EP2220448A2 - Trockneranlage - Google Patents

Trockneranlage

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EP2220448A2
EP2220448A2 EP08848200A EP08848200A EP2220448A2 EP 2220448 A2 EP2220448 A2 EP 2220448A2 EP 08848200 A EP08848200 A EP 08848200A EP 08848200 A EP08848200 A EP 08848200A EP 2220448 A2 EP2220448 A2 EP 2220448A2
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EP
European Patent Office
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dryer
rnv
air
exhaust
temperature
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EP08848200A
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English (en)
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Inventor
Gerd Wurster
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Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022—Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure

Definitions

  • the invention relates to a dryer system with a dryer, are released in the combustible materials and / or condensate.
  • Dryers of this kind for example in the form of cathodic dip-paint kilns (CTL)
  • CTL cathodic dip-paint kilns
  • KTL furnaces release organic solvents and condensates from the stoving process.
  • designs are known in which the exhaust air from KTL furnaces is passed through a thermal afterburning.
  • a thermal afterburning requires a very high temperature in the order of about 750 0 C, which means a very high energy consumption.
  • the exhaust gas discharged to the ambient air then still has a temperature of about 250 ° C, for example.
  • the object of the invention is thus to operate a dryer in which flammable substances or condensate is released, and therefore must be operated with a high air flow, as energy-saving operation.
  • the pollutant load for the ambient air should be kept low.
  • a dryer system with a dryer, in particular a KTL furnace, with an exhaust duct, which is coupled to a regenerative post combustion (RNV), wherein the output of the RNV either via a heat exchanger for preheating supply air for the Dryer is led or partly via a high-temperature filter the dryer is supplied as supply air again.
  • RNV regenerative post combustion
  • Regenerative afterburning achieves significantly better energy utilization in exhaust air purification than in thermal afterburning.
  • a regenerative afterburning has two or more ceramic bodies, which are traversed by the exhaust air during the combustion process.
  • the exhaust air for example, only flows through the first storage medium for preheating, is heated and cleaned by means of a burner and then flows through the second ceramic storage medium for the purpose of cooling in countercurrent principle.
  • the flow direction through the two ceramic storage media is changed over by a flap control from time to time to ensure better heat utilization.
  • RNV plants operate authotherm, i. without requiring additional energy for combustion.
  • the exhaust air is heated in a thermal afterburning only by means of a burner to a sufficiently high temperature of, for example, about 750 0 C, which is necessary for the decomposition of the harmful components, with a partial recovery of energy through a heat exchanger is possible.
  • a regenerative afterburning is now used instead of a thermal afterburning.
  • RNV regenerative afterburner
  • the exhaust air can in this case with a temperature of at most about 220 0 C, preferably of at most about 210 0 C, are discharged to the ambient air.
  • the RNV is operated without a heat exchanger, preferably at least about 60%, preferably at least about 80%, particularly preferably about 90%, of the exhaust air from the RNV is returned to the dryer as supply air.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a dryer installation according to the invention with a dryer in the form of a KTL furnace using a heat exchanger.
  • Fig. 2 shows a modification of the dryer system of FIG. 1 using a high-temperature filter for the partial return of exhaust air from the RNV in the dryer and
  • Fig. 3 shows a dryer system according to the prior art with a thermal post-combustion (TNV).
  • TSV thermal post-combustion
  • a known by use dryer system is shown schematically and designated 40 in total.
  • the known dryer system 40 has a dryer 42 approximately in the form of a KTL furnace, which has an operating temperature of for example 210 0 C.
  • Exhaust gas from the dryer 42 is discharged via an exhaust pipe 50 and guided by a fan 44 via a heat exchanger 46 and there heated to, for example, about 530 0 C.
  • the exhaust gas After passing through the heat exchanger 46, the exhaust gas enters via a line 52 in a thermal post-combustion (TNV) 48, in which it is heated by a burner to about 750 ° C, so that decompose or burn harmful organic components.
  • TSV thermal post-combustion
  • the exhaust gas exits at a temperature of about 750 0 C and is passed via a line 54 to the other side of the heat exchanger 46 to be cooled there to about 430 0 C, while the preheating of the via line 50th supplied exhaust gas takes place.
  • the exhaust gas passes via a line 56 via motor-operated flap valves 58, 60 in a heating line 62 to heat the dryer or is partially led directly to a chimney 64.
  • the chimney 64 results in an exhaust gas temperature of about 250 0 C to 280 0 C.
  • the energy consumption is significantly reduced, while maintaining high levels of pollutant emissions of the exhaust gas.
  • a dryer system according to the invention is shown in FIG. 1 and designated overall by the numeral 10.
  • the exhaust gas of a dryer 12 for example in the form of a KTL furnace, is discharged via an exhaust gas line 14 and fed by means of a fan 16 to a regenerative afterburning (RNV).
  • RNV regenerative afterburning
  • a regenerative afterburning takes place with flow through several ceramic bodies, wherein the exhaust gas between the two ceramic bodies is heated by means of a burner to a temperature of about 800 ° C.
  • the first ceramic body is a preheating of the exhaust gases
  • a cooling of the exhaust gas in Countercurrent principle with the first ceramic body takes place.
  • the regenerative afterburning takes place by means of the burner, then again the cooling over the other ceramic body.
  • the direction of flow through the first or second storage medium is periodically changed when the ceramic body at the entrance, through which the introduction into the RNV 18 takes place, has cooled too much.
  • the exhaust gas After flowing through the RNV 18, the exhaust gas is supplied via a line 22 to a heat exchanger 20 by being cooled to a temperature of about 50 0 C and can be discharged through an exhaust duct 24 and a fireplace to the outside.
  • Supply air which is drawn in from the outside via an air supply line 26, is preheated via the heat exchanger 20 and then fed to the dryer 12 via a supply air line 28.
  • the exhaust gas temperature can be significantly reduced in comparison to the previously outlined with reference to FIG. 3 system with thermal afterburning, for example, from about 250 0 C in the TNV to about 50 0 C in the dryer system 10 according to the invention.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of the dryer system according to the invention, which is generally designated 10 '.
  • corresponding reference numerals are used for corresponding parts.
  • Exhaust from the dryer 12 passes through an exhaust pipe 14 and a fan 16 in the regenerative afterburning RNV 18. After exiting the RNV 18 about 10% of the exhaust gas via an exhaust pipe 24 with a temperature of about 220 to 230 0 C delivered. By contrast, 90% of the exhaust gas is passed through a high-temperature filter of type F9 and fed back to the dryer 12 via a supply air line 28. The remaining 10% are replaced by fresh air (not shown).
  • the dryer system according to the invention with an RNV differs significantly from conventional dryers which are operated with a TNV.
  • a TNV always uses gas-tight heat exchangers in which the exhaust air from the dryer and the thermally cleaned exhaust air from the TNV are separated from each other in a gastight manner.
  • the thermal efficiency of such TNV systems is even using heat exchangers at a maximum of about 60%.

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Abstract

Es wird eine Trockneranlage mit einem Trockner (12), insbesondere einem KTL-Ofen, angegeben, mit einer Abluftleitung (14), die mit einer regenerativen Nach Verbrennung (RNV) (18) gekoppelt ist, wobei der Ausgang (22) der RNV (18) entweder über einen Wärmetauscher (20) zur Vorwärmung von Zuluft (26) für den Trockner (10) geführt ist oder zum Teil über ein Hochtemperaturfilter in dem Trockner (12) als Zuluft wieder zugeführt ist.

Description

Trockneranlage
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.
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 0C, was einen sehr hohen Energiebedarf bedeutet. Zwar kann mit einem gasdichten Wärmetauscher eine Vorwärmung der Abluft aus dem KTL-Ofen auf beispielsweise 530 0C erfolgen und das Abgas aus der thermischen Nachverbrennung von 750 0C im Wärmetauscher beispielsweise auf etwa 430 0C 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.
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.
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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Trockneranlage mit einem Trockner, insbesondere einem KTL-Ofen, gelöst, mit einer Abluftleitung, die mit einer regenerativen Nach Verbrennung (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. Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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.
Dagegen wird die Abluft bei einer thermischen Nachverbrennung lediglich mittels eines Brenners auf eine ausreichend hohe Temperatur von beispielsweise etwa 750 0C erhitzt, die zur Zersetzung der schädlichen Bestandteile notwendig ist, wobei eine teilweise Rückgewinnung der Energie über einen Wärmetauscher möglich ist.
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.
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. Die Abluft kann hierbei mit einer Temperatur von höchstens etwa 220 0C, vorzugsweise von höchstens etwa 210 0C, an die Umgebungsluft abgegeben werden.
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 0C, besonders bevorzugt von höchstens 60 0C, etwa in der Größenordnung von 50 0C ergibt.
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.
Hierdurch ergibt sich ein besonders energiesparender Betrieb.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Trockneranlage mit einem Trockner in Form eines KTL-Ofens unter Verwendung eines Wärmetauschers;
Fig. 2 eine Abwandlung der Trockneranlage gemäß Fig. 1 unter Verwendung eines Hochtemperaturfilters zur Teilrückführung von Abluft aus der RNV in den Trockner und
Fig. 3 eine Trockneranlage nach dem Stand der Technik mit einer thermischen Nach Verbrennung (TNV).
In Fig. 3 ist eine durch Benutzung bekannt gewordene Trockneranlage schematisch dargestellt und insgesamt mit Ziffer 40 bezeichnet. Die bekannte Trockneranlage 40 weist einen Trockner 42 etwa in Form eines KTL- Ofens auf, der eine Betriebstemperatur von beispielsweise 210 0C 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 0C erwärmt. Nach Durchlaufen des Wärmetauschers 46 tritt das Abgas über eine Leitung 52 in eine thermische Nach Verbrennung (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 0C aus und wird über eine Leitung 54 zur anderen Seite des Wärmetauschers 46 geführt, um dort auf etwa 430 0C 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 0C bis 280 0C.
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 0C am Kamin 64 ergibt sich ein sehr hoher Energiebedarf für eine derartige Trockneranlage.
Mit der erfindungsgemäßen Ausführung wird der Energiebedarf deutlich reduziert, bei gleichbleibend hoher Schadstofffreiheit des Abgases.
Eine erfindungsgemäße Trockneranlage ist in Fig. 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.
Nach Durchströmen der RNV 18 wird das Abgas über eine Leitung 22 einem Wärmetauscher 20 zugeführt, indem es auf eine Temperatur von ca. 50 0C 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.
Mit einer derartigen Trockneranlage 10 kann die Abgastemperatur im Vergleich zur zuvor anhand von Fig. 3 skizzierten Anlage mit thermischer Nachverbrennung deutlich gesenkt werden, beispielsweise von etwa 250 0C bei der TNV auf etwa 50 0C bei der erfindungsgemäßen Trockneranlage 10.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Trockneranlage, die insgesamt mit 10' bezeichnet ist. Hierbei werden für entsprechende Teile entsprechende Bezugsziffern verwendet.
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 0C abgegeben. Dagegen werden 90 % des Abgases über ein Hochtempera- turfilter des Typs F9 geleitet und dem Trockner 12 über eine Zuluftleitung 28 wieder zugeführt. Die restlichen 10 % werden durch Frischluft ersetzt (nicht dargestellt).
Mit einer derartigen Ausführung ergibt sich ein um etwa den Faktor 10 verringerter Abluftstrom im Vergleich zu der herkömmlichen Ausführung gemäß Fig. 3 bei annähernd gleicher bzw. etwas niedrigerer Abgastemperatur.
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%.
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.
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.

Claims

Patentansprüche
1. Trockneranlage mit einem Trockner, insbesondere einem KTL-Ofen, mit einer Abluftanleitung (14), die mit einer regenerativen Nachverbrennung (RNV) (18) gekoppelt ist, wobei der Ausgang (22) der RNV (18) entweder über einen Wärmetauscher (20) zur Vorwärmung von Zuluft (26) für den Trockner (12) geführt ist oder zum Teil dem Trockner (12) direkt über ein Hochtemperaturfilter (30) als Zuluft wieder zugeführt ist.
2. Trockneranlage nach Anspruch 1, bei dem die Abluft (24) mit einer Temperatur von höchstens etwa 220 0C, vorzugsweise von höchstens etwa 210 0C an die Umgebungsluft abgegeben wird.
3. Trockneranlage nach Anspruch 2, bei dem die Abluft (24) nach Durchströmen des Wärmetauschers (20) eine Abgastemperatur von höchstens 100 0C, vorzugsweise von höchstens 80 0C, besonders bevorzugt von höchstens 60 0C aufweist.
4. Trockneranlage nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens etwa 60 %, vorzugsweise etwa 80 %, besonders bevorzugt etwa 90 % der thermisch gereinigten Abluft aus der RNV (18) dem Trockner (12) als Zuluft wieder zugeführt werden.
EP08848200A 2007-11-07 2008-11-05 Trockneranlage Withdrawn EP2220448A2 (de)

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