WO2023227165A1 - Umluftanlage, behandlungsanlage und verfahren zum betreiben einer umluftanlage - Google Patents

Umluftanlage, behandlungsanlage und verfahren zum betreiben einer umluftanlage Download PDF

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air flow
recirculation
local
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Oliver IGLAUER-ANGRIK
Kevin Woll
Heiko Dieter
Dietmar Wieland
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Dürr Systems Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a recirculation system and a treatment system with a recirculation system according to the invention.
  • the invention further relates to a method for operating a recirculation system.
  • the clean gas stream passes through a fresh air heat exchanger and then leaves the treatment system at a temperature of, for example, 130 °C via the corresponding roof of the system.
  • the minimum exhaust air volume flow is determined in accordance with the standard on the basis of the lower explosion limit, but in practice it is correspondingly higher so that the energy requirement of the drying system can be covered by the pure gas enthalpy.
  • regenerative thermal oxidation devices can also be used.
  • the outlet temperature of the clean gas from the RTO is approximately 20 K to 40 K above the inlet temperature and therefore significantly lower than with a TAR.
  • the pure gas stream is therefore not suitable for heating the individual treatment room sections or dryer zones, but is generally only used to preheat fresh air. Again, this results in a clean gas volume flow of usually over 100 °C, which is discharged via the roof of the system.
  • the individual dryer sections are supplied with individual burners or electric heaters. In both cases, there is no material return of cleaned exhaust air into the drying process.
  • the present invention is based on the object of providing a recirculation system which enables efficient, reduced exhaust air operation.
  • the recirculation system is in particular a recirculation system for a treatment system for treating workpieces, in particular for drying vehicle bodies.
  • the recirculation system comprises the following: several local recirculation air modules, by means of which local recirculation air streams can be supplied to a treatment room, passed through the same and can be removed from the same, the local recirculation air streams each flowing through the treatment room several times; and a global recirculation air guide, by means of which a global recirculation air flow can be removed from the several local recirculation air modules and/or the treatment room, can be processed by means of a processing device and can be fed again to at least one of the several local recirculation air modules and/or the treatment room.
  • the invention is based on the idea that in order to reduce the energy loss of the exhaust air flow or clean gas flow discharged via the roof, the exhaust air volume flow withdrawn from the treatment room or drying tunnel is fed to a special device for cleaning and then at least partially returned to the process as cleaned circulating air.
  • the exhaust air purification device can be an electrically operated, flameless RTO.
  • the cross section of the clean gas duct or exhaust air duct can be reduced or, for example, a clean gas duct or exhaust gas duct via the roof can be completely avoided if the global recirculated air is completely recirculated.
  • the treatment room may include a pre-treatment room and/or a post-treatment room.
  • hot water can also be saved in the after-treatment room or the cooling zone.
  • the processing device is or comprises a processing device for processing, in particular for cleaning, the global circulating air flow, wherein the processing device comprises a thermal processing device, in particular a is or comprises a purely electrically operated, preferably flameless, regenerative thermal oxidation device.
  • the RTO has an electrical heating device for processing the global circulating air flow and can also be operated autothermally if the solvent concentration has exceeded a certain limit.
  • the RTO can preferably have a catalytic effect.
  • the thermal processing device is or comprises an electrical heating device, wherein it is preferably provided that thermal processing is carried out exclusively by direct electrical heating, in particular electrical resistance heating, and / or by exothermic conversion of components of the global circulating air flow he follows.
  • the processing device preferably comprises a fan for conveying the global circulating air flow.
  • the processing device is provided and/or designed independently of a removal device for removing exhaust air, in particular spatially separated from an exhaust air line which serves to remove exhaust air from the recirculation system.
  • local recirculated air flows can flow through different and/or adjacent treatment room sections of the treatment room by means of the local recirculated air modules and that global recirculated air can be supplied by means of the global recirculated air duct on or adjacent to one or more local recirculated air modules and/or that By means of the global recirculation air circulation, recirculation air can be removed from one or more other local recirculation air modules as a global recirculation air flow.
  • the global circulating air flow is supplied at the beginning and/or end of the treatment room, in particular into an inlet lock and/or outlet lock.
  • the exhaust air from the treatment room sections is preferably discharged to one of the middle treatment room sections.
  • the global circulating air supplied to the treatment room is supplied to the treatment room sections, circulated several times in these by means of the local circulating air modules and then removed for processing.
  • the global recirculation air flow opens into one or more locks of the treatment room for fluidly separating an atmosphere in the treatment room from an environment of the recirculation system.
  • the global circulating air flow can be supplied in particular as a lock air flow or as part of the lock air flow at the beginning and / or end of the treatment room and can therefore be introduced into the treatment room.
  • the recirculation system comprises one or more additional heating devices provided in addition to the processing device, by means of which one or more partial flows of the global recirculation air flow can be heated.
  • the entire global circulating air flow can be heated.
  • one or more partial streams of one or more local circulating air streams can be heated.
  • an air stream passed through the processing device can be heated at least temporarily by means of the processing device to a temperature which causes a chemical conversion of substances contained in the air stream, in particular solvents.
  • the processing device is preferably an RTO, which enables the removal of solvent-containing and/or odorous exhaust air.
  • the basic principle of RTO is based on the use of several combined reactor/heat storage beds.
  • the contaminated air flow i.e. the global circulating air flow removed from the treatment room
  • the required reaction temperature by a gas burner or an electric heater so that the thermal conversion of the pollutants can take place.
  • Ceramic honeycomb bodies are generally used as reactors/heat storage beds.
  • the waste heat from the reactor is then passed through a second bed with the exhaust air, the treated global circulating air, and the heat is stored there. After this storage bed has heated up, the process air flow is switched.
  • an air flow passed through one or more additional heating devices by means of the one or more Additional heating devices can be heated, in particular without significant conversion of substances contained in the air flow.
  • the global circulating air flow is preferably only heated up before it is fed back into the treatment room.
  • the circulating air system comprises at least one heat exchanger, by means of which thermal energy contained in a derived global circulating air stream or in an exhaust air stream can be transferred to a fresh air stream supplied to the global circulating air stream.
  • a cooled exhaust air stream removed from the heat exchanger can be fed to a fresh air stream and/or a cooled exhaust air stream, which are assigned to an aftertreatment room.
  • downstream and/or upstream of the processing device at least one filter device and/or sorption device, in particular an adsorption and/or absorption device, for concentrating or deconcentrating at least one element, a compound and/or a mixture of the global circulating air flow is arranged.
  • suspended solids or suspended substances are preferably separated from a liquid or gas stream.
  • liquid or gas components are preferably bound to a solid surface, such as the surface of activated carbon or zeolite.
  • a stream of gas or air is preferably passed through a washing liquid, whereby gas components to be absorbed are bound.
  • the filter device is preferably a hot area filter, in particular a filter for sticky substances such as phosphates, a baffle filter or a filter candle, whereby the efficiency of the filter device can be improved by a pre-coating or cyclical filter cleaning.
  • the filter device can be a chemical filter (chemisorption) or comprise quicklime.
  • the absorption device is preferably a system for flue gas desulfurization.
  • the task is further solved by a treatment system with a circulating air system according to the invention.
  • the treatment system can be supplied with a medium voltage of at least approximately 3 kV and/or at most approximately 8 kV, in particular 4,160 V to 6,600 V.
  • all electrically operated heating components of the circulating air system or the treatment system can be operated with a medium voltage of, for example, at least approximately 3 kV and/or at most approximately 8 kV, in particular 4,160 V to 6,600 V, instead of usual 400 V.
  • a medium voltage of, for example, at least approximately 3 kV and/or at most approximately 8 kV, in particular 4,160 V to 6,600 V, instead of usual 400 V.
  • this may require special heating elements with corresponding additional costs, it offers great potential for savings, preferably in the peripheral areas, i.e. in terms of connections, cables, etc.
  • a significantly lower voltage transformation factor from the supply network is necessary, which, among other things, reduces the size of the transformer station in favor of lower investment costs and saves space.
  • the connection to an electrically operated heating component with such a medium voltage also results in significantly smaller cable diameters.
  • the present invention is also based on the object of providing a method which enables reduced exhaust air operation of a recirculation system.
  • a global recirculation air flow is preferably generated by the multiple local recirculation air modules and/or the Treatment room removed, processed and fed again to at least one of the several local recirculation modules and / or the treatment room.
  • the method preferably has one or more of the features and/or advantages described in connection with the recirculation system.
  • the recirculation system preferably also has one or more of the features and/or advantages described in connection with the method.
  • the global circulating air flow is heated to prepare it, in particular directly and/or exclusively by means of electrical resistance heating and/or by exothermic conversion of components of the global circulating air flow.
  • At least approximately 90%, in particular at least approximately 95%, of a total volume flow of the global circulating air flow removed from the treatment room is processed and fed to the treatment room again.
  • the processing of the global recirculating air flow takes place independently of a removal of exhaust air, in particular spatially separated from an exhaust air line which serves to remove exhaust air from the recirculation system.
  • At least approximately the entire global recirculated air flow removed from the local recirculated air modules is thermally processed during each circulation within the global recirculated air duct, in particular without the use of additives or other input of substances into the global recirculated air flow.
  • the global circulating air flow is at least partially or at least approximately completely passed through the processing device and is thereby at least temporarily heated to a temperature which causes a chemical conversion of substances contained in the air flow, in particular solvents, and that at least a part the heat temporarily contained in the global circulating air flow is recuperated, so that the global circulating air flow leaves the processing device at a temperature which is between an input temperature and a temporary maximum temperature.
  • the global circulating air flow is partially or at least approximately completely passed through one or more additional heating devices and that the temperature of the global circulating air flow is increased by a maximum of approximately 20 K, in particular a maximum of approximately 15 K, in particular without any intermediate Overheating and the resulting conversion of substances contained in the circulating air flow.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a treatment system
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of a treatment system
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of a treatment system
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a treatment system
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a fifth embodiment of a treatment system
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a sixth embodiment of a treatment system
  • 7 shows a schematic representation of a seventh embodiment of a treatment system
  • FIG. 8 shows a schematic representation of an eighth embodiment of a treatment system
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a ninth embodiment of a treatment system
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a tenth embodiment of a treatment system
  • FIG. 11 shows a schematic representation of an eleventh embodiment of a treatment system
  • Fig. 12 is a schematic representation of a twelfth embodiment of a treatment system.
  • a first embodiment shown in Fig. 1 of a treatment system designated as a whole by 100 is used to treat workpieces (not shown), in particular for drying vehicle bodies.
  • the treatment system 100 is in particular a dryer 102 for drying previously coated vehicle bodies.
  • the treatment system 100 includes a recirculation system 104, a treatment room 106 and an after-treatment room 108.
  • the treatment room 106 includes several treatment room sections 110.
  • the treatment room sections 110 are assigned to several separate, local recirculation modules 112 of the recirculation system 104.
  • the local circulating air modules 112 each circulate a local circulating air stream 114 in a local circulating air duct 116 through the respectively assigned treatment room section 110.
  • the local circulating air modules 112 preferably include a fan and a preferably electrical heating device for heating the respective local circulating air flow 114.
  • the workpieces to be treated are conveyed through the treatment room 106 and the after-treatment room 108 along a conveying direction 118.
  • the recirculation system 104 further includes a global recirculation air guide 120, which guides a global recirculation air flow 122.
  • the global circulating air flow 122 is removed from the treatment room 106 at the level of one of the middle treatment room sections 110 and is then at least partially fed back to it.
  • a global circulating air flow 124 discharged at one of the middle treatment room sections 110 is fed to a processing device 126 arranged downstream of the treatment room 106 for processing.
  • the processing in the processing device 126 is preferably carried out using RTO, which is preferably electrically operated, flameless RTO.
  • a global circulating air stream 128 prepared in the processing device 126 is divided downstream of the processing device 126 into a derived global circulating air stream 130 and a returned global circulating air stream 132.
  • the derived global circulating air flow 130 serves to transfer its thermal energy in a heat exchanger 133 to a supplied fresh air flow 134.
  • the heat exchanger 133 is preferably an air-air heat exchanger such as a tube bundle or plate heat exchanger, in which the dissipated global circulating air flow 130 is cooled down as much as possible when the heat energy is transferred to the supplied fresh air flow 134, that is, for example to 60 ° C, in order to to keep as much heat energy as possible in the treatment system 100.
  • the derived global circulating air flow 130 is either sent to the environment, i.e. as a cooled exhaust air flow 136. H. via the roof, released or fed to an exhaust system in which further cleaning takes place.
  • the standard volume flow of the cooled exhaust air flow 136 preferably corresponds to that of the supplied fresh air flow 134, with the fresh air flow 134 being partially sucked in via the locks and partially guided via the heat exchanger 133 (usually 500 Nm 3 /h suction per lock). In particular, this standard volume flow is 2,000 Nm 3 /h.
  • the mixed global circulating air flow 140 is then heated in an additional heating device 142.
  • the heated global circulating air flow 144 is fed to an inlet lock 146 and/or an outlet lock 148 of the treatment room 106.
  • the returned global circulating air stream 132 which is mixed with the preheated fresh air stream 138, is, as already mentioned, heated as a mixed global circulating air stream 140 in the additional heating device 142, wherein the additional heating device can be a combustion chamber, but is preferably an electrical heating device.
  • the heating brings the global circulating air flow flowing through to a level for the lock operation of the inlet lock 146 and/or outlet lock favorable or suitable temperature.
  • the additional heating device 142 uses rapid temperature control to compensate for fluctuations in the outlet temperature from the processing device 126, which in RTO systems are caused by the cyclical switching process between the states.
  • the use of a downstream, preferably electrical, additional heating device with low inertia and quick controllability is therefore particularly advantageous.
  • the global recirculation air flow 120 is preferably a continuous process for processing the local recirculation air flow 114 circulated in the treatment room sections 110 and the local recirculation air modules 112.
  • the dissipated global circulating air flow 124 which is supplied to the processing device 126, is preferably based on the air quantity requirement of the inlet lock 146 and/or outlet lock 148, this requirement being particularly dependent on the utilization of the treatment system 100.
  • the after-treatment room 108 adjoins the treatment room 106 in the conveying direction 118.
  • the after-treatment room 108 includes several after-treatment room sections 150.
  • a heat exchanger 152 is assigned to the aftertreatment room 108, which transfers the thermal energy contained in an exhaust air stream 154 to a supplied fresh air stream 156.
  • a bypass guide (not shown) is more common, whereby a partial flow of fresh air can be sucked into the fresh air intake,
  • a preheated fresh air stream 158 is supplied to one of the aftertreatment room sections 150 from the heat exchanger 152.
  • a cascade air guide 160 is formed between the aftertreatment room sections 150. After transferring at least a portion of the thermal energy, the exhaust air stream is discharged downstream of the heat exchanger 152 as a cooled exhaust air stream 162.
  • FIG. 1 A second embodiment of the treatment system 100 is shown in FIG. 1
  • the supply into the two externally arranged, local circulating air modules 112 takes place for reasons of balance and in favor of optimal flushing of the treatment room 106.
  • a supply to more than two circulating air modules 112 is also conceivable.
  • the inlet lock 146 and the outlet lock 148 are operated as circulating air locks.
  • the returned, heated circulating air which corresponds at least approximately to a clean gas due to the processing, can be supplied to the outer areas of the treatment room 106, i.e. in particular to the corresponding local circulating air modules 112 and/or the inlet lock 146 and/or outlet lock 148 , and then promoted in particular by the local air circulation 116 from both ends of the treatment room 106 towards the center of the treatment room 106.
  • the standard volume flow of the heated global circulating air flow 144 is preferably 10,000 Nm 3 /h.
  • the combined supply is particularly advantageous when large amounts of air are provided or circulate in the global recirculation air duct, i.e. when the amount of air guided in the global recirculation air flow 122 is greater than the air requirement of the inlet lock 146 and outlet lock 148.
  • the pretreatment room sections 168 are also each assigned to a local circulating air module 112.
  • the pretreatment room sections 168 arranged at the beginning of the pretreatment room 166 also have their own inlet lock 146.
  • the supply air stream 164 can be supplied to the inlet lock 146 of the pretreatment room 166 and/or to one of the local recirculating air modules 112 assigned to the pretreatment room sections 168.
  • an exhaust air flow 170 can also be carried out over the roof or into an exhaust gas line for cleaning, the standard volume flow of which is preferably 2,000 Nm 3 /h.
  • the returned global circulating air flow 138 is not supplied with preheated fresh air Fresh air heat exchanger mixed, but the supplied fresh air stream 134 is mixed directly into the processed global circulating air stream 128.
  • the mixed global circulating air flow 140 is supplied without preheating to the inlet lock 146 of the pretreatment room 166 and/or to one of the local circulating air modules 112 assigned to the pretreatment room sections 168.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of a treatment system 100, in which the exhaust air flow 170 of the pretreatment room 166 is led to the heat exchanger 132.
  • the thermal energy contained in the exhaust air stream 170 is transferred to the supplied fresh air stream 134 in the heat exchanger 133.
  • the cooled exhaust air flow 136 associated with the global circulating air flow 122 can also be carried out together with the exhaust air flow 162 of the aftertreatment room 108 via the roof with the aid of a bypass guide.
  • the preheated fresh air stream 138 is first mixed into the returned global circulating air stream 132 by means of the Additional heating device 142, which is preferably or comprises an electric heating device, is further heated, that is, the additional device is arranged directly downstream of the heat exchanger 133 and not, as in the first to seventh embodiments, immediately upstream of the treatment room 106.
  • the Additional heating device 142 which is preferably or comprises an electric heating device, is further heated, that is, the additional device is arranged directly downstream of the heat exchanger 133 and not, as in the first to seventh embodiments, immediately upstream of the treatment room 106.
  • the preheated fresh air stream 138 guided from the heat exchanger 133 is heated by means of the additional heating device 142 to form a heated fresh air stream 172 such that, after mixing with the returned global circulating air stream 132, this results in the heated global circulating air stream 144, which is the one for the treatment room 106 or the locks 146, 148 has a suitable or favorable temperature.
  • the additional heating device 142 can be designed as a simple heating device, in particular without a protective casing, since it only comes into contact with the fresh air supplied and not with the global circulating air.
  • the additional device 142 can be connected to a controller 174 or have one in order to regulate the temperature of the air flow after the additional heating device 142 and/or after the heated fresh air flow 172 has been mixed into the returned global circulating air flow 132.
  • the controller 174 can be operated in a model-predictive manner, i.e. the performance of the additional heating device 142 can be adjusted in advance, which in particular avoids reaching and/or exceeding specified limit values become.
  • the heated global circulating air flow 144 is supplied to the inlet lock 146 and the outlet lock 148 of the treatment room 106, whereas in the ninth embodiment in FIG.
  • the heated global circulating air flow 144 is alternatively supplied to both the locks 146, 148 and at least one local circulating air module 112.
  • 10 shows a tenth embodiment of the treatment system 100, in which the derived global circulating air flow 130, comparable to the eighth and ninth embodiments, transfers its thermal energy in the heat exchanger 133 to a supplied fresh air flow 134 and the heated fresh air then as a preheated fresh air flow 138 preferably additional heating device 142 flows through in order to be heated further in this.
  • the additional heating device 142 is not absolutely necessary because the air mixture is brought to the desired mixing temperature by the additional heating device 176 anyway.
  • the heated fresh air stream 172 is then mixed with the returned global recirculated air stream 132, which together forms a global recirculated air stream 144.
  • the local recirculating air modules 112 do not include their own heating devices, but rather a central heating device 176, in particular an electrical heating device, is arranged upstream of the local recirculating air modules 112, which further heats the heated global recirculating air flow 144 before it passes through the local recirculating air modules 112 is supplied to local circulating air streams 114 and is circulated in the local circulating air ducts 116.
  • a central heating device 176 in particular an electrical heating device
  • the treatment system 100 according to FIG. 10 has a bypass recirculating air guide 178, which can lead the discharged global recirculating air flow 124 past the processing device 126 if necessary.
  • the standard volume flow in the bypass recirculating air duct 178 is preferably in the range from 0 to 10,000 Nm 3 /h, depending on requirements.
  • FIG. 11 shows an eleventh embodiment of the treatment system 100, which, like the tenth embodiment, has a bypass recirculation air guide 178 in order to guide the discharged global recirculation air flow 124 past the processing device 126.
  • the bypass recirculation air duct 178 is particularly advantageous when the treatment system is operated energy-efficiently in the partial load range.
  • the global circulating air flow 122 which is led to the processing device 126, which is or preferably comprises an electrically heated, flameless RTO, as well as the partial flow that leaves the treatment system 100, can be adjusted depending on the load, for example via flap control in the corresponding flow paths/guides.
  • the fresh air flow can also be adjusted accordingly using a volume flow measurement and a control device.
  • a constant volume flow can be provided for all load cases, but with reduced system utilization only a partial flow is supplied to the processing device 126, the remaining global recirculated air flow is guided via the bypass recirculated air duct 178.
  • the bypass can be adjusted gradually.
  • the entire global circulating air flow 122 to the processing device 126 can also be adjusted depending on the load.
  • a first fan 180 is arranged downstream of the processing device 126 and a second fan 182 downstream of the first fan 180, both of which serve in particular to extract global air from the treatment room 106.
  • first fan 180 is arranged upstream of the processing device 126, while the second fan 182 is arranged downstream of the processing device 126.
  • the first fan 180 preferably drives the global circulating air constantly, while the throughput of the second fan 182 can be adjusted to the air volume requirement of the locks 146, 148.
  • the cooled exhaust air stream 136 is not discharged via the roof, but is fed to the exhaust air stream 162 and/or the fresh air stream 156 of the heat exchanger 152 of the aftertreatment room 108.
  • the introduction of foreign substances into the treatment system 100 through natural gas is avoided when processing with electrical heating in the processing device, contamination can still occur due to paint components and their combustion products, which are released in the course of the treatment of the workpieces in the treatment room 106.
  • Contamination of channels or guides by the following substances is conceivable: a) particles (silane compounds, phosphates); and/or b) other chemical reaction products (cracking products); and/or c) sulfur compounds.
  • the greatly reduced exhaust air operation of the treatment system 100 according to the invention also results in d) a concentration of components such as CO2; and/or e) a concentration of oxygen.
  • the following measures can therefore be taken with regard to the contaminations a) to c): a) hot area filter of the treatment system 100, in particular a filter for sticky substances (e.g. phosphates), baffle filter , filter candles, pre-coating of filters and cyclic filter cleaning; and/or to b) chemical filters (chemisorption) or quicklime; and/or c) flue gas desulfurization.
  • a) hot area filter of the treatment system 100 in particular a filter for sticky substances (e.g. phosphates), baffle filter , filter candles, pre-coating of filters and cyclic filter cleaning; and/or to b) chemical filters (chemisorption) or quicklime; and/or c) flue gas desulfurization.
  • All devices a) to c) can be arranged before and/or after the processing cleaning device 126.
  • FIG. 12 shows a twelfth embodiment of the treatment system 100, which essentially corresponds to the seventh embodiment. However, in FIG.
  • the global recirculation air duct 120 of the treatment system 100 in FIG. 12 has a feed 184 upstream of the additional heating device 142, with which the mixed global recirculation air flow 140 can be supplied to the inlet lock 146 without additional heating.
  • the circulating air duct 120 has a return 186 downstream of the additional heating device, with which at least part of the heated global circulating air flow can be directed into the feed 184.
  • a first throttle valve 188 is arranged in the feed 184 and a second throttle valve 190 is arranged in the return 186.
  • two temperature levels can be set for the inlet and the outlet of the treatment room 106, in particular when heating the treatment room 106; namely a lower temperature level at the inlet with preferably maximum heating at the outlet.
  • this temperature difference can be adjusted by controlling and/or regulating the throttle valves 188, 190.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umluftanlage (104), insbesondere für eine Behandlungsanlage (100) zum Behandeln von Werkstücken, wobei die Umluftanlage (104) Folgendes umfasst: - mehrere lokale Umluftmodule (112), mittels welchen lokale Umluftströme (114) einem Behandlungsraum (106) zuführbar, durch denselben hindurchführbar und aus demselben abführbar sind, wobei die lokalen Umluftströme (114) den Behandlungsraum (106) jeweils mehrfach durchströmen; und - eine globale Umluftführung (120), mittels welcher ein globaler Umluftstrom (122) von den mehreren lokalen Umluftmodulen (112) und/oder dem Behandlungsraum (106) abführbar, mittels einer Äufbereitungsvorrichtung (126) aufbereitbar und erneut mindestens einem der mehreren lokalen Umluftmodule (112) und/oder dem Behandlungsraum (106) zuführbar ist.

Description

Umluftanlage, Behandlungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Umluftanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umluftanlage sowie eine Behandlungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Umluftanlagen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Umluftanlage.
Aus der Praxis ist bekannt, dass zur technischen Lüftung von Behandlungsanlagen wie Trocknungsanlagen im Karosseriebereich, kurz Trockner, ein ständiger Austausch von Trockneratmosphäre mit Lösemitteln (Abluft) gegen einen lösemittelfreien Frischluftstrom vorgesehen ist. Dazu wird mit Hilfe eines Abluftventilators an einer oder mehreren Stellen des Behandlungsraums bzw. des Trocknungstunnels ein Abluftvolumenstrom entnommen und einer Vorrichtung zur Abluftreinigung, zumeist eine technische Abgasreinigungsanlage (TAR), zugeführt. Der abgereinigte Volumenstrom steht - im Falle eines Einsatzes einer TAR - mit einer Temperatur von etwa 450 °C zur Trocknerbeheizung zur Verfügung. Über Reingaswärmetauscher werden die einzelnen Behandlungsraumabschnitte bzw. Trocknungsabschnitte beheizt, während sich der Reingasstrom entlang der Reingaskette abkühlt. Zuletzt durchläuft der Reingasstrom einen Frischluftwärmetauscher und verlässt die Behandlungsanlage anschließend mit einer Temperatur von beispielsweise 130 °C über das entsprechende Dach der Anlage. Der minimale Abluftvolumenstrom wird entsprechend der Norm auf Basis der unteren Explosionsgrenze bestimmt, liegt jedoch in der Praxis entsprechend höher, so dass der Energiebedarf der Trocknungsanlage durch die Reingasenthalpie abgedeckt werden kann.
Alternativ zu TAR-abgereinigten Trocknersystemen können auch regenerative thermische Oxidationsvorrichtungen (RTO) zum Einsatz kommen. Bei derartigen Systemen liegt die Austrittstemperatur des Reingases aus der RTO etwa 20 K bis 40 K über der Eintrittstemperatur und damit deutlich niedriger als bei einer TAR. Der Reingasstrom eignet sich daher nicht zur Beheizung der einzelnen Behandlungsraumabschnitte bzw. Trocknerzonen, sondern wird in der Regel lediglich zur Frischluftvorwärmung genutzt. Wiederum ergibt sich ein Reingasvolumenstrom von üblicherweise über 100 °C, welcher über das Dach der Anlage abgeführt wird. Die einzelnen Trocknerabschnitte werden mit Einzelbrennern oder elektrischen Heizvorrichtungen versorgt. In beiden Fällen erfolgt keine stoffliche Rückführung von abgereinigter Abluft in den T rocknungsprozess.
Der große Enthalpiestrom des Reingases kann durch die in der Reingaskette nachgeschalteten Wärmetauscher nur teilweise zurückgewonnen werden. Ein sehr großer Anteil der eingesetzten Energie verlässt die Anlage ungenutzt mit dem Reingasstrom über das Dach.
Von einer direkten Rückführung von Verbrennungsprodukten in den Trocknungsprozess wurde seither Abstand genommen, da bei der Verbrennung mit Erdgas diverse Verbrennungsprodukte entstehen können (NOx, Schwefelverbindungen etc.), die prozesskritisch sein können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umluftanlage bereitzustellen, welche einen effizienten, abluftreduzierten Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Umluftanlage mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Umluftanlage ist insbesondere eine Umluftanlage für eine Behandlungsanlage zum Behandeln von Werkstücken, insbesondere zum Trocknen von Fahrzeugkarosserien.
Die Umluftanlage umfasst Folgendes: mehrere lokale Umluftmodule, mittels welchen lokale Umluftströme einem Behandlungsraum zuführbar, durch denselben hindurchführbar und aus demselben abführbar sind, wobei die lokalen Umluftströme den Behandlungsraum jeweils mehrfach durchströmen; und eine globale Umluftführung, mittels welcher ein globaler Umluftstrom von den mehreren lokalen Umluftmodulen und/der dem Behandlungsraum abführbar, mittels einer Aufbereitungsvorrichtung aufbereitbar und erneut mindestens einem der mehreren lokalen Umluftmodule und/oder dem Behandlungsraum zuführbar ist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass zur Reduzierung des Energieverlusts des über das Dach abgeführten Abluftstromes bzw. Reingasstromes der aus dem Behandlungsraum bzw. Trocknungstunnel abgezogene Abluftvolumenstrom einer speziellen Vorrichtung zur Abreinigung zugeführt wird und anschließend zumindest teilweise als abgereinigte Umluft zurück in den Prozess geführt. Die Vorrichtung zur Abluftreinigung kann eine elektrisch betriebene, flammenlose RTO sein.
Besonders vorteilhaft ist, dass mit dieser rein elektrischen Beheizung des Gasvolumenstroms keine Fremdstoffe aus dem Gaskreislauf eingetragen werden, wie es bei der Abreinigung mit einer TAR oder einer herkömmlichen RTO der Fall ist. Zudem besteht kein Risiko, dass unverbranntes Gas die Behandlungsanlage bzw. den Trockner fluten und für Explosionsgefahr sorgen.
Dadurch, dass ein verringerter Reingasenthalpieverlust über das Dach erfolgt, wird eine signifikante Energieeinsparung erreicht. Zudem lässt sich der Querschnitt der Reingasführung bzw. Abluftführung reduzieren oder aber eine Reingasführung bzw. Abgasführung über Dach lässt sich bei einer vollständigen Rückführung der globalen Umluft beispielsweise vollständig vermeiden.
Durch die Rückführung der globalen Umluft lässt sich zugleich ein Frischluftwärmeübertrager kleiner dimensionieren, womit auch die entsprechenden Investitionskosten gesenkt werden.
Es soll verstanden werden, dass der Behandlungsraum einen Vorbehandlungsraum und/oder einen Nachbehandlungsraum umfassen kann.
Ferner ist mit der erfindungsgemäßen Umluftanlage eine Fahrweise der Anlage im Stand by- Betrieb möglich, in welcher der Reingasenthalpieverlust über Dach annähernd null ist.
Vorzugsweise lässt sich zudem Warmwasser im Nachbehandlungsraum bzw. der Kühlzone einsparen.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufbereitungsvorrichtung eine Aufbereitungsvorrichtung zum Aufbereiten, insbesondere zum Reinigen, des globalen Umluftstroms ist oder umfasst, wobei die Aufbereitungsvorrichtung eine thermische Aufbereitungsvorrichtung, insbesondere eine rein elektrisch betriebene, vorzugsweise flammenlose, regenerative thermische Oxidationsvorrichtung ist oder umfasst.
Günstig kann es sein, wenn die RTO zum einen eine elektrischen Heizvorrichtung zur Aufbereitung des globalen Umluftstroms aufweist und zum anderen auch autotherm betrieben werden kann, wenn die Lösungsmittelkonzentration einen bestimmten Grenzwert überschritten hat.
Im Falle einer autothermen Reaktion lassen sich beispielsweise bei einer Lösungsmittelkonzentration von 1 g/m3 ca. 20 K an Temperatur gewinnen, wobei der Temperaturgewinn mit steigender Lösungsmittelkonzentration steigt. Die RTO kann vorzugsweise dabei katalytisch wirken.
Vorteilhafterweise gelangen nach der Aufbereitung keine prozesskritischen Reaktionsprodukte zurück in den globalen Umluftstrom.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die thermische Aufbereitungsvorrichtung eine elektrische Heizvorrichtung ist oder umfasst, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass eine thermische Aufbereitung ausschließlich durch direkte elektrische Beheizung, insbesondere elektrische Widerstandheizung, und/oder durch exotherme Umwandlung von Bestandteilen des globalen Umluftstroms erfolgt.
Die Aufbereitungsvorrichtung umfasst vorzugsweise einen Ventilator zur Durchförderung des globalen Umluftstromes.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufbereitungsvorrichtung unabhängig von einer Abführungsvorrichtung zur Abführung von Abluft vorgesehen und/oder ausgebildet ist, insbesondere räumlich getrennt von einem Abluftstrang, welcher der Abführung von Abluft aus der Umluftanlage dient.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mittels der lokalen Umluftmodule verschiedene und/oder aneinander angrenzende Behandlungsraumabschnitte des Behandlungsraums mit lokalen Umluftströmen durchströmbar sind und dass mittels der globalen Umluftführung an oder benachbart zu einem oder mehreren lokalen Umluftmodulen globale Umluft zuführbar ist und/oder dass mittels der globalen Umluftführung Umluft aus einem oder mehreren anderen lokalen Umluftmodulen als globaler Umluftstrom abführbar ist.
Vorzugsweise wird der globale Umluftstrom am Anfang und/oder am Ende des Behandlungsraums, insbesondere in eine Einlassschleuse und/oder Auslassschleuse, zugeführt.
Vorstellbar ist aber auch, dass die globale Umluft eingangs direkt den lokalen Umluftmodulen zugeführt wird.
Die Abluft der Behandlungsraumabschnitte wird bevorzugt an einem der mittleren Behandlungsraumabschnitte abgeführt.
Somit wird die dem Behandlungsraum zugeführte globale Umluft den Behandlungsraumabschnitten zugeführt, in diesen mittels der lokalen Umluftmodule mehrfach umgewälzt und dann zur Aufbereitung abgeführt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die globale Umluftführung in eine oder mehrere Schleusen des Behandlungsraums zur fluidwirksamen Trennung einer Atmosphäre im Behandlungsraum von einer Umgebung der Umluftanlage mündet.
Hierbei ist vorteilhaft, dass der globale Umluftstrom insbesondere als Schleusenluftstrom oder als Teil des Schleusenluftstroms am Anfang und/oder Ende des Behandlungsraums zuführbar und infolgedessen in den Behandlungsraum einleitbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Umluftanlage eine oder mehrere zusätzlich zur Aufbereitungsvorrichtung vorgesehene Zusatzheizvorrichtungen umfasst, mittels welcher ein oder mehrere Teilströme des globalen Umluftstroms erhitzbar sind.
Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass der gesamte globale Umluftstrom erhitzbar ist. Weiter alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Teilströme eines oder mehrerer lokaler Umluftströme erhitzbar sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein durch die Aufbereitungsvorrichtung hindurchgeführter Luftstrom mittels der Aufbereitungsvorrichtung zumindest temporär auf eine Temperatur erhitzbar ist, welche eine chemische Umwandlung von im Luftstrom enthaltenen Stoffen, insbesondere Lösemittel, bewirkt.
Vorzugsweise ist die Aufbereitungsvorrichtung eine RTO, welche eine Abreinigung von lösemittelhaltiger und/oder geruchsbelästigender Abluft ermöglicht.
Bei dieser Technologie können durch die Verwendung von keramischen Wärmespeichermedien im Gegensatz zu konventionellen TAR höhere thermische Wirkungsgrade bis über 97% erzielt werden. Das Grundprinzip der RTO basiert auf der Nutzung von mehreren kombinierten Reaktor-/ Wärmespeicherbetten. Hierbei wird der kontaminierte Luftstrom, d.h. der aus dem Behandlungsraum abgeführte globale Umluftstrom, zunächst vorgewärmt und anschließend durch einen Gasbrenner oder eine elektrische Heizvorrichtung auf die erforderliche Reaktionstemperatur aufgeheizt, so dass die thermische Umsetzung der Schadstoffe erfolgen kann. Als Reaktor/- Wärmespeicherbetten werden in der Regel keramische Wabenkörper eingesetzt. Die Abwärme des Reaktors wird dann mit der Abluft, der aufbereiteten globalen Umluft, durch ein zweites Bett geführt und die Wärme dort gespeichert. Nach der Aufheizung dieses Speicherbettes wird die Prozessluftführung umgeschaltet. Die abgeführte globale Umluft passiert nun das aufgeheizte Reaktor-/Wärmebett, wärmt sich dabei auf und die Schadstoffe werden anschließend im ersten Bett oxidiert. In der weiteren Betriebsweise wird zyklisch zwischen diesen Zuständen umgeschaltet. Auf diese Weise kann bei diesem Verfahren bereits bei sehr niedrigen Schadstoffkonzentrationen in der Abluft ein autothermer Betriebzustand erreicht werden, d.h. die Anlage beheizt sich durch die bei der Oxidation der Schadstoffe freiwerdende Exothermie selbst und benötigt keine weitere Zuheizung durch Primärenergie.
Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass ein durch eine oder mehrere Zusatzheizvorrichtungen hindurchgeführter Luftstrom mittels der einen oder mehreren Zusatzheizvorrichtungen erhitzbar ist, insbesondere ohne wesentliche Umwandlung von im Luftstrom enthaltenen Stoffen.
In der einen oder den mehreren Zusatzheizvorrichtungen wird der globale Umluftstrom bevorzugt nur aufgeheizt, bevor er dem Behandlungsraum wieder zugeführt wird.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Umluftluftanlage mindestens einen Wärmeübertrager umfasst, mittels welchem in einem abgeleiteten globalen Umluftstrom oder in einem Abluftstrom enthaltene Wärmeenergie auf einen dem globalen Umluftstrom zugeführten Frischluftstrom übertragbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein aus dem Wärmeübertrager abgeführter, abgekühlter Abluftstrom einem Frischluftstrom und/oder einem abgekühlten Abluftstrom, welche einem Nachbehandlungsraum zugeordnet sind, zuführbar ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass stromabwärts und/oder stromaufwärts der Aufbereitungsvorrichtung mindestens eine Filtereinrichtung und/oder Sorptionseinrichtung, insbesondere eine Adsorptions- und/oder Absorptionseinrichtung, zur Aufkonzentration oder Abkonzentration mindestens eines Elements, einer Verbindung und/oder eines Gemisches des globalen Umluftstromes angeordnet ist.
Bei der Filtration werden vorzugsweise Schwebstoffe oder suspendierte Stoffe aus einem Flüssigkeits- oder Gasstrom abgetrennt. Bei der Adsorption werden dagegen vorzugsweise Flüssigkeits- oder Gasbestandteile an einer festen Oberfläche, wie etwa an der Oberfläche von Aktivkohle oder Zeolithen, gebunden. Bei der Absorption wird schließlich vorzugsweise ein Gas- oder Luftstrom durch eine Waschflüssigkeit geleitet, wodurch zu absorbierende Gaskomponenten gebunden werden.
Vorzugsweise ist die Filtereinrichtung ein Heißbereichsfilter, insbesondere ein Filter für klebrige Stoffe wie z.B. Phosphate, ein Baffle-Filter oder eine Filterkerze, wobei die Effizienz der Filtereinrichtung durch eine Vorbeschichtung (pre-coating) oder eine zyklische Filterabreinigung verbessert werden kann. Alternativ oder ergänzend kann die Filtereinrichtung ein chemischer Filter (Chemisorption) sein oder Branntkalk umfassen. Die Absorptionseinrichtung ist vorzugsweise eine Anlage zur Rauchgasentschwefelung.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Behandlungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Umluftanlage gelöst.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Behandlungsanlage mit einer Mittelspannung von mindestens ungefähr 3 kV und/oder höchstens ungefähr 8 kV, insbesondere 4.160 V bis 6.600 V, versorgbar ist.
Vorzugsweise können alle elektrisch betriebenen Heizkomponenten der Umluftanlage bzw. der Behandlungsanlage, wie u.a. die vorzugsweise elektrisch betriebenen Zusatzheizvorrichtungen und die Aufbereitungsvorrichtung, mit einer Mittelspannung von beispielsweise mindestens ungefähr 3 kV und/oder höchstens ungefähr 8 kV, insbesondere 4.160 V bis 6.600 V, statt der üblichen 400 V versorgt werden. Das kann zwar besondere Heizelemente mit entsprechenden Mehrkosten erfordern, bietet jedoch vorzugsweise in der Peripherie, d.h. bzgl. der Anschlüsse, Kabel, etc., große Einsparpotentiale. Außerdem ist ein wesentlich geringerer Faktor der Spannungstransformation aus dem Versorgungsnetz notwendig, was u.a. die Trafostation zugunsten geringerer Investitionskosten verkleinert und Platz spart. Der Anschluss an eine elektrisch betriebene Heizkomponente mit einer derartigen Mittelspannung bringt zudem deutlich geringere Kabeldurchmesser mit sich.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, welches einen abluftreduzierten Betrieb einer Umluftanlage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst.
Vorzugsweise werden beim Verfahren zum Betreiben einer Umluftanlage mehrere lokale Umluftströme mittels mehrerer lokaler Umluftmodule einem zu belüftenden Raum, insbesondere einem Behandlungsraum, zugeführt, durch denselben hindurchgeführt und aus demselben abgeführt, wobei die lokalen Umluftströme den Behandlungsraum jeweils mehrfach durchströmen. Ferner wird vorzugsweise ein globaler Umluftstrom mittels einer globalen Umluftführung von den mehreren lokalen Umluftmodulen und/oder dem Behandlungsraum abgeführt, aufbereitet und erneut mindestens einem der mehreren lokalen Umluftmodule und/oder dem Behandlungsraum zugeführt.
Das Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der Umluftanlage beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Vorzugsweise weist ferner die Umluftanlage einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der globale Umluftstrom zur Aufbereitung desselben erhitzt wird, insbesondere direkt und/oder ausschließlich mittels einer elektrischen Widerstandsheizung und/oder durch exotherme Umwandlung von Bestandteilen des globalen Umluftstroms.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens ungefähr 90 %, insbesondere mindestens ungefähr 95 %, eines Gesamtvolumenstroms des von dem Behandlungsraum abgeführten globalen Umluftstroms aufbereitet und erneut dem Behandlungsraum zugeführt werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufbereitung des globalen Umluftstroms unabhängig von einer Abführung von Abluft erfolgt, insbesondere räumlich getrennt von einem Abluftstrang, welcher der Abführung von Abluft aus der Umluftanlage dient.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest näherungsweise der gesamte, von den lokalen Umluftmodulen abgeführte globale Umluftstrom bei jedem Umlauf innerhalb der globalen Umluftführung thermisch aufbereitet wird, insbesondere ohne die Verwendung von Zusatzstoffen oder sonstigen Eintrag von Stoffen in den globalen Umluftstrom.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der globale Umluftstrom zumindest teilweise oder zumindest näherungsweise vollständig durch die Aufbereitungsvorrichtung hindurchgeführt und dabei zumindest temporär auf eine Temperatur erhitzt wird, welche eine chemische Umwandlung von im Luftstrom enthaltenen Stoffen, insbesondere Lösemittel, bewirkt, und dass ein zumindest ein Teil der temporär im globalen Umluftstrom enthaltenen Wärme rekuperiert wird, so dass der globale Umluftstrom die Aufbereitungsvorrichtung mit einer Temperatur verlässt, welche zwischen einer Eingangstemperatur und einer temporären Maximaltemperatur liegt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der globale Umluftstrom teilweise oder zumindest näherungsweise vollständig durch eine oder mehrere Zusatzheizvorrichtungen hindurchgeführt und dass dabei die Temperatur des globalen Umluftstroms um höchstens ungefähr 20 K, insbesondere höchstens ungefähr 15 K, angehoben wird, insbesondere ohne zwischenzeitliche Überhitzung und hierdurch bewirkte Umwandlung von im Umluftstrom enthaltenen Stoffen.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform einer Behandlungsanlage; Fig. 7 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausführungsform einer Behandlungsanlage;
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer elften Ausführungsform einer Behandlungsanlage; und
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer zwölften Ausführungsform einer Behandlungsanlage.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig. 1 dargestellte, erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Behandlungsanlage dient der Behandlung von Werkstücken (nicht dargestellt), insbesondere der Trocknung von Fahrzeugkarosserien.
Die Behandlungsanlage 100 ist insbesondere ein Trockner 102 zum Trocknen von zuvor beschichteten Fahrzeugkarosserien.
Die Behandlungsanlage 100 umfasst eine Umluftanlage 104, einen Behandlungsraum 106 und einen Nachbehandlungsraum 108.
Der Behandlungsraum 106 umfasst mehrere Behandlungsraumabschnitte 110.
Die Behandlungsraumabschnitte 110 sind mehreren separaten, lokalen Umluftmodulen 112 der Umluftanlage 104 zugeordnet. Die lokalen Umluftmodule 112 wälzen jeweils einen lokalen Umluftstrom 114 in einer lokalen Umluftführung 116 durch den jeweils zugeordneten Behandlungsraumabschnitt 110.
Die lokalen Umluftmodule 112 umfassen vorzugsweise einen Ventilator und eine bevorzugt elektrische Heizvorrichtung zum Anheizen des jeweiligen lokalen Umluftstromes 114.
Die zu behandelnden Werkstücke, insbesondere Fahrzeugkarosserien, werden durch den Behandlungsraum 106 und den Nachbehandlungsraum 108 entlang einer Förderrichtung 118 gefördert.
Die Umluftanlage 104 umfasst ferner eine globale Umluftführung 120, welche einen globalen Umluftstrom 122 führt.
Der globale Umluftstrom 122 wird vom Behandlungsraum 106 auf Höhe eines der mittleren Behandlungsraumabschnitte 110 abgeführt und diesem anschließend zumindest teilweise wieder zugeführt.
Dabei wird ein an einem der mittleren Behandlungsraumabschnitte 110 abgeführter globaler Umluftstrom 124 einer stromabwärts des Behandlungsraums 106 angeordneten Aufbereitungsvorrichtung 126 zur Aufbereitung zugeführt.
Die Aufbereitung in der Aufbereitungsvorrichtung 126 erfolgt vorzugsweise mittels RTO, welche vorzugsweise elektrisch betriebene, flammenlose RTO ist.
Ein in der Aufbereitungsvorrichtung 126 aufbereiteter globaler Umluftstrom 128 wird stromabwärts der Aufbereitungsvorrichtung 126 aufgeteilt in einen abgeleiteten globalen Umluftstrom 130 sowie einen zurückgeführten globalen Umluftstrom 132.
Der abgeleitete globale Umluftstrom 130 dient dazu, seine Wärmeenergie in einem Wärmeübertrager 133 auf einen zugeführten Frischluftstrom 134 zu übertragen. Der Wärmeübertrager 133 ist bevorzugt ein Luft-Luft-Wärmeübertrager wie beispielsweise ein Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher, in welchem der abgeführte globale Umluftstrom 130 möglichst stark bei der Übertragung der Wärmeenergie auf den zugeführten Frischluftstrom 134 heruntergekühlt wird, d.h. beispielsweise auf 60 °C, um damit möglichst viel Wärmeenergie in der Behandlungsanlage 100 zu halten.
Der abgeleitete globale Umluftstrom 130 wird nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers 133 als abgekühlter Abluftstrom 136 entweder an die Umwelt, d. h. über Dach, abgegeben oder einem Abgasstrang zugeführt, in welchem eine weitere Reinigung erfolgt.
Der Normvolumenstrom des abgekühlten Abluftstromes 136 entspricht vorzugsweise demjenigen des zugeführten Frischluftstroms 134, wobei der Frischluftstrom 134 teilweise über die Schleusen angesaugt und teilweise über den Wärmeübertrager 133 geführt wird (in der Regel 500 Nm3/h Ansaugung je Schleuse). Insbesondere beträgt dieser Normvolumenstrom 2.000 Nm3/h.
Durch die Wärmeübertragung von dem abgeleiteten globalen Umluftstrom 130 auf den zugeführten Frischluftstrom 134 im Wärmeübertrager 133 ergibt sich ein vorgewärmter Frischluftstrom 138, welcher zur Auffrischung dem zurückgeführten globalen Umluftstrom 132 zugeführt wird.
Der aufgemischte globale Umluftstrom 140 wird dann in einer Zusatzheizvorrichtung 142 aufgeheizt.
Der aufgeheizte globale Umluftstrom 144 wird in der in Fig. 1 dargestellten, ersten Ausführungsform einer Einlassschleuse 146 und/oder einer Auslassschleuse 148 des Behandlungsraum 106 zugeführt.
Der zurückgeführte globale Umluftstrom 132, welcher mit dem vorgewärmten Frischluftstrom 138 vermischt wird, wird, wie bereits erwähnt, als aufgemischter globaler Umluftstrom 140 in der Zusatzheizvorrichtung 142 aufgeheizt, wobei die Zusatzheizvorrichtung eine Brennkammer sein kann, vorzugsweise aber eine elektrische Heizvorrichtung ist. Das Aufheizen bringt den durchströmenden globalen Umluftstrom auf eine für den Schleusenbetrieb der Einlassschleuse 146 und/oder Auslassschleuse günstige bzw. geeignete Temperatur. Die Zusatzheizvorrichtung 142 gleicht dabei durch eine schnelle Temperaturregelung Schwankungen in der Austrittstemperatur aus der Aufbereitungsvorrichtung 126 aus, welche bei RTO-Systemen bedingt sind durch den zyklischen Umschaltvorgang zwischen den Zuständen. Der Einsatz einer nachgeschalteten, vorzugsweise elektrischen Zusatzheizvorrichtung mit geringer Trägheit und schneller Regelbarkeit ist deshalb besonders vorteilhaft.
Nach der Zuführung des aufgeheizten globalen Umluftstroms 144 zum Behandlungsraum 106 wird dieser dort mittels der lokalen Umluftmodule 112 mehrfach umgewälzt. Die globale Umluftführung 120 ist vorzugsweise ein kontinuierlicher Prozess zur Aufbereitung des in den Behandlungsraumabschnitten 110 und den lokalen Umluftmodulen 112 umgewälzten lokalen Umluftstromes 114.
Der abgeführte globale Umluftstrom 124, welcher der Aufbereitungsvorrichtung 126 zugeführt wird, orientiert sich vorzugsweise am Luftmengenbedarf der Einlassschleuse 146 und/oder Auslassschleuse 148, wobei dieser Bedarf insbesondere abhängig von der Auslastung der Behandlungsanlage 100 ist.
Der Nachbehandlungsraum 108 schließt sich in Förderrichtung 118 an den Behandlungsraum 106 an.
Der Nachbehandlungsraum 108 umfasst mehrere Nachbehandlungsraumabschnitte 150.
Dem Nachbehandlungsraum 108 ist ein Wärmeüberträger 152 zugeordnet, welcher die in einem Abluftstrom 154 enthaltene Wärmeenergie auf einen zugeführten Frischluftstrom 156 überträgt. Gängiger ist allerdings eine Bypassführung (nicht dargestellt), wodurch die Frischluftansaugung einen Teilstrom der Frischluft angesaugt werden kann,
Ein vorgewärmter Frischluftstrom 158 wird einem der Nachbehandlungsraumabschnitte 150 vom Wärmeübertrager 152 zugeführt.
Zwischen den Nachbehandlungsraumabschnitten 150 ist eine Kaskadenluftfühunrg 160 ausgebildet. Nach dem Übertragen zumindest eines Teils der Wärmeenergie wird der Abluftstrom stromabwärts des Wärmeübertragers 152 als ein abgekühlter Abluftstrom 162 abgeführt.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 dargestellt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 wird der in der Zusatzheizvorrichtung 142 aufgeheizte globale Umluftstrom 144 alternativ direkt den außen angeordneten, lokalen Umluftmodulen 112 zugeführt, d.h. den lokalen Umluftmodulen 112, welche den Behandlungsraumabschnitten 110 mit der Einlassschleuse 146 und der Auslassschleuse 148 zugeordnet sind.
Die Zuführung in die beiden außen angeordneten, lokalen Umluftmodule 112 erfolgt aus Balancegründen und zu Gunsten einer optimalen Durchspülung des Behandlungsraums 106.
Auch eine Zuführung in mehr als zwei Umluftmodule 112 ist vorstellbar.
Im Falle einer Zuführung des aufgeheizten Umluftstromes 144 zu den lokalen Umluftmodule 112 werden die Einlassschleuse 146 und die Auslassschleuse 148 als Umluftschleusen betrieben.
Es soll verstanden werden, dass die zurückgeführte, aufgeheizte Umluft, welche durch die Aufbereitung zumindest annähernd einem Reingas entspricht, an den Außenbereichen des Behandlungsraumes 106 zuführbar ist, d.h. insbesondere an den entsprechenden lokalen Umluftmodulen 112 und/oder der Einlassschleuse 146 und/oder Auslassschleuse 148, und danach insbesondere durch die lokale Umluftführung 116 von beiden Enden des Behandlungsraums 106 in Richtung der Mitte des Behandlungsraums 106 gefördert wird.
Der Normvolumenstrom des aufgeheizten globalen Umluftstromes 144 beträgt bevorzugt 10000 Nm3/h.
Folglich zeigt die in Fig. 3 dargestellte, dritte Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 eine Kombination der Zuführmöglichkeiten des aufgeheizten Umluftstromes 144, welcher dementsprechend sowohl der Einlassschleuse 146 und der Auslassschleuse 148 als auch zumindest den beiden in der Fig. 3 außen angeordneten, lokalen Umluftmodulen 112 zugeführt wird.
Die kombinierte Zuführung ist besonders dann von Vorteil, wenn große Luftmengen bereitgestellt werden bzw. in der globalen Umluftführung zirkulieren, d.h. wenn die in dem globalen Umluftstrom 122 geführte Luftmenge größer als der Luftbedarf der Einlassschleuse 146 und Auslassschleuse 148 ist.
In der in Fig. 4 dargestellten, vierten Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 wird der abgeleitete globale Umluftstrom 130 nach der Übertragung zumindest eines Teils seiner Wärmeenergie auf den zugeführten Frischluftstrom 134 im Wärmeübertrager 133 nicht als abgekühlte Abluft ausgeführt, sondern als ein Zuluftstrom 164 einem Vorbehandlungsraum 166 zugeführt, welcher bezogen auf die Förderrichtung 118 vor dem Behandlungsraum 106 angeordnet ist und einen oder mehrere Vorbehandlungsraumabschnitte 168 umfasst.
Die Vorbehandlungsraumabschnitte 168 sind ebenfalls jeweils einem lokalen Umluftmodul 112 zugeordnet.
Der am Anfang des Vorbehandlungsraum 166 angeordnete Vorbehandlungsraumabschnitte 168 weist gleichfalls eine eigene Einlassschleuse 146 auf.
Der Zuluftstrom 164 kann der Einlassschleuse 146 des Vorbehandlungsraums 166 und/oder einem der den Vorbehandlungsraumabschnitten 168 zugeordneten, lokalen Umluftmodule 112 zugeführt werden.
Vorzugsweise zwischen den beiden oder inmitten von mehreren Vorbehandlungsraumabschnitten 168 kann ferner ein Abluftstrom 170 über Dach oder in einen Abgasstrang zur Reinigung ausgeführt werden, dessen Normvolumenstrom bevorzugt 2.000 Nm3/h beträgt.
Alternativ zu der in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsform wird in einer fünften Ausführungsform der Behandlungsanlage 100, welche in Fig. 5 dargestellt ist, der zurückgeführte globale Umluftstrom 138 nicht mit vorgewärmter Frischluft aus einem Frischluft-Wärmeübertrager aufgemischt, sondern der zugeführte Frischluftstrom 134 wird dem aufbereiteten globalen Umluftstrom 128 direkt zugemischt.
Infolgedessen wird der aufgemischte globale Umluftstrom 140 ohne Vorwärmung der Einlassschleuse 146 des Vorbehandlungsraums 166 und/oder einem der den Vorbehandlungsraumabschnitten 168 zugeordneten, lokalen Umluftmodule 112 zugeführt.
Weiter alternativ zu der vierten und der fünften Ausführungsform zeigt Fig. 6 eine sechste Ausführungsform eine Behandlungsanlage 100, in welcher der Abluftstrom 170 des Vorbehandlungsraums 166 zum Wärmetauscher 132 geführt wird.
Die im Abluftstrom 170 enthaltene Wärmeenergie wird im Wärmeübertrager 133 an den zugeführten Frischluftstrom 134 übertragen.
Es kann ferner günstig sein, wenn der abgekühlte Abluftstrom 136 nicht über Dach aus der Behandlungsanlage 100 geführt wird, sondern - wie in Fig. 7 in einer siebten Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 dargestellt - dem abgekühlten Abluftstrom 162 und/oder dem zugeführten Frischluftstrom 156 des Wärmeübertragers 152, welcher dem Nachbehandlungsraum 108 zugeordnet ist, zugeführt wird.
Die Einspeisung des abgekühlten Abluftstromes 136 in den Bereich des Nachbehandlungsraums 150, welcher vorzugsweise eine Kühlzone bildet, reduziert dort den Bedarf an Heizenergie, insbesondere im Winterbetrieb. Außerdem entfällt durch diese Zuführung ein Abluftkanal der Behandlungsanlage 100, um die Abluft über Dach auszuführen. Diese wird nun über den Abluftstrom 162 des Nachbehandlungsraums 108 aus der Behandlungsanlage 100 geführt.
Für den Fall, dass der Nachbehandlungsraum 108 keine Wärmeenergiebedarf aufweist, kann auch mit Hilfe einer Bypass-Führung der mit dem globalen Umluftstrom 122 assoziierte, abgekühlte Abluftstrom 136 zusammen dem Abluftstrom 162 des Nachbehandlungsraums 108 über Dach ausgeführt werden.
In einer achten und neunte Ausführungsform der Behandlungsanlage 100, welche in der Fig. 8 bzw. 9 dargestellt ist, wird der vorgewärmte Frischluftstrom 138 vor der Zumischung zum zurückgeführten globalen Umluftstrom 132 zunächst mittels der Zusatzheizvorrichtung 142, welche vorzugsweise eine elektrische Heizvorrichtung ist oder umfasst, weiter aufgeheizt, d.h. die Zusatzvorrichtung ist direkt stromabwärts des Wärmeübertragers 133 angeordnet und nicht wie in der ersten bis siebten Ausführungsform unmittelbar stromaufwärts des Behandlungsraums 106.
Der aus dem Wärmeübertrager 133 geführte, vorgewärmte Frischluftstrom 138 wird mittels der Zusatzheizvorrichtung 142 derart zu einem aufgeheizten Frischluftstrom 172 aufgeheizt, dass dieser nach dem Zumischen zum zurückgeführten globalen Umluftstrom 132 den aufgeheizten globalen Umluftstrom 144 ergibt, welcher die für den Behandlungsraum 106 bzw. die Schleusen 146, 148 geeignete bzw. günstige Temperatur aufweist.
In diesem Fall kann die Zusatzheizvorrichtung 142 als eine einfache Heizvorrichtung, insbesondere ohne Schutzummantelung, ausgebildet sein, da sie ausschließlich mit der zugeführten Frischluft in Kontakt kommt und nicht mit der globalen Umluft.
Ferner kann die Zusatzvorrichtung 142 mit einem Regler 174 verbunden sein oder einen solchen aufweisen, um die Temperatur des Luftstromes nach der Zusatzheizvorrichtung 142 und/oder nach dem Zumischen des aufgeheizten Frischluftstromes 172 zu dem zurückgeführten globalen Umluftstrom 132 zu regeln.
Da die Schwankungen hinsichtlich der Austritttemperatur des aufbereiteten globalen Umluftstromes 128 zyklisch und daher gut vorhersehbar sind, kann der Regler 174 modellprädikativ betrieben werden, d.h. die Leistung der Zusatzheizvorrichtung 142 kann vorausschauend angepasst werden, womit insbesondere vermieden wird, das festgelegte Grenzwerte erreicht und/oder überschritten werden.
Der aufgeheizte globale Umluftstrom 144 wird nach dem Zumischen gemäß der achten Ausführungsform in Fig. 8 der Einlassschleuse 146 und der Auslassschleuse 148 des Behandlungsraums 106 zugeführt, wohingegen in der neunten Ausführungsform in Fig. 9 dieser zumindest zwei der lokalen Umluftmodule 112 zugeführt wird.
Vorstellbar ist auch hier, dass der aufgeheizte globale Umluftstrom 144 alternativ sowohl den Schleusen 146, 148 als auch mindestens einem lokalen Umluftmodul 112 zugeführt wird. In Fig. 10 ist eine zehnte Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 dargestellt, bei welcher der abgeleitete globale Umluftstrom 130, vergleichbar zur achten und neunten Ausführungsform, seine Wärmeenergie in dem Wärmeübertrager 133 auf einen zugeführten Frischluftstrom 134 überträgt und die erwärmte Frischluft sodann als vorgewärmter Frischluftstrom 138 die vorzugsweise Zusatzheizvorrichtung 142 durchströmt, um in dieser weiter aufgeheizt zu werden. Die Zusatzheizvorrichtung 142 ist nicht zwingend erforderlich, weil die Luftmischung ohnehin durch die Zusatzheizvorrichtung 176 auf die gewünschte Beimischtemperatur gebracht wird.
Der aufgeheizte Frischluftstrom 172 wird dann dem zurückgeführten globalen Umluftstrom 132 zugemischt, wodurch zusammen ein globaler Umluftstrom 144 gebildet wird.
In der zehnten Ausführungsform umfassen die lokalen Umluftmodule 112 keine eigenen Heizvorrichtungen, sondern es ist eine zentrale Heizvorrichtung 176, insbesondere eine elektrische Heizvorrichtung, stromaufwärts der lokalen Umluftmodule 112 angeordnet, welche den aufgeheizten globalen Umluftstrom 144 weiter aufheizt, bevor dieser über die lokalen Umluftmodule 112 den lokalen Umluftströmen 114 zugeführt wird und in den lokalen Umluftführungen 116 gewälzt wird.
Ferner weist die Behandlungsanlage 100 nach Fig. 10 eine Bypass-Umluftführung 178 auf, welche den abgeführten globalen Umluftstrom 124 bei Bedarf an der Aufbereitungsvorrichtung 126 vorbeiführen kann.
Der Normvolumenstrom in der Bypass-Umluftführung 178 liegt je nach Bedarf vorzugsweise im Bereich von 0 bis 10000 Nm3/h.
In Fig. 11 ist eine elfte Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 dargestellt, welche wie die zehnte Ausführungsform eine Bypass-Umluftführung 178 aufweist, um den abgeführte globale Umluftstrom 124 an der Aufbereitungsvorrichtung 126 vorbeizuführen.
Die Bypass-Umluftführung 178 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Behandlungsanlage energieeffizient im Teillastbereich betrieben wird. Der globale Umluftstrom 122, welcher zur Aufbereitungsvorrichtung 126 geführt wird, welche vorzugsweise eine elektrisch beheizte, flammenlose RTO ist oder umfasst, sowie der Teilstrom, der die Behandlungsanlage 100 verlässt, können auslastungsabhängig angepasst werden, beispielsweise über Klappenregelung in den entsprechenden Strömungspfaden / -führungen. Auch der Frischluftstrom lässt sich entsprechend mittels einer Volumenstrommessung und einer Regelungsvorrichtung anpassen.
Alternativ kann, wie in Fig. 11 gezeigt, ein konstanter Volumenstrom für alle Lastfälle vorgesehen sein, jedoch wird hierbei bei verringerter Anlagenauslastung nur ein Teilstrom der Aufbereitungsvorrichtung 126 zugeführt, der restliche globale Umluftstrom wird über die Bypass-Umluftführung 178 geführt. Je nach Lastfall kann der Bypass stufenweise angepasst werden.
Statt eines einstellbaren Umluftvolumenanteils über den Bypass kann auch der gesamte globale Umluftstrom 122 zur Aufbereitungsvorrichtung 126 auslastungsabhängig angepasst werden.
In der globalen Umluftführung 120, wie in Fig. 11 gezeigt, ist ein erster Ventilator 180 stromabwärts der Aufbereitungsvorrichtung 126 angeordnet sowie ein zweiter Ventilator 182 stromabwärts des ersten Ventilators 180, welche beide insbesondere der Absaugung globaler Umluft aus dem Behandlungsraum 106 dienen.
Vorstellbar ist aber auch, dass der erste Ventilator 180 stromaufwärts der Aufbereitungsvorrichtung 126 angeordnet ist, während der zweite Ventilator 182 stromabwärts der Aufbereitungsvorrichtung 126 angeordnet ist.
Der erste Ventilator 180 treibt die globale Umluft vorzugsweise konstant an, während der Durchsatz des zweiten Ventilators 182 an den Luftmengenbedarf der Schleusen 146, 148 anpassbar ist.
Ähnlich wie bei der siebten Ausführungsform wird der abgekühlte Abluftstrom 136 nicht über Dach abgeführt, sondern dem Abluftstrom 162 und/oder dem Frischluftstrom 156 des Wärmeübertragers 152 des Nachbehandlungsraums 108 zugeführt. Obwohl das Einbringen von Fremdstoffen in die Behandlungsanlage 100 durch Erdgas bei einer Aufbereitung mit einer elektrischen Beheizung in der Aufbereitungsvorrichtung vermieden wird, kann es dennoch zu Verunreinigungen durch Lackbestandteile und deren Verbrennungsprodukte kommen, welche im Zuge der Behandlung der Werkstücke im Behandlungsraum 106 freigesetzt werden.
Kontaminationen von Kanälen bzw. Führungen durch folgende Stoffe sind denkbar: a) Partikel (Silanverbindungen, Phosphate); und/ oder b) weitere chemische Reaktionsprodukte (Crackprodukte); und/oder c) Schwefelverbindungen.
Durch die stark abluftreduzierte Fahrweise der erfindungsgemäßen Behandlungsanlage 100 ergibt sich ferner d) eine Aufkonzentration von Komponenten wie CO2; und/oder e) eine Abkonzentration von Sauerstoff.
Insbesondere zur Reinigung des der Aufbereitungsvorrichtung 126 zugeführten globalen Umluftstroms 124 können daher in Bezug auf die Kontaminationen a) bis c) folgende Maßnahmen ergriffen werden: zu a) Heißbereichsfilter der Behandlungsanlage 100, insbesondere ein Filter für klebrige Stoffe (z.B. Phosphate), Baffle- Filter, Filterkerzen, Pre-Coatierung von Filtern und zyklische Filterabreinigung; und/oder zu b) chemische Filter (Chemisorption) oder Brandkalk; und/oder zu c) Rauchgasentschwefelung.
Alle Vorrichtungen a) bis c) können vor und/oder nach der Aufbereitungsreinigungsvorrichtung 126 angeordnet werden.
In Fig. 12 ist eine zwölfte Ausführungsform der Behandlungsanlage 100 gezeigt, welche im Wesentlichen der siebten Ausführungsform entspricht. Allerdings wird in der Fig. 12 aus Darstellungsgründen der abgeführte globale Umluftstrom 124 nach unten abgeführt, wodurch der globale Umluftstrom 122, anders als bei den Ausführungsformen in den Fig.
1 bis 11 , im Uhrzeigersinn verläuft. Die globale Umluftführung 120 der Behandlungsanlage 100 in Fig. 12 weist eine Zuführung 184 stromaufwärts der Zusatzheizvorrichtung 142 auf, mit welcher der aufgemischte globale Umluftstrom 140 ohne zusätzliches Aufheizen der Einlassschleuse 146 zugeführt werden kann.
Ferner weist die Umluftführung 120 stromabwärts der Zusatzheizvorrichtung eine Rückführung 186 auf, mit welcher zumindest ein Teil des aufgeheizten globalen Umluftstromes in die Zuführung 184 geleitet werden kann.
In der Zuführung 184 ist eine erste Drosselklappe 188 und in der Rückführung 186 ein zweite Drosselklappe 190 angeordnet.
Mittels der klappengesteuerten und/oder -geregelten Zuführung 184 und der ebenfalls klappengesteuerten und/oder -geregelten Rückführung lassen sich für den Einlass und den Auslass des Behandlungsraums 106, insbesondere beim Aufheizen des Behandlungsraums 106, zwei Temperaturniveaus einstellen; und zwar ein niedrigeres Temperaturniveau am Einlass bei vorzugsweise maximaler Aufheizung am Auslass.
Während des Betriebes kann dieser Temperaturunterschied per Steuerung und/oder Regelung der Drosselklappen 188, 190 angepasst werden.
Es sind des Weiteren zur Energieeinsparung beim Anfahren bzw. Abfahren der Behandlungsanlage 100 folgende Möglichkeiten bekannt oder zumindest vorstellbar: a) Ein optimiertes Aufheizen, d.h. abluftfrei; hierbei wird kein Abluftstrom über Dach geführt, die Rückführung ist vollständig und sämtliche Klappen für einen Teilstrom, welcher die Behandlungsanlage verlässt, sind geschlossen; b) Ein Break-Time-Modus, welcher ebenso abluftfrei ist; und c) Ein abluftfreier Stand-by-Betrieb über z.B. zwei Schichten, bei welchem die Rolltore geschlossen sind und sämtliche Ventilatoren in der Umluft auf ein Leistungsminimum abgesenkt sind. Bezugszeichenliste
Behandlungsanlage Trockner
Umluftanlage
Behandlungsraum Nachbehandlungsraum Behandlungsraumabschnitt lokales Umluftmodul lokaler Umluftstrom lokale Umluftführung
Förderrichtung globale Umluftführung globaler Umluftstrom abgeführter globaler Umluftstrom Aufbereitungsvorrichtung aufbereiteter globaler Umluftstrom abgeleiteter globaler Umluftstrom zurückgeführter globaler Umluftstrom Wärmeübertrager
Frischluftstrom abgekühlter Abluftstrom vorgewärmter Frischluftstrom aufgemischter globaler Umluftstrom Zusatzheizvorrichtung aufgeheizter globaler Umluftstrom Einlassschleuse
Auslassschleuse
Nachbehandlungsraumabschnitt Wärmeübertrager
Abluftstrom
Frischluftstrom vorgewärmte Frischluftstrom Umluftstrom abgekühlter Abluftstrom
Zuluftstrom
Vorbehandlungsraum
Vorbehandlungsraumabschnitt
Abluftstrom aufgeheizter Frischluftstrom
Regler zentrale Heizvorrichtung
Bypass-Umluftführung erster Ventilator zweiter Ventilator
Zuführung
Rückführung erste Drosselklappe zweite Drosselklappe

Claims

Patentansprüche Umluftanlage (104), insbesondere für eine Behandlungsanlage (100) zum Behandeln von Werkstücken, wobei die Umluftanlage (104) Folgendes umfasst: mehrere lokale Umluftmodule (112), mittels welchen lokale Umluftströme (114) einem Behandlungsraum (106) zuführbar, durch denselben hindurchführbar und aus demselben abführbar sind, wobei die lokalen Umluftströme (114) den Behandlungsraum (106) jeweils mehrfach durchströmen; und eine globale Umluftführung (120), mittels welcher ein globaler Umluftstrom (122) von den mehreren lokalen Umluftmodulen (112) und/oder dem Behandlungsraum (106) abführbar, mittels einer Aufbereitungsvorrichtung (126) aufbereitbar und erneut mindestens einem der mehreren lokalen Umluftmodule (112) und/oder dem Behandlungsraum (106) zuführbar ist. Umluftanlage (104) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungsvorrichtung (126) eine Aufbereitungsvorrichtung (126) zum Aufbereiten, insbesondere zum Reinigen, des globalen Umluftstroms (122) ist oder umfasst, wobei die Aufbereitungsvorrichtung (126) eine thermische Aufbereitungsvorrichtung, insbesondere eine rein elektrisch betriebene, vorzugsweise flammenlose, regenerative thermische Oxidationsvorrichtung ist oder umfasst. Umluftanlage (104) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Aufbereitungsvorrichtung (126) eine elektrische Heizvorrichtung ist oder umfasst, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass eine thermische Aufbereitung ausschließlich durch direkte elektrische Beheizung, insbesondere elektrische Widerstandheizung, und/oder durch exotherme Umwandlung von Bestandteilen des globalen Umluftstroms (122) erfolgt. Umluftanlage (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungsvorrichtung (126) unabhängig von einer Abführungsvorrichtung zur Abführung von Abluft vorgesehen und/oder ausgebildet ist, insbesondere räumlich getrennt von einem Abluftstrang, welcher der Abführung von Abluft (136) aus der Umluftanlage (104) dient. Umluftanlage (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der lokalen Umluftmodule (112) verschiedene und/oder aneinander angrenzende Behandlungsraumabschnitte (110) des Behandlungsraums (106), mit lokalen Umluftströmen (114) durchströmbar sind und dass mittels der globalen Umluftführung (120) an oder benachbart zu einem oder mehreren lokalen Umluftmodulen (112) globale Umluft zuführbar ist und/oder dass mittels der globalen Umluftführung (120) Umluft aus einem oder mehreren anderen lokalen Umluftmodulen (112) als globaler Umluftstrom (120) abführbar ist. Umluftanlage (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die globale Umluftführung (116) in eine oder mehrere Schleusen (146, 148) des Behandlungsraums (106) zur fluidwirksamen Trennung einer Atmosphäre im Behandlungsraum (106) von einer Umgebung der Umluftanlage (104) mündet. Umluftanlage (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umluftanlage (104) eine oder mehrere zusätzlich zur Aufbereitungsvorrichtung (126) vorgesehene Zusatzheizvorrichtungen (142) umfasst, mittels welcher a) ein oder mehrere Teilströme des globalen Umluftstroms (122); und/oder b) der gesamte globale Umluftstrom (122); und/oder c) ein oder mehrere Teilströme eines oder mehrerer lokaler Umluftströme (114) erhitzbar sind. Umluftanlage (104) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein durch die Aufbereitungsvorrichtung (126) hindurchgeführter Luftstrom mittels der Aufbereitungsvorrichtung (126) zumindest temporär auf eine Temperatur erhitzbar ist, welche eine chemische Umwandlung von im Luftstrom enthaltenen Stoffen, insbesondere Lösemittel, bewirkt; und/oder b) ein durch eine oder mehrere Zusatzheizvorrichtungen (142) hindurchgeführter Luftstrom mittels der einen oder mehreren Zusatzheizvorrichtungen (142) erhitzbar ist, insbesondere ohne wesentliche Umwandlung von im Luftstrom enthaltenen Stoffen. Umluftanlage (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umluftluftanlage (104) mindestens einen Wärmeübertrager (133) umfasst, mittels welchem in einem abgeleiteten globalen Umluftstrom (130) oder in einem Abluftstrom (170) enthaltene Wärmeenergie auf einen dem globalen Umluftstrom (122) zugeführten Frischluftstrom (134) übertragbar ist. Umluftanlage (104) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Wärmeübertrager (133) abgeführter, abgekühlter Abluftstrom (136) einem Frischluftstrom (156) und/oder einem abgekühlten Abluftstrom (162), welche einem Nachbehandlungsraum (108) zugeordnet sind, zuführbar ist. Umluftanlage (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts und/oder stromaufwärts der Aufbereitungsvorrichtung (126) mindestens eine Filtereinrichtung und/oder Sorptionseinrichtung, insbesondere eine Adsorptions- und/oder Absorptionseinrichtung, zur Aufkonzentration oder Abkonzentration mindestens eines Elements, einer Verbindung und/oder eines Gemisches des globalen Umluftstromes (122) angeordnet ist. Behandlungsanlage (100) mit einer Umluftanlage (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 11. Behandlungsanlage (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsanlage (100), insbesondere eine oder mehrere oder sämtliche elektrisch betriebenen Zusatzheizvorrichtungen und/oder eine Aufbereitungsvorrichtung, mit einer Mittelspannung von mindestens ungefähr 3 kV und/oder höchstens ungefähr 8 kV, insbesondere 4.160 V bis 6.600 V, versorgbar ist. Verfahren zum Betreiben einer Umluftanlage (104), bei welchem mehrere lokale Umluftströme (114) mittels mehrerer lokaler Umluftmodule (112) einem Behandlungsraum (106) zugeführt, durch denselben hindurchgeführt und aus demselben abgeführt werden, wobei die lokalen Umluftströme (114) den Behandlungsraum (106) jeweils mehrfach durchströmen; und bei welchem ein globaler Umluftstrom (122) mittels einer globalen Umluftführung (120) von den mehreren lokalen Umluftmodulen (112) und/oder dem Behandlungsraum (106) abgeführt, aufbereitet und erneut mindestens einem der mehreren lokalen Umluftmodule (112) und/oder dem Behandlungsraum (106) zugeführt wird. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der globale Umluftstrom (122) zur Aufbereitung desselben erhitzt wird, insbesondere direkt und/oder ausschließlich mittels einer elektrischen Widerstandsheizung und/oder durch exotherme Umwandlung von Bestandteilen des globalen Umluftstroms (122). Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ungefähr 90 %, insbesondere mindestens ungefähr 95 %, eines Gesamtvolumenstroms des von dem Behandlungsraum (106) abgeführten globalen Umluftstroms (122) aufbereitet und erneut dem Behandlungsraum (106) zugeführt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitung des globalen Umluftstroms (122) unabhängig von einer Abführung von Abluft (136) erfolgt, insbesondere räumlich getrennt von einem Abluftstrang, welcher der Abführung von Abluft (136) aus der Umluftanlage (104) dient. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest näherungsweise der gesamte, von den lokalen Umluftmodulen (112) abgeführte globale Umluftstrom (124) bei jedem Umlauf innerhalb der globalen Umluftführung (120) thermisch aufbereitet wird, insbesondere ohne die Verwendung von Zusatzstoffen oder sonstigen Eintrag von Stoffen in den globalen Umluftstrom (122). Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der globale Umluftstrom (122) zumindest teilweise oder zumindest näherungsweise vollständig durch die Aufbereitungsvorrichtung (126) hindurchgeführt und dabei zumindest temporär auf eine Temperatur erhitzt wird, welche eine chemische Umwandlung von im Luftstrom enthaltenen Stoffen, insbesondere Lösemittel, bewirkt, und dass ein zumindest ein Teil der temporär im globalen Umluftstrom (122) enthaltenen Wärme rekuperiert wird, so dass der globale Umluftstrom (122) die Aufbereitungsvorrichtung (126) mit einer Temperatur verlässt, welche zwischen einer Eingangstemperatur und einer temporären Maximaltemperatur liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der globale Umluftstrom (122) teilweise oder zumindest näherungsweise vollständig durch eine oder mehrere Zusatzheizvorrichtungen (142) hindurchgeführt und dass dabei die Temperatur des globalen Umluftstroms (122) um höchstens ungefähr 20 °C, insbesondere höchstens ungefähr 15 °C, angehoben wird, insbesondere ohne zwischenzeitliche Überhitzung und hierdurch bewirkte Umwandlung von im Umluftstrom enthaltenen Stoffen.
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