EP4327039A1 - Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum herstellen und betreiben einer solchen werkstückbearbeitungsanlage - Google Patents

Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum herstellen und betreiben einer solchen werkstückbearbeitungsanlage

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Publication number
EP4327039A1
EP4327039A1 EP22725160.0A EP22725160A EP4327039A1 EP 4327039 A1 EP4327039 A1 EP 4327039A1 EP 22725160 A EP22725160 A EP 22725160A EP 4327039 A1 EP4327039 A1 EP 4327039A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust air
burner
module
clean gas
process chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22725160.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Björn Beeh
Heiko Dieter
Dietmar Wieland
Kevin Woll
Oliver IGLAUER-ANGRIK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Publication of EP4327039A1 publication Critical patent/EP4327039A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B15/00—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form
    • F26B15/10—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions
    • F26B15/12—Machines or apparatus for drying objects with progressive movement; Machines or apparatus with progressive movement for drying batches of material in compact form with movement in a path composed of one or more straight lines, e.g. compound, the movement being in alternate horizontal and vertical directions the lines being all horizontal or slightly inclined
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/04—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece processing system, in particular a workpiece processing system for drying and / or curing painted and / or coated and / or glued workpieces, with a thermal exhaust air cleaning device and a method for producing such a workpiece processing system.
  • the invention relates to the field of continuous dryers, continuous curing systems, chamber dryers and chamber curing systems in which painted and/or bonded bodies or body parts can be dried and/or cured.
  • TAR devices consist of a burner and a combustion chamber, with the combustion chamber having to be designed very complex and expensive for high combustion temperatures due to its function (e.g. use of high-quality steel). Due to the complexity, the TAR devices cannot usually be changed/adapted, which is why they have to be replaced, for example, in the event of capacity changes and/or restructuring of workpiece processing systems, which is very time-consuming and cost-intensive. In addition, the TAR device must generally be designed for maximum values, which can usually also lead to large dimensions and thus to difficult installation in the respective workpiece processing system.
  • the workpiece processing system has a process chamber for receiving workpieces to be processed, the process chamber being connected to at least one fresh air line for introducing fresh air into the process chamber and at least one exhaust air line for discharging exhaust air to be cleaned from the process chamber.
  • the workpiece processing system according to the invention has at least one modular thermal exhaust air cleaning system (TAR system) with several burner modules, each of which has a combustion chamber with a combustion chamber for thermal treatment of a raw gas therein, a burner connected to the combustion chamber (e.g.
  • This at least one modular TAR system can be divided into one or more exhaust air cleaning devices, each of which has a single burner module or at least two burner modules coupled to one another and which can each be individually positioned in the workpiece processing system and individually connected to the at least one exhaust air line.
  • the several raw gas inlets of the several burner modules are connected either individually to a respective raw gas supply line or in groups to a common raw gas supply line, and the several clean gas outlets of the several burner modules are optionally connected individually to a respective clean gas discharge line or in groups to a common one Clean gas outlet connected.
  • the proposed modularity of the TAR system enables a flexible structure with different numbers of burner modules and modules with different numbers of separate exhaust air cleaning devices with flexible numbers of burners, as well as simple modification of individual burner modules, so that the TAR system can easily be adapted to variable power requirements and/or variable structures of the workpiece processing system can be adjusted.
  • the modularity opens up many different integration options for the TAR system in the overall structure of the plant, since the TAR system can be set up either as (i) a complete modular device with all burner modules or (ii) in several parts with one or more due to the flexible/any subdivisibility Sub-module device, each with at least two burner modules or (iii) multi-part devices with one or more individual modules, each with a single burner module or (iv) multi-part with one or more sub-module devices, each with at least two burner modules and one or more individual module devices, each with a single burner module, so that, based on the existing TAR system, for example, local conditions, available space, process engineering advantages, specific requirements of the system or energetic boundary conditions can be easily addressed can be.
  • the sub-module devices and the individual module devices require less space and can therefore also be easily installed in complex system structures with small assembly spaces, and the division of the TAR system into separate sub-module devices and/or individual module devices enables a simple connection to several exhaust air lines of the system , which can even be far apart.
  • the modularity opens up a flexible mode of operation of the existing TAR system, in particular through a variable number of burner modules that can be operated, so that the performance of the TAR system can be easily adapted, for example to the current exhaust air quantities and/or current thermal energy requirements of the system.
  • the workpiece treatment system according to the invention has at least one such modular TAR system.
  • the proposed modular TAR system, which can optionally be divided into several exhaust air cleaning devices differs from conventional systems with several exhaust air cleaning devices, for example, by the variability of the subdivision and the number of burner modules in one exhaust air cleaning device.
  • the process chamber of the workpiece processing system is provided with a single heating circuit.
  • the TAR system can preferably have an overall module device in which all burner modules of the TAR system are coupled to one another, with the raw gas inlets of all burner modules being connected to the at least one exhaust air line and the clean gas outlets of all burner modules being connected to a common clean gas discharge line, and the common clean gas discharge line being connected to one heating circuit of the process chamber via a heat exchanger.
  • the heat exchanger can be configured for heat transfer from the clean gas to a heating gas of the heating circuit or alternatively for introducing at least part of the clean gas as heating gas into the heating circuit.
  • the process chamber of the workpiece processing system is connected to at least two exhaust air lines and is provided with at least two separate heating circuits.
  • the TAR system can preferably have at least two sub-module devices, each with at least two burner modules coupled to one another, the raw gas inlets of which are all connected to one of the at least two exhaust air lines and the clean gas outlets of which are all connected to a respective common clean gas discharge line, with the common clean gas discharge lines are each connected via a respective heat exchanger to the respective heating circuit of the process chamber.
  • This embodiment is particularly advantageous for workpiece processing systems in which the process chamber has two process chamber zones with different temperatures (e.g. for pre-dryer and main dryer).
  • the heat exchangers can each be configured to transfer heat from the clean gas to a heating gas of the respective heating circuit or, alternatively, also to introduce part of the clean gas as heating gas into the respective heating circuit.
  • the process chamber of the workpiece processing system is provided with several circulating air circuits.
  • the TAR system can preferably have an overall module group in which all burner modules are coupled to one another, with the raw gas inlets of all burner modules being connected to the at least one exhaust air line and the clean gas outlets of all burner modules being connected to a common clean gas discharge line, and with the common clean gas discharge line being connected via respective circulating air heat exchanger or respective circulating air mixing chambers with at least one part, preferably with all circulating air circuits is connected.
  • the circulating air circuits can at least partially each have a circulating air recuperator, in which case the circulating air heat exchanger or circulating air mixing chambers are preferably contained in the respective circulating air recuperators.
  • the process chamber of the workpiece processing system is connected to at least two exhaust air lines and is provided with a number of circulating air circuits.
  • the TAR system can preferably have at least two sub-module devices, each with at least two burner modules coupled to one another, the raw gas inlets of which are all connected to one of the at least two exhaust air lines and the clean gas outlets of which are all connected to a respective common clean gas discharge line, with the at least two common clean gas discharges are each connected via respective circulating air heat exchangers or respective circulating air mixing chambers with part of the circulating air circuits.
  • the circulating air circuits can at least partially each have a circulating air recuperator, in which case the circulating air heat exchanger or circulating air mixing chambers are preferably contained in the respective circulating air recuperators. Via the circulating air mixing chambers, which are connected to the clean gas discharge line and the circulating air lines of the respective circulating air circuits, part of the clean gas can be mixed into the circulating air flow for heating the process chamber or dryer.
  • the process chamber of the workpiece processing system is connected to a number of exhaust air lines and provided with a number of air circulation circuits.
  • the TAR system can preferably have a plurality of individual module devices, each with a single burner module, the raw gas inlets of which are each connected to one of the plurality of exhaust air lines and the clean gas outlets of which are each connected to a single clean gas discharge line, the plurality of individual clean gas discharge lines each having a respective Circulating air heat exchanger or a respective circulating air mixing chamber are connected to a respective one of the several circulating air circuits.
  • the circulating air circuits can at least partially each have a circulating air recuperator, in which case the circulating air heat exchanger or circulating air mixing chambers are preferably contained in the respective circulating air recuperators.
  • the circulating air mixing chambers Via the circulating air mixing chambers, which are connected to the clean gas discharge line and the circulating air lines of the respective circulating air circuits, part of the clean gas can be mixed into the circulating air flow for heating the process chamber or dryer.
  • the entire module device or the partial module devices or the individual module devices can also be connected on the input side to a fresh air line to the exhaust air from the Mixing process chamber with fresh air.
  • the fresh air inlet can be mixed with the exhaust air introduced via the raw gas inlets or via additional fresh air inlets.
  • the fresh air supply can take place in all burner modules or in some of the burner modules.
  • the process chamber of the workpiece processing system is provided with several circulating air circuits, each of which contains a circulating air recuperator with a circulating air heat exchanger or a circulating air mixing chamber.
  • the TAR system may preferably have multiple single module devices, each with a single burner module, each integrated with a respective one of the multiple forced air recuperators.
  • the TAR system can also have at least one partial module device with two or more burner modules, which is also integrated into one of the several circulating air recuperators, which can be particularly advantageous, for example, when there is an increased heat requirement in a zone of the process chamber can.
  • the common clean gas discharge line or the common clean gas discharge lines or the individual clean gas discharge lines in the above embodiments can each also be connected to the at least one fresh air line via a further heat exchanger downstream of the heat exchanger of the heating gas circuits or the circulating air circuits.
  • the at least one fresh air line can have a fresh air recuperator, in which case the fresh air heat exchanger is preferably contained in this fresh air recuperator.
  • the TAR system can also have one or more additional modules without burners, each of which can be optionally integrated into an exhaust air cleaning device of the TAR system in such a way that their interiors can be combined with the combustion chambers of the respective adjacent combustion chambers to form a common interior are connected, and each have at least one additional function element.
  • the TAR system preferably has the same number of additional modules as the number of burner modules, so that in extreme cases all individual module devices can each be supplemented by an additional module.
  • the integration of an additional module can be integrated into a burner module on the edge of the respective exhaust air purification device or between two burner modules.
  • the additional modules have as an additional functional element, for example, a heating device (e.g. electric, inductive, with a burner, etc.) for heating the combustion chamber of the combustion module or the combustion chambers or the common combustion chamber of the combustion modules to a combustion temperature or with increased power for rapid heating.
  • a heating device e.g. electric, inductive, with a burner, etc.
  • An alternative or at least one further additional function element can, for example, have at least one additional function for the respective exhaust air purification device of the TAR system, which is selected from: (a) enlarging a (common) combustion chamber of the combustion chambers); (b) Compensating for dimensional changes (in particular thermally induced changes in length) of the exhaust air purification device; (c) Heat transfer from the clean gas in the common interior space to another fluid outside the exhaust air cleaning device; (d) hot gas discharge; (e) heat storage; (f) catalyst; (g) discharge of fluids and/or particles from the common inner space; (h) injecting additives into the common interior space; and (i) adsorbing or absorbing indoor pollutants.
  • the combustion chambers of burner modules coupled to one another in an exhaust air purification device of the TAR system can be connected to one another at least partially, preferably all, via through-openings, so that gas can be exchanged between the respective adjacent burner modules and thus uniform heating can take place.
  • a common combustion chamber in this way, for example, the required scavenging/pre-ventilation can also be carried out jointly for the common combustion chamber of all combustion chambers.
  • This connection of the combustion chambers can optionally also be designed in such a way that the passage openings can each be shut off by a shut-off element (eg a flap or a slide).
  • the entire module device or partial module device can also be preheated to the required minimum reaction temperature (e.g. about 750° C.) for safe/effective treatment of the raw gas, for example with only one burner as a heating burner.
  • the overall module device or partial module device for heating the common combustion chamber to the minimum reaction temperature can also have at least one heating device (e.g. a electrical or electromagnetic heating device or a switchable high-temperature heat source of another type such as a heating burner) which is coupled in the area of the common combustion chamber, for example to the combustion chamber of a burner module, or is provided as an additional functional element of an additional module.
  • a common combustion chamber for all burner modules only a single heating device is preferably provided.
  • the heating device also includes safety technology for monitoring the presence of a flame (eg, a photocell for flame monitoring).
  • a flame e.g, a photocell for flame monitoring
  • the burners of the multiple burner modules can all be configured more simply and controlled with less effort, since they all do not have to be used as heating burners and also do not require any safety technology to monitor the heating. While the common combustion chamber is being heated--depending on the embodiment--by a burner as a heating burner or by the heating device, the other burners or all burners of the burner modules remain switched off.
  • a valve device can be provided at the raw gas inlets of the burner modules of the TAR system for selectively opening or closing and optionally also for throttling the respective raw gas inlet, with these valve devices also being controllable independently of one another by burner modules that are coupled to one another.
  • a total air volume of the raw gas to be cleaned can be distributed over a suitable number of burner modules that are coupled to one another, so that the individual burners of the overall module group or sub-module group are each supplied with at least a minimum air volume and at most a maximum air volume for burner operation.
  • valve devices In the case of individual module devices, these devices can then be put into operation independently of one another or kept in standby mode by these valve devices, depending on the operating state or operating mode of the workpiece processing system. If the burner modules also have gas inlets for fuel, such valve devices can preferably also be provided for selectively opening or closing and optionally also for throttling the respective gas inlet.
  • an exhaust air fan for controlling the exhaust air flow rate can be provided in the at least one exhaust air line upstream of the TAR system. If at least two separate exhaust air cleaning devices of the TAR system are connected to an exhaust air line, it is preferable to An exhaust air fan is provided for connection of the exhaust air duct, so that the distribution of the exhaust air flow rate to the several exhaust air cleaning devices can be flexibly regulated.
  • At least one additional burner module can be added to the TAR system or at least one existing burner module can be removed and/or the burner modules of the TAR system (also in the separate exhaust air cleaning devices) can be exchanged (i.e. replaced by new burner modules).
  • the burner of at least one burner module of the TAR system can have an integrated heat transfer system for heat transfer from the outflowing clean gas to the inflowing raw gas and/or inflowing fuel. That is, the burner is designed as a recuperative burner. All or most burners of the modular TAR system are preferably designed as recuperative burners. In this configuration, it is advantageous if the burners are each connected at the top of the respective combustion chamber and protrude downwards into the respective combustion chamber, since the overhead burners expand slightly vertically downwards into the combustion chambers at high temperatures without losing their functionality and without changing the distances between the burners or elements of the heat transfer systems, in particular reducing them and without experiencing forces against you.
  • this design can also promote the settling of solids and/or condensates from the raw gas, which can occur, for example, with certain paint systems as part of the combustion process.
  • the burners can also hang from the bottom of the combustion chambers and protrude upwards into the combustion chambers and expand vertically upwards somewhat at high temperatures. This alternative embodiment can be of particular advantage when the crude gas treatment device according to the invention is elevated, for example installed on a support frame or roof.
  • the subject matter of the invention is also a method for producing a workpiece processing system of the invention as described above.
  • a process chamber for receiving workpieces to be processed is provided, the process chamber having at least one fresh air line for introducing fresh air into the process chamber and at least one exhaust air line for discharging exhaust air to be cleaned from the process chamber is connected.
  • at least one modular thermal exhaust air purification system with a plurality of burner modules is also provided in the method, each of which has a combustion chamber with a combustion space for the thermal treatment of a raw gas therein, a burner connected to the combustion chamber (e.g.
  • This at least one modular TAR system is then divided into one or more exhaust air cleaning devices, each having a single burner module or at least two burner modules coupled to one another. Thereafter, the one or more exhaust air purification devices formed in this way can be individually positioned relative to the process chamber and individually connected to the at least one exhaust air line.
  • the method for operating the workpiece processing system of the invention described above preferably includes at least one of the following aspects:
  • the multiple sub-module devices and/or single module devices of the at least one modular TAR system are individually operated (e.g., powered on, powered off);
  • the multiple burner modules of the one overall module device and/or the at least one partial module device of the at least one modular TAR system are operated individually or in groups (eg switched on, switched off); and (iii) controlling the exhaust air flow rate from the process chamber through the at least one exhaust duct to the one or more exhaust air cleaning devices of the at least one modular thermal exhaust air cleaning system.
  • the performance of the entire TAR system or of the individual exhaust air cleaning devices can be adapted, for example, to the operating state of the process chamber and thus, if necessary, the energy requirement can also be reduced.
  • the number of activated burners in a total or partial module device can be reduced when the total air volume of the exhaust air to be cleaned is low, so that the individual burners of the burner modules can be operated in advantageous operating ranges and energy can also be saved.
  • the individual active burner modules in a formed exhaust air cleaning device the individual active burner modules can also be exchanged, for example in part-load operation, so that the loads on the multiple burners can be equalized.
  • the amount of exhaust air flow can be regulated, for example depending on the dryer utilization (number of car bodies in the dryer) and thus depending on the solvent load that is brought into the dryer by the car bodies.
  • the above methods of manufacturing and operating the workpiece processing system preferably further each comprise at least one of the steps of adding at least one additional torch module to the modular TAR system; removing at least one burner module from the modular TAR system; and replacing at least one burner module in the modular TAR system with a new burner module.
  • the modularity of the TAR system and thus also of the exhaust air purification devices formed enables burner modules to be exchanged/supplemented/removed with little effort.
  • the invention can be used for any workpiece processing systems that require thermal exhaust air purification.
  • the invention can be used particularly advantageously with the modular TAR system for workpiece processing systems for drying/crosslinking/hardening painted and/or coated and/or bonded workpieces (e.g. bodies or body parts), for example in the form of continuous dryers, continuous hardening systems, chamber dryers or chamber hardening Investments.
  • 1 shows a cross-sectional view of a first embodiment variant of the modular thermal exhaust air cleaning system for a workpiece processing system according to the present invention
  • 2 shows a cross-sectional view of a second embodiment variant of the modular thermal exhaust air cleaning system for a workpiece processing system according to the present invention
  • FIG. 3 shows an illustration of the possible subdivisions of the modular thermal exhaust air purification system of FIG. 1;
  • FIG. 4 an illustration of the possible subdivisions of the modular thermal exhaust air purification system of FIG. 2; and FIGS. 5 to 16 different exemplary embodiments of workpiece processing systems according to the present invention.
  • FIGS. 1 and 3 the basic principle of a first embodiment variant of the modular thermal exhaust air cleaning system (TAR system) used for the workpiece processing system according to the invention, including various optional embodiment variants, is first described in more detail as an example.
  • TAR system modular thermal exhaust air cleaning system
  • the TAR system 10 has a modular design and contains a plurality of burner modules 12 (four in FIG. 1 by way of example) to form at least one exhaust air purification device (see FIG. 3).
  • the burner modules 12 each contain a combustion chamber 14 with a
  • the combustion chambers 14 each have a burner connection flange 18 for connecting the burner 19 and connection flanges 15 for coupling adjacent combustion chambers 14 to one another.
  • the TAR system 10 also has closing flanges 17 for attachment to the outer (right and left in Fig. 1) burner modules 12n for closing off a respective exhaust air cleaning device.
  • the connecting flanges 15 preferably have through openings 16 in order to connect the combustion chambers of the adjacent combustion chambers 14 to form a common combustion chamber, so that gas exchange can take place between the combustion chambers and a common combustion chamber with uniform heating is created.
  • shut-off devices can be provided at the through-openings 16 in order to be able to shut off some or all of the through-openings 16 if necessary.
  • Blocking off the passage opening 16 is also useful if the corresponding connecting flange 15 of the respective burner module 12 is positioned on the outside of the respective exhaust air cleaning device and is therefore also covered with a closing flange 17 .
  • the burners 19 each have a raw gas inlet 21 for introducing a raw gas to be cleaned (exhaust air from the process chamber 42 of the system 40 described later) from a raw gas supply line 20 (coupled to the exhaust air line 48 of the system 40 described later) through the burner 19 into the combustion chamber 14, a Gas inlet 13 for introducing a fuel into the burner 19 and a clean gas outlet 22 for discharging a cleaned clean gas from the combustion chamber 14 through the burner 19 into a clean gas outlet line 23. While in Fig.
  • the raw gas inlets 21 of all burner modules 12 are connected to a common raw gas feed line 20 and the clean gas outlets 22 of all burner modules 12n are connected to a common clean gas discharge line 23, the raw gas inlets and clean gas outlets can alternatively also be connected individually to individual raw gas feed lines or in groups with different common raw gas feed lines or individual ln be connected to individual clean gas outlets or in groups with different common clean gas outlets.
  • the burners 19 preferably each protrude from top to bottom into the respective combustion chamber 14 or its combustion space (top and bottom based on the installed state). This can promote the settling of solids and/or condensates from the exhaust air in the combustion chambers.
  • discharge devices for permanent or phased discharge of the settled solids and/or condensates can be provided in the lower area of the combustion chambers 14 or in an additional module 36 explained later, although not shown.
  • the discharge devices of the burner modules or the corresponding additional Functional elements of the additional module can include, for example, mechanical conveying devices (e.g. screw conveyors), suction devices and/or rinsing devices.
  • the overhead burners 19 can extend slightly vertically downwards into the combustion chambers 14n without affecting their functionality and without reducing the distances between the burners 19 (or elements of the heat transfer systems of the burners specified later, which are preferably present). and without experiencing forces against you.
  • the burners 19 preferably have a round or elliptical or polygonal (e.g. rectangular, hexagonal, octagonal) cross-sectional shape for flow advantages.
  • the burners 19 also preferably each have an integrated heat transfer system 29 for heat transfer from the outflowing clean gas to the inflowing raw gas and the inflowing fuel, i.e. the burners 19 are preferably designed as recuperative burners.
  • the invention is not limited to any specific embodiment of these heat transfer systems 29 .
  • the heat transfer systems for example, protrude far enough into the passage opening that the clean gas to be recirculated can flow back into the heat transfer system.
  • an air baffle can also be arranged at the end of the heat transfer system 29, for example, so that the dwell time of the clean gas in the combustion chamber can be regulated until it re-enters the heat transfer system.
  • the burners 19 of the multiple burner modules 12 can be controlled/operated independently of one another.
  • At least one temperature sensing device e.g. a temperature sensor such as a thermocouple, IR sensor, pyrometer, resistance thermometer
  • a temperature sensor such as a thermocouple, IR sensor, pyrometer, resistance thermometer
  • at least one air quantity detection device 28 for detecting a current exhaust air quantity to be cleaned
  • several valve devices 26 on the burner modules 12 each for selectively opening or closing and optionally also for throttling the respective raw gas inlet 21 and the respective gas inlet 13.
  • Fig. 1 is an example haft only a single temperature sensing device 30 in only one passage opening 16 shown. If a temperature sensing device is present near a burner 19, the respective burner is preferably equipped with a thermocouple for controlling the burner temperature (eg by controlling the fuel).
  • the at least one air quantity detection device 28 is indicated in FIG. 1 by way of example as a flow rate sensor in the raw gas supply line 20; alternatively, the air quantity detection device 28 can also have a plurality of differential pressure sensors across one burner 19 in each case or a differential pressure sensor across all burner modules 12 .
  • the TAR system 10 can additionally have at least one heating device in the area of the common combustion chamber of the multiple burner modules 12n.
  • the heating device can be, for example, a heating burner, an electrical or electromagnetic heating device or a switchable high-temperature heat source of another type.
  • the heater supplies thermal energy to the combustor to preheat the combustor to the minimum required reaction temperature (e.g., about 750°C) to safely/effectively treat the raw gas.
  • the heater also includes safety technology for monitoring the presence of a flame (e.g., a photocell for flame monitoring).
  • the burners 19 of the several burner modules 12n can all be configured more simply and controlled with less effort, since none of them have to be used as heating burners and they also do not require any safety technology to monitor the heating.
  • an exhaust fan 48 is preferably provided to control the exhaust air flow rate from the process chamber 42 of the system 40 in the TAR system 10 and its exhaust air cleaning devices.
  • the modular TAR system 10 can have any number of burner modules 12 .
  • the modularity makes it easy to add additional burner modules or remove individual burner modules as required.
  • the burner modules 12 can in principle be designed for any amount of air, for example 500 Nm 3 /h or 1000 Nm 3 /h per burner module.
  • the explained modular construction of the TAR system 10 enables a particular flexibility of the TAR system 10 and thus also a simple adaptation of the TAR system 10 to flexible structures and/or flexible power requirements of the respective workpiece processing system.
  • the modular TAR system 10 with its multiple burner modules 12 can be variably subdivided. In a first variant (top left in FIG.
  • an overall module device 32 is formed in the TAR system 10, in which all the burner modules 12 of the TAR system 10 are coupled to one another.
  • this one overall module device contains all four burner modules 12, for example.
  • several partial module devices 33 are formed in the TAR system 10, in each of which at least two burner modules 12 of the TAR system 10 are coupled together.
  • two partial module devices 33a, 33b are each formed with two burner modules 12, for example.
  • sub-module devices 33 with more than two burner modules 12 and/or sub-module devices 33 with different numbers of burner modules 12 can be formed in this second variant.
  • a third variant (bottom right in FIG. 3) only individual module devices 34 are formed in the TAR system 10, in each of which an individual burner module 12 of the TAR system 10 is present.
  • a total of four individual module devices 34a, 34b, 34c, 34d are formed in this third variant by way of example.
  • a fourth variant top right in FIG.
  • a partial module device 33 with at least two burner modules 12 and one or more individual module devices 34 each with a single burner module 12 are formed.
  • a partial module device 33a with two burner modules 12 and two individual module devices 34a, 34b can be formed in this fourth variant.
  • the overall module device 32, the partial module device 33 and the individual module device 34 each form a thermal exhaust air purification device.
  • the partial module devices 33 and the individual module devices 34 require less space and can therefore also be integrated into complex system structures in a simple manner be installed in small assembly rooms.
  • the division of the TAR system 10 into separate sub-module devices 33 and/or individual module devices 34 provides a simple possibility for connection to a plurality of exhaust air lines 48 of the workpiece processing system 40, which can even be far apart.
  • the overall module device 32 and the sub-module devices 33 are each suitable for larger amounts of exhaust air to be cleaned than the individual module devices 34 because of their content of several burner modules 12 .
  • the overall module device 32 and the partial module devices 33 offer various advantageous operating modes compared to the conventional non-modular exhaust air cleaning devices. For example, after the pre-aeration, all or only individual burner modules 12 can be activated depending on the preselection, whereupon the individual burners 19 are then controlled in a modulating manner until the minimum air volume or the maximum air volume per burner 19 is reached.
  • one of the burner modules 12 can be put out of operation by the respective valve device 26 first shutting off the fuel inlet and then after flushing the burner 19 for removal the remaining gases from the burner also shuts off the raw gas inlet.
  • the burners 19 of the remaining burner modules 12 then also take over the exhaust air volume of the burner module that has been put out of operation, so that the minimum air volume for proper operation is not fallen short of in each case. If the maximum air volume of all active burner modules 12 is reached in the opposite operating case, one or more additional burner modules that are still in standby mode can be put into operation.
  • the operation of the other burner modules can preferably be prepared from 80-90% of the maximum air volume. Due to the connected combustion chambers 14, however, no pre-ventilation of the new burner modules 12 to be put into operation is required, so that the reaction time to changes in air quantity can be reduced to a minimum. If the number of existing burner modules 12 is not enough to treat the exhaust air flow rate in a reliable manner, the exhaust air flow rate can also be reduced by the exhaust air fan 24 .
  • the mode of operation of the TAR system 10 made possible by the modularity achieves energy savings, since not all burner modules 12 always have to be in operation, and an output adjustment to the current exhaust air flow rate. If the combustion chambers of the combustion chambers 14n are connected via through openings 16, it is also possible to preheat the entire exhaust air cleaning device 32, 33 to the required minimum reaction temperature with only one heating burner 19. The scavenging and pre-aeration processes also take place over the entire combustion chamber, so that the time required can be significantly reduced compared to conventional TAR devices. If energy is required that exceeds the existing energy in the TAR system 10, it is also possible for one or more of the multiple burner modules 12 to be operated with fresh air in order to provide additional energy. The remaining burner modules 12 continue to be operated with the raw gas to be cleaned. This procedure can also be used, for example, to cover the increased energy requirement during a heating process of the workpiece processing system by keeping more burner modules 12 in operation.
  • FIGS. 2 and 4 the basic principle of a second embodiment variant of the modular TAR system, which is used for the workpiece processing system according to the invention, will now be described in more detail by way of example.
  • the TAR system 10 may include one or more non-burner add-on modules 36 .
  • the additional module 36 can be coupled to a burner module 12.
  • the additional module 36 can also be coupled between two burner modules 12 .
  • an additional module 36 is preferably integrated into all exhaust air cleaning devices 32, 33, 34 of the TAR system 10 in all variants of the subdivision of the TAR system 10. So that the burner modules 12 of all individual module devices 34 can each be combined with an additional module 36 even if the TAR system is subdivided into exclusively individual module devices 34, the TAR system 10 can preferably contain just as many additional modules 36 as burner modules 12.
  • the additional modules 36 can in any case be optionally integrated into the respective exhaust air cleaning device 32, 33, 34 of the TAR system 10 in such a way that their interiors are connected to the combustion chambers of the respective adjacent combustion chambers 14 to form a common interior are.
  • the additional modules 36 can be provided with through openings in their connection flanges. If the additional module 36 is connected to a single burner module 12 an individual module device 34 or to an outer burner module 12 of a total module device 32 or partial module device 33 is coupled, a final flange 17 is attached to the outside of the additional module 36 .
  • the additional modules 36 each have at least one additional functional element 37, 38.
  • the additional modules 36 each preferably have a heating device 37 (e.g. electric, inductive, with a burner, etc.) as an additional functional element for heating the combustion chamber of one combustion module 12 or the combustion chambers or the common one Combustion chamber of the multiple combustion modules 12 to a combustion temperature (eg about 750 ° C) for safe / effective treatment of the raw gas.
  • the heating device 37 can also be used with increased output for rapidly heating up the combustion chamber/combustion chambers/common combustion chamber.
  • the (up)heating device 37 also includes safety technology for monitoring the presence of a flame (eg, a photocell for flame monitoring).
  • At least one alternative or further additional function element 38 can, for example, have at least one additional function for the respective exhaust air cleaning device 32, 33, 34 of the TAR system, which is selected from, for example: (a) enlarging a (common) combustion chamber of the combustion chamber(s).
  • Hot gas discharge line which is routed to the clean gas discharge line 23, for example, in order to heat up the clean gas again somewhat after the heat has been emitted in the heat transfer systems 29 of the burners 19, and/or is routed to any heat exchangers of the respective workpiece processing system 40, which also causes overheating of the respective Emission control device 32, 33, 34 can be avoided;
  • discharge of fluids and/or particles e.g.
  • this second embodiment variant corresponds to the first embodiment variant, including the optional or preferred elements/features (partially not shown) explained in relation to the first embodiment variant.
  • the operation of the modular TAR system 10 can preferably also include (i) individual operation of the plurality of partial module devices 33 and/or individual module devices 34; (ii) an individual or group operation of the multiple burner modules 12 of the one overall module device 32 and/or the at least one partial module device 33; and/or regulating the exhaust air flow rate from the process chamber 42 through the at least one exhaust air line 48 to the one or more exhaust air cleaning devices 32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d.
  • the individual or group operation of the burner modules 12 of the overall or partial module device 32, 33 can be used, for example, to (a) put a number of burner modules 12 into operation according to the amount of exhaust air to be treated; (b) switch off at least one of the plurality of burner modules 12 if an amount of exhaust air falls below a predetermined limit value of the raw gas amount; and/or (c) to operate part of the burner modules 12 with exhaust air supply to the burner 19 and another part of the burner modules 12 with fresh air supply to the burner 19 .
  • the amount of exhaust air flow can be regulated, for example, depending on the dryer utilization (number of bodies in the dryer) and thus depending on the solvent load that is brought into the dryer by the bodies.
  • FIGS. 5 to 16 various embodiments of such a workpiece treatment system with correspondingly adapted exhaust air cleaning devices 32, 33, 34 of the TAR system 10 of the invention will now be explained in more detail by way of example.
  • the basic mode of operation and the detailed construction of such workpiece treatment systems 40 are known to the person skilled in the art and are not the subject matter of the invention, which is why only the rough structure of the various workpiece treatment systems is explained below.
  • FIG. 5 illustrates a workpiece processing system 40 with a central heating concept, in which the process chamber 42 is provided with a single heating circuit 46 which also has a number of circulating air circuits 50 .
  • the TAR system 10 has an overall modular assembly 32 in which all burner modules are coupled together.
  • the dryer exhaust air is removed from the process chamber 42 of the dryer 40 at a suitable point by means of a single exhaust air line 48 .
  • the raw gas inlets 21 of the overall module device 32 of the TAR system 10 are all connected to this one exhaust air line 48 .
  • the clean gas produced in the overall module device 32 is fed to a common clean gas discharge line 23 via the clean gas outlets 22 .
  • the clean gas is used energetically by the clean gas discharge line 23 running into a heating circuit heat exchanger 47 in order to transfer heat to the heating gas of one heating circuit 46 of the system 40 or to introduce at least part of the clean gas into the heating circuit 46 of the system 40 so that the clean gas can be used as a Heating gas of the heating circuit is used.
  • the clean gas discharge line 23 runs into a fresh air heat exchanger 45 in order to transfer residual heat of the clean gas to the flow of fresh air in the at least one fresh air line 44 .
  • the overall module device 32 of the TAR system 10 and the two heat exchangers 45, 47 are preferably arranged between the circulating air circuits 50 of the heating circuit 46 of the dryer 40, so that installation space can be saved.
  • the process chamber 42 contains two dryer zones (e.g. pre-dryer and main dryer), which are each provided with their own heating circuit 46a, 46b and also their own exhaust air line 48.
  • the TAR system 10 has two partial module devices 33a and 33b, in each of which a portion of the burner modules 12 is coupled to one another and which are each coupled to one of the two heating circuits 46a, 46b.
  • the crude gas inlets 21 of the two sub-module devices 33a and 33b of the TAR system 10 are each jointly connected to the exhaust air line 48 of one of the two dryer zones.
  • the clean gases produced in the partial module devices 33a, 33b are fed via the clean gas outlets 22 to one of two common clean gas discharge lines 23, which run into a heating circuit heat exchanger 47 in order to transfer heat to the heating gas of the first or second heating circuit 46a, 46b of the system 40 or introduce at least part of the clean gas into the first or second heating circuit 46 of the system 40 and then run into a fresh air heat exchanger 45 in order to transfer residual heat from the clean gas to the fresh air flow in a first or second fresh air line 44.
  • the partial module devices 33a, 33b are significantly smaller than the overall module device 32 and can thus be arranged even more easily/more compactly between the circulating air circuits 50 of the heating circuits 46a, 46b of the dryer 40.
  • the two clean gas discharge lines 23 can be designed with smaller cross sections due to the air flows reduced by the division and can also be omitted between the two dryer zones of the process chamber 42 .
  • the TAR system 10 may have an overall modular assembly 32 in which all burner modules are coupled together.
  • the raw gas inlets 21 of the overall module device 32 are all connected to an exhaust air line 48 of the process chamber 42 .
  • the clean gas produced in the overall module device 32 is fed to a common clean gas discharge line 23 via the clean gas outlets 22 .
  • the one clean gas discharge line 23 then runs through all the circulating air recuperators 51 in succession in order to supply thermal energy from the clean gas to the circulating air via the respective circulating air heat exchanger 53 before it is reintroduced into the process chamber 42 transfer.
  • a clean gas discharge line 23 can optionally reach a fresh air heat exchanger 45 in order to transfer residual heat from the clean gas to the fresh air flow in the fresh air line 44.
  • the circulating air circuits 50 with their circulating air recuperators 51 are shown only schematically in FIG. 7 and in the figures discussed below, without determining the specific positioning and connections of their components. Even if not shown, the circulating air circuits 50 and their circulating air recuperators 51 can of course also contain other components (e.g. throttle valves, measuring devices, etc.).
  • Fig. 8 also illustrates a workpiece processing system 40 with a classic pure gas heating concept, but in contrast to Fig. 7 with two separate dryer zones 42a and 42b (e.g. pre-dryer and main dryer) in the process chamber 42 (similar to Fig. 6).
  • the TAR system 10 has two sub-module devices 33a and 33b, in each of which a portion of the burner modules 12 are coupled together, and which are each coupled to one of the two dryer zones 42, 42b.
  • the raw gas inlets 21 of the two partial module devices 33a, 33b are each jointly connected to the exhaust air line 48 of one of the two dryer zones 42a, 42b of the process chamber 42.
  • the clean gases produced in the partial module devices 33a, 33b are each fed to a common clean gas discharge line 23 via the respective clean gas outlets 22 .
  • the two clean gas discharge lines 23 then run one after the other through part of the circulating air recuperators 51 in order to transfer heat energy from the clean gas to the circulating air via the respective circulating air heat exchanger 53 before it is reintroduced into the process chamber 42, and then optionally into a fresh air heat exchanger 45 Residual heat of the clean gas to the fresh air flow in the respective fresh air line 44 to be transferred.
  • the TAR system can in this case be built into the dryer system 40 in an even more space-optimized manner thanks to the two separate and smaller partial module devices 33a, 33b.
  • the circulating air recuperators 51 at least partially contain a circulating air mixing chamber instead of the circulating air heat exchanger 53 .
  • Fig. 9 illustrates a workpiece processing system 40 with a classic pure gas heating concept with maximum decentralization of the TAR system 10.
  • the TAR system 10 is divided into several individual devices 34a-d, each of which only has a single burner module 12 and optionally an additional module have 36
  • a partial module device 33 with two burner modules 12 can also be used in some cases instead of a respective individual module device.
  • the raw gas inlets 21 of the individual module devices 34a-d are each connected to one of several exhaust air lines 48 from the process chamber 42.
  • the clean gases produced in the individual module devices 34a-d are fed via the respective clean gas outlets 22 to an individual clean gas discharge line 23, which runs to one of the several circulating air recuperators 51 in each case in order to transfer thermal energy from the clean gas to the circulating air via the respective circulating air heat exchanger 53 before it is recirculated initiation into the process chamber 42 to transfer.
  • the individual clean gas discharge lines 23 can optionally be brought together and optionally run into a fresh air heat exchanger 45 in order to transfer residual heat from the clean gases to the fresh air flow in the fresh air line 44.
  • the clean gas discharge lines 23 could optionally be routed to different fresh air heat exchangers 45 after the circulating air recuperators 51 .
  • hot gas lines can be omitted along the process chamber 42 and the individual module devices 34a-d can be placed next to the circulating air recuperators 51 in an extremely compact and space-saving manner.
  • the circulating air recuperators 51 at least partially contain a circulating air mixing chamber instead of the circulating air heat exchanger 53 .
  • FIG. 10 differs only slightly from the embodiment illustrated in FIG.
  • the individual module devices 34a-d of the TAR system 10 are each integrated directly into one of the several circulating air recuperators 51.
  • the embodiment illustrated in FIG. 11 does not differ schematically from the embodiment illustrated in FIG.
  • the circulating air recuperators 51 contain circulating air mixing chambers 54 instead of the circulating air heat exchangers 53 .
  • the TAR system 10 can have an overall modular device 32 in which all burner modules 12 are coupled to one another.
  • the raw gas inlets 21 of the overall module device 32 are all connected to an exhaust air line 48 of the process chamber 42 .
  • the clean gas produced in the overall module device 32 is fed via the clean gas outlets 22 to one or more clean gas discharge lines 23, via which it is added directly to the circulating air circuits 50.
  • the circulating air circuits 50 therefore do not require a circulating air heat exchanger.
  • a part of the clean gas can optionally also be fed to a fresh air heat exchanger 45 in this embodiment variant.
  • FIG. 13 illustrates a workpiece processing system 40 with a directly heated process chamber 42.
  • the process chamber 42 contains two dryer zones 42, 42b, each with an exhaust air line 48, each of which has a partial module device 33a, 33b of the TAR -System 10 is assigned.
  • FIG. 14 also illustrates a workpiece processing system 40 with a directly heated process chamber 42.
  • the fresh air is introduced into at least part of the burner modules 12 and mixed with the exhaust air from the process chamber 42 and thus indirectly introduced into the process chamber 42 as clean gas via the circulating air circuits 50 .
  • additional fresh air lines can be omitted to save space.
  • the embodiment of the workpiece processing system 40 illustrated in Fig. 15 differs from the embodiment illustrated in Fig. 14 (similar to Fig. 6, 8, 13) in that the process chamber 42 has two separate dryer zones 42a, 42b, each of which has a partial module device 33a , 33b of the TAR system.
  • 16 illustrates an embodiment of the workpiece processing system 40 for rapid heating of the process chamber 42. It corresponds to the embodiment of FIG. 7, with the overall module device 35 of the TAR system at least one additional burner module having been added. This expansion of the TAR system 10 for flexible adaptation to performance requirements can also be carried out in an analogous manner in all other described embodiments.

Abstract

Eine Werkstückbearbeitungsanlage (40) hat eine Prozesskammer (42) zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken, die mit wenigstens einer Frischluftleitung (44) zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und mit wenigstens einer Abluftleitung (48) zum Ausleiten von zu reinigender Abluft aus der Prozesskammer Außerdem weist diese Werkstückbearbeitungsanlage wenigstens ein modulares thermisches Abluftreinigungssystem (10) mit mehreren Brennermodulen (12) auf, die jeweils eine Brennkammer (14), einen an die Brennkammer angeschlossenen Brenner (19), einen Rohgaseingang (21) zum Einleiten eines zu reinigenden Rohgases in das jeweilige Brennermodul (12) und einen Reingasausgang (22) zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus dem jeweiligen Brennermodul (12) aufweisen. Dieses modulare thermische Abluftreinigungssystem kann je nach Leistungserfordernis und Struktur der Werkstückbearbeitungsanlage (40) flexibel in ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen (32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d), die jeweils ein einzelnes Brennermodul (12) oder wenigstens zwei aneinandergekoppelte Brennermodule (12) aufweisen, unterteilt werden.

Description

WERKSTÜCKBEARBEITUNGSANLAGE UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN UND BETREIBEN EINER SOLCHEN WERKSTÜCKBEARBEITUNGSANLAGE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere eine Werkstückbearbeitungsanlage zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, mit einer thermischen Abluftreinigungs vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Werkstückbearbeitungs anlage. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Durchlauftrockner, Durchlauf härtungsanlagen, Kammertrockner und Kammerhärtungsanlagen, in denen lackierte und/oder geklebte Karosserien oder Karosserieteile getrocknet und/oder gehärtet werden können.
Werkstückbearbeitungsanlagen müssen häufig mit einer thermischen Abluftreinigung (TAR) ausgestattet sein, um die geltenden gesetzlichen Anforderungen zur Abreinigung von Kohlenwasserstoffen aus einer Abluft zum Beispiel aus Trockneranlagen im Rahmen des Immissionsschutzes zu erfüllen. Klassischerweise bestehen TAR-Vorrichtungen aus einem Brenner und einer Brennkammer, wobei die Brennkammer funktionsbedingt für hohe Verbrennungstemperaturen sehr komplex und kostenintensiv ausgelegt sein muss (z.B. Verwendung hochwertiger Stähle). Aufgrund der Komplexität lassen sich die TAR- Vorrichtungen in der Regel nicht verändern / anpassen, weshalb sie zum Beispiel bei Kapazitätsänderungen und/oder Umstrukturierungen von Werkstückbearbeitungs anlagen ausgetauscht werden müssen, was sehr aufwändig und kostenintensiv ist. Außerdem muss die Auslegung der TAR-Vorrichtung in der Regel auf Maximalwerte erfolgen, was meist auch zu einer großen Dimensionierung und damit zu einem schwierigen Einbau in die jeweilige Werkstückbearbeitungsanlage führen kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Werkstückbearbeitungsanlage mit thermischer Abluftreinigung zu schaffen, die auf einfache Weise eine Flexibilität von Betriebszuständen und/oder Strukturen der Werkstückbearbeitungsanlage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im unabhängigen Anspruch 1 definierte Werkstück bearbeitungsanlage. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Werkstückbearbeitungsanlage weist eine Prozesskammer zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken auf, wobei die Prozesskammer mit wenigstens einer Frisch luftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und wenigstens einer Abluftleitung zum Ausleiten von zu reinigender Abluft aus der Prozesskammer ver bunden ist. Außerdem weist die Werkstückbearbeitungsanlage gemäß der Erfindung wenigstens ein modulares thermisches Abluftreinigungssystem (TAR-System) mit mehreren Brennermodulen auf, die jeweils eine Brennkammer mit einem Brennraum zum thermischen Behandeln eines Rohgases darin, einen an die Brennkammer ange schlossenen Brenner (z.B. zum Verbrennen von in dem zu reinigenden Rohgas ent haltenen Schadstoffen), einen Rohgaseingang zum Einleiten des zu reinigenden Rohgases in das jeweilige Brennermodul und einen Reingasausgang zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus dem jeweiligen Brennermodul aufweisen. Dieses wenigstens eine modulare TAR-System ist in ein oder mehr Abluftreinigungs vorrichtungen unterteilbar, die jeweils ein einzelnes Brennermodul oder wenigstens zwei aneinandergekoppelte Brennermodule aufweisen und die jeweils individuell in der Werkstückbearbeitungsanlage positionierbar sind und individuell an die wenigstens eine Abluftleitung anschließbar sind. Je nach ausgewählter Unterteilung des modularen TAR- Systems sind dementsprechend die mehreren Rohgaseingänge der mehreren Brenner module wahlweise einzeln an eine jeweilige Rohgaszuleitung oder gruppenweise an eine gemeinsame Rohgaszuleitung angeschlossen und sind die mehreren Reingasausgänge der mehreren Brennermodule wahlweise einzeln an eine jeweilige Reingasableitung oder gruppenweise an eine gemeinsame Reingasableitung angeschlossen.
Die vorgeschlagene Modularität des TAR-Systems ermöglicht einen flexiblen Aufbau mit unterschiedlichen Anzahlen von Brennermodulen und mit unterschiedlichen Anzahlen von getrennten Abluftreinigungsvorrichtungen mit flexiblen Anzahlen von Brenner modulen sowie eine einfache Modifikation einzelner Brennermodule, sodass das TAR- System auf einfache Weise an variable Leistungserfordernisse und/oder variable Strukturen der Werkstückbearbeitungsanlage angepasst werden kann. Die Modularität eröffnet viele unterschiedliche Integrationsmöglichkeiten des TAR-Systems in den Gesamtaufbau der Anlage, da das TAR-System durch die flexible / beliebige Unterteil barkeit wahlweise aufgebaut werden kann als (i) eine Gesamtmodulvorrichtung mit allen Brennermodulen oder (ii) mehrteilig mit ein oder mehr Teilmodulvorrichtung mit jeweils wenigstens zwei Brennermodulen oder (iii) mehrteilig mit ein oder mehr Einzelmodul vorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul oder (iv) mehrteilig mit ein oder mehr Teilmodulvorrichtungen mit jeweils wenigstens zwei Brennermodulen und ein oder mehr Einzelmodulvorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul, sodass auf einfache Weise auf Basis des vorhandenen TAR-Systems zum Beispiel auf örtliche Gegebenheiten, verfügbare Raumverhältnisse, prozesstechnische Vorteile, spezifische Anforderungen an die Anlage oder energetische Randbedingungen eingegangen werden kann. So haben die Teilmodulvorrichtungen und die Einzelmodulvorrichtungen einen geringeren Raumbedarf und können deshalb auch auf einfache Weise in komplexe Anlagenstrukturen mit kleinen Montageräumen eingebaut werden, und ermöglicht die Aufteilung des TAR-Systems in separate Teilmodulvorrichtungen und/oder Einzelmodul vorrichtungen eine einfache Verbindung mit mehreren Abluftleitungen der Anlage, die sogar weit auseinanderliegen können. Außerdem eröffnet die Modularität eine flexible Betriebsweise des vorhandenen TAR-Systems, insbesondere durch eine variabel betreibbare Anzahl der vorhandenen Brennermodule, sodass auf einfache Weise Leistungsanpassungen des TAR-Systems zum Beispiel an aktuelle Abluftmengen und/oder aktuelle Wärmeenergiebedarfe der Anlage umgesetzt werden können.
Die erfindungsgemäße Werkstückbehandlungsanlage hat wenigstens ein solches modulares TAR-System. D.h. zum Beispiel im Fall von sehr großen Anlagen können wahlweise auch zwei oder mehr solche modularen TAR-Systeme enthalten sein. Falls das modulare TAR-System in wenigstens zwei separate Abluftreinigungsvorrichtungen unterteilt wird, können diese entweder durch individuell zugeordnete Steuerungen oder eine gemeinsame Zentralsteuerung betrieben und dabei vorzugsweise individuell angesteuert werden. Das vorgeschlagene modulare TAR-System, das wahlweise in mehrere Abluftreinigungsvorrichtungen unterteilt werden kann, unterscheidet sich zum Beispiel von herkömmlichen Anlagen mit mehreren Abluftreinigungsvorrichtungen durch die Variabilität der Unterteilung und der Anzahl der Brennermodule in einer Abluft reinigungsvorrichtung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstück bearbeitungsanlage mit einem einzelnen Heizkreislauf versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise eine Gesamtmodulvorrichtung haben, in der alle Brennermodule des TAR-Systems aneinandergekoppelt sind, wobei die Rohgas eingänge aller Brennermodule an die wenigstens eine Abluftleitung angeschlossen sind und die Reingasausgänge aller Brennermodule an eine gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, und wobei die gemeinsame Reingasableitung über einen Wärme übertrager mit dem einen Heizkreislauf der Prozesskammer verbunden ist. Der Wärmeübertrager kann zur Wärmeübertragung vom Reingas auf ein Heizgas des Heizkreislaufes oder alternativ auch zum Einleiten zumindest eines Teils des Reingases als Heizgas in den Heizkreislauf konfiguriert sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstück bearbeitungsanlage mit wenigstens zwei Abluftleitungen verbunden und mit wenigstens zwei separaten Heizkreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise wenigstens zwei Teilmodulvorrichtungen mit jeweils wenigstens zwei aneinandergekoppelten Brennermodulen haben, deren Rohgaseingänge jeweils alle an eine der wenigstens zwei Abluftleitungen angeschlossen sind und deren Reingas ausgänge jeweils alle an eine jeweilige gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, wobei die gemeinsamen Reingasableitungen jeweils über einen jeweiligen Wärme übertrager mit dem jeweiligen Heizkreislauf der Prozesskammer verbunden sind. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für Werkstückbearbeitungsanlagen, bei denen die Prozesskammer zwei Prozesskammerzonen mit unterschiedlichen Temperaturen (z.B. für Vortrockner und Haupttrockner) aufweist. Die Wärmeübertrager können jeweils zur Wärmeübertragung vom Reingas auf ein Heizgas des jeweiligen Heizkreislaufes oder alternativ auch zum Einleiten eines Teils des Reingases als Heizgas in den jeweiligen Heizkreislauf konfiguriert sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstück bearbeitungsanlage mit mehreren Umluftkreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise eine Gesamtmodulgruppe haben, in der alle Brennermodule aneinandergekoppelt sind, wobei die Rohgaseingänge aller Brennermodule an die wenigstens eine Abluftleitung angeschlossen sind und die Reingasausgänge aller Brennermodule an eine gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, und wobei die gemeinsame Reingasableitung über jeweilige Umluft-Wärmeübertrager oder jeweilige Umluft-Mischkammern mit zumindest einem Teil, bevorzugt mit allen Umluft kreisläufen verbunden ist. Optional können die Umluftkreisläufe zumindest teilweise jeweils einen Umluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall die Umluft-Wärmeübertrager bzw. Umluft-Mischkammern vorzugsweise in den jeweiligen Umluftrekuperatoren enthalten sind. Über die Umluft-Mischkammern, die mit der Reingasableitung und den Umluftleitungen der jeweiligen Umluftkreisläufe verbunden sind, kann ein Teil des Rein gases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstück bearbeitungsanlage mit wenigstens zwei Abluftleitungen verbunden und mit mehreren Umluftkreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise wenigstens zwei Teilmodulvorrichtungen mit jeweils wenigstens zwei aneinander gekoppelten Brennermodulen haben, deren Rohgaseingänge jeweils alle an eine der wenigstens zwei Abluftleitungen angeschlossen sind und deren Reingasausgänge jeweils alle an eine jeweilige gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, wobei die wenigstens zwei gemeinsamen Reingasableitungen jeweils über jeweilige Umluft- Wärmeübertrager oder jeweilige Umluft-Mischkammern mit einem Teil der Umluft kreisläufe verbunden sind. Optional können die Umluftkreisläufe zumindest teilweise jeweils einen Umluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall die Umluft-Wärmeübertrager bzw. Umluft-Mischkammern vorzugsweise in den jeweiligen Umluftrekuperatoren ent halten sind. Über die Umluft-Mischkammern, die mit der Reingasableitung und den Umluftleitungen der jeweiligen Umluftkreisläufe verbunden sind, kann ein Teil des Rein gases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstück bearbeitungsanlage mit mehreren Abluftleitungen verbunden und mit mehreren Umluft kreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise mehrere Einzelmodulvorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul haben, deren Rohgaseingänge jeweils an einer jeweiligen der mehreren Abluftleitungen ange schlossen sind und deren Reingasausgänge jeweils an einer einzelnen Reingasableitung angeschlossen sind, wobei die mehreren einzelnen Reingasableitungen jeweils über einen jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager oder eine jeweilige Umluft-Mischkammer mit einem jeweiligen der mehreren Umluftkreisläufe verbunden sind. Optional können die Umluftkreisläufe zumindest teilweise jeweils einen Umluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall die Umluft-Wärmeübertrager bzw. Umluft-Mischkammern vorzugsweise in den jeweiligen Umluftrekuperatoren enthalten sind. Über die Umluft-Mischkammern, die mit der Reingasableitung und den Umluftleitungen der jeweiligen Umluftkreisläufe verbunden sind, kann ein Teil des Reingases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden.
Bei den drei vorgenannten Ausführungsformen können die Gesamtmodulvorrichtung bzw. die Teilmodulvorrichtungen bzw. die Einzelmodulvorrichtungen außerdem eingangsseitig mit einer Frischluftleitung verbunden sein, um die Abluft aus der Prozesskammer mit Frischluft zu vermischen. Die Frischlufteinleitung kann über die Rohgaseingänge oder über zusätzliche Frischlufteingänge mit der über die Rohgas eingänge eingeleiteten Abluft vermischt werden. Bei der Gesamtmodulvorrichtung und bei den Teilmodulvorrichtungen kann die Frischluftzufuhr in alle Brennermodule oder in einen Teil der Brennermodule erfolgen. Durch ein solches Vermischen der Abluft mit Frischluft im TAR-System kann die Frischluft als Reingas über die von der Reingas ableitung angefahrenen Umluft-Mischkammern in den Umluftrekuperatoren in die Prozesskammer eingeleitet werden, sodass auf zusätzliche Frischluftleitungen in die Prozesskammer platzsparend verzichtet werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstück bearbeitungsanlage mit mehreren Umluftkreisläufen versehen, in denen jeweils ein Umluftrekuperator mit einem Umluft-Wärmeübertrager oder einer Umluft-Mischkammer enthalten ist. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise mehrere Einzelmodul vorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul haben, die jeweils in einen jeweiligen der mehreren Umluftrekuperatoren integriert sind. Optional kann das TAR- System zusätzlich zu oder anstelle von den Einzelmodulvorrichtungen auch wenigstens eine Teilmodulvorrichtung mit zwei oder mehr Brennermodulen haben, die ebenfalls in einen jeweiligen der mehreren Umluftrekuperatoren integriert ist, was insbesondere zum Beispiel bei einem erhöhten Wärmebedarf in einer Zone der Prozesskammer vorteilhaft sein kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können die gemeinsame Reingasableitung oder die gemeinsamen Reingasableitungen oder die einzelnen Reingasableitungen in den obigen Ausführungsformen jeweils ferner stromab der Wärmeübertrager der Heizgaskreisläufe bzw. der Umluftkreisläufe über einen weiteren Wärmeübertrager mit der wenigstens einen Frischluftleitung verbunden sein. Optional kann die wenigstens eine Frischluft leitung einen Frischluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall der Frischluft-Wärme übertrager vorzugsweise in diesem Frischluftrekuperator enthalten ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das TAR-System ferner ein oder mehr Zusatzmodule ohne Brenner aufweisen, die jeweils wahlweise in eine Abluftreinigungs vorrichtung des TAR-Systems derart integrierbar sind, dass deren Innenräume mit den Brennräumen der jeweiligen benachbarten Brennkammern zum Bilden eines gemein samen Innenraums verbunden sind, und jeweils wenigstens ein Zusatzfunktionselement aufweisen. Vorzugsweise weist das TAR-System die gleiche Anzahl an Zusatzmodulen wie die Anzahl an Brennermodulen auf, sodass im Extremfall auch alle Einzelmodul vorrichtung jeweils um ein Zusatzmodul ergänzt werden können. Die Integration eines Zusatzmoduls kann je nach Konstruktion und/oder Bedarf und/oder Art des Zusatz funktionselements an ein Brennermodul am Rand der jeweiligen Abluftreinigungs vorrichtung oder zwischen zwei Brennermodule integriert werden. Die Zusatzmodule haben als ein Zusatzfunktionselement beispielsweise eine Heizvorrichtung (z.B. elektrisch, induktiv, mit Brenner, etc.) zum Aufheizen des Brennraums des Brennmoduls bzw. der Brennräume oder des gemeinsamen Brennraums der Brennmodule auf eine Brenntemperatur oder mit erhöhter Leistung zum Schneilaufheizen. Ein alternatives oder wenigstens ein weiteres Zusatzfunktionselement kann zum Beispiel wenigstens eine Zusatzfunktion für die jeweilige Abluftreinigungsvorrichtung des TAR-Systems haben, die ausgewählt ist aus: (a) Vergrößern eines (gemeinsamen) Brennraums der Brenn kammern); (b) Kompensieren von Dimensionsveränderungen (insbesondere thermisch bedingte Längenänderungen) der Abluftreinigungsvorrichtung; (c) Wärmeübertragung vom Reingas im gemeinsamen Innenraum auf ein anderes Fluid außerhalb der Abluft reinigungsvorrichtung; (d) Heißgasausleitung; (e) Wärmespeicherung; (f) Katalysator; (g) Austragen von Fluiden und/oder Partikeln aus dem gemeinsamen Innenraum; (h) Eindüsen von Zusatzmitteln in den gemeinsamen Innenraum; und (i) Adsorbieren oder Absorbieren von Schadstoffen aus dem Innenraum.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können die Brennkammern von aneinander gekoppelten Brennermodulen in einer Abluftreinigungsvorrichtung des TAR-Systems zumindest teilweise, vorzugsweise alle über Durchgangsöffnungen miteinander verbunden sein, sodass ein Gasaustausch zwischen den jeweiligen benachbarten Brennermodulen und somit eine gleichmäßige Aufheizung stattfinden können. Durch diese Bildung eines gemeinsamen Brennraums kann zum Beispiel auch die erforderliche Spülung / Vorbelüftung gemeinsam für den gemeinsamen Brennraum aller Brenn kammern erfolgen. Diese Verbindung der Brennräume kann optional auch so ausgeführt sein, dass die Durchgangsöffnungen jeweils durch ein Absperrorgan (z.B. eine Klappe oder ein Schieber) absperrbar sind. Durch die Bildung des gemeinsamen Brennraums aller Brennermodule kann außerdem zum Beispiel mit nur einem Brenner als Aufheiz brenner die gesamte Gesamtmodulvorrichtung bzw. Teilmodulvorrichtung auf die erforderliche Mindestreaktionstemperatur (z.B. etwa 750°C) zum sicheren/effektiven Behandeln des Rohgases vorgeheizt werden. Alternativ kann die Gesamtmodul vorrichtung bzw. Teilmodulvorrichtung zum Aufheizen des gemeinsamen Brennraums auf die Mindestreaktionstemperatur ferner wenigstens eine Aufheizvorrichtung (z.B. eine elektrische oder elektromagnetische Aufheizvorrichtung oder eine schaltbare Hochtemperatur-Wärmequelle anderer Art wie beispielsweise einen Aufheizbrenner) aufweisen, die im Bereich des gemeinsamen Brennraums beispielsweise an der Brennkammer eines Brennermoduls angekoppelt ist oder als Zusatzfunktionselement eines Zusatzmoduls vorgesehen ist. Im Fall eines gemeinsamen Brennraums aller Brennermodule ist vorzugsweise nur eine einzelne Aufheizvorrichtung vorgesehen. Vorzugsweise enthält die Aufheizvorrichtung außerdem eine Sicherheitstechnik zum Überwachen des Vorhandenseins einer Flamme (z.B. eine Fotozelle zur Flammen überwachung). Bei Verwendung einer solchen Aufheizvorrichtung können die Brenner der mehreren Brennermodule alle einfacher konfiguriert sein und unaufwändiger angesteuert werden, da sie alle nicht als Aufheizbrenner benutzt werden müssen und auch keine Sicherheitstechnik zum Überwachen des Aufheizens benötigen. Während der Aufheizung des gemeinsamen Brennraums - je nach Ausführungsform - durch einen Brenner als Aufheizbrenner oder durch die Aufheizvorrichtung bleiben die anderen Brenner bzw. alle Brenner der Brennermodule ausgeschaltet.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung kann an den Rohgaseingängen der Brennermodule des TAR-Systems jeweils eine Ventilvorrichtung zum wahlweisen Öffnen oder Schließen und optional auch zum Drosseln des jeweiligen Rohgaseingangs vorgesehen sein, wobei diese Ventilvorrichtungen auch von aneinandergekoppelten Brennermodulen unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Hierdurch kann eine Gesamtluftmenge des zu reinigenden Rohgases auf eine geeignete Anzahl der aneinandergekoppelten Brennermodule verteilt werden, sodass die einzelnen Brenner der Gesamtmodulgruppe bzw. Teilmodulgruppe jeweils mit wenigstens einer Mindest luftmenge und höchsten einer Maximalluftmenge für den Brennerbetrieb beaufschlagt werden. Im Fall von Einzelmodulvorrichtungen können diese dann je nach Betriebs zustand oder Betriebsmodus der Werkstückbearbeitungsanlage durch diese Ventil vorrichtungen unabhängig voneinander in Betrieb genommen oder im Standby-Modus gehalten werden. Falls die Brennermodule auch Gaszugänge für Brennstoff haben, können solche Ventilvorrichtungen vorzugsweise auch zum wahlweisen Öffnen oder Schließen und optional auch zum Drosseln des jeweiligen Gaszugangs vorgesehen sein.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in der wenigstens einen Abluftleitung stromauf des TAR-Systems ein Abluftventilator zur Abluftströmungsmengensteuerung vorgesehen sein. Falls an eine Abluftleitung mindestens zwei separate Abluftreinigungs vorrichtungen des TAR-Systems angeschlossen sind, ist vorzugweise in jedem Teil- anschluss der Abluftleitung ein Abluftventilator vorgesehen, sodass die Aufteilung der Abluftströmungsmenge auf die mehreren Abluftreinigungsvorrichtungen flexibel geregelt werden kann.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung kann dem TAR-System wenigstens ein zusätzliches Brennermodul hinzugefügt oder wenigstens ein vorhandenes Brennermodul entnommen werden und/oder können die Brennermodule des TAR-Systems (auch in den separaten Abluftreinigungsvorrichtungen) ausgetauscht (d.h. durch neue Brenner module ersetzt) werden.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Brenner wenigstens eines Brennermoduls des TAR-Systems ein Wärmeübertragungssystem zur Wärme übertragung vom ausströmenden Reingas auf einströmendes Rohgas und/oder einströmenden Brennstoff integriert haben. D.h. der Brenner ist als ein rekuperativer Brenner ausgestaltet. Vorzugsweise sind alle oder die meisten Brenner des modularen TAR-Systems als rekuperative Brenner ausgestaltet. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die Brenner jeweils oben an der jeweiligen Brennkammer ange schlossen sind und nach unten in die jeweilige Brennkammer ragen, da sich die oben hängenden Brenner bei hohen Temperaturen vertikal etwas nach unten in die Brenn kammern ausdehnen, ohne ihre Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen und ohne die Abstände zwischen den Brennern bzw. Elementen der Wärmeübertragungssysteme zu verändern, insbesondere zu reduzieren und ohne Kräfte gegen sich zu erfahren. Außerdem kann diese Konstruktion auch ein Absetzen von Feststoffen und/oder Kondensaten aus dem Rohgas begünstigen, welche zum Beispiel bei bestimmten Lacksystemen im Rahmen des Verbrennungsprozesses entstehen können. In einer alternativen Ausführungsform können die Brenner auch unten an den Brennkammern anhängen und nach oben in die Brennkammern ragen und sich bei hohen Temperaturen vertikal etwas nach oben ausdehnen. Diese alternative Ausführungsform kann ins besondere dann von Vorteil sein, wenn die erfindungsgemäße Rohgasbehandlungs vorrichtung erhöht, beispielsweise auf einem Tragegerüst oder Dach installiert ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung. In dem Verfahren wird eine Prozesskammer zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken bereitgestellt, wobei die Prozesskammer mit wenigstens einer Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und wenigstens einer Abluftleitung zum Ausleiten von zu reinigender Abluft aus der Prozesskammer verbunden wird. Erfindungsgemäß wird in dem Verfahren ferner wenigstens ein modulares thermisches Abluftreinigungssystem mit mehreren Brennermodulen bereitgestellt, die jeweils eine Brennkammer mit einem Brennraum zum thermischen Behandeln eines Rohgases darin, einen an die Brenn kammer angeschlossenen Brenner (z.B. zum Verbrennen von in dem zu reinigenden Rohgas enthaltenen Schadstoffen), einen Rohgaseingang zum Einleiten des zu reinigenden Rohgases in das jeweilige Brennermodul und einen Reingasausgang zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus dem jeweiligen Brennermodul aufweisen. Dieses wenigstens eine modulare TAR-System wird dann in ein oder mehr Abluft reinigungsvorrichtungen unterteilt, die jeweils ein einzelnes Brennermodul oder wenigstens zwei aneinandergekoppelte Brennermodule aufweisen. Danach können die so gebildeten ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen relativ zur Prozesskammer individuell positioniert und an die wenigstens eine Abluftleitung individuell angeschlossen werden.
Durch dieses Herstellungsverfahren, das die Montage, die Inbetriebnahme und gegebenenfalls auch einen Wartungsprozess betrifft, können die gleichen Vorteile wie mit der oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung erzielt werden. Bezüglich der Vorteile und vorteilhaften / bevorzugten Ausführungsvarianten sowie Begriffsbedeutungen wird deshalb einfach auf die obigen Erläuterungen in Zusammen hang mit der Werkstückbearbeitungsanlage verwiesen.
Neben dem normalen Betrieb einer Werkstückbearbeitungsanlage mit thermischer Abluftreinigung, der dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist, ermöglicht das oben beschriebene spezielle Konzept des modularen TAR-Systems der Erfindung zudem besonders vorteilhafte Betriebsweisen. Das Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung umfasst vorzugsweise wenigstens einen der folgenden Aspekte:
(i) die mehreren Teilmodulvorrichtungen und/oder Einzelmodulvorrichtungen des wenigstens einen modularen TAR-Systems werden individuell betrieben (z.B. eingeschaltet, ausgeschaltet);
(ii) die mehreren Brennermodule der einen Gesamtmodulvorrichtung und/oder der wenigstens einen Teilmodulvorrichtung des wenigstens einen modularen TAR- Systems werden individuell oder gruppenweise betrieben (z.B. eingeschaltet, ausgeschaltet); und (iii) die Abluftströmungsmenge aus der Prozesskammer durch die wenigstens eine Abluftleitung zu den ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen des wenigstens einen modularen thermischen Abluftreinigungssystems wird geregelt.
Durch die genannten möglichen individuellen Betriebe können die Leistungen des gesamten TAR-Systems bzw. der einzelnen Abluftreinigungsvorrichtungen zum Beispiel an den Betriebszustand der Prozesskammer angepasst werden und damit gegebenen falls auch der Energiebedarf reduziert werden. Zum Beispiel kann bei einer niedrigen Gesamtluftmenge der zu reinigenden Abluft die Anzahl der aktivierten Brenner in einer Gesamt- oder Teilmodulvorrichtung reduziert werden, sodass die einzelnen Brenner der Brennermodule in vorteilhaften Betriebsbereichen gefahren werden können und auch Energie gespart werden kann. Durch den individuellen oder gruppenweisen Betrieb der mehreren Brennermodule in einer gebildeten Abluftreinigungsvorrichtung können außerdem zum Beispiel im Teillastbetrieb die einzelnen aktiven Brennermodule ausge tauscht werden, sodass eine Vergleichmäßigung der Belastungen der mehreren Brenner erzielt werden kann. Die Abluftströmungsmenge kann je nach Anwendungsfall zum Beispiel in Abhängigkeit der Trocknerauslastung (Anzahl Karosserien im Trockner) und damit in Abhängigkeit von der Lösemittelfracht, die durch die Karosserien in den T rockner eingebracht wird, geregelt werden.
Die obigen Verfahren zum Herstellen und Betreiben der Werkstückbearbeitungsanlage umfassen vorzugsweise jeweils ferner wenigstens einen der Schritte des Hinzufügens wenigstens eines zusätzlichen Brennermoduls zum modularen TAR-System; des Entfernens wenigstens eines Brennermoduls aus dem modularen TAR-System; und des Austauschens wenigstens eines Brennermoduls im modularen TAR-System mit einem neuen Brennermodul. Die Modularität des TAR-Systems und damit auch der gebildeten Abluftreinigungsvorrichtungen ermöglicht ein Austauschen / Ergänzen / Entnehmen von Brennermodulen mit geringem Aufwand.
Die Erfindung ist grundsätzlich für beliebige Werkstückbearbeitungsanlagen einsetzbar, die eine thermische Abluftreinigung benötigen. Besonders vorteilhaft anwendbar ist die Erfindung mit dem modularen TAR-System für Werkstückbearbeitungsanlagen zum Trocknen / Vernetzen / Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken (z.B. Karosserien oder Karosserieteile) zum Beispiel in Form von Durch lauftrocknern, Durchlaufhärtungsanlagen, Kammertrocknern oder Kammerhärtungs anlagen. Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nach folgenden beispielhaften Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungs beispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsvariante des modularen thermischen Abluftreinigungssystems für eine Werkstückbearbeitungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsvariante des modularen thermischen Abluftreinigungssystems für eine Werkstückbearbeitungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Veranschaulichung der möglichen Unterteilungen des modularen thermischen Abluftreinigungssystems von Fig. 1;
Fig. 4 eine Veranschaulichung der möglichen Unterteilungen des modularen thermischen Abluftreinigungssystems von Fig. 2; und Fig. 5 bis 16 verschiedene Ausführungsbeispiele von Werkstückbearbeitungsanlagen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf Fig. 1 und 3 wird zunächst beispielhaft das Grundprinzip einer ersten Ausführungsvariante des modularen thermischen Abluftreinigungssystems (TAR- Systems), das für die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage eingesetzt wird, einschließlich verschiedener optionaler Ausführungsvarianten näher beschrieben.
Das TAR-System 10 ist modular ausgebildet und enthält mehrere (in Fig. 1 beispielhaft vier) Brennermodule 12 zum Bilden wenigstens einer Abluftreinigungsvorrichtung (siehe Fig. 3). Die Brennermodule 12 enthalten jeweils eine Brennkammer 14 mit einem
Brennraum darin und einen vorzugsweise oben hängenden und vertikal nach unten in die Brennkammer 14 hineinragenden Brenner 19. Die Brennkammern 14 haben jeweils einen Brenner-Anschlussflansch 18 zum Anschließen des Brenners 19 sowie Anschluss flansche 15 zum Aneinanderkoppeln von benachbarten Brennkammern 14. Das TAR- System 10 hat außerdem Abschlussflansche 17 zum Anbringen an die äußeren (rechts und links in Fig. 1) Brennermodule 12n zum Abschließen einer jeweiligen Abluft- reinigungsvorrichtung. Wie in Fig. 1 dargestellt, haben die Anschlussflansche 15 vorzugsweise Durchgangsöffnungen 16, um die Brennräume der benachbarten Brennkammern 14 zu einem gemeinsamen Brennraum miteinander zu verbinden, sodass ein Gasaustausch zwischen den Brennkammern stattfinden kann und damit ein gemeinsamer Brennraum mit gleichmäßiger Aufheizung entsteht. Optional können an den Durchgangsöffnungen 16 Absperrorgane (nicht dargestellt, z.B. in Form von Klappen oder Schiebern) vorgesehen sein, um bei Bedarf einen Teil oder alle Durch gangsöffnungen 16 absperren zu können. Das Absperren der Durchgangsöffnung 16 ist auch sinnvoll, wenn der entsprechende Anschlussflansch 15 des jeweiligen Brenner moduls 12 außen an der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung positioniert ist und deshalb auch mit einem Abschlussflansch 17 abgedeckt wird.
Die Brenner 19 haben jeweils einen Rohgaseingang 21 zum Einleiten eines zu reinigenden Rohgases (Abluft aus Prozesskammer 42 der später beschriebenen Anlage 40) von einer Rohgaszuleitung 20 (gekoppelt an Abluftleitung 48 der später beschriebenen Anlage 40) durch den Brenner 19 in die Brennkammer 14, einen Gaszugang 13 zum Einleiten eines Brennstoffes in den Brenner 19 und einen Reingas ausgang 22 zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus der Brennkammer 14 durch den Brenner 19 in eine Reingasableitung 23. Während in Fig. 1 die Rohgaseingänge 21 aller Brennermodule 12 mit einer gemeinsamen Rohgaszuleitung 20 verbunden sind und die Reingasausgänge 22 aller Brennermodule 12n mit einer gemeinsamen Reingas ableitung 23 verbunden sind, können die Rohgaseingänge und Reingasausgänge je nach Anwendungsfall, d.h. je nach Struktur der Werkstückbearbeitungsanlage alternativ auch einzeln mit einzelnen Rohgaszuleitungen oder gruppenweise mit verschiedenen gemeinsamen Rohgaszuleitungen bzw. einzeln mit einzelnen Reingasableitungen oder gruppenweise mit verschiedenen gemeinsamen Reingasableitungen verbunden sein.
Die Brenner 19 ragen vorzugsweise jeweils von oben nach unten in die jeweilige Brennkammer 14 bzw. deren Brennraum (oben und unten bezogen auf den installierten Zustand). Hierdurch kann ein Absetzen von Feststoffen und/oder Kondensaten aus der Abluft in den Brennräumen begünstigt werden. Zum Entfernen solcher aus der Abluft abgesetzten Elemente aus den Brennräumen können, obwohl nicht dargestellt, im unteren Bereich der Brennkammern 14 oder in einem später erläuterten Zusatzmodul 36 vorzugsweise Austragungsvorrichtungen zum permanenten oder phasenweisen Austragen der abgesetzten Feststoffe und/oder Kondensate vorgesehen sein. Die Austragungsvorrichtungen der Brennermodule bzw. die entsprechenden Zusatz- funktionselemente des Zusatzmoduls können beispielsweise mechanische Förder einrichtungen (z.B. Förderschnecken), Absaugvorrichtungen und/oder Ausspül vorrichtungen umfassen. Außerdem können sich die oben hängenden Brenner 19 bei hohen Temperaturen vertikal etwas nach unten in die Brennkammern 14n ausdehnen, ohne ihre Funktionsfähigkeit zu beeinträchtigen und ohne die Abstände zwischen den Brennern 19 (bzw. Elementen der später angegebenen, vorzugsweise vorhandenen Wärmeübertragungssysteme der Brenner) zu reduzieren und ohne Kräfte gegen sich zu erfahren.
Die Brenner 19 haben vorzugsweise eine runde oder elliptische oder polygonale (z.B. rechteckig, hexagonal, oktogonal) Querschnittsform für strömungstechnische Vorteile.
Die Brenner 19 haben ferner vorzugsweise jeweils ein integriertes Wärmeübertragungs system 29 zur Wärmeübertragung vom ausströmenden Reingas auf das einströmende Rohgas und den einströmenden Brennstoff, d.h. die Brenner 19 sind vorzugsweise als rekuperative Brenner ausgestaltet. Die Erfindung ist in diesem Zusammenhang auf keine spezielle Ausführungsform dieser Wärmeübertragungssysteme 29 eingeschränkt. Die Wärmeübertragungssysteme ragen zum Beispiel jeweils so weit in die Durchgangs öffnung, dass das rückzuführende Reingas wieder in das Wärmeübertragungssystem einströmen kann. Außerdem kann anschließend an das Ende des Wärmeübertragungs systems 29 beispielsweise auch noch ein Luftleitblech angeordnet sein, wodurch die Verweilzeit des Reingases im Brennraum bis zum Wiedereintritt in das Wärmeüber tragungssystem geregelt werden kann.
Die Brenner 19 der mehreren Brennermodule 12 sind unabhängig voneinander ansteuerbar / betreibbar. Zum Ausführen eines geeigneten Betriebs der mehreren Brennermodule 12 sind vorzugsweise ein oder mehr der folgenden Merkmale vor gesehen: wenigstens eine Temperaturerfassungsvorrichtung (z.B. ein Temperatursensor wie beispielsweise ein Thermoelement, IR-Sensor, Pyrometer, Widerstandsthermo meter) 30 in einer Brennkammer 14 zum Erfassen einer Temperatur im Brennraum, in einer Durchgangsöffnung 16 zum Erfassen einer Temperatur im Brennraum und/oder nahe eines Brenners 19 (vorzugsweise in einem Abstand von etwa 50 bis 500 mm zum Ende des jeweiligen Brenners) zum Erfassen der jeweiligen Brennertemperatur; wenigstens eine Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 zum Erfassen einer aktuellen zu reinigenden Abluftmenge; mehrere Ventilvorrichtungen 26 an den Brennermodulen 12 jeweils zum wahlweisen Öffnen oder Schließen und optional auch zum Drosseln des jeweiligen Rohgaseingangs 21 und des jeweiligen Gaszugangs 13. In Fig. 1 ist beispiel- haft nur eine einzige Temperaturerfassungsvorrichtung 30 in nur einer Durchgangs öffnung 16 dargestellt. Bei Vorhandensein einer Temperaturerfassungsvorrichtung nahe eines Brenners 19 ist der jeweilige Brenner vorzugsweise mit einem Thermoelement zum Regeln der Brennertemperatur (z.B. durch Regeln des Brennstoffes) ausgestattet. Die wenigstens eine Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 ist in Fig. 1 beispielhaft als ein Strömungsratensensor in der Rohgaszuleitung 20 angedeutet; alternativ kann die Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 auch mehrere Differenzdrucksensoren über jeweils einen Brenner 19 oder einen Differenzdrucksensor über alle Brennermodule 12 aufweisen.
Obwohl in Fig. 1 nicht dargestellt, kann das TAR-System 10 zusätzlich wenigstens eine Aufheizvorrichtung im Bereich des gemeinsamen Brennraums der mehreren Brenner module 12n aufweisen. Die Aufheizvorrichtung kann zum Beispiel ein Aufheizbrenner, eine elektrische oder elektromagnetische Aufheizvorrichtung oder eine schaltbare Hochtemperatur-Wärmequelle anderer Art sein. Die Aufheizvorrichtung versorgt den gemeinsamen Brennraum mit Wärmeenergie, um den gemeinsamen Brennraum auf die erforderliche Mindestreaktionstemperatur (z.B. etwa 750°C) zum sicheren/effektiven Behandeln des Rohgases vorzuheizen. Vorzugsweise enthält die Aufheizvorrichtung auch eine Sicherheitstechnik zum Überwachen des Vorhandenseins einer Flamme (z.B. eine Fotozelle zur Flammenüberwachung). Durch den Einsatz einer solchen Aufheiz vorrichtung können die Brenner 19 der mehreren Brennermodule 12n alle einfacher konfiguriert sein und unaufwändiger angesteuert werden, da sie alle nicht als Aufheiz brenner benutzt werden müssen und auch keine Sicherheitstechnik zum Überwachen des Aufheizens benötigen.
In der Rohgaszuleitung 20 bzw. der Abluftleitung 48 ist vorzugsweise auch ein Abluft ventilator 48 vorgesehen, um die Abluftströmungsmengenrate aus der Prozesskammer 42 der Anlage 40 in das TAR-System 10 bzw. dessen Abluftreinigungsvorrichtungen zu steuern.
Das modulare TAR-System 10 kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Brenner modulen 12 haben. Außerdem können durch die Modularität je nach Bedarf auf einfache Weise zusätzliche Brennermodule hinzugefügt oder einzelne Brennermodule entfernt werden. Außerdem können die Brennermodule 12 grundsätzlich auf beliebige Luft mengen ausgelegt sein, beispielsweise auf 500 Nm3/h oder 1000 Nm3/h je Brenner modul. Der erläuterte modulare Aufbau des TAR-Systems 10 ermöglicht auf einfache Weise eine besondere Flexibilität des TAR-Systems 10 und damit auch eine einfache Anpassung des TAR-Systems 10 an flexible Strukturen und/oder flexible Leistungs- bedarfe der jeweiligen Werkstückbearbeitungsanlage. Wie in Fig. 3 veranschaulicht, kann das modulare TAR-System 10 mit seinen mehreren Brennermodulen 12 variabel unterteilt werden. In einer ersten Variante (oben links in Fig. 3) wird im TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32 gebildet, in der alle Brennermodule 12 des TAR- Systems 10 aneinandergekoppelt sind. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 enthält diese eine Gesamtmodulvorrichtung beispielhaft alle vier Brennermodule 12. In einer zweiten Variante (unten links in Fig. 3) werden im TAR- System 10 mehrere Teilmodulvorrichtungen 33 gebildet, in denen jeweils wenigstens zwei Brennermodule 12 des TAR-Systems 10 aneinandergekoppelt sind. Im Aus führungsbeispiel von Fig. 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 werden in dieser zweiten Variante zwei Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b jeweils beispielhaft mit zwei Brennermodulen 12 gebildet. In anderen Ausführungsformen können in dieser zweiten Variante je nach Gesamtanzahl der Brennermodule 12 auch mehr als zwei Teilmodul vorrichtungen 33, Teilmodulvorrichtungen 33 mit mehr als zwei Brennermodulen 12 und/oder Teilmodulvorrichtungen 33 mit unterschiedlichen Anzahlen von Brenner modulen 12 gebildet werden. In einer dritten Variante (unten rechts in Fig. 3) werden im TAR-System 10 nur Einzelmodulvorrichtungen 34 gebildet, in denen jeweils ein einzelnes Brennermodul 12 des TAR-Systems 10 vorhanden ist. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 werden in dieser dritten Variante insgesamt beispielhaft vier Einzelmodulvorrichtungen 34a, 34b, 34c, 34d gebildet. Eine vierte Variante (oben rechts in Fig. 3) ist eine Kombination der zweiten und dritten Varianten, d.h. es werden ein oder mehr Teilmodulvorrichtungen 33 mit jeweils wenigstens zwei Brennermodulen 12 und ein oder mehr Einzelmodulvorrichtungen 34 mit jeweils einem einzelnen Brennermodul 12 gebildet. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 können in dieser vierten Variante beispielhaft eine Teilmodulvorrichtung 33a mit zwei Brennermodulen 12 und zwei Einzelmodulvorrichtungen 34a, 34b gebildet werden.
Die Gesamtmodulvorrichtung 32, die Teilmodulvorrichtung 33 und die Einzelmodul vorrichtung 34 bilden jeweils eine thermische Abluftreinigungsvorrichtung. Die Teilmodul vorrichtungen 33 und die Einzelmodulvorrichtungen 34 haben einen geringeren Platz bedarf und können deshalb auch auf einfache Weise in komplexe Anlagenstrukturen mit kleinen Montageräumen eingebaut werden. Außerdem ergibt die Unterteilung des TAR- Systems 10 in separate Teilmodulvorrichtungen 33 und/oder Einzelmodulvorrichtungen 34 eine einfache Möglichkeit zur Verbindung mit mehreren Abluftleitungen 48 der Werkstückbearbeitungsanlage 40, die sogar weit auseinanderliegen können. Anderer seits sind die Gesamtmodulvorrichtung 32 und die Teilmodulvorrichtungen 33 wegen ihres Inhalts mehrerer Brennermodule 12 jeweils für größere zu reinigende Abluft mengen als die Einzelmodulvorrichtungen 34 geeignet.
Außerdem bieten die Gesamtmodulvorrichtung 32 und die Teilmodulvorrichtungen 33 aufgrund ihrer jeweiligen Modularität mit der individuellen Steuerbarkeit ihrer mehreren vorhandenen Brenner 19 im Vergleich zu den herkömmlichen nicht-modularen Abluft reinigungsvorrichtungen verschiedene vorteilhafte Betriebsweisen. So können zum Beispiel nach der Vorbelüftung je nach Vorwahl alle oder nur einzelne Brennermodule 12 aktiviert werden, woraufhin die Regelung der einzelnen Brenner 19 dann modulierend erfolgt, bis die Mindestluftmenge oder die Maximalluftmenge je Brenner 19 erreicht wird. Zum Beispiel kann bei Unterschreiten der Mindestluftmenge eines oder mehrerer Brenner 19, welche mithilfe der Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 erfasst werden kann, eines der Brennermodule 12 außer Betrieb gesetzt werden, indem zunächst die jeweilige Ventilvorrichtung 26 die Brennstoffeinleitung absperrt und dann nach einer Spülung des Brenners 19 zum Entfernen der verbliebenen Gase aus dem Brenner auch die Rohgaseinleitung absperrt. Die Brenner 19 der übrigen Brennermodule 12 über nehmen dann auch die Abluftmenge des außer Betrieb gesetzten Brennermoduls, sodass bei diesen die Mindestluftmenge für den ordentlichen Betrieb jeweils nicht unterschritten wird. Wird im umgekehrten Betriebsfall die Maximalluftmenge aller aktiven Brennermodule 12 erreicht, so können ein oder mehr zusätzliche Brennermodule, die sich noch im Standby-Modus befinden, in Betrieb gesetzt werden. Um Kapazitätseng pässe zu verhindern, kann der Betrieb der weiteren Brennermodule vorzugsweise bereits ab 80-90% der Maximalluftmenge vorbereitet werden. Aufgrund der verbundenen Brenn kammern 14 ist aber keine Vorbelüftung der neu in Betrieb zu nehmenden Brenner module 12 erforderlich, sodass die Reaktionszeit auf Luftmengenänderungen auf ein Mindestmaß verkürzt werden kann. Falls die Anzahl der vorhandenen Brennermodule 12 nicht ausreicht, um die Abluftströmungsmenge in zuverlässiger Weise zu behandeln, so kann die Abluftströmungsmenge auch durch den Abluftventilator 24 reduziert werden.
Die durch die Modularität ermöglichte Betriebsweise des TAR-Systems 10 erzielt eine Energieeinsparung, da nicht immer alle Brennermodule 12 in Betrieb sein müssen, und eine Leistungsanpassung an die aktuelle Abluftströmungsmenge. Falls die Brennräume der Brennkammern 14n über Durchgangsöffnungen 16 verbunden sind, ist es auch möglich, mit nur einem Aufheizbrenner 19 die gesamte Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33 auf die erforderliche Mindest-Reaktionstemperatur vorzuheizen. Auch die Spülungs und Vorbelüftungsprozesse erfolgen so über den gesamten Brennraum, sodass der Zeitaufwand im Vergleich zu herkömmlichen TAR-Vorrichtungen deutlich reduziert werden kann. Bei Bedarf von Energie, die über die vorhandene Energie im TAR-System 10 hinausgeht, ist es zudem möglich, dass ein oder mehr der mehreren Brennermodule 12 mit Frischluft betrieben werden, um zusätzliche Energie zur Verfügung zu stellen. Die restlichen Brennermodule 12 werden weiter mit dem zu reinigenden Rohgas betrieben. Diese Vorgehensweise kann zum Beispiel auch genutzt werden, um bei einem Aufheiz vorgang der Werkstückbearbeitungsanlage den erhöhten Energiebedarf durch mehr in Betrieb gehaltene Brennermodule 12 abzudecken.
Bezugnehmend auf Fig. 2 und 4 wird nun beispielhaft das Grundprinzip einer zweiten Ausführungsvariante des modularen TAR-Systems, das für die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage eingesetzt wird, näher beschrieben.
Wie in Fig. 2 dargestellt, kann das TAR-System 10 zusätzlich zu den mehreren Brennermodulen 12 ein oder mehr Zusatzmodule 36 ohne eigenen Brenner aufweisen. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist das Zusatzmodul 36 an ein Brennermodul 12 ankoppelbar. In einer anderen Ausführungsform kann das Zusatzmodul 36 auch zwischen zwei Brennermodulen 12 einkoppelbar sein. Wie beispielhaft in Fig. 4 veranschaulicht, wird in allen Ausführungsvarianten der Unterteilung des TAR-Systems 10 vorzugsweise jeweils ein Zusatzmodul 36 in alle gebildeten Abluftreinigungs vorrichtungen 32, 33, 34 des TAR-Systems 10 integriert. Damit auch im Fall einer Unterteilung des TAR-Systems in ausschließlich Einzelmodulvorrichtungen 34 die Brennermodule 12 aller Einzelmodulvorrichtungen 34 jeweils mit einem Zusatzmodul 36 kombiniert werden können, kann das TAR-System 10 bevorzugt genauso viele Zusatzmodule 36 wie Brennermodule 12 beinhalten.
Wie in Fig. 2 angedeutet, sind die Zusatzmodule 36 in jedem Fall wahlweise in die jeweilige Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 des TAR-Systems 10 derart integrierbar, dass deren Innenräume mit den Brennräumen der jeweiligen benachbarten Brenn kammern 14 zum Bilden eines gemeinsamen Innenraums verbunden sind. Zu diesem Zweck können auch die Zusatzmodule 36 in ihren Anschlussflanschen mit Durchgangs öffnungen versehen sein. Wenn das Zusatzmodul 36 an ein einzelnes Brennermodul 12 einer Einzelmodulvorrichtung 34 oder an ein äußeres Brennermodul 12 einer Gesamt modulvorrichtung 32 oder Teilmodulvorrichtung 33 angekoppelt wird, wird ein Abschluss flansche 17 außen an das Zusatzmodul 36 angebracht.
Die Zusatzmodule 36 haben jeweils wenigstens ein Zusatzfunktionselement 37, 38. Bevorzugt haben die Zusatzmodule 36 jeweils eine Heizvorrichtung 37 (z.B. elektrisch, induktiv, mit Brenner, etc.) als Zusatzfunktionselement zum Aufheizen des Brennraums des einen Brennmoduls 12 bzw. der Brennräume oder des gemeinsamen Brennraums der mehreren Brennmodule 12 auf eine Brenntemperatur (z.B. etwa 750°C) zum sicheren / effektiven Behandeln des Rohgases. Optional kann die Heizvorrichtung 37 mit erhöhter Leistung auch zum Schneilaufheizen des Brennraums / der Brennräume / des gemeinsamen Brennraums dienen. Vorzugsweise enthält die (Auf) Heizvorrichtung 37 auch eine Sicherheitstechnik zum Überwachen des Vorhandenseins einer Flamme (z.B. eine Fotozelle zur Flammenüberwachung). Durch den Einsatz einer solchen Heiz vorrichtung 37 können die Brenner der mehreren Brennermodule alle einfacher konfiguriert sein und unaufwändiger angesteuert werden, da sie alle nicht als Aufheiz brenner benutzt werden müssen und auch keine Sicherheitstechnik zum Überwachen des Aufheizens benötigen. Wenigstens ein alternatives oder weiteres Zusatzfunktions element 38 kann zum Beispiel wenigstens eine Zusatzfunktion für die jeweilige Abluft reinigungsvorrichtung 32, 33, 34 des TAR-Systems haben, die ausgewählt ist aus zum Beispiel: (a) Vergrößern eines (gemeinsamen) Brennraums der Brennkammer(n) 14; (b) Kompensieren von Dimensionsveränderungen (insbesondere thermisch bedingte Längenänderungen) der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34, sodass die Gesamtgröße der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 auch bei starken Temperaturbelastungen im Wesentlichen gleichgehalten werden kann; (c) Wärme übertragung vom Reingas im gemeinsamen Innenraum auf ein anderes Fluid außerhalb der Abluftreinigungsvorrichtung, sodass zum Beispiel ORC-Arbeitsmedien, Prozessgase (z.B. Trocknerluft, Desorptionsluft, etc.) oder dergleichen erwärmt werden können; (d) Heißgasausleitung, die beispielsweise zur Reingasableitung 23 geführt ist, um das Reingas nach der Wärmeabgabe in den Wärmeübertragungssystemen 29 der Brenner 19 wieder etwas zu erwärmen, und/oder zu irgendwelchen Wärmetauschern der jeweiligen Werkstückbearbeitungsanlage 40 geführt ist, wodurch zudem ein Überhitzen der jeweiligen Abgasreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 vermieden werden kann; (e) Wärmespeicherung durch Wärmespeicherelemente zum Aufnehmen eines Teils der Wärmeenergie aus dem Reingas im gemeinsamen Innenraum, um die so gespeicherte Wärme zum Beispiel für regenerative Alternativ- oder Zusatzprozesse, zur Verbesserung der Wiederstart-Eigenschaften der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 benutzen zu können; (f) Katalysator durch Katalysatorelemente mit einer Katalysator funktion zum Behandeln des Rohgases; (g) Austragen von Fluiden und/oder Partikeln (z.B. Feststoffe, Kondensate) aus dem gemeinsamen Innenraum, was dem Reinigen der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 und einer effektiveren Behandlung des zu reinigenden Rohgases dienen kann; (h) Eindüsen von Zusatzmitteln (z.B. Hilfsstoff zur selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) zum Beispiel zum Reinigen von stickstoffhaltigen Rohgasen) in den gemeinsamen Innenraum; und (i) Adsorbieren oder Absorbieren von Schadstoffen (z.B. CO2) aus dem Innenraum.
Im Übrigen entspricht diese zweite Ausführungsvariante der ersten Ausführungsvariante, einschließlich der in Bezug auf die erste Ausführungsvariante erläuterten optionalen bzw. vorzugsweisen (zum Teil nicht dargestellten) Elemente / Merkmale.
Die Funktionsweise einer thermischen Abluftreinigungsvorrichtung und deren Brenner sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Es kann deshalb hier auf eine detailliertere Erläuterung verzichtet werden.
Der Betrieb des modularen TAR-Systems 10 kann neben den üblichen Betriebsweisen herkömmlicher TAR-Vorrichtungen aber bevorzugt auch (i) ein individuelles Betreiben der mehreren Teilmodulvorrichtungen 33 und/oder Einzelmodulvorrichtungen 34; (ii) ein individuelles oder gruppenweises Betreiben der mehreren Brennermodule 12 der einen Gesamtmodulvorrichtung 32 und/oder der wenigstens einen Teilmodulvorrichtung 33; und/oder ein Regeln der Abluftströmungsmenge aus der Prozesskammer 42 durch die wenigstens eine Abluftleitung 48 zu den ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen 32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d aufweisen. Das individuelle oder gruppenweise Betreiben der Brennermodule 12 der Gesamt- oder Teilmodulvorrichtung 32, 33 kann dabei zum Beispiel genutzt werden, um (a) eine Anzahl der Brennermodule 12 entsprechend der zu behandelnden Abluftmenge in Betrieb zu nehmen; (b) wenigstens eines der mehreren Brennermodule 12 abzuschalten, falls eine Abluftmenge einen vorgegebenen Grenzwert der Rohgasmenge unterschreitet; und/oder (c) einen Teil der Brennermodule 12 mit Abluftzufuhr zum Brenner 19 und einen anderen Teil der Brennermodule 12 mit Frisch luftzufuhr zum Brenner 19 zu betreiben. Das Regeln der Abluftströmungsmenge kann zum Beispiel in Abhängigkeit der Trocknerauslastung (Anzahl Karosserien im Trockner) und damit in Abhängigkeit von der Lösemittelfracht, die durch die Karosserien in den Trockner eingebracht wird, erfolgen. Das anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebene modulare TAR-System 10 der Erfindung kann vorteilhafterweise für Werkstückbehandlungsanlagen zum Trocknen und/oder Härten von lackierten / beschichteten / geklebten Werkstücken (z.B. Karosserien oder Karosserieteile) verwendet werden. Bezugnehmend auf Fig. 5 bis 16 werden nun beispielhaft verschiedene Ausführungsformen einer solchen Werkstückbehandlungs anlage mit entsprechend angepassten Abluftreinigungsvorrichtungen 32, 33, 34 des TAR-Systems 10 der Erfindung näher erläutert. Die grundsätzliche Funktionsweise und die detaillierte Konstruktion solcher Werkstückbehandlungsanlagen 40 sind dem Fachmann bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung, weshalb nachfolgend nur der grobe Aufbau der verschiedenen Werkstückbehandlungsanlagen erläutert wird.
Fig. 5 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem zentralen Beheizungskonzept, bei dem die Prozesskammer 42 mit einem einzelnen Heizkreislauf 46 versehen ist, der auch mehrere Umluftkreisläufe 50 aufweist. Bei dieser Ausführungs form hat das TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32, in der alle Brenner- module aneinandergekoppelt sind.
Die Trocknerabluft wird der Prozesskammer 42 des Trockners 40 an einer geeigneten Stelle mittels einer einzelnen Abluftleitung 48 entnommen. Die Rohgaseingänge 21 der Gesamtmodulvorrichtung 32 des TAR-Systems 10 sind alle an diese eine Abluftleitung 48 angeschlossen. Das in der Gesamtmodulvorrichtung 32 entstehende Reingas wird über die Reingasausgänge 22 einer gemeinsamen Reingasableitung 23 zugeführt. Das Reingas wird energetisch genutzt, indem die Reingasableitung 23 in einen Heizkreislauf- Wärmeübertrager 47 läuft, um Wärme dem Heizgas des einen Heizkreislaufs 46 der Anlage 40 zu übertragen oder zumindest einen Teil des Reingases in den Heizkreislauf 46 der Anlage 40 einzuleiten, sodass das Reingas als Heizgas des Heizkreislaufs dient. Danach läuft die Reingasableitung 23 in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45, um Rest wärme des Reingases dem Frischluftstrom in der wenigstens einen Frischluftleitung 44 zu übertragen. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind die Gesamtmodulvorrichtung 32 des TAR- Systems 10 und die beiden Wärmeübertrager 45, 47 vorzugsweise zwischen den Umluftkreisläufen 50 des Heizkreislaufs 46 des Trockners 40 angeordnet, sodass Aufstellraum gespart werden kann.
Fig. 6 veranschaulicht ebenfalls eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem zentralen Beheizungskonzept. Im Vergleich zu Fig. 5 enthält die Prozesskammer 42 aber zwei Trocknerzonen (z.B. Vortrockner und Haupttrockner), die jeweils mit einem eigenen Heizkreislauf 46a, 46b und auch einer eigenen Abluftleitung 48 versehen sind. Bei dieser Ausführungsform hat das TAR-System 10 zwei Teilmodulvorrichtungen 33a und 33b, in denen jeweils ein Teil der Brennermodule 12 aneinandergekoppelt ist und die jeweils an einen der beiden Heizkreisläufe 46a, 46b gekoppelt sind.
Die Rohgaseingänge 21 der beiden Teilmodulvorrichtungen 33a und 33b des TAR- Systems 10 sind jeweils gemeinsam an die Abluftleitung 48 einer der zwei Trockner zonen angeschlossen. Die in den Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b entstehenden Reingase werden über die Reingasausgänge 22 jeweils einer von zwei gemeinsamen Reingasableitungen 23 zugeführt, die in einen Heizkreislauf-Wärmeübertrager 47 läuft, um Wärme dem Heizgas des ersten bzw. zweiten Heizkreislaufs 46a, 46b der Anlage 40 zu übertragen oder zumindest einen Teil des Reingases in den ersten bzw. zweiten Heizkreislauf 46 der Anlage 40 einzuleiten, und danach in einen Frischluft-Wärme übertrager 45 laufen, um Restwärme des Reingases dem Frischluftstrom in einer ersten bzw. zweiten Frischluftleitung 44 zu übertragen. Die Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b sind deutlich kleiner als die Gesamtmodulvorrichtung 32 und können so noch einfacher/ kompakter zwischen den Umluftkreisläufen 50 der Heizkreisläufe 46a, 46b des Trockners 40 angeordnet werden. Außerdem können die beiden Reingasableitungen 23 aufgrund der durch die Aufteilung reduzierten Luftströme mit geringeren Querschnitten ausgeführt sein und außerdem zwischen den beiden Trocknerzonen der Prozesskammer 42 entfallen.
Fig. 7 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem klassischen Reingasbeheizungskonzept, bei dem die Prozesskammer 42 mit mehreren Umluft kreisläufen 50 versehen ist, die jeweils einen Umluftrekuperator 51 aufweisen, der einen Ventilator 52 und einen Umluft-Wärmeübertrager 53 enthält. Bei dieser Ausführungsform kann das TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32 haben, in der alle Brenner module aneinandergekoppelt sind.
Die Rohgaseingänge 21 der Gesamtmodulvorrichtung 32 sind alle an eine Abluftleitung 48 der Prozesskammer 42 angeschlossen. Das in der Gesamtmodulvorrichtung 32 entstehende Reingas wird über die Reingasausgänge 22 einer gemeinsamen Reingas ableitung 23 zugeführt. Die eine Reingasableitung 23 läuft dann nacheinander durch alle Umluftrekuperatoren 51, um Wärmeenergie des Reingases über die jeweiligen Umluft- Wärmeübertrager 53 der Umluft vor ihrer Wiedereinleitung in die Prozesskammer 42 zu übertragen. Nach den Umluftrekuperatoren 51 kann die eine Reingasableitung 23 optional in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45 gelangen, um Restwärme des Rein gases dem Frischluftstrom in der Frischluftleitung 44 zu übertragen.
Es sei vorsorglich darauf hingewiesen, dass die Umluftkreisläufe 50 mit ihren Umluft rekuperatoren 51 in Fig. 7 wie auch in den nachfolgend diskutierten Figuren nur schematisch dargestellt sind, ohne die konkreten Positionierungen und Verbindungen ihrer Komponenten zu bestimmen. Auch wenn nicht dargestellt, können die Umluft kreisläufe 50 und ihre Umluftrekuperatoren 51 natürlich auch noch weitere Komponenten (z.B. Drosselklappen, Messvorrichtungen, etc.) enthalten.
In einer Ausführungsvariante dieser Werkstückbearbeitungsanlage 40 von Fig. 7 können die Umluftrekuperatoren 51 zumindest zum Teil anstatt des Umluft- Wärmeübertragers 53 eine Umluft-Mischkammer enthalten. Über die Umluft-Mischkammern, die jeweils mit der Reingasableitung 23 und den jeweiligen Umluftkreisläufen 50 verbunden sind, kann ein Teil des Reingases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden.
Fig. 8 veranschaulicht ebenfalls eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem klassischen Reingasbeheizungskonzept, aber im Unterschied zu Fig. 7 mit zwei getrennten Trocknerzonen 42a und 42b (z.B. Vortrockner und Haupttrockner) in der Prozesskammer 42 (ähnlich wie in Fig. 6). Bei dieser Ausführungsform hat das TAR- System 10 zwei Teilmodulvorrichtungen 33a und 33b, in denen jeweils ein Teil der Brennermodule 12 aneinandergekoppelt ist, und die jeweils an eine der beiden Trocknerzonen 42, 42b gekoppelt sind.
Die Rohgaseingänge 21 der beiden Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b sind jeweils gemeinsam an die Abluftleitung 48 einer der beiden Trocknerzonen 42a, 42b der Prozesskammer 42 angeschlossen. Die in den Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b entstehenden Reingase werden über die jeweiligen Reingasausgänge 22 jeweils einer gemeinsamen Reingasableitung 23 zugeführt. Die beiden Reingasableitungen 23 laufen dann jeweils nacheinander durch einen Teil der Umluftrekuperatoren 51, um Wärme energie des Reingases über die jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager 53 der Umluft vor ihrer Wiedereinleitung in die Prozesskammer 42 zu übertragen, und danach optional in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45, um Restwärme des Reingases dem Frischluft strom in der jeweiligen Frischluftleitung 44 zu übertragen. Im Vergleich zur Ausführungs- form von Fig. 7 kann in diesem Fall das TAR-System durch die beiden separaten und kleineren Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b noch platzoptimierter in die Trockneranlage 40 eingebaut werden. Auch in diesem Fall gibt es eine Ausführungsvariante der Werk stückbearbeitungsanlage 40, in der die Umluftrekuperatoren 51 zumindest zum Teil anstatt des Umluft-Wärmeübertragers 53 eine Umluft-Mischkammer enthalten.
Fig. 9 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem klassischen Reingasbeheizungskonzept mit einer maximalen Dezentralisierung des TAR-Systems 10. Bei dieser Ausführungsform ist das TAR-System 10 in mehrere Einzelvorrichtungen 34a-d aufgeteilt, die jeweils nur ein einzelnes Brennermodul 12 und optional ein Zusatz modul 36 haben. Je nach Anwendungsfall, zum Beispiel bei einem erhöhten Wärme bedarf in der vorderen Zone der Prozesskammer 42 beispielsweise zum Aufheizen der Fahrzeugkarosserien, kann zum Teil auch eine Teilmodulvorrichtung 33 mit zwei Brennermodulen 12 anstatt einer jeweiligen Einzelmodulvorrichtung eingesetzt werden.
Die einen Rohgaseingänge 21 der Einzelmodulvorrichtungen 34a-d sind jeweils an eine von mehreren Abluftleitungen 48 aus der Prozesskammer 42 angeschlossen. Die in den Einzelmodulvorrichtungen 34a-d entstehenden Reingase werden über die jeweiligen einen Reingasausgänge 22 jeweils einer einzelnen Reingasableitung 23 zugeführt, die zu jeweils zu einem der mehreren Umluftrekuperatoren 51 läuft, um Wärmeenergie des Reingases über den jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager 53 der Umluft vor ihrer Wieder einleitung in die Prozesskammer 42 zu übertragen. Nach den Umluftrekuperatoren 51 können die einzelnen Reingasableitungen 23 optional zusammengeführt werden und optional in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45 laufen, um Restwärme der Reingase dem Frischluftstrom in der Frischluftleitung 44 zu übertragen. Alternativ könnten die Reingasableitungen 23 nach den Umluftrekuperatoren 51 optional verschiedenen Frischluft- Wärmeübertragern 45 zugeleitet werden. Aufgrund der Dezentralisierung dieser Ausführungsform können Heißgasleitungen entlang der Prozesskammer 42 weggelassen werden und können die Platzierungen der Einzelmodulvorrichtungen 34a-d äußerst kompakt und platzsparend neben den Umluftrekuperatoren 51 erfolgen. Auch in diesem Fall gibt es eine Ausführungsvariante der Werkstückbearbeitungsanlage 40, in der die Umluftrekuperatoren 51 zumindest zum Teil anstatt des Umluft-Wärmeüber tragers 53 eine Umluft-Mischkammer enthalten.
Die in Fig. 10 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich nur gering von der in Fig. 9 veranschaulichten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind die Einzel- modulvorrichtungen 34a-d des TAR-Systems 10 jeweils direkt in einen der mehreren Umluftrekuperatoren 51 integriert.
Die in Fig. 11 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich schematisch nicht von der in Fig. 10 veranschaulichten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind in den Umluftrekuperatoren 51 anstelle der Umluft-Wärmeübertrager 53 jeweils Umluft- Mischkammern 54 enthalten.
Fig. 12 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einer über mehrere Umluftkreisläufe 50 direkt beheizten Prozesskammer 42. Bei dieser Ausführungsform kann das TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32 haben, in der alle Brenner- module 12 aneinandergekoppelt sind. Die Rohgaseingänge 21 der Gesamtmodul vorrichtung 32 sind alle an eine Abluftleitung 48 der Prozesskammer 42 angeschlossen. Das in der Gesamtmodulvorrichtung 32 entstehende Reingas wird über die Reingas ausgänge 22 einer oder mehreren Reingasableitungen 23 zugeführt, über die es den Umluftkreisläufen 50 direkt beigemischt wird. Die Umluftkreisläufe 50 benötigen deshalb keinen Umluft-Wärmeübertrager. Auch bei dieser Ausführungsvariante kann optional ein Teil des Reingases einem Frischluft-Wärmeübertrager 45 zugeleitet werden.
Fig. 13 veranschaulicht wie Fig. 12 eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einer direkt beheizten Prozesskammer 42. Im Vergleich zu Fig. 12 enthält die Prozesskammer 42 aber zwei T rocknerzonen 42, 42b jeweils mit einer Abluftleitung 48, denen jeweils eine Teilmodulvorrichtung 33a, 33b des TAR-Systems 10 zugeordnet ist.
Auch Fig. 14 veranschaulicht wie Fig. 12 eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einer direkt beheizten Prozesskammer 42. Im Vergleich zu Fig. 12 ist die Reingasableitung 23 der Gesamtmodulvorrichtung 35 keinem Frischluft-Wärmeübertrager 45 zugeleitet. Die Frischluft wird in diesem Fall zumindest einem Teil der Brennermodule 12 eingeleitet und mit der Abluft aus der Prozesskammer 42 vermischt und damit als Reingas über die Umluftkreisläufe 50 indirekt in die Prozesskammer 42 eingeleitet. Bei dieser Ausführungsform können zusätzliche Frischluftleitungen platzsparend entfallen.
Die in Fig. 15 veranschaulichte Ausführungsform der Werkstückbearbeitungsanlage 40 unterscheidet sich von der in Fig. 14 veranschaulichten Ausführungsform (analog zu Fig. 6, 8, 13) dadurch, dass die Prozesskammer 42 zwei separate Trocknerzonen 42a, 42b hat, denen jeweils eine Teilmodulvorrichtung 33a, 33b des TAR-Systems zugeordnet ist. Fig. 16 veranschaulicht eine Ausführungsform der Werkstückbearbeitungsanlage 40 zur Schneilaufheizung der Prozesskammer 42. Sie entspricht der Ausführungsform von Fig. 7, wobei der Gesamtmodulvorrichtung 35 des TAR-Systems zumindest ein zusätzliches Brennermodul hinzugefügt wurde. Diese Erweiterung des TAR-Systems 10 zur flexiblen Anpassung an Leistungserfordernisse kann in analoger Weise auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsformen erfolgen.
Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die anhängenden Ansprüche definiert. Der Fachmann wird weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Werkstück bearbeitungsanlage erkennen können, die auf Modifikationen und/oder Merkmals kombinationen der oben beschriebenen Ausführungsformen basieren. Zum Beispiel können manche der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Werkstück bearbeitungsanlagen auch mit Teilmodulvorrichtungen und Einzelmodulvorrichtungen (siehe z.B. Variante oben rechts in Fig. 3) anstatt nur mit Teilmodulvorrichtungen oder nur mit Einzelmodulvorrichtungen ausgestattet werden. Außerdem können zum Beispiel auch in allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Werkstückbearbeitungs anlagen die Gesamtmodulvorrichtung bzw. die Teilmodulvorrichtungen bzw. die Einzelmodulvorrichtungen mit Zusatzmodulen (siehe z.B. Fig. 4) ausgerüstet sein.
BEZUGSZIFFERNLISTE
10 modulares thermisches Abluftreinigungssystem (TAR-System) 12 Brennermodule
13 Gaszugänge
14 Brennkammern
15 Anschlussflansch
16 Durchgangsöffnung 17 Abschlussflansch
18 Brenner-Anschlussflansch
19 Brenner
20 Rohgaszuleitung
21 Rohgaseingänge 22 Reingasausgänge
23 Reingasableitung 24 Abluftventilator
26 Ventilvorrichtungen
28 Luftmengenerfassungsvorrichtung
29 Wärmeübertragungssystem 30 Temperaturerfassungsvorrichtung
32 Gesamtmodulvorrichtung als Abluftreinigungsvorrichtung
33a, b Teilmodulvorrichtungen als Abluftreinigungsvorrichtungen
34a,b,c,d Einzelmodulvorrichtungen als Abluftreinigungsvorrichtungen 36 Zusatzmodul 37 (Auf)Heizvorrichtung
38 weiteres Zusatzfunktionselement
40 Werkstückbearbeitungsanlage
42 Prozesskammer
42a, b Prozesskammerzonen 44 Frischluftleitung
45 Frischluft- Wärmeübertrager
46, 46a, b Heizkreislauf, Heizkreisläufe
47 Heizkreislauf-Wärmeübertrager
48 Abluftleitung 50 Umluftkreisläufe
51 Umluftrekuperatoren
52 Ventilatoren
53 Umluft-Wärmeübertrager
54 Umluft-Mischkammer

Claims

ANSPRÜCHE 1. Werkstückbearbeitungsanlage (40), aufweisend: eine Prozesskammer (42) zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken, wobei die Prozesskammer (42) mit wenigstens einer Frischluftleitung (44) zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und wenigstens einer Abluftleitung (48) zum Ausleiten von zu reinigender Abluft aus der Prozesskammer verbunden ist; und wenigstens ein modulares thermische Abluftreinigungssystem (10) mit mehreren Brennermodulen (12), die jeweils aufweisen: eine Brennkammer (14) mit einem Brennraum zum thermischen Behandeln eines Rohgases darin; einen an die Brennkammer (14) angeschlossenen Brenner (19); einen Rohgaseingang (21) zum Einleiten des zu reinigenden Rohgases in das jeweilige Brennermodul (12); und einen Reingasausgang (22) zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus dem jeweiligen Brennermodul (12), wobei das wenigstens eine modulare thermische Abluftreinigungssystem (10) in ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen (32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d) unterteilbar ist, die jeweils ein einzelnes Brennermodul (12) oder wenigstens zwei aneinandergekoppelte Brennermodule (12) aufweisen und die jeweils individuell in der Werkstückbearbeitungsanlage (40) positionierbar sind und individuell an die wenigstens eine Abluftleitung (48) anschließbar sind.
2. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach Anspruch 1, bei welcher die Prozesskammer (42) mit einem einzelnen Heizkreislauf (46) versehen ist; das Abluftreinigungssystem (10) eine Gesamtmodulvorrichtung (32) hat, in der alle Brennermodule (12) des Abluftreinigungssystems (10) aneinandergekoppelt sind, wobei die Rohgaseingänge (21) aller Brennermodule (12) an die wenigstens eine Abluftleitung (48) angeschlossen sind und die Reingasausgänge (22) aller Brennermodule (12) an eine gemeinsame Reingasableitung (23) angeschlossen sind; und die gemeinsame Reingasableitung (23) über einen Wärmeübertrager (47) mit dem einzelnen Heizkreislauf (46) der Prozesskammer (42) verbunden ist. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach Anspruch 1, bei welcher die Prozesskammer (42) mit wenigstens zwei Abluftleitungen (48) verbunden ist und mit wenigstens zwei separaten Heizkreisläufen (46a, 46b) versehen ist; das Abluftreinigungssystem (10) wenigstens zwei Teilmodulvorrichtungen (33a, 33b) mit jeweils wenigstens zwei aneinandergekoppelten Brennermodulen (12) hat, deren Rohgaseingänge (21) jeweils alle an eine der wenigstens zwei Abluft leitungen (48) angeschlossen sind und deren Reingasausgänge (22) jeweils alle an eine jeweilige gemeinsame Reingasableitung (23) angeschlossen sind; die gemeinsamen Reingasableitungen (23) jeweils über einen jeweiligen Wärme übertrager (47) mit dem jeweiligen Heizkreislauf (46a, 46b) der Prozesskammer (42) verbunden sind.
Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach Anspruch 1, bei welcher die Prozesskammer (42) mit mehreren Umluftkreisläufen (50) versehen ist; das Abluftreinigungssystem (10) eine Gesamtmodulvorrichtung (32) hat, in der alle Brennermodule (12) des Abluftreinigungssystems (10) aneinandergekoppelt sind, wobei die Rohgaseingänge (21) aller Brennermodule (12) an die wenigstens eine Abluftleitung (48) angeschlossen sind und die Reingasausgänge (22) aller Brennermodule (12) an eine gemeinsame Reingasableitung (23) angeschlossen sind; und die gemeinsame Reingasableitung (23) über jeweilige Umluft-Wärmeübertrager (53) oder jeweilige Umluft-Mischkammern (54) mit zumindest einem Teil der Umluftkreisläufe (50) verbunden ist.
Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach Anspruch 1, bei welcher die Prozesskammer (42) mit wenigstens zwei Abluftleitungen (48) verbunden ist und mit mehreren Umluftkreisläufen (50) versehen ist; das Abluftreinigungssystem (10) wenigstens zwei Teilmodulvorrichtungen (33a, 33b) mit jeweils wenigstens zwei aneinandergekoppelten Brennermodulen (12) hat, deren Rohgaseingänge (21) jeweils alle an eine der wenigstens zwei Abluft leitungen (48) angeschlossen sind und deren Reingasausgänge (22) jeweils alle an eine jeweilige gemeinsame Reingasableitung (23) angeschlossen sind; und die wenigstens zwei gemeinsamen Reingasableitungen (23) jeweils über jeweilige Umluft-Wärmeübertrager (53) oder jeweilige Umluft-Mischkammern (54) mit einem Teil der Umluftkreisläufe (50) verbunden sind. 6. Werkstückbearbeitungsanlage (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Prozesskammer (42) mit mehreren Abluftleitungen (48) verbunden ist und mit mehreren Umluftkreisläufen (50) versehen ist; das Abluftreinigungssystem (10) mehrere Einzelmodulvorrichtungen (34a, 34b,
34c, 34d) mit jeweils einem einzelnen Brennermodul (12) hat, deren Rohgas eingänge (21) jeweils an einer jeweiligen der mehreren Abluftleitungen (48) angeschlossen sind und deren Reingasausgänge (22) jeweils an einer einzelnen Reingasableitung (23) angeschlossen sind; und die mehreren einzelnen Reingasableitungen (23) jeweils über einen jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager (53) oder eine jeweilige Umluft-Mischkammer (40) mit einem jeweiligen der mehreren Umluftkreisläufe (50) verbunden sind.
7. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher die Gesamtmodulvorrichtung (32) oder die Teilmodulvorrichtungen (33a, 33b) oder die Einzelmodulvorrichtungen (34a, 34b, 34c, 34d) eingangsseitig mit einer Frisch luftleitung (44) verbunden sind, um die Abluft aus der Prozesskammer (42) mit Frischluft zu vermischen.
8. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach Anspruch 1, bei welcher die Prozesskammer (42) mit mehreren Umluftkreisläufen (50) versehen ist, in denen jeweils ein Umluftrekuperator (51) mit einem Umluft-Wärmeübertrager (53) oder einer Umluft-Mischkammer (54) enthalten ist; und das Abluftreinigungssystem (10) mehrere Einzelmodulvorrichtungen (34a, 34b,
34c, 34d) mit jeweils einem einzelnen Brennermodul (12) hat, die jeweils in einen jeweiligen der mehreren Umluftrekuperatoren (51) integriert sind.
9. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die gemeinsame Reingasableitung (23) oder die gemeinsamen Reingasableitungen (23) oder die einzelnen Reingasableitungen (23) jeweils ferner stromab der Wärmeübertrager (47, 53) des Heizgaskreislaufs (46) oder der Heizgaskreisläufe (46a, 46b) oder der Umluftkreisläufe (50) über einen weiteren Wärmeübertrager (45) mit der Frischluftleitung (44) verbunden sind.
10. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das thermische Abluftreinigungssystem (10) ferner ein oder mehr Zusatzmodule (36) ohne Brenner aufweist, die jeweils wahlweise in eine Abluft reinigungsvorrichtung (32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d) des Abluftreinigungs systems (10) derart integrierbar sind, dass deren Innenräume mit den Brenn räumen der jeweiligen benachbarten Brennkammern (14) zum Bilden eines gemeinsamen Innenraums verbunden sind, und jeweils wenigstens ein
Zusatzfunktionselement (37, 38) aufweisen.
11. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Brennkammern (14) von aneinandergekoppelten Brennermodulen (12) des thermischen Abluftreinigungssystems (10) zumindest teilweise über ein oder mehr Durchgangsöffnungen (16) zu einem gemeinsamen Brennraum miteinander verbunden sind.
12. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher an den Rohgaseingängen (21) der Brennermodule (12) des thermischen Abluftreinigungssystems (10) jeweils eine Ventilvorrichtung (26) zum wahlweisen Öffnen oder Schließen des jeweiligen Rohgaseingangs (21) vorgesehen ist, wobei die Ventilvorrichtungen (26n) auch von aneinander gekoppelten Brennermodulen (12) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
13. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher in der wenigstens einen Abluftleitung stromauf des thermischen Abluftreinigungssystems (10) ein Abluftventilator (24) zur Abluftströmungs mengensteuerung vorgesehen ist.
14. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher dem thermischen Abluftreinigungssystem (10) wenigstens ein zusätzliches Brennermodul hinzufügbar ist oder wenigstens ein vorhandenes Brennermodul (12) entnehmbar ist und/oder die Brennermodule (12) des thermischen Abluftreinigungssystems (10) austauschbar sind.
15. Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Brenner (19) wenigstens eines Brennermoduls (12) des thermischen Abluftreinigungssystems (10) ein Wärmeübertragungssystem (29) zur Wärmeübertragung vom ausströmenden Reingas auf einströmendes Rohgas und/oder einströmenden Brennstoff integriert hat. 16. Verfahren zum Herstellen einer Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend:
Bereitstellen einer Prozesskammer (42) zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken, wobei die Prozesskammer (42) mit wenigstens einer Frischluftleitung
(44) zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und wenigstens einer Abluftleitung (48) zum Ausleiten von zu reinigender Abluft aus der Prozesskammer verbunden wird;
Bereitstellen wenigstens eines modularen thermischen Abluftreinigungssystems (10) mit mehreren Brennermodulen (12), die jeweils eine Brennkammer (14) mit einem Brennraum zum thermischen Behandeln eines Rohgases darin, einen an die Brennkammer (14) angeschlossenen Brenner (19), einen Rohgaseingang (21) zum Einleiten des zu reinigenden Rohgases in das jeweilige Brennermodul (12) und einen Reingasausgang (22) zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus dem jeweiligen Brennermodul (12) aufweisen;
Unterteilen des wenigstens einen thermischen Abluftreinigungssystems (10) in ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen (32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d), die jeweils ein einzelnes Brennermodul (12) oder wenigstens zwei aneinander gekoppelte Brennermodule (12) aufweisen; und individuelles Positionieren der Abluftreinigungsvorrichtungen (32, 33a, 33b, 34a,
34b, 34c, 34d) relativ zur Prozesskammer (42) und individuelles Anschließen der Abluftreinigungsvorrichtungen (32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d) an die wenigstens eine Abluftleitung (48). 17. Verfahren zum Betreiben einer Werkstückbearbeitungsanlage (40) nach einem der
Ansprüche 1 bis 15, aufweisend wenigstens eines von: individuelles Betreiben der mehreren Teilmodulvorrichtungen (33a, 33b) und/oder Einzelmodulvorrichtungen (34a, 34b, 34c, 34d) des wenigstens einen modularen thermischen Abluftreinigungssystems (10); individuelles oder gruppenweises Betreiben der mehreren Brennermodule (12) der einen Gesamtmodulvorrichtung (32) und/oder der wenigstens einen Teilmodulvorrichtung (33a, 33b) des wenigstens einen modularen thermischen Abluftreinigungssystems (10); und
Regeln der Abluftströmungsmenge aus der Prozesskammer (42) durch die wenigstens eine Abluftleitung (48) zu den ein oder mehr Abluftreinigungs- Vorrichtungen (32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d) des wenigstens einen modularen thermischen Abluftreinigungssystems (10).
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, welches ferner wenigstens einen der folgenden Schritte aufweist:
Hinzufügen wenigstens eines zusätzlichen Brennermoduls zum modularen thermischen Abluftreinigungssystem (10);
Entfernen wenigstens eines Brennermoduls (12) aus dem modularen thermischen Abluftreinigungssystem (10); und Austauschen wenigstens eines Brennermoduls (12) im modularen thermischen
Abluftreinigungssystem (10) mit einem neuen Brennermodul.
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