed in the system itself ( 10 ) primarily an energy storage and secondary to the general electrical network supplies. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine regenerative Nachverbrennungsvorrichtung (11) vorgesehen ist, welcher der Trockenkammer (1) entnommene kohlenwasserstoffhaltige Luft zur Reinigung zugeführt wird.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that a regenerative post-combustion device ( 11 ), which of the drying chamber ( 1 ) removed hydrocarbon-containing air is supplied for cleaning. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (14) vorgesehen ist, in welchem ein Wärmetausch zwischen der regenerativen Nachverbrennungsvorrichtung (11) entnommener heißer Luft und der Außenatmosphäre entnommener und der Trocknerkabine (1) zugeführter Luft stattfindet.Plant according to claim 5, characterized in that a heat exchanger ( 14 ), in which a heat exchange between the regenerative afterburning device ( 11 ) removed hot air and the outside atmosphere removed and the dryer cabin ( 1 ) supplied air takes place. Verfahren zum Trocknen von Gegenständen, bei dem Luft erhitzt und die Gegenstände mit der erhitzten Luft beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß a) als heiße Luft die Prozess-Abluft einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) verwendet wird; b) die Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) ungeachtet der dabei erzeugten elektrischen Energie entsprechend dem Bedarf an thermischer Energie für den Trocknungsvorgang betrieben wird; c) die von der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) erzeugte elektrische Energie in der jeweils anfallenden Menge elektrischen Verbrauchern zugeführt wird.Method for drying objects, in which air is heated and the articles are exposed to the heated air, characterized in that a) as hot air, the process exhaust air of a high-temperature fuel cell ( 10 ) is used; b) the high temperature fuel cell ( 10 ) is operated in accordance with the need for thermal energy for the drying process regardless of the electrical energy generated thereby; c) that of the high-temperature fuel cell ( 10 ) generated electrical energy is supplied in each case amount of electrical consumers. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) primär für zur Anlage selbst gehörende elektrische Verbraucher (6, 12, 15) und sekundär für außerhalb der Anlage befindliche elektrische Verbraucher verwendet wird.Method according to Claim 7, characterized in that the electrical energy of the high-temperature fuel cell ( 10 ) primarily for electrical equipment belonging to the plant itself ( 6 . 12 . 15 ) and secondarily used for off-site electrical consumers. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle innerhalb der Anlage selbst primär für die der Wärmeerzeugung dienende elektrischen Verbraucher, z. B. für Infrarot-Strahler und sekundär für andere elektrische Verbraucher, z. B. elektrische Antriebe, verwendet wird.Method according to claim 7 or 8, characterized that the electrical energy of the high temperature fuel cell inside the plant itself primary for the the heat generation serving electrical consumers, eg. B. for infrared emitters and secondarily for others electrical consumers, eg. As electric drives, is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige, nicht in der Anlage selbst verbrauchte elektrische Energie der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) primär einem Ener giespeicher und sekundär dem allgemeinen elektrischen Netz zugeführt wird.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the excess, not consumed in the plant itself electrical energy of the high-temperature fuel cell ( 10 ) primary energy storage and secondary is supplied to the general electrical network. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Trocknen entstehende kohlenwasserstoffhaltige Luft regenerativ nachverbrannt wird.Method according to one of claims 7 to 10, characterized that the during drying resulting hydrocarbon-containing air regenerative is burned. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Nachverbrennen erhitzte Luft zur Erwärmung von Luft verwendet wird, die der Außenatmosphäre entnommen und dem Trocknungsvorgang zugeführt wird.Method according to claim 11, characterized in that that the air heated by post-combustion is used to heat air, taken from the outside atmosphere and fed to the drying process becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der Betriebstemperatur der Brennstoffzelle (10) das Brenngas zumindest teilweise durch von der Brennstoffzelle (10) selbst gelieferte elektrische Energie erwämt wird.Method according to one of claims 7 to 12, characterized in that after reaching the operating temperature of the fuel cell ( 10 ) the fuel gas at least partially by the fuel cell ( 10 ) self-supplied electrical energy is erwämt. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozess-Abluft der Hochtemperatur-Brennstoffzelle (10) in der Trocknerkabine (1) eine Inertatmosphäre bildet.Method according to one of claims 7 to 13, characterized in that the process exhaust air of the high-temperature fuel cell ( 10 ) in the dryer cubicle ( 1 ) forms an inert atmosphere.
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