DE3605100A1 - Textilmaschine mit kontinuierlicher konvektiver waermebehandlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine mit kontinuierlich konvektiver Wärmebehandlung einer textilen Stoffbahn durch auf einem Kreislauf in einem Gebläse beschleunigte und in einem in einem Saugraum vor dem Gebläse angeordneten Wärmetauscher erhitzte Umluft, wobei einem er­ sten Teilstrom der Umluft eine Vorrichtung zum thermischen Nachver­ brennen von mitgeführten Schadstoffen zugeordnet ist und bei dem Nach­ verbrennen freiwerdende Wärme die Energiequelle des Wärmetauschers bildet.

Bei vielen Produktionsprozessen mit Zuführung von Heißluft auf eine Wa­ re werden hieraus Behandlungsmittel der Vorbehandlung, wie z.B. Spinn- Öle, Weichmacher oder Farbstoffe, frei und gelangen dann vermischt mit Flusen und Staub in die Abluft der Anlage. Da diese Stoffe durch Geruch, Farbe und Niederschläge eine Belästigung und sogar Schädigung der Umge­ bung darstellen, wird in zunehmenden Maße die Aufgabe gestellt, die Ver­ unreinigung der Luft abzustellen.

Die Abluft einer Textilmaschine eingangs genannter Art kann durch Nach­ verbrennung von mitgeführten Schadstoffen gereinigt werden. In solchen thermischen Nachverbrennungssystemen wird die Abluft auf ca 750°C erwärmt. Die mitgeführten organischen Schadstoffe werden im wesentlichen in Kohlendioxid und Wasser umgesetzt. Die beim thermischen Nachver­ brennen der Schadstoffe freiwerdende Wärmemenge kann z.B. zum Auf­ heizen des Inhalts eines Ölumlaufkessels herangezogen werden. Mit dem erhitzten Umlauföl kann dann die Heizseite eines zum Aufheizen des Um­ luftstroms der jeweiligen Textilmaschine vorgesehenen Wärmetauschers beaufschlagt werden. Nachteilig ist hierbei, daß infolge der Reinigung der Abgase ein einen erheblichen Aufwand bedingendes Ölumlaufheizsystem zwingend erforderlich ist.

Man könnte daher versuchen, die erhitzten Gase des thermischen Nach­ verbrennungssystems unmittelbar zum Aufheizen der Umluft der jeweili­ gen Textilmaschine heranzuziehen. Entsprechende Versuche haben sich als nicht genügend betriebssicher herausgestellt, weil die zum Nachver­ brennen der Schadstoffe der Abluft erforderlichen Temperaturen von größenordnungsmäßig 750°C weit über den für die Behandlung von Tex­ tilien zulässigen Temperaturen in der Größenordnung von 200°C liegen. Die dem Nachverbrennungssystem zuzuführende Wärmeenergie ist daher entweder zu groß für den Verbrauch im Umluftsystem der Maschine und kann zu Überhitzung führen oder bei Verminderung der zugeführten Nachverbrennungsenergie kann nur ein zu geringer Teil der Umluft als nachverbrannte bzw. gereinigte Abluft abgeführt werden mit dem Ergeb­ nis, daß die Umluft zu viel Schadstoffe mitführt und eine Verschmutzung der behandelten Ware hervorrufen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermisches Nachverbren­ nungssystem so in die jeweilige Textilmaschine zu integrieren, daß die zum Betrieb der Nachverbrennungsanlage erforderliche Wärmeenergie total zum Aufheizen des Umluftstroms der Maschine zu verwerten ist und wei­ tere Wärmeenergie zum Aufheizen des Zuluftstroms nicht erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei der Textilmaschine eingangs genannter Art mit durch auf einem Kreislauf in einem Gebläse beschleu­ nigtem und in einem Saugraum vor dem Gebläse angeordneten Wärme­ tauscher erhitztem Umluftstrom darin, daß innerhalb des Saugraums vor dem Gebläse ein Brenner, insbesondere ein Linienbrenner mit sich an­ schließender Brennkammer zum thermischen Nachverbrennen der Schad­ stoffe bei ausreichender Brenntemperatur dem die Schadstoffe enthalten­ den ersten Teilstrom der Umluft zugeordnet ist, daß der Wärmetauscher aus einem ersten Abschnitt zum Vorwärmen des dem Brenner zuzuführen­ den, von der Umluft abgezweigten ersten Teilstroms sowie aus einem zweiten Abschnitt zum Erwärmen eines über einen Bypass einstellbaren zweiten Teilstroms der Umluft besteht und daß zwischen Brennkammer und Wärmetauscher ein Verbindungskanal zwischen dem im Brenner behan­ delten ersten Teilstrom und im Anschluß an den Wärmetauscher ein aus der Maschine führender Abluftkanal vorgesehen ist.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der dem thermischen Nachverbrennungs­ system zuzuführende Teilstrom der Umluft vor dem Nachverbrennen zu­ nächst durch die Abluft des Nachverbrennungssystems aufgeheizt wird, kann das Nachverbrennungssystem mit wesentlich weniger Energie be­ trieben werden als im Fall der direkten Zufuhr dieses Teilstroms zum Brenner. Die Verminderung der zugeführten Energie bedeutet zugleich eine Verminderung der bei der Nachverbrennung anfallenden Abwärme. Die Abwärme kann daher im wesentlichen in dem vorzugsweise eben­ falls im Saugraum der Textilmaschine angeordneten Wärmetauscher ver­ braucht werden. Dieser Wärmetauscher soll erfindungsgemäß aus einem ersten Abschnitt zum Vorwärmen des der Nachverbrennung zuzuführen­ den ersten Teilstroms der Umluft und aus einem zweiten Abschnitt zum Aufheizen eines zweiten Teilstroms der Umluft der Maschine herange­ zogen werden.

Die einzelnen, erfindungsgemäßen Aggregate werden zweckmäßig so aus­ gelegt, daß der zweite Umluftstrom auf eine in der Maschine höchstens verwertbare Temperatur bei maximalem Energieverbrauch aufzuheizen ist. Für den Fall, daß die maximale Temperatur oder die maximale Ener­ gieabgabe des Umluftstroms der Maschine nicht gewünscht wird, kann ein Teil der abgekühlten Umluft durch einen Bypass vorbei am Wärme­ tauscher geführt und anschließend wieder mit dem erhitzten zweiten Umluftteilstrom zusammengeführt durch das Gebläse beschleunigt werden. Durch die Vorgabe der Querschnitte der einzelnen Umluftteilströme und des Bypasses können die Temperaturen sowohl des der Abluft zuzufüh­ renden ersten Teilstroms als auch des auf zuheizenden zweiten Teilstroms der Umluft und des Bypasses so eingestellt werden, daß mit möglichst geringem Energieverbrauch im Nachverbrennungssystem ein den Erforder­ nissen angepaßter erster Umluftstrom zum Abführen der jeweils anfallen­ den Schadstoffe und eine jeweils gewünschte Arbeitstemperatur in der Textilmaschine erreicht werden.

Um zu erreichen, daß die einzelnen Teilströme der Umluft auf breiter Front, das heißt auf der ganzen sich über die Maschinenlänge (gemessen in der Stofftransportrichtung) entsprechenden Breite des Stroms, durch den Wärmetauscher und den Brenner fließen können, werden als Wärme­ tauscher und Brenner vorzugsweise solche Aggregate verwendet, die die Teilströme möglichst unmittelbar in voller Breite erfassen können. Als Brenner wird daher bevorzugt ein Linienbrenner, insbesondere betrieben mit Gas, eingesetzt.

Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.

In der Zeichnung wird ein senkrechter Schnitt quer zur Transportrichtung eines Spannrahmens schematisch dargestellt. In dem als Beispiel gewähl­ ten Spannrahmen wird eine Stoffbahn 1, vorzugsweise gehalten an ihren Längsrändern 2, in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene (Transport­ richtung) zwischen oberhalb und unterhalb des Stoffbahnweges angeord­ neten Blaskästen 3 hindurchgeführt. Die Blaskästen 3 besitzen Düsen, aus denen erhitzte Behandlungsluft auf die Fläche der Stoffbahn 1 in Pfeilrichtung 4 geblasen wird. An der Stoffbahn 1 wird die Luft reflek­ tiert und gelangt in Pfeilrichtung 5 bzw. 6 über zwischen den Blaskä­ sten 3 vorgesehene Rückströmkanäle in den Rückströmraum 7 der Ma­ schine und wird von dort einem Saugraum 8 mit Wärmetauscher 9 ei­ nes Gebläses 10 zugeführt. Das Gebläse 10 fördert die Luft wiederum zu den Blaskästen 3.

An der Stoffbahn 1 nimmt die - wie beschrieben - im Kreislauf geführte Umluft verschiedene Schadstoffe, wie Spinnöl- und Avivagendämpfe, auf. Aus diesem Grund soll ständig ein Teilstrom der Umluft abgezweigt und - nach einer Reinigung - als Abluft über Dach abgeblasen werden. Bei dem Spannrahmen gemäß Ausführungsbeispiel wird die Umluft vor dem Wärmetauscher 9 in zwei oder drei Teilströme 11, 12 und - gegebenen­ falls - 13 unterteilt. Der erste und zweite Teilstrom 11, 12 gelangen durch den Wärmetauscher 9, während der dritte Teilstrom durch einen eventuell - mehr oder weniger - geöffneten Bypass 14 vorbei am Wärme­ tauscher 9 dem Saugraum 8 zuzuführen ist. Im Saugraum 8 werden die Teilströme 12 und 13 wieder vereinigt und als Umluft 15 im Gebläse 10 erneut beschleunigt.

Der insgesamt mit 9 bezeichnet Wärmetauscher gemäß Ausführungsbeispiel besteht aus einem ersten Abschnitt 16 zum Vorwärmen des in die Abluft gehenden ersten Teilstroms 11 und einem zweiten Abschnitt 17 zum Auf­ heizen des Teilstroms 12 der Umluft. Der im ersten Abschnitt 16 des Wärmetauschers 9 vorgewärmte erste Teilstrom 11 der Umluft gelangt über einen Verbindungskanal 18 in einen sich über die ganze Umluftstrom­ breite (gemessen in der Stofftransportrichtung) entsprechenden Linien­ brenner mit anschließender Brennkammer 20. Die Brennkammer 20 ist im Ausführungsbeispiel labyrinthartig lang gestreckt, das heißt an den Brenner 19 schließt sich eine mäanderförmige Verweilstrecke als Brenn­ kammer 20 an, in der die in der Umluft gesammelten Schadstoffe all­ mählich verbrannt werden.

Die auf diese Weise durch thermische Nachverbrennung gereinigte Abluft 21 besitzt eine relativ hohe Temperatur von größenordnungsmäßig 750°C. Dieser hohe Wärmeinhalt wird in dem Wärmetauscher 9 zum Vorwärmen des ersten und zweiten Teilstroms der Umluft im ersten Abschnitt 16 bzw. zweiten Abschnitt 17 herangezogen. Nach dem Durchlaufen durch die beiden Abschnitt 16 und 17 des Wärmetauschers 9 gelangt die nun­ mehr gereinigte Abluft in einen Abluftkanal 22 und von dort aus - even­ tuell über einen Ventilator - zum Kamin der jeweiligen Anlage. Wenn der Wärmetauscher nach Rohrbündelart ausgebildet ist, soll die vom Bren­ ner 19 kommende Abluft durch die Rohre des Wärmetauschers geleitet werden.

Das beschriebene integrierte Nachverbrennungssysztem bestehend aus Brenner 19 und Brennkammer 20 wird in dem Saugraum 8 jedes Feldes eines Spannrahmens eingebaut. Der Brenner 19 wird der Natur und der Dichte der zu verbrennenden Schadstoffe entsprechend geregelt. Die not­ wendige Verweilzeit zum Nachverbrennen der Schadstoffe wird dadurch erhalten, daß die im Brenner 19 aufgeheizte Luft über Umlenkbleche 23 mäanderförmig hin- und hergeleitet wird. Die anschließend immer noch heiße (Ab-)luft wird über den Verbindungskanal 18 in den Wärmetauscher 9 geleitet. Dort wird die durch Verbrennung gereinigte Luft durch die Wirkung des ersten und zweiten Teilstroms der Umluft abgekühlt. Ein solches Nachverbrennungssystem mit anschließendem Wärmetauscher wird in jedem Feld eines Spannrahmens benötigt. Der Abluftkanal 22 kann jedoch als Sammelkanal durch die gesamte Maschine führen, so daß pro Maschine in der Regel nur ein Abluftventilator zum Abführen der durch Verbrennung gereinigten Luft in die Außenluft erforderlich ist.

Der nicht als Abluft verwendete Teil der Umluft 15 wird mit einem Teilstrom 12 durch den zweiten Abschnitt 18 des Wärmetauschers 9 ge­ leitet. Wichtig ist hierbei, daß sich die aus dem Brenner 19 bzw. der Brennkammer 20 kommende heiße Abluft im zweiten Abschnitt 17 be­ reits durch das Vorwärmen des ersten Teilstroms 11 der Umluft etwas abgekühlt hat. Die in der Maschine verbleibende Umluft des zweiten Teilstroms 12 wird also nicht übermäßig erhitzt, so daß dieser Umluft­ teilstrom dem Gebläse 10 und den Blaskästen 3 zugeführt werden kann.

Die Temperatur der Umluft 15 kann in der beschriebenen Vorrichtung sehr genau geregelt werden. Im Ausführungsbeispiel wird je nach Wär­ meanforderung ein Teil des Luft/Luftwärmetauschers 9 von einem mo­ torisch in der Pfeilrichtung anzutreibenden Blech 24 so abgedeckt, daß dieser Teil des Wärmetauschers 9 nicht mehr mit der von der Stoffbahn rückströmenden Umluft 15 beaufschlagt werden kann. Gleichzeitig wird für die Umluft der Bypass 14 für den dritten Teilstrom 13 geöffnet. Hinter dem Bypass 14 werden der erhitzte zweite Umluft-Teilstrom 12 und der nicht erhitzte dritte Umluft-Teilstrom 13 wieder zusammenge­ führt und als Umluft 15 im Saugraum 8 wieder gemischt. Je nach Stel­ lung des Abdeckblechs 24 und damit je nach Größe des über den zwei­ ten Abschnitt 17 des Wärmetauschers 9 fließenden Umluftstroms kann dieser zweite Teilstrom mehr oder weniger stark erwärmt werden. Durch Anpassen der Strömungsmengen von zweitem und drittem Teilstrom 12 bzw. 13 kann also die Temperatur der Umluft 15 auf einen vorgege­ benen Wert exakt eingestellt werden.

Als Brenner 19 wird in der Regel ein Gasbrenner vorgesehen. Demgemäß werden die Maschine und die in der Maschine umgewälzte Umluft 15 ge ­ trennt in jedem Feld über einen Brenner beheizt, der eine für den Be­ trieb der Maschine an sich zu hohe Temperatur erzeugt, dessen Abwärme aber in einem ersten Wärmetauscherfeld 16 zunächst zum Aufwärmen der in den Brenner 19 bearbeiteten Abluft ausgenutzt wird, so daß ein sich anschließendes Wärmetauscherfeld 17 eine für die Erwärmung der Umluft der Maschine noch annehmbare Temperatur aufweist.

• Bezugszeichenliste  1 = Stoffbahn
   2 = Längsränder (1)
   3 = Blaskästen
   4 = Pfeilrichtung
   5 = Pfeilrichtung
   6 = Pfeilrichtung
   7 = Rückströmraum
   8 = Saugraum
   9 = Wärmetauscher
  10 = Gebläse
  11 = erster Teilstrom
  12 = zweiter Teilstrom
  13 = dritter Teilstrom
  14 = Bypass
  15 = Umluft
  16 = erster Abschnitt (9)
  17 = zweiter Abschnitt (9)
  18 = Verbindungskanal
  19 = Brenner
  20 = Brennkammer
  21 = Abluft
  22 = Abluftkanal
  23 = Umlenkblech
  24 = Abdeckblech

Claims (5)

1. Textilmaschine mit kontinuierlicher konvektiver Wärmebehandlung einer textilen Stoffbahn (1) durch auf einem Kreislauf in einem Ge­ bläse (10) beschleunigte und in einem in einem Saugraum vor dem Ge­ bläse (10) angeordneten Wärmetauscher (9) erhitzte Umluft, wobei ei­ nem ersten Teilstrom (11) der Umluft eine Vorrichtung zum thermi­ schen Nachverbrennen von mitgeführten Schadstoffen zugeordnet ist und die bei dem Nachverbrennen freiwerdende Wärme auf die Heiz­ seite des Wärmetauschers geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Saugraums (8) vor dem Gebläse ein Brenner (19), insbe­ sondere Linienbrenner, mit sich anschließender Brennkammer (20) zum thermischen Nachverbrennen der Schadstoffe bei ausreichender Brenn­ temperatur dem die Schadstoffe enthaltenden ersten Teilstrom (11) der Umluft zugeordnet ist, daß der Wärmetauscher (9) aus einem er­ sten Abschnitt (16) zum Vorwärmen des dem Brenner (19) zuzuführen­ den, von der Umluft abgezweigten ersten Teilstroms (11) sowie aus einem zweiten Abschnitt (17) zum Erwärmen eines über einen Bypass (14) einstellbaren zweiten Teilstroms (12) der Umluft besteht und daß zwischen Brennkammer (20) und Wärmetauscher (9) ein Verbindungs­ kanal (18) für den im Brenner (19) behandelten ersten Teilstrom (11) und im Anschluß an den Wärmetauscher (9) ein aus der Maschine führender Abluftkanal (22) vorgesehen ist.

2. Textilmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brenner (19) nachgeschaltete Brennkammer (20) eine nach Labyrinthart ausgebildete Verweilstrecke zum vollständigen Nachverbrennen der Schad­ stoffe enthält.

3. Textilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht der Nachverbrennung zugeführten Umluft der Weg über den zweiten Abschnitt (17) des Wärmetauschers (9) und über einen am Wär­ metauscher vorbeiführenden Bypass (14) zugeordnet ist und daß dem Quer­ schnitt dieser beiden Wege ein einziges mehr oder weniger in den einen oder anderen Weg zu schiebendes Abdeckblech (24) zum Einstellen einer vorgegebenen Temperatur im im nachgeschalteten Gebläse verei­ nigten Umluftstrom (15) zugeordnet ist.

4. Textilmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (9) nach Rohrbündelart aus­ gebildet ist.

5. Textilmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Brenner (19) als Gasbrenner ausgebildet ist.