WO2023186464A1 - Verfahren und vorrichtung zur trocknung von oberflächenbeschichteten werkteilen - Google Patents

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WO2023186464A1
WO2023186464A1 PCT/EP2023/055710 EP2023055710W WO2023186464A1 WO 2023186464 A1 WO2023186464 A1 WO 2023186464A1 EP 2023055710 W EP2023055710 W EP 2023055710W WO 2023186464 A1 WO2023186464 A1 WO 2023186464A1
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hydrogen
energy source
exhaust air
supply air
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PCT/EP2023/055710
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Norman LÜDTKE
Noel GUNKEL
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K&L Automation-Systems GmbH
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    • F26B2210/12—Vehicle bodies, e.g. after being painted

Definitions

  • the invention relates to a method for drying surface-coated work parts, in particular vehicle bodies, in a drying room to which heated supply air is supplied and solvent-containing exhaust air is removed, the supply air being heated by converting energy from an energy source.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method with a drying room which is designed for the passage of surface-coated work parts, in particular vehicle bodies, and to which a supply air line for supplying heated supply air and an exhaust air line for extracting solvent-containing exhaust air are assigned, the supply air line a heating device for heating the supply air is assigned, which can be operated using an energy source.
  • a method and a device for drying surface-coated workpieces are known with a drying room to which heated supply air is supplied for drying the surface-coated workpieces.
  • the drying room also has an exhaust air line to remove solvent-containing exhaust air from the drying room.
  • the supply air is heated by a heating device and conveyed into the drying room using a fan.
  • the fan is electrically connected to a process control, which sets a speed of the fan depending on the occupancy of the drying room by workpieces to be dried.
  • the heater is powered by natural gas.
  • the object of the invention is to create a method and a device of the type mentioned at the outset that can be operated in an environmentally friendly manner.
  • the hydrogen-based energy source is in particular gaseous. It can be stored in liquid aggregate form and is then converted into the gaseous state to heat the supply air.
  • Hydrogen-based energy sources such as hydrogen or ammonia are not fossil energy sources such as natural gas or petroleum and can therefore enable environmentally friendly drying of surface-coated work parts.
  • the use of a hydrogen-based energy source reduces the dependence on natural gas in production facilities where surface-coated work parts have to be dried.
  • the energy conversion of the hydrogen-based energy source can be achieved by combustion of the gaseous, hydrogen-based energy source, such as in particular hydrogen or ammonia or else by converting the chemical energy of the hydrogen-based energy source into electrical energy using a fuel cell.
  • the hydrogen-based energy source can be used in gaseous or liquid form.
  • Hydrogen (H2) is preferably used in liquid form, which is stored and pumped under high pressure.
  • Ammonia (NH3) can also be used in gaseous or liquid form.
  • a preferably gaseous hydrogen-based energy source is used.
  • a liquid, hydrogen-based energy source can be used.
  • the hydrogen-based energy source can be kept in liquid form, in particular in a storage facility, but is advantageously converted into the gaseous state for combustion.
  • the solution according to the invention is particularly advantageous for drying large surface-coated work parts.
  • Surface-coated work parts are work parts that are covered with layers of lacquer and/or protective layers.
  • Such large surface-coated work parts are particularly advantageous for vehicle bodies for passenger cars, for commercial vehicles and trucks or for other vehicles on land, in the air and on water.
  • the solvent-containing exhaust air is cleaned by burning the energy source.
  • solvents in gaseous form enter the drying room and escape from the drying room with the exhaust air. Since these solvents are harmful to the environment, the solvents are burned by strongly heating the exhaust air. This heating is carried out using a burner unit, which burns the gaseous, hydrogen-based energy source, if necessary with the additional supply of oxygen.
  • the cleaned hot exhaust air is used to heat fresh air, which is supplied to the drying room as supply air.
  • the cleaned hot exhaust air is not released into the environment or not completely, but rather serves to heat up fresh air with the help of at least one heat exchanger.
  • the thermal energy of the cleaned hot exhaust air is used to heat the hydrogen-based energy source, in particular to convert the hydrogen-based energy source from a liquid to a gaseous state. used.
  • This configuration is particularly advantageous if liquid hydrogen is stored as an energy source in a storage facility at temperatures below zero. In order to be able to use an energy source stored in this way for the desired heating, this energy source must be preheated.
  • the object on which the invention is based is achieved in that the heating device is connected to a storage device for a hydrogen-based energy source, in particular hydrogen or ammonia.
  • a connecting line is provided between such a storage device and the heating device.
  • the heating device can be used directly or indirectly to heat the supply air.
  • the heating device is preferably designed as a burner system using at least one burner unit.
  • the heating device is preferably designed electrically using a fuel cell.
  • the memory is designed to store liquid hydrogen.
  • the memory is heavily cooled and/or pressurized.
  • an electrolyzer for obtaining hydrogen from water by means of electrolysis is provided, which is connected to the storage by means of a supply line in order to supply the hydrogen obtained to the storage.
  • This design enables hydrogen production on site.
  • Cheap electricity can advantageously be used, which is cost-effective at certain times of the year or at certain times of the day or night, especially if the electricity is fed in via photovoltaic systems or wind or hydroelectric power plants. Such cheap electricity can be used particularly in production plants to produce hydrogen via electrolysis.
  • This hydrogen is fed to the storage unit unless it is used directly for heating by a fuel cell to dry corresponding workpieces.
  • an ammonia generating device is connected upstream of the memory, and the memory is designed as an ammonia store.
  • the memory is designed as an ammonia store.
  • NH3 ammonia
  • FIG. 1 shows schematically a first embodiment of a method and a device for drying surface-coated work parts
  • FIG. 2 shows schematically a further embodiment of a method according to the invention and a device according to the invention for drying surface-coated work parts
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a method according to the invention and a device according to the invention for drying surface-coated work parts
  • FIGS. 1 to 3 shows a schematic block diagram of a portion of a device for drying surface-coated work parts according to FIGS. 1 to 3 and
  • a device for drying surface-coated workpieces in the form of vehicle bodies F is part of a production line for vehicle production.
  • corresponding surfaces of the vehicle bodies F were coated with paint, which was applied in particular by dip painting.
  • the present drying device according to FIG. 1 is provided.
  • the drying device has a drying room 1 through which the vehicle bodies F are continuously transported.
  • Hot supply air is supplied to the drying room 1 via a supply air line 4, the hot supply air being heated in a heating device 2 described in more detail below.
  • the supply air line 4 draws in fresh air via a fresh air connection 6.
  • the supply air line 4 is additionally assigned a recirculation air line 7, which connects the drying room 1 with the supply air line 4 immediately after the fresh air is sucked in in the area of the fresh air connection 6.
  • Hot, solvent-containing exhaust air which is produced during the drying of the paint coating of the vehicle bodies F, is sucked out of the drying room 1 via an exhaust air line 5, which is heated strongly in a burner device 8. This causes the solvents in the exhaust air to burn, creating clean gas.
  • the clean gas is passed via the clean gas line 11 to the heating device 2, in which the hot clean gas gives off its heat in the area of a heat exchanger 3, which in turn heats the fresh air in the supply air line 4.
  • the cooled clean gas is then discharged into the environment via an exhaust air chimney 12.
  • the burner unit 8 is operated by a hydrogen-based energy source, which is supplied to the burner unit 8 in a gaseous state via a supply line 10.
  • the supply line 10 connects the burner unit 8 with a memory 9 in which the hydrogen-based energy source is stored.
  • Hydrogen H2 or ammonia NH3 are intended as hydrogen-based energy sources.
  • the hydrogen-based energy source can also be stored in liquid form in the storage 9.
  • the supply line 10 is then designed so that the hydrogen-containing energy source, in particular H2 or NH3, is in liquid form
  • Burner unit 8 is supplied.
  • the combustion of the hydrogen-containing energy source in the burner unit 8 can be simplified or improved by catalytic processes.
  • the basic structure of the device for drying surface-coated vehicle bodies F according to FIG. 2 corresponds to the drying device previously described with reference to FIG. 1.
  • Correspondingly structurally or functionally identical components of the drying device according to FIG. 2 therefore have the same reference numbers, mostly with the addition of the letter a. To avoid repetition, reference is also made to the comments on FIG. 1. The differences between the drying device according to FIG. 2 will be discussed below.
  • the main difference in the drying device according to FIG. 2 is that the heated, cleaned exhaust air from the exhaust air line 5a is not used to operate the heating device 2a for heating the fresh air in the supply air line 4a, but rather an additional burner unit 14, which is connected to the heat exchanger 3a cooperated.
  • This additional burner unit 14 is also intended for burning a hydrogen-based energy source, analogous to the burner unit 8, as described with reference to FIG. 1.
  • a memory 9a stores the hydrogen-based energy source, in particular in the form of H2 or NH3, and supplies the first burner unit 8a with it via the supply line 10a Energy source analogous to the drying device according to FIG. 1.
  • a further burner line 13a is derived from the memory 9a, which supplies the hydrogen-based energy source to the burner unit 14.
  • the burner unit 8a serves in the same way to clean the exhaust air from the exhaust air line 5a, as is the case in the embodiment according to FIG.
  • An oxygen intake 18 is assigned to both burner units 8a, 14 in order to simplify the combustion of the hydrogen-based energy source.
  • the exhaust air cleaned via the burner unit 8a is discharged into the environment in a simple manner via an exhaust air chimney 12a.
  • the burned air/gas mixture of the burner unit 14 is passed into the environment via an exhaust air line 15 and a further exhaust air chimney 16 after the heated air/gas mixture has given off its heat in the heat exchanger 3a to the fresh air for the supply line 4a.
  • a device for drying surface-coated vehicle bodies F according to FIG. 3 is slightly modified compared to the drying device according to FIG. 1. Functionally identical components are provided with the same reference number as in the drying device according to FIG. 1 with the addition of the letter b. To avoid repetition, reference is also made to the comments on the drying device according to FIG. 1. The differences between the drying device according to FIG. 3 will be discussed below.
  • the main difference in the drying device according to FIG. 3 is that the cleaned exhaust air, before being discharged to the environment, passes through a heat exchanger 17 in the area of the exhaust air chimney 12b, which releases residual heat from the cleaned exhaust air 17 to the hydrogen-based energy source in the supply line 10b connects the storage 9b of the hydrogen-based energy source to the burner unit 8b.
  • This makes it possible to preheat the hydrogen-based energy source after it emerges from the storage 9b.
  • H2 is kept in liquid form in the storage 9b as the hydrogen-based energy source.
  • the hydrogen H2 is stored cryostatically at -253°C.
  • the heat exchanger 17 serves to convert the hydrogen H2 from the liquid to the gaseous state so that the hydrogen H2 can be burned in the gaseous state in the burner unit 8b.
  • oxygen is supplied to the hydrogen-based energy source in the area of the burner unit 8b in order to improve combustion.
  • a fuel cell heater 19 instead of a burner unit 8, 8a, 8b, a fuel cell heater 19 can also be provided, which is fed with the hydrogen-based energy source from the storage 9c.
  • the fuel cell heater 19 has a fuel cell in which the hydrogen of the hydrogen-based energy carrier is converted into thermal energy and electrical energy by a chemical reaction.
  • the thermal energy is led via a heat line 20 to the heat exchanger 3 of the heating device 2, which in turn serves to heat the fresh air for the supply line 4 of the drying room 1.
  • the heat is then dissipated via an exhaust chimney 21.
  • the electrical energy is supplied to suitable consumers 23 of the production line 23 via power lines 22 or fed into a public power grid via a feed 24.
  • the hydrogen-based energy source which is stored in the previously described memory 9, 9a, 9b, can also be generated directly on site in the area of the production line of the production plant, according to FIG.
  • an electrolyzer 27 is provided, which uses electricity from the public power grid 25 or excess electricity from current consumers on the production line to produce hydrogen H2.
  • the hydrogen produced is either converted into ammonia with the addition of nitrogen using a suitable device 27, or the hydrogen produced is fed directly to a storage 9d.
  • the ammonia produced is also stored in the storage 9d as an alternative to the directly stored hydrogen.
  • the memory 9d is coupled via a supply line to a burner unit 8 or a fuel cell heater 19, through which the hydrogen-based energy source is further used.
  • the electrolyzer 26 therefore makes sensible use of excess electricity to generate and store the hydrogen-based energy source in the form of H2 or NH3.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen. Ein derartiges Verfahren in einem Trocknungsraum, dem aufgeheizte Zuluft zugeführt und lösemittelhaltige Abluft entzogen wird, wobei eine Aufheizung der Zuluft durch Energieumwandlung eines Energieträgers erfolgt, ist bekannt. Erfindungsgemäß wird ein wasserstoffbasierter Energieträger eingesetzt. Verwendung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Fahrzeugka rossen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen, insbesondere Fahrzeugkarossen, in einem Trocknungsraum, dem aufgeheizte Zuluft zugeführt und lösemittelhaltige Abluft entzogen wird, wobei eine Aufheizung der Zuluft durch Energieumwandlung eines Energieträgers erfolgt. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Trocknungsraum, der zur Hindurchführung von oberflächenbeschichteten Werkteilen, insbesondere Fahrzeugkarossen, ausgebildet ist, und dem eine Zuluftleitung zur Zufuhr von aufgeheizter Zuluft und eine Abluftleitung zum Entziehen von lösemittelhaltiger Abluft zugeordnet sind, wobei der Zuluftleitung eine Heizeinrichtung zum Aufheizen der Zuluft zugeordnet ist, die mittels eines Energieträgers betreibbar ist.
Aus der DE 10 2020 119 381 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung oberflächenbeschichteter Werkstücke bekannt mit einem Trocknungsraum, dem aufgeheizte Zuluft zugeführt wird zur Trocknung der oberflächenbeschichteten Werkstücke. Der Trocknungsraum weist zudem eine Abluftleitung auf, um lösemittelhaltige Abluft aus dem Trocknungsraum zu entfernen. Die Zuluft wird durch eine Heizvorrichtung erwärmt und mittels eines Ventilators in den Trocknungsraum gefördert. Der Ventilator ist mit einer Prozesssteuerung elektrisch verbunden, die eine Drehzahl des Ventilators einstellt abhängig von einer Belegung des Trocknungsraums durch zu trocknende Werkstücke. Die Heizvorrichtung ist erdgasbetrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die umweltfreundlich betrieben werden können.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren dadurch gelöst, dass ein wasserstoffbasierter Energieträger eingesetzt wird. Der wasserstoffbasierte Energieträger ist insbesondere gasförmig. Er kann in flüssiger Aggregatform gespeichert werden und wird dann für die Aufheizung der Zuluft in den gasförmigen Zustand überführt. Ein wasserstoffbasierter Energieträger wie Wasserstoff oder Ammoniak sind keine fossilen Energieträger wie Erdgas oder Erdöl und können so eine umweltfreundliche Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen ermöglichen. Zudem wird durch den Einsatz eines wasserstoffbasierten Energieträgers die Abhängigkeit von Produktionsanlagen, bei denen oberflächenbeschichtete Werkteile getrocknet werden müssen, von Erdgas reduziert. Die Energieumwandlung des wasserstoffbasierten Energieträgers kann durch Verbrennung des insbesondere gasförmigen, wasserstoffbasierten Energieträgers wie insbesondere Wasserstoff oder Ammoniak oder auch durch Umwandlung der chemischen Energie des wasserstoffbasierten Energieträgers in elektrische Energie mittels einer Brennstoffzelle erfolgen. In letzterem Fall erfolgt die Aufheizung der Zuluft dann durch entstehende Wärmeenergie oder durch die elektrische Energie, die mittels der Brennstoffzelle gewonnen wird. Der wasserstoffbasierte Energieträger kann in gasförmiger oder in flüssiger Form eingesetzt werden. In flüssiger Form wird vorzugsweise Wasserstoff (H2) eingesetzt, der unter hohem Druck gespeichert und gefördert wird. Auch Ammoniak (NH3) kann gasförmig oder flüssig eingesetzt werden. Wenn die Energieumwandlung durch Verbrennung erfolgt, wird ein vorzugsweise gasförmiger wasserstoffbasierter Energieträger eingesetzt. Wenn die Energieumwandlung mittels einer Brennstoffzelle erfolgt, kann ein flüssiger, wasserstoffbasierter Energieträger eingesetzt werden. Bei der Energieumwandlung durch Verbrennung kann der wasserstoffbasierte Energieträger zwar in flüssiger Form, insbesondere in einem Speicher, vorgehalten werden, wird aber vorteilhaft für die Verbrennung in den gasförmigen Zustand überführt. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Trocknung von großflächigen oberflächenbeschichteten Werkteilen. Unter oberflächenbeschichteten Werkteilen sind Werkteile zu verstehen, die mit Lackschichten und/oder Schutzschichten überzogen sind. Besonders vorteilhaft sind derartige großflächige oberflächenbeschichtete Werkteile Fahrzeugkarossen für Personenkraftwagen, für Nutz- und Lastkraftwagen oder für andere Fahrzeuge zu Lande, zu Luft und zu Wasser.
In Ausgestaltung des Verfahrens wird die lösemittelhaltige Abluft mittels einer Verbrennung des Energieträgers gereinigt. Bei der Trocknung der oberflächenbeschichteten Werkteile gelangen Lösemittel in Gasform in den Trocknungsraum, die mit der Abluft aus dem Trocknungsraum entweichen. Da diese Lösemittel umweltschädlich sind, werden die Lösemittel durch starke Aufheizung der Abluft verbrannt. Diese Aufheizung erfolgt mittels einer Brennereinheit, die den gasförmigen, wasserstoffbasierten Energieträger ggf. unter ergänzender Zufuhr von Sauerstoff verbrennt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die gereinigte heiße Abluft zur Aufheizung von Frischluft eingesetzt, die dem Trocknungsraum als Zuluft zugeführt wird. Bei dieser Ausgestaltung wird die gereinigte heiße Abluft nicht oder nicht vollständig in die Umgebung entlassen, sondern dient vielmehr zur Aufheizung von Frischluft mit Hilfe wenigstens eines Wärmetauschers.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Wärmeenergie der gereinigten heißen Abluft zur Aufheizung des wasserstoffbasierten Energieträgers, insbesondere zur Überführung des wasserstoffbasierten Energieträgers aus einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand, verwendet. Diese Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, falls als Energieträger flüssiger Wasserstoff in einem Speicher bei starken Minusgraden vorgehalten wird. Um einen solchermaßen vorgehaltenen Energieträger für die gewünschte Aufheizung nutzen zu können, muss dieser Energieträger vorgewärmt werden.
Für die Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Heizeinrichtung mit einem Speicher für einen wasserstoffbasierten Energieträger, insbesondere Wasserstoff oder Ammoniak, verbunden ist. Hierzu ist eine Verbindungsleitung zwischen einem solchen Speicher und der Heizeinrichtung vorgesehen. Die Heizeinrichtung kann direkt oder indirekt zum Aufheizen der Zuluft eingesetzt werden. Bei einer direkten Aufheizung ist die Heizeinrichtung vorzugsweise als Brennersystem unter Verwendung wenigstens einer Brennereinheit ausgeführt. Bei einer indirekten Aufheizung ist die Heizeinrichtung vorzugsweise elektrisch ausgeführt unter Verwendung einer Brennstoffzelle.
In Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicher zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff ausgebildet. Hierzu ist der Speicher stark gekühlt und/oder mit hohem Druck beaufschlagt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Elektrolyseur zur Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser mittels Elektrolyse vorgesehen, der mittels einer Zuführleitung mit dem Speicher verbunden ist, um den gewonnenen Wasserstoff dem Speicher zuzuführen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Wasserstofferzeugung vor Ort. Dabei kann vorteilhaft günstiger Strom eingesetzt werden, der zu bestimmten Jahreszeiten oder zu bestimmten Tages- oder Nachtzeiten kostengünstig ist, insbesondere wenn der Strom über Photovoltaiksysteme oder Wind- oder Wasserkraftanlagen eingespeist wird. Derart günstiger Strom kann insbesondere in Produktionsanlagen eingesetzt werden, um über Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen. Dieser Wasserstoff wird dem Speicher zugeführt, soweit er nicht direkt für eine Aufheizung durch eine Brennstoffzelle zur Trocknung entsprechender Werkstücke verwendet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Speicher eine Ammoniakerzeugungseinrichtung vorgeschaltet, und der Speicher ist als Ammoniakspeicher ausgebildet. Durch die Zufuhr von Stickstoff reagiert Wasserstoff zu Ammoniak (NH3), der direkt oder indirekt zur Aufheizung entsprechender Zuluft für den Trocknungsraum oder zur Aufheizung der Abluft dienen kann, um die Lösemittel in der Abluft zu verbrennen. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen,
Fig. 2 schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen,
Fig. 4 schematisch ein Blockschaltbild eines Teilbereichs einer Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen gemäß den Fig. 1 bis 3 und
Fig. 5 schematisch ein weiteres Blockschaltbild zur Erzeugung von Wasserstoff, der für eine Trocknungsvorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 4 eingesetzt wird.
Eine Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkstücken in Form von Fahrzeugkarossen F ist Teil einer Produktionsstraße zur Fahrzeugherstellung. In einer vorangegangenen Produktionsstufe wurden entsprechende Oberflächen der Fahrzeugkarossen F mit Lack beschichtet, der insbesondere durch eine Tauchlackierung aufgebracht wurde. Um die Lackbeschichtung zu trocknen ist die vorliegende Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1 vorgesehen. Die Trocknungsvorrichtung weist einen Trocknungsraum 1 auf, durch den die Fahrzeugkarossen F kontinuierlich hindurchtransportiert werden.
Dem Trocknungsraum 1 wird heiße Zuluft über eine Zuluftleitung 4 zugeführt, wobei die heiße Zuluft in einer nachfolgend näher beschriebenen Heizeinrichtung 2 aufgeheizt wird. Die Zuluftleitung 4 saugt Frischluft über einen Frischluftanschluss 6 an. Der Zuluftleitung 4 ist zusätzlich eine Umluftleitung 7 zugeordnet, die den Trocknungsraum 1 mit der Zuluftleitung 4 unmittelbar nach der Ansaugung der Frischluft im Bereich des Frischluftanschlusses 6 verbindet. Aus dem Trocknungsraum 1 wird heiße lösemittelhaltige Abluft, die bei der Trocknung der Lackbeschichtung der Fahrzeugkarossen F entsteht, abgesaugt über eine Abluftleitung 5, die in einer Brennereinrichtung 8 stark aufgeheizt wird. Hierdurch verbrennen die Lösemittel in der Abluft, so dass Reingas entsteht. Das Reingas wird über die Reingasleitung 11 zur Heizeinrichtung 2 geleitet, in der das heiße Reingas seine Wärme abgibt im Bereich eines Wärmetauschers 3, der wiederum die Frischluft in der Zuluftleitung 4 aufheizt. Das abgekühlte Reingas wird anschließend über einen Abluftkamin 12 in die Umgebung ausgeleitet.
Die Brennereinheit 8 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen wasserstoffbasierten Energieträger betrieben, der über eine Zuführleitung 10 der Brennereinheit 8 in gasförmigem Zustand zugeführt wird. Die Zuführleitung 10 verbindet die Brennereinheit 8 mit einem Speicher 9, in dem der wasserstoffbasierte Energieträger gespeichert ist. Als wasserstoffbasierter Energieträger ist Wasserstoff H2 oder Ammoniak NH3 vorgesehen. Alternativ kann der wasserstoffbasierte Energieträger in dem Speicher 9 auch in flüssiger Form vorgehalten werden. Auch die Zuführleitung 10 ist dann so ausgelegt, dass der wasserstoffhaltige Energieträger, insbesondere H2 oder NH3, in flüssiger Form der
Brennereinheit 8 zugeleitet wird.
Die Verbrennung des wasserstoffhaltigen Energieträgers in der Brennereinheit 8 kann durch katalytische Prozesse vereinfacht oder verbessert werden.
Die Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Fahrzeugkarossen F gemäß Fig. 2 entspricht vom grundsätzlichen Aufbau her der zuvor anhand der Fig. 1 beschriebenen Trocknungsvorrichtung. Entsprechend bau- oder funktionsgleiche Komponenten der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 2 weisen demzufolge gleiche Bezugszeichen, größtenteils unter Hinzufügung des Buchstabens a, auf. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird ergänzend auf die Ausführungen zur Fig. 1 verwiesen. Nachfolgend wird auf die Unterschiede der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 2 eingegangen.
Wesentlicher Unterschied bei der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 2 ist es, dass zum Betreiben der Heizeinrichtung 2a für die Aufheizung der Frischluft in der Zuluftleitung 4a nicht die aufgeheizte, gereinigte Abluft der Abluftleitung 5a dient, sondern vielmehr eine zusätzliche Brennereinheit 14, die mit dem Wärmetauscher 3a kooperiert. Auch diese zusätzliche Brennereinheit 14 ist zur Verbrennung eines wasserstoffbasierten Energieträgers vorgesehen analog der Brennereinheit 8, wie sie anhand der Fig. 1 beschrieben wurde. Ein Speicher 9a speichert den wasserstoffbasierten Energieträger, insbesondere in Form von H2 oder NH3, und versorgt zum einen die erste Brennereinheit 8a über die Zuführleitung 10a mit dem Energieträger analog der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1. Zum anderen ist von dem Speicher 9a eine weitere Brennerleitung 13a abgeleitet, die den wasserstoffbasierten Energieträger der Brennereinheit 14 zuführt.
Die Brennereinheit 8a dient in gleicher Weise zur Reinigung der Abluft aus der Abluftleitung 5a, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Fall ist. Beiden Brennereinheiten 8a, 14 ist jeweils eine Sauerstoffansaugung 18 zugeordnet, um die Verbrennung des wasserstoffbasierten Energieträgers zu vereinfachen. Die über die Brennereinheit 8a gereinigte Abluft wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 in einfacher Weise über einen Abluftkamin 12a an die Umgebung abgeleitet. Das verbrannte Luft/Gasgemisch der Brennereinheit 14 wird über eine Abluftleitung 15 und einen weiteren Abluftkamin 16 in die Umgebung geleitet, nachdem das aufgeheizte Luft/Gasgemisch seine Wärme im Wärmetauscher 3a an die Frischluft für die Zuführleitung 4a abgegeben hat.
Eine Vorrichtung zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Fahrzeugkarossen F gemäß Fig. 3 ist gegenüber der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1 geringfügig modifiziert. Funktionsgleiche Komponenten sind mit gleichem Bezugszeichen wie bei der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1 versehen unter Hinzufügung des Buchstabens b. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird ergänzend auf die Ausführungen zu der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1 verwiesen. Nachfolgend wird auf die Unterschiede der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 3 eingegangen.
Wesentlicher Unterschied bei der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 3 ist es, dass die gereinigte Abluft vor der Ausleitung an die Umgebung im Bereich des Abluftkamins 12b noch einen Wärmetauscher 17 durchläuft, der Restwärme der gereinigten Abluft 17 abgibt an den wasserstoffbasierten Energieträger in der Zuführleitung 10b, die den Speicher 9b des wasserstoffbasierten Energieträgers mit der Brennereinheit 8b verbindet. Dadurch ist es möglich, den wasserstoffbasierten Energieträger nach seinem Austreten aus dem Speicher 9b vorzuwärmen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls als wasserstoffbasierter Energieträger H2 in flüssiger Form in dem Speicher 9b vorgehalten wird. Dabei wird der Wasserstoff H2 kryostatisch bei -253°C gelagert. Der Wärmetauscher 17 dient dazu, den Wasserstoff H2 aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand zu überführen, damit der Wasserstoff H2 in gasförmigem Zustand in der Brennereinheit 8b verbrannt werden kann. Analog der Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 1 wird dem wasserstoffbasierten Energieträger im Bereich der Brennereinheit 8b noch Sauerstoff zugeführt, um die Verbrennung zu verbessern. Wie anhand der Fig. 4 gezeigt, kann statt einer Brennereinheit 8, 8a, 8b auch eine Brennstoffzellenheizung 19 vorgesehen sein, die mit dem wasserstoffbasierten Energieträger aus dem Speicher 9c gespeist wird. Die Brennstoffzellenheizung 19 weist eine Brennstoffzelle auf, in der der Wasserstoff des wasserstoffbasierten Energieträgers durch chemische Reaktion in Wärmeenergie und elektrische Energie umgewandelt wird. Die Wärmeenergie wird über eine Wärmeleitung 20 zu dem Wärmetauscher 3 der Heizeinrichtung 2 geführt, die wiederum zum Aufheizen der Frischluft für die Zuführleitung 4 des Trocknungsraumes 1 dient. Die Wärme wird anschließend über einen Abluftkamin 21 abgeführt. Zusätzlich wird die elektrische Energie über Stromleitungen 22 geeigneten Verbrauchern 23 der Produktionsstraße 23 zugeführt oder über eine Einspeisung 24 in ein öffentliches Stromnetz eingespeist. Der wasserstoffbasierte Energieträger, der in dem zuvor beschriebenen Speicher 9, 9a, 9b gespeichert wird, kann gemäß Fig. 5 auch direkt vor Ort im Bereich der Produktionsstraße der Produktionsanlage erzeugt werden. Hierfür ist ein Elektrolyseur 27 vorgesehen, der Strom aus dem öffentlichen Stromnetz 25 oder überschüssigen Strom von Stromabnehmern der Produktionsstraße verwendet, um Wasserstoff H2 zu erzeugen. Der erzeugte Wasserstoff wird entweder unter Hinzufügung von Stickstoff in Ammoniak umgewandelt mittels einer geeigneten Einrichtung 27, oder der erzeugte Wasserstoff wird direkt einem Speicher 9d zugeführt. Auch der erzeugte Ammoniak wird alternativ zu dem direkt gespeicherten Wasserstoff in dem Speicher 9d gespeichert. Der Speicher 9d ist analog der zuvor beschriebenen Ausführungsformen über eine Zuführleitung gekoppelt mit einer Brennereinheit 8 oder einer Brennstoffzellenheizung 19, durch die der wasserstoffbasierte Energieträger weiter genutzt wird. Der Elektrolyseur 26 nutzt demzufolge sinnvoll überschüssigen Strom zur Erzeugung und Speicherung des wasserstoffbasierten Energieträgers in Form von H2 oder NH3.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Trocknung von oberflächenbeschichteten Werkteilen, insbesondere Fahrzeugkarossen (F) in einem Trocknungsraum (1 , 1a, 1 b), dem aufgeheizte Zuluft zugeführt und lösemittelhaltige Abluft entzogen wird, wobei eine Aufheizung der Zuluft durch Energieumwandlung eines Energieträgers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein wasserstoffbasierter Energieträger (H2, NH3) eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Energieträger Wasserstoff (H2) oder Ammoniak (NH3) eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Energieumwandlung durch Verbrennung erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Energieumwandlung mittels einer Brennstoffzelle erfolgt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösemittelhaltige Abluft mittels einer Verbrennung des Energieträgers (H2) oder (NH3) gereinigt wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gereinigte heiße Abluft zur Aufheizung von Frischluft eingesetzt wird, die dem Trocknungsraum als Zuluft zugeführt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie der gereinigten heißen Abluft zur Aufheizung des wasserstoffbasierten Energieträgers, insbesondere zur Überführung des Energieträgers (H2) aus einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand, verwendet wird. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Trocknungsraum (1), der zur Hindurchführung von oberflächenbeschichteten Werkteilen, insbesondere Fahrzeugkarossen (F), ausgebildet ist, und dem eine Zuluftleitung (4, 4a, 4b) zur Zufuhr von aufgeheizter Zuluft und eine Abluftleitung (5, 5a, 5b) zum Entziehen von lösemittelhaltiger Abluft zugeordnet sind, wobei der Zuluftleitung (4, 4a, 4b) eine Heizeinrichtung (2, 2a, 2b) zum Aufheizen der Zuluft zugeordnet ist, die mittels eines Energieträgers betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (2, 2a, 2b) mit einem Speicher (9, 9a, 9b, 9d) für einen wasserstoffbasierten Energieträger, insbesondere Wasserstoff (H2) oder Ammoniak (NH3), verbunden ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung eine Brennereinheit (8, 8a, 14, 8b) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung elektrisch ausgeführt ist unter Verwendung einer Brennstoffzelle. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (9, 9a, 9b, 9d) zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrolyseur (26) zur Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser mittels Elektrolyse vorgesehen ist, der mittels einer Zuführleitung mit dem Speicher (9d) verbunden ist, um den gewonnenen Wasserstoff dem Speicher (9d) zuzuführen. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Speicher (9d) eine Ammoniakerzeugungseinrichtung (27) vorgeschaltet ist, und dass der Speicher (9d) als Ammoniakspeicher ausgebildet ist.
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