WO2018162189A1 - Temperiervorrichtung für oberflächenbehandelte gegenstände wie fahrzeugteile - Google Patents

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WO2018162189A1
WO2018162189A1 PCT/EP2018/053582 EP2018053582W WO2018162189A1 WO 2018162189 A1 WO2018162189 A1 WO 2018162189A1 EP 2018053582 W EP2018053582 W EP 2018053582W WO 2018162189 A1 WO2018162189 A1 WO 2018162189A1
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exhaust air
boiler exhaust
temperature control
air stream
tempering
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PCT/EP2018/053582
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Gerd Krohne
Marcel Elsässer
Volker Strobel
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Eisenmann Se
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • 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
    • F26B25/005—Treatment of dryer exhaust gases
    • 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

  • Temperature control device for surface-treated objects such as vehicle parts
  • the invention relates to a tempering device for surface-treated objects such as vehicle parts, with a tempering, in which a surface-treated object is tempered, a high boiler exhaust air stream with high-boiling organic compounds from the temperature control and a combustion device for the thermal aftertreatment of the high boiler exhaust air stream.
  • the invention relates to a method for tempering a surface-treated article with such a tempering device.
  • tempering is understood here to mean the effect of a temperature change of an object, which may be an increase in temperature or a reduction in temperature, and in particular an evaporation process falls under such a temperature change process Solvent under, for example, slightly elevated room temperature.
  • Exhaust air is understood to mean the exhaust air taken from the temperature control room, which is loaded with organic compounds, for example due to a temperature control process taking place in the temperature control room.
  • organic compounds mentioned in the introduction reach the ambient air.
  • These organic compounds can be dispensed from the painted article to the ambient air, for example, during an evaporation process after a painting process or during a drying process subsequent to the painting process. They usually have different boiling points. Some of the organic compounds boil below a temperature of 200 ° C and thus represents solvents or solvents in the narrower sense. This part is referred to herein as Niedersieder and is often already released at room temperature.
  • Another part of the organic compounds boils only in the range of this temperature of 200 ° C, for example between 150 ° C and 220 ° C, or above. This part is often only released during drying processes at the appropriate temperature and is referred to herein as high boilers.
  • the high boiler exhaust air flow is not accessible due to the aforementioned problems of a regenerative afterburning and can not be mixed with the low boiler exhaust air stream.
  • the temperature of the high boiler exhaust air stream would be below the boiling point of the high boiling organic Compounds fall and the high boiler components contained would, as already indicated, condense. Consequently, the high-boiler exhaust air flow with higher energy consumption must be supplied to a thermal afterburning.
  • a particular disadvantage of this solution is that two separate exhaust air treatment plants for the two different exhaust air streams must be maintained, which increases the design effort, maintenance and thus the financial burden of the entire tempering disadvantageously.
  • the tempering device according to the invention for surface-treated articles such as vehicle parts has a tempering space in which a surface-treated object can be tempered, a high-boiler exhaust air stream with high-boiling organic compounds from the temperature control chamber and a combustion device for the thermal after-treatment of the high-boiler exhaust air stream.
  • a device for pyrolysis of the high-boiler exhaust air stream for such a temperature control device.
  • chemical bonds are broken in the organic constituents contained in the exhaust air stream, thus splitting up larger molecules into smaller ones.
  • the molecular mass decreases and the boiling point of the compounds contained falls within a desired range, which permits a mixture of the high boiler exhaust air stream after pyrolysis with the low boiler exhaust air fraction without undesired condensation processes. It is then Consequently, it is possible to supply both exhaust air streams to a common combustion device.
  • Both exhaust air streams ie the low boiler exhaust air stream and the high boiler exhaust air stream, can each also contain small amounts of the other fraction.
  • the high boiler exhaust air stream may have between 5% and 15% low boiler components.
  • between 5% and 15% of high boiler components may be present in the low boiler exhaust air stream.
  • the pyrolysis device is arranged between the temperature control chamber and the combustion device.
  • a pyrolysis treatment and subsequently an introduction into the combustion device can take place.
  • the high boiler exhaust air stream which can be supplied to the pyrolysis device preferably comprises organic compounds having a boiling point in a range of about 200 ° C., that is to say, for example, in a range from 150 ° C. to 200 ° C. These organic compounds are preferably free from drying coatings such as coatings, if they are at a significantly elevated air temperature in a range of 200 ° C, that is, for example, at a temperature of 150 ° C - 220 ° C, dried.
  • the low boiler exhaust air stream with low-boiling organic compounds has a boiling point below 200 ° C
  • the low boiler exhaust air stream of the combustion device for thermal treatment, especially a regenerative thermal treatment can be fed.
  • the low boiler exhaust air stream may for example have a temperature of 40 ° C - 60 ° C.
  • the high boiler exhaust air flow and the low boiler exhaust air flow can be removed from the temperature control chamber at different process stages.
  • the low-boiler exhaust air stream in an evaporation zone and the high-boiler exhaust air stream in a drying zone can be removed.
  • the combustion device is designed in an advantageous embodiment as regenerative thermal afterburning.
  • the pyrolysis device has a preheating area and a reaction area.
  • the preheating area serves for preheating the high-boiler exhaust air stream provided for the pyrolysis.
  • the preheating region can be heated, for example, by means of heat of the reaction region. This has the advantage that the energy used for the pyrolysis can be used as waste heat for preheating the high-boiler exhaust air stream.
  • a concrete embodiment of such a pyrolysis device may have a longitudinal axis along which the high boiler exhaust air stream flows during the pyrolysis and wherein the pyrolysis device has an air guide which is designed so that the high boiler exhaust air flow can flow into the pyrolysis device tangentially to this longitudinal axis.
  • the tangential inflow of the high-boiler exhaust air flow can be carried out in particular in the preheating area. In the tangential inflow, a particularly good heat transfer between the preheating and the high-boiler exhaust air flow can take place.
  • the preheating is at least partially formed as a hollow cylinder.
  • the high boiler exhaust air flow within the hollow cylinder more precisely within the wall of the hollow cylinder, are performed.
  • This shape allows a particularly good heat transfer between the inner surfaces of the preheating area and the high boiler exhaust air flow.
  • the reaction area may be at least partially disposed within the hollow cylinder.
  • the reaction region can be arranged within the passage of the hollow cylinder and thus enclosed by the preheating region. This causes additional thermal insulation and thus contributes to energy efficiency.
  • a displacement body for influencing the flow velocity is arranged within the reaction space.
  • the amount of heat transferred between the reaction area and the preheater area can be influenced.
  • the reaction region can be heated by means of a burner.
  • the burner may be formed, for example, as a gas lance and cause heating of the high boiler exhaust air by at least 50 ° C, preferably by 80 ° C, more preferably by 100 ° C-150 ° C.
  • the object is also achieved by a method for tempering a surface-treated article with a tempering device as described above.
  • Figure 1 is a schematic representation of the general structure of a tempering device according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of a longitudinal section of an inventive
  • FIG. 3 shows a schematic cross section of a first embodiment of the pyrolysis device of FIG. 2; and FIG. 4 shows a schematic cross section of a second alternative embodiment of the pyrolysis device of FIG. 2.
  • the tempering device 10 comprises a dryer 12 and a combustion device 14 for the thermal aftertreatment of an exhaust air stream.
  • the dryer 12 comprises a tempering space 16 in which surface-treated objects can be tempered.
  • the items to be tempered may be, for example, vehicle bodies, vehicle components, rims or the like.
  • the tempering space 16 comprises an evaporation zone 18 and a drying zone 20.
  • the ambient air surrounding the object is tempered to 60 ° C., for example.
  • the article lingers in the evaporation zone 18, its surface is brought to a similar temperature. Accordingly, the article releases organic compounds having a boiling point of 60 ° C or lower. These organic compounds are enriched in the exhaust air of the evaporation zone 18 leave the evaporation zone 18 as a low-boiler exhaust air 22 via an evaporation zone-exhaust duct 24th
  • an object to be tempered is brought to a temperature of 200 ° C., for example. Accordingly, the surface of the article heats up and organic compounds with a boiling point of 200 ° C, ie high boilers, accumulate in the ambient air of the surface-treated article. Exhaust air, which is taken from the drying zone 20, is correspondingly loaded with high boilers and leaves the high-boiler exhaust air 26 via a dry zone exhaust air line 28, the temperature control room 16th
  • the evaporation zone 18 could also be exposed to a room temperature of 30 ° C. and drying zone 20 at a temperature well above 200 ° C., for example 250 ° C. or 300 ° C.
  • the exhaust air lines 24, 28 may each also be a plurality of exhaust air lines.
  • the evaporation zone exhaust air line 24 connects the temperature control chamber 16 with a regenerative thermal afterburner 30, also referred to as RNV.
  • the RNV 30 may for example be designed so that ceramic bodies are alternately supplied with the exhaust air 26 and with already purified clean air via a rotating Heilverteilsystem. In this way, the clean air heats the ceramic body, which then give the ge stored heat to the exhaust air 24. To achieve the necessary temperature a burner is provided.
  • the high boiler exhaust air stream 26 is fed via the drying zone exhaust air line 28 to a pyrolysis device 32.
  • the thus pyrolysed exhaust air stream 34 can then be fed together with the low boiler exhaust air stream 22 of the RNV 30.
  • FIG. 2 shows in a schematic representation a longitudinal section of the pyrolysis device 32 of FIG. 1.
  • the pyrolysis device 32 has a substantially cylindrical housing 35 which extends along a longitudinal axis A.
  • the housing 35 has an exhaust air supply line 36, via which the high-boiler exhaust air 26 enters the pyrolysis device 32 at one end of the housing 35.
  • a process gas discharge line 37 is provided, via which the pyrolysed exhaust air stream 34 leaves the pyrolysis device 32 again.
  • the housing 35 is provided on its outside with a thermal insulation 38 and has in the interior a arranged along the longitudinal axis A reaction tube 43.
  • the high-boiler exhaust air 26 After the high-boiler exhaust air 26 has entered the exhaust air supply line 36, the high-boiler exhaust air 26 is located in a hollow-cylindrical preheating region 40 which, to a certain extent, surrounds an outflow region 42 of the reaction pipe 43 as the preheating region annular gap 41.
  • Heat is transferred from the outflow region 42 located in the interior of the reaction tube 43 into the preheating region 40 surrounding the reaction tube 43 via the annular gap 41, so that this region can be referred to as the heat exchanger region 44.
  • the reaction area annular gap 48 is located between the reaction tube 43 and the housing 35 and connects to the preheating area 40.
  • the reaction region annular gap 48 surrounds the actual reaction region 50 located in the interior of the reaction tube 43.
  • the reaction region annular gap 48 has a thermal protection 52 which surrounds the outside of the reaction tube 43 and thus the reaction region 50 located inside the reaction tube 43.
  • the thermal protector 52 serves to assist in maintaining the reaction temperature prevailing in the reaction zone 50.
  • An inflow path 54 connects the reaction region annular gap 48 with the reaction region 50 located in the interior of the reaction tube 43 and passes in the immediate vicinity of a burner 56.
  • the burner 56 is likewise arranged along the longitudinal axis A and can project, for example, at least partially into the reaction tube 43.
  • the burner 56 may be formed as a surface burner or as a gas lance, for example, have a power of 40-100 kW.
  • fuel for example, natural gas can be provided.
  • the reaction region 50 extends in the interior of the reaction tube 43 along the longitudinal axis A.
  • the reaction region 50 is adjoined by the already mentioned outflow region 42. While the reaction region 50, as already mentioned, is surrounded by a heat shield 52, there is the possibility between the outflow region 42 and the preheat region 40 to transfer heat. This allows a recuperation of Heat generated by the burner 56 by transferring a portion of the same to the incoming exhaust air 26th
  • a displacement body 58 is disposed within the reaction tube 43.
  • the displacement body 58 as to the exhaust air supply line 36, the entire pyrolysis device 32 - formed rotationally symmetrical and can be attached, for example, hanging or braced.
  • the displacement body 58 serves to influence the flow velocity in the preheating region 40 and thus also to influence the heat transfer from the outflow region 42 into the preheating region 40.
  • the process gas discharge line 37 connects.
  • the high-boiler exhaust air 26 enters the preheating region annular gap 41 of the preheating region 40 via the exhaust air supply line 36, which is here formed, for example, as an inlet connection 39. Due to the formation of the preheating region 40 as a hollow cylinder or annular gap, the exhaust air 26 charged with high boilers is twisted, which leads to an intensive surface contact of the exhaust air 26 with the outer surface of the reaction tube 43.
  • the reaction tube 43 in particular in the outflow region 42, located and already pyrolyzed exhaust air 34 gives off a portion of their heat to the high-boiler exhaust air 26 and heats this example, by about 100 ° C. This means that a high boiler exhaust air flowing in at 200 ° C.
  • the high-boiler exhaust air 26 is heated to the entry into the reaction region 50 via the Einströmweg 54 only slightly, for example by 20 ° C.
  • the burner 56 provides an inflow of a hot fuel gas for heating the high boiler exhaust air 26 by 100 ° C-150 ° C, so that the exhaust air 26 is heated from the prevailing at entry temperature of for example 320 ° C, for example, 470 ° C. , At this temperature, as explained above, a pyrolysis of the high boiler Shares in the exhaust air 26 instead, so that the high boiler content, for example, reduced to ⁇ 5%.
  • the process gas lingers for about 1 second in the reaction zone 50 and flows, for example, at a speed of 50 m / s.
  • the design of the displacement body 58 can influence the residence time of the process gas in the reaction area 50 and the heat transfer within the heat exchanger area 44.
  • Figures 3 and 4 show a section along the line III-III of Figure 2.
  • Figure 3 shows a first embodiment of the pyrolysis device 32, wherein the inlet nozzle 39 is arranged radially to the longitudinal axis A.
  • FIG. 4 shows a second alternative embodiment of a pyrolysis device 32 '. Same or similar features were provided with an apostrophe.
  • the alternative pyrolysis device 32 differs from the pyrolysis device 32 of Figures 2 and 3 in that an inlet port 39 'is provided, which is arranged tangentially to the longitudinal axis A. This facilitates the twisting of the high-boiler exhaust air 26 flowing in via the inlet connection 39 'within the preheating region annular gap 41' and thus improves the heat transfer between the preheating region 40 'and the outflow region 42'.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für oberflächenbehandelte Gegenstände wie Fahrzeugteile, mit einem Temperierraum, in dem ein oberflächenbehandelter Gegenstand temperierbar ist, einem Hochsieder-Abluftstrom mit hochsiedenden organischen Verbindungen aus dem Temperierraum, einer Verbrennungseinrichtung zur thermischen Nachbehandlung des Hochsieder-Abluftstroms. Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Pyrolyse des Hochsieder-Abluftstroms vorgesehen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Temperierung eines oberflächenbehandelten Gegenstandes mit einer solchen Temperiervorrichtung.

Description

Temperiervorrichtung für oberflächenbehandelte Gegenstände wie Fahrzeugteile
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für oberflächenbehandelte Gegenstände wie Fahrzeugteile, mit einem Temperierraum, in dem ein oberflächenbehandelter Gegenstand temperierbar ist, einem Hochsieder-Abluftstrom mit hochsiedenden organischen Verbindungen aus dem Temperierraum sowie einer Verbrennungseinrichtung zur thermischen Nachbehandlung des Hochsieder-Abluftstroms.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Temperierung eines oberflächenbehandelten Gegenstandes mit einer solchen Temperiervorrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die Erfindung wird nachfolgend vorrangig unter Bezugnahme auf Fahrzeugteile wie beispielsweise Fahrzeugkarosserien als oberflächenbehandelte Gegenstände beschrieben. Die Erfindung betrifft aber auch Temperiervorrichtungen für andere Gegenstände, die in einem Produktionsprozess temperiert werden müssen. Unter dem Begriff„Temperieren" wird hier das Herbeiführen einer Temperaturänderung eines Gegenstandes verstanden. Dabei kann es sich um eine Temperaturerhöhung oder um eine Temperaturverringerung handeln. So fällt auch insbesondere ein Abdunstvorgang unter einen solchen Temperaturänderungsvorgang. Bei einem Abdunstvorgang gibt ein Gegenstand direkt nach dem Lackiervorgang Lösemittel unter beispielsweise leicht erhöhter Raumtemperatur ab.
Unter Abluft wird dem Temperierraum entnommene Abluft verstanden, die beispielsweise aufgrund eines in dem Temperierraum stattfindenden Temperiervorgangs mit organischen Verbindungen belastet ist.
In der Automobilindustrie werden häufig nach einem Lackiervorgang oder einem anderen Oberflächenbehandlungsvorgang wie beispielsweise dem Auftrag von Klebstoffen die so behandelten Fahrzeugkarosserien oder Fahrzeugteile erwärmt, um Feuchtigkeit von Fahrzeugkarosserien zu entfernen oder die Beschichtung einer solchen Fahrzeugkarosserie zu trocknen bzw. die auf den Gegenstand aufgebrachte Beschichtung zu stabilisieren und auszuhärten.
Dabei gelangen zum Teil erhebliche Mengen der eingangs genannten organischen Verbindungen in die Umgebungsluft. Diese organischen Verbindungen können beispielsweise bei einem Abdunstvorgang nach einem Lackierprozess oder während eines dem Lackiervorgang nachfolgenden Trocknungsvorgangs von dem lackierten Gegenstand an die Umgebungsluft abgegeben werden. Sie weisen in der Regel unterschiedliche Siedepunkte auf. Ein Teil der organischen Verbindungen siedet unterhalb einer Temperatur von 200 °C und stellt damit Lösemittel oder Lösungsmittel im engeren Sinn dar. Dieser Teil wird hier als Niedersieder bezeichnet und wird oftmals bereits bei Raumtemperatur frei.
Ein weiterer Teil der organischen Verbindungen siedet erst im Bereich dieser Temperatur von 200 °C, beispielsweise zwischen 150 °C und 220 °C, oder darüber. Dieser Teil wird oftmals erst bei Trocknungsvorgängen bei der entsprechenden Temperatur frei und wird hier als Hochsieder bezeichnet.
Dieser Hochsiederanteil in dem Hochsieder-Abluftstrom kann bei der weiteren Führung des Luftstroms zu Problemen führen. Fällt die Temperatur des Hochsieder-Abluftstroms unterhalb des Siedepunkts der im Hochsiederanteil enthaltenen Schadstoffe, kondensieren die organischen Verbindungen und schlagen sich in unerwünschter Weise innerhalb der Luftführungen nieder. Aus diesem Grund existieren Lösungen derart, dass der Niedersie- der-Abluftstrom und der Hochsieder-Abluftstrom getrennt behandelt werden. Konkret kann der Niedersieder-Abluftstrom einer regenerativen Nachverbrennungsanlage zugeführt und so der darin enthaltene Energieanteil zumindest teilweise zurückgewonnen werden. Gleichzeitig kann so den Luftreinhaltungsverordnungen entsprochen werden. Der Hochsieder-Abluftstrom hingegen ist aufgrund der genannten Probleme einer regenerativen Nachverbrennung nicht zugänglich und kann auch nicht dem Niedersieder-Abluftstrom beigemischt werden. Bei einem Mischen der beiden Luftströme würde die Temperatur des Hochsieder-Abluftstroms unter den Siedepunkt der hochsiedenden organischen Verbindungen fallen und die enthaltenen Hochsieder-Anteile würden, wie bereits angedeutet, kondensieren. Folglich muss der Hochsieder-Abluftstrom mit höherem Energieaufwand einer thermischen Nachverbrennung zugeführt werden. Besonders nachteilig ist an dieser Lösung, dass zwei getrennte Abluftaufbereitungsanlagen für die beiden verschiedenen Abluftströme vorgehalten werden müssen, was den konstruktiven Aufwand, den Wartungsaufwand und damit auch den finanziellen Aufwand der gesamten Temperiervorrichtung nachteilig erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Temperiereinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher die oben genannten Probleme gemildert sind und insbesondere für die Nachbehandlung der Abluftströme nur eine Verbrennungseinrichtung benötigt wird.
Die Aufgabe wird durch eine Temperiervorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Temperiervorrichtung für oberflächenbehandelte Gegenstände wie Fahrzeugteile weist einen Temperierraum, in dem ein oberflächenbehandelter Gegenstand temperierbar ist, einen Hochsieder-Abluftstrom mit hochsiedenden organischen Verbindungen aus dem Temperierraum sowie eine Verbrennungseinrichtung zur thermischen Nachbehandlung des Hochsieder-Abluftstroms auf.
Erfindungsgemäß ist für eine solche Temperiervorrichtung eine Vorrichtung zur Pyrolyse des Hochsieder-Abluftstroms vorgesehen. Mittels der Pyrolyse des Hochsieder-Abluftstroms werden bei den in dem Abluftstrom enthaltenen organischen Bestandteilen chemische Bindungen aufgebrochen und so größere Moleküle in kleinere aufgespalten. Dabei finden im Wesentlichen keine Verbrennungs- oder Vergasungsprozesse, also keine Oxida- tionsreaktionen, statt. Durch die Aufspaltung der Molekülverbindungen verringert sich die Molekülmasse und der Siedepunkt der enthaltenen Verbindungen fällt in einen gewünschten Bereich, der eine Mischung des Hochsieder-Abluftstrom nach der Pyrolyse mit dem Niedersieder-Abluftanteil ohne unerwünschte Kondensationsvorgänge erlaubt. Es ist dann folglich möglich, beide Abluftströme einer gemeinsamen Verbrennungsvorrichtung zuzuführen. Beide Abluftströme, also der Niedersieder-Abluftstrom und der Hochsieder-Abluft- strom, können jeweils auch geringe Anteile des anderen Anteils enthalten. Beispielsweise kann der Hochsieder-Abluftstrom zwischen 5 % und 15 % Niedersiederanteile aufweisen. Umgekehrt können in dem Niedersieder-Abluftstrom zwischen 5 % und 15 % Hochsieder- anteile enthalten sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Temperiervorrichtung ist vorgesehen, dass die Pyrolysevorrichtung zwischen dem Temperierraum und der Verbrennungseinrichtung angeordnet ist. Somit können nach der Entnahme der Hochsieder-Abluft aus dem Temperierraum eine Pyrolysebehandlung und nachfolgend eine Einleitung in die Verbrennungseinrichtung erfolgen.
Bevorzugt weist der der Pyrolysevorrichtung zuführbare Hochsieder-Abluftstrom organische Verbindungen mit einem Siedepunkt in einem Bereich um 200 °C, also beispielsweise in einem Bereich von 150 °C - 200 °C, auf. Diese organischen Verbindungen werden bevorzugt bei einem Trocknen von Beschichtungen wie beispielsweise Lackierungen frei, wenn diese bei einer deutlich erhöhten Lufttemperatur in einem Bereich von 200 °C, also beispielsweise bei einer Temperatur von 150 °C - 220 °C, getrocknet werden.
In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass der Hochsieder-Abluftstrom dem Temperierraum mit einer Temperatur C entnommen wird, die in einem Bereich von 150 °C - 200 °C liegt.
Im Gegenzug kann bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Niedersieder-Abluftstrom mit niedersiedenden organischen Verbindungen einen Siedepunkt unterhalb von 200 °C aufweist, wobei der Niedersieder-Abluftstrom der Verbrennungseinrichtung zur thermischen Nachbehandlung, insbesondere einer regenerativen thermischen Nachbehandlung zuführbar ist. Der Niedersieder-Abluftstrom kann beispielsweise eine Temperatur von 40 °C - 60 °C aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Hochsieder-Abluftstrom und der Niedersieder-Abluftstrom dem Temperierraum an verschiedenen Prozessstufen entnehmbar sind. So kann beispielsweise der Niedersieder-Abluftstrom in einer Abdunstzone und der Hochsieder-Abluftstrom in einer Trocknungszone entnehmbar sein.
Die Verbrennungseinrichtung ist in einer vorteilhaften Ausführungsform als regenerative thermische Nachverbrennung ausgelegt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pyrolysevorrichtung einen Vorwärmbereich und einen Reaktionsbereich aufweist. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Vorwärmbereich zur Vorwärmung des für die Pyrolyse vorgesehenen Hochsieder-Abluftstroms dient. Der Vorwärmbereich kann beispielsweise mittels Wärme des Reaktionsbereichs erwärmbar sein. Dies hat den Vorteil, dass die für die Pyrolyse aufgewendete Energie als Abwärme zur Vorerwärmung des Hochsieder-Abluftstroms eingesetzt werden kann.
Eine konkrete Ausführungsform einer solchen Pyrolysevorrichtung kann eine Längsachse aufweisen, entlang welcher der Hochsieder-Abluftstrom während der Pyrolyse strömt und wobei die Pyrolysevorrichtung eine Luftführung aufweist, die dazu ausgelegt ist, dass der Hochsieder-Abluftstrom tangential zu dieser Längsachse in die Pyrolysevorrichtung einströmen kann. Die tangentiale Einströmung des Hochsieder-Abluftstroms kann insbesondere in dem Vorwärmbereich erfolgen. Bei der tangentialen Einströmung kann ein besonders guter Wärmeübertrag zwischen dem Vorwärmbereich und dem Hochsieder-Abluftstrom erfolgen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Vorwärmbereich zumindest abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist. Dabei kann der Hochsieder-Abluftstrom innerhalb des Hohlzylinders, genauer innerhalb der Wand des Hohlzylinders, geführt werden. Diese Form ermöglicht einen besonders guten Wärmeübertrag zwischen den inneren Oberflächen des Vorwärmbereichs und dem Hochsieder- Abluftstrom. Bei einer Ausführungsform kann der Reaktionsbereich zumindest teilweise innerhalb des Hohlzylinders angeordnet sein. Beispielsweise kann der Reaktionsbereich innerhalb des Durchgangs des Hohlzylinders angeordnet und so von dem Vorwärmbereich umschlossen sein. Dies bewirkt eine zusätzliche thermische Isolierung und trägt so zur Energieeffizienz bei.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass innerhalb des Reaktionsraums ein Verdrängungskörper zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit angeordnet ist. Mittels der Strömungsgeschwindigkeit kann die Wärmemenge, die zwischen dem Reaktionsbereich und dem Vorwärmer Bereich übertragen wird, beeinflusst werden.
Bei einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Reaktionsbereich mittels eines Brenners erwärmbar ist. Der Brenner kann beispielsweise als Gaslanze ausgebildet sein und eine Erwärmung der Hochsieder-Abluft um mindestens 50 °C, bevorzugt um 80 °C, besonders bevorzugt um 100 °C-150 °C bewirken.
Die Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zum Temperieren eines oberflächenbehandelten Gegenstandes mit einer Temperiervorrichtung wie vorstehend beschrieben gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 in einer schematischen Darstellung den generellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung;
Figur 2 in einer schematischen Darstellung einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen
Pyrolysevorrichtung für eine Temperiereinrichtung gemäß Figur 1 ;
Figur 3 einen schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungsform der Pyrolysevorrichtung der Figur 2; und Figur 4 einen schematischen Querschnitt einer zweiten alternativen Ausführungsform der Pyrolysevorrichtung der Figur 2.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Temperiereinrichtung 10. Die Temperiereinrichtung 10 umfasst einen Trockner 12 sowie eine Verbrennungseinrichtung 14 zur thermischen Nachbehandlung eines Abluftstroms. Der Trockner 12 umfasst einen Temperierraum 16, in dem oberflächenbehandelte Gegenstände temperierbar sind. Bei den zu temperierenden Gegenständen kann es sich beispielsweise um Fahrzeugkarosse- rien, Fahrzeugbauteile, Felgen oder Ähnliches handeln.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Temperierraum 16 eine Ab- dunstzone 18 sowie eine Trockenzone 20. In der Abdunstzone 18 ist die Raumluft, welche den Gegenstand umgibt, beispielsweise auf 60 °C temperiert. Während der Gegenstand in der Abdunstzone 18 verweilt, für dessen Oberfläche auf eine ähnliche Temperatur gebracht. Entsprechend gibt der Gegenstand organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 60 °C oder niedriger ab. Diese organischen Verbindungen sind in der Abluft der Abdunstzone 18 angereichert verlassen die Abdunstzone 18 als Niedersieder-Abluft 22 über eine Abdunstzone-Abluftleitung 24.
In der Trockenzone 20 wird ein zu temperierender Gegenstand beispielsweise auf eine Temperatur von 200 °C gebracht. Entsprechend heizt sich die Oberfläche des Gegenstands auf und organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 200 °C, also Hochsieder, reichern sich in der Umgebungsluft des oberflächenbehandelten Gegenstandes an. Abluft, die der Trockenzone 20 entnommen wird, ist entsprechend mit Hochsiedern beladen und verlässt als Hochsieder-Abluft 26 über eine Trockenzone-Abluftleitung 28 den Temperierraum 16.
Die oben genannten Temperaturen sind lediglich als Ausführungsbeispiele zu verstehen. Beispielsweise könnte die Abdunstzone 18 auch mit einer Raumtemperatur von 30 °C und Trockenzone 20 mit einer Temperatur deutlich oberhalb von 200 °C, beispielsweise 250 °C oder 300 °C, beaufschlagt sein. Bei den Abluftleitungen 24, 28 kann es sich jeweils auch um mehrere Abluftleitungen handeln.
Die Abdunstzone-Abluftleitung 24 verbindet den Temperierraum 16 mit einer regenerativen thermischen Nachverbrennungseinrichtung 30, auch als RNV, bezeichnet. Die RNV 30 kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass über ein rotierendes Luftverteilsystem Keramikkörper abwechselnd mit der Abluft 26 und mit bereits gereinigter Reinluft angeströmt werden. Auf diese Weise heizt die Reinluft die Keramikkörper auf, die anschließend die ge speicherte Wärme an die Abluft 24 abgeben. Zur Erreichung der notwendigen Temperatu ist ein Brenner vorgesehen.
Wie bereits erläutert ist es nicht möglich, den Hochsieder-Abluftstrom 26 dem Niedersie- der-Abluftstrom 20 beizumischen, da bei der dann erfolgenden Verringerung der Temperatur des Hochsieder-Abluftstroms 26 die darin enthaltenen organischen Verbindungen kondensieren und sich beispielsweise an Rohrleitung-Innenwänden niederschlagen würden. Zudem kann sich das unerwünschte Hochsiedermaterial im Inneren des Wärmetauschers der regenerativen Nachverbrennungseinrichtung absetzen und dort die Funktion erheblich beeinflussen. Der Durchfluss kann nahezu vollständig geblockt und durch die Ablagerungsprozesse eine Brandlast erzeugt werden.
Erfindungsgemäß wird daher der Hochsieder-Abluftstrom 26 über die Trockenzone-Ab- luftleitung 28 einer Pyrolysevorrichtung 32 zugeleitet. Der so pyrolysierte Abluftstrom 34 kann dann gemeinsam mit dem Niedersieder-Abluftstrom 22 der RNV 30 zugeleitet werden.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Längsschnitt der Pyrolysevorrichtung 32 der Figur 1. Die Pyrolysevorrichtung 32 weist ein im Wesentlichen zylinderförmi- ges Gehäuse 35 auf, das sich entlang einer Längsachse A erstreckt. Das Gehäuse 35 weist eine Abluft-Zuleitung 36 auf, über welche die Hochsieder-Abluft 26 an einem Ende des Gehäuses 35 in die Pyrolysevorrichtung 32 eintritt. An dem gleichen Ende ist in dem Gehäuse 35 eine Prozessgas-Ableitung 37 vorgesehen, über welche der pyrolysierte Abluftstrom 34 die Pyrolysevorrichtung 32 wieder verlässt. Das Gehäuse 35 ist an seiner Außenseite mit einer thermischen Isolierung 38 versehen und weist im Innenbereich ein entlang der Längsachse A angeordnetes Reaktionsrohr 43 auf. Nach dem Eintritt der Hochsieder-Abluft 26 über die Abluft-Zuleitung 36 befindet sich die Hochsieder-Abluft 26 in einem hohlzylinderförmigen Vorwärmbereich 40, der gewissermaßen als Vorwärmebereich-Ringspalt 41 einen Abströmbereich 42 des Reaktionsrohrs 43 umgibt.
Über den Ringspalt 41 wird Wärme von dem im Inneren des Reaktionsrohrs 43 liegenden Abströmbereich 42 in den das Reaktionsrohrs 43 umgebenden Vorwärmbereich 40 übertragen, so dass dieser Bereich als Wärmetauscherbereich 44 bezeichnet werden kann.
An diesen Wärmetauscherbereich 44 schließt sich entlang der Längsachse A ein Brennkammerbereich 46 mit einem Reaktionsbereich 50 und einem Brenner 56 an.
Der Reaktionsbereich-Ringspalt 48 befindet sich zwischen dem Reaktionsrohr 43 und dem Gehäuse 35 und schließt sich an den Vorwärmbereich 40 an. Der Reaktionsbereich-Ringspalt 48 umgibt den eigentlichen im Inneren des Reaktionsrohrs 43 liegenden Reaktions- bereich 50. Der Reaktionsbereich-Ringspalt 48 weist einen Wärmeschutz 52 auf, der die Außenseite des Reaktionsrohrs 43 und damit den im Inneren des Reaktionsrohrs 43 liegenden Reaktionsbereich 50 umgibt. Der Wärmeschutz 52 dient dazu, die Aufrechterhaltung der in dem Reaktionsbereich 50 herrschenden Reaktionstemperatur zu unterstützen. Ein Einströmweg 54 verbindet den Reaktionsbereich-Ringspalt 48 mit dem im Inneren des Reaktionsrohrs 43 liegenden Reaktionsbereich 50 und führt in unmittelbarer Nähe eines Brenners 56 vorbei. Der Brenner 56 ist ebenfalls entlang der Längsachse A angeordnet und kann beispielsweise zumindest teilweise in das Reaktionsrohrs 43 ragen. Der Brenner 56 kann als Flächenbrenner oder als Gaslanze ausgebildet sein beispielsweise eine Leistung von 40-100 kW aufweisen. Als Brennstoff kann beispielsweise Erdgas vorgesehen sein.
Der Reaktionsbereich 50 erstreckt sich im Inneren des Reaktionsrohrs 43 entlang der Längsachse A. An den Reaktionsbereich 50 schließt sich der bereits erwähnte Abströmbereich 42 an. Während der Reaktionsbereich 50, wie bereits erwähnt, von einem Wärmeschutz 52 umgeben ist, besteht zwischen dem Abströmbereich 42 und dem Vorwärmbereich 40 die Möglichkeit, Wärme zu übertragen. Dies ermöglicht eine Rekuperation der von dem Brenner 56 erzeugten Wärme durch Übertragung eines Teils derselben auf die einströmende Abluft 26.
In dem Abströmbereich 42 ist innerhalb des Reaktionsrohrs 43 ein Verdrängungskörper 58 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verdrängungskörper 58 - wie bis auf die Abluft-Zuleitung 36 die gesamte Pyrolysevorrichtung 32 - rotationssymmetrisch ausgebildet und kann beispielsweise hängend oder verstrebt angebracht sein. Der Verdrängungskörper 58 dient zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Vorwärmbereich 40 und damit auch zur Beeinflussung des Wärmeübertrags von dem Abströmbereich 42 in den Vorwärmbereich 40.
An den Abströmbereich 42 schließt sich die Prozessgas-Ableitung 37 an.
Im Betrieb tritt die Hochsieder-Abluft 26 über die Abluft-Zuleitung 36, die hier beispielhaft als Eintrittstutzen 39 ausgeformt ist, in den Vorwärmbereich-Ringspalt 41 des Vorwärmbereichs 40 ein. Aufgrund der Ausbildung des Vorwärmbereichs 40 als Hohlzylinder bzw. Ringspalt erfolgt eine Verdrallung der mit Hochsieder belasteten Abluft 26, was zu einem intensiven Oberflächenkontakt der Abluft 26 mit der äußeren Oberfläche des Reaktionsrohrs 43 führt. Dabei gibt die in dem Reaktionsrohrs 43, insbesondere in dem Abströmbereich 42, befindliche und bereits pyrolysierte Abluft 34 einen Teil ihrer Wärme an die angeströmte Hochsieder-Abluft 26 ab und erwärmt diese beispielsweise um ca. 100 °C. Dies bedeutet, dass eine mit 200 °C einströmende Hochsieder-Abluft 26 sich nach dem Durchströmen des Vorwärmbereichs 40 beispielsweise auf 300 °C erwärmt hat und mit dieser Temperatur in den Reaktionsbereich-Ringspalt 48 eintritt. Nachdem dieser gegenüber dem Reaktionsbereich 52 über einen Wärmeschutz 52 - beispielsweise ein Luftspalt in der Größenordnung von 50 bis 100 mm - verfügt, erwärmt sich die Hochsieder-Abluft 26 bis zum Eintritt in den Reaktionsbereich 50 über den Einströmweg 54 nur geringfügig, beispielsweise um 20 °C.
Der Brenner 56 sorgt über ein Einströmen eines heißen Brenngases für eine Erwärmung der Hochsieder-Abluft 26 um 100 °C-150 °C, so dass die Abluft 26 von der bei Eintritt vorherrschenden Temperatur von beispielsweise 320 °C auf beispielsweise 470 °C erwärmt wird. Bei dieser Temperatur findet, wie eingangs erläutert, eine Pyrolyse der Hochsieder- Anteile in der Abluft 26 statt, so dass sich der Hochsiederanteil beispielsweise auf < 5 % reduziert.
Es ergibt sich in dem Reaktionsbereich 50 innerhalb des Reaktionsrohrs 43 eine mittlere Temperatur von ca. 450 °C. Nach dem Überströmen von dem Reaktionsbereich 50 in den Abströmbereich 42 verringert sich die Temperatur des Prozessgases auf ca. 350 °C.
Das Prozessgas verweilt für ca. 1 Sekunde in dem Reaktionsbereich 50 und strömt beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 50 m/s. Über die Gestaltung des Verdrängungskörpers 58 kann die Verweilzeit des Prozessgases in dem Reaktionsbereich 50 und der Wärmeübertrag innerhalb des Wärmetauscherbereichs 44 beeinflusst werden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen einen Schnitt entlang der Linie III-III der Figur 2. Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Pyrolysevorrichtung 32, bei welcher der Einlassstutzen 39 radial zur Längsachse A angeordnet ist. Figur 4 zeigt eine zweite alternative Ausführungsform einer Pyrolysevorrichtung 32'. Gleiche oder vergleichbare Merkmale wurden mit einem Apostroph versehen.
Die alternative Pyrolysevorrichtung 32 unterscheidet sich von der Pyrolysevorrichtung 32 der Figuren 2 und 3 dadurch, dass ein Einlassstutzen 39' vorgesehen ist, der tangential zur Längsachse A angeordnet ist. Dies erleichtert das Verdrallen der über den Einlassstutzen 39' einströmenden Hochsieder-Abluft 26 innerhalb des Vorwärmbereich-Ringspalts 41 'und verbessert damit den Wärmeübergang zwischen dem Vorwärmbereich 40' und dem Abströmbereich 42'.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Temperiervorrichtung (10) für oberflächenbehandelte Gegenstände wie Fahrzeugteile, mit a) einem Temperierraum (16), in dem ein oberflächenbehandelter Gegenstand temperierbar ist, b) einem Hochsieder-Abluftstrom (26) mit hochsiedenden organischen Verbindungen aus dem Temperierraum (16), c) einer Verbrennungseinrichtung (30) zur thermischen Nachbehandlung des Hoch- sieder-Abluftstroms (26), dadurch gekennzeichnet, dass d) eine Vorrichtung (32) zur Pyrolyse des Hochsieder-Abluftstroms vorgesehen ist.
2. Temperiervorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Pyrolysevorrichtung (32) zwischen dem Temperierraum (16) und der Verbrennungseinrichtung (30) angeordnet ist.
3. Temperiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der der Pyrolysevorrichtung (32) zuführbare Hochsieder-Abluftstrom (26) organische Verbindungen mit einem Siedepunkt gleich oder oberhalb von 150 ° aufweist.
4. Temperiervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Hochsieder-Abluftstrom (26) dem Temperierraum (16) mit einer Temperatur über 200 °C entnommen wird.
5. Temperiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Nieder- sieder-Abluftstrom (22) mit niedersiedenden organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt unterhalb von 200 °C, wobei der Niedersieder-Abluftstrom (22) der Verbrennungseinrichtung (30) zur thermischen Nachbehandlung zuführbar ist.
6. Temperiervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Hochsieder-Abluftstrom (26) und der Niedersieder-Abluftstrom (22) dem Temperierraum (16) an verschiedenen Prozessstufen entnehmbar sind.
7. Temperiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbrennungseinrichtung (30) eine regenerative thermische Nachverbrennung ist.
8. Temperiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pyrolysevorrichtung (32) einen Vorwärmbereich (40) und einen Reaktionsbereich (50) aufweist.
9. Temperiervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Pyrolysevorrichtung (32') eine
Längsachse (A) aufweist, entlang welcher der Hochsieder-Abluftstrom (26) während der Pyrolyse strömt und wobei die Pyrolysevorrichtung (32) eine Luftführung (36') aufweist, die dazu ausgelegt ist, dass der Hochsieder-Abluftstrom (26) tangential zu dieser Längsachse (A) in die Pyrolysevorrichtung (32) einströmen kann.
10. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Vorwärmbereich (40) zumindest abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist.
1 1. Temperiervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Reaktionsbereich (50) zumindest teilweise innerhalb des Hohlzylinders angeordnet ist.
12. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei innerhalb des Reaktionsraums ein Verdrängungskörper (58) zur Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit des Hochsieder-Abluftstroms (26) angeordnet ist.
13. Temperiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Reaktionsbereich mittels eines Brenners (56) erwärmbar ist.
14. Temperiervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Brenner (56) für eine Erwärmung des Hochsieder-Abgasstroms (26) um mindestens 50 K ausgelegt ist.
15. Verfahren zum Temperieren eines oberflächenbehandelten Gegenstandes mit einer Temperiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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