WO2013117637A2 - Method for drying a product treated with a substance containing a solvent - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for drying a product in a drying plant, wherein the product is treated with a substance containing an organic solvent.
- the process according to the invention can be used in all areas where products contacted with organic-solvent-containing and combustible substances have to be dried.
- the products should be geometrically designed in such a way that they can be supplied or removed via narrow inlet and outlet areas of the drying chamber, in order to prevent solvent vapor from escaping uncontrolled to the outside, or large quantities of air from the outside into the plant interior .
- Applications for the present invention include the coil coating and the drying of products that can be fed by means of conveyor belt through the narrow inlet and outlet areas of the drying chamber due to their low height.
- drying is understood to mean the removal or reduction of the liquid content (moisture) in a solid by thermal treatment, wherein the liquid is converted into the vapor phase and mixed with a force-fed gas, eg.
- EP 0 869 323 A2 describes a dryer for material webs with exhaust gas recirculation, in which heated gas is generated by a burner unit and distributed in the dryer with at least one fan in order to feed the material webs dry. A large part of the exhaust gas produced in the dryer is used as process gas for the burner unit (process air burner) and only the remainder is thermally post-combusted. The process air burner is shielded from the atmosphere in the dryer, and the combustion mixture is maintained at a sufficient temperature level for a sufficient residence time to completely combust volatile solvents before the resulting burned gas is returned to the interior of the dryer.
- EP 0 582 077 A1 discloses a drying system for continuous product webs which release volatile solvents during the drying process.
- the drying air in the dryer must be kept at a temperature of about 200 ° C to allow the solvents to volatilize.
- the concentration of the solvent vapors in the dryer atmosphere must not exceed a predetermined value. Therefore, exhaust gas must be sucked out of the dryer and replaced with a corresponding amount of fresh air.
- the solvent-containing exhaust gas is thermally post-combusted and the resulting significant amount of heat is partially recovered by the resulting hot clean gas is partially returned to the dryer and / or used to heat a heat carrier.
- a dryer with infrared heating is described in DE 10 2007 025 760 A1.
- the workpieces are first heated in the drying chamber by an infrared heater and then dried within the drying chamber with fan support.
- the infrared heater is heated by a burner whose flue gases flow into a flue gas channel communicating with at least one wall surface to heat the workpiece by infrared radiation.
- EP 0 203 377 A1 describes a blast tunnel for drying painted workpieces.
- a plurality of radiators (infrared radiators) and blowing nozzles are arranged on the tunnel walls and / or ceilings, which are connected to an air conveying system and supply air to the workpieces to be dried. Pieces blow. If varnishes with solvents which evaporate heavily are used for varnishing, then either a longer evaporation distance or a longer residence time in the blast tunnel is required compared to conventional varnishes.
- DE 696 04 31 1 T2 discloses a method for drying a moving material web which has a coating containing volatile substances. In this case, solvent-containing air is gradually heated, which recirculates in a drying housing.
- DE 36 35 833 A1 relates to a continuous dryer for material webs, in which each supplied with gas and circulating air of the dryer heater and afterburner are combined into one unit and in which a closed combustion chamber is integrated in the dryer housing. It eliminates the risk of cracking of the volatile during drying and located in the dryer atmosphere solvent because the dryer atmosphere does not come directly with very hot elements, especially not with an open burning in the dryer flame in touch.
- the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
- a drying process of products treated with organic-solvent-containing substances should be designed so that the solvent vapors can be discharged without high volume flows of drying air.
- the volume flows to be applied should be maintained with minimal energy expenditure and the formation of ignitable mixtures in the drying section should be avoided.
- a drying plant For drying a product treated with an organic solvent, a drying plant is advantageously operated above the upper explosion limit.
- a solvent vapor produced during the drying process is burned in a burner system.
- a generated infrared radiation is coupled into the drying process and used directly thermally.
- Mixtures of combustible organic solvents are explosive with the oxygen contained in air at certain mixing ratios.
- the lower and upper explosive limits depend on the type of combustible substance and its concentration in the oxygen-containing gas, for example in air.
- Fig. 3 shows schematically a first power current model
- Fig. 4 shows schematically a second Energystrommodell.
- two preferred process variants are possible, which are shown in FIGS. 1 and 2.
- the removal of the solvent vapor takes place completely without the entry of dry air into a drying chamber 1 of the drying plant.
- the composition of the pure recirculating solvent vapor in the drying plant is far above the upper explosion limit.
- the dry material 2 is continuously passed through the drying chamber 1 at the required operating temperature, the solvent completely evaporating. To ensure this, the operating temperature is kept above the evaporation temperature of the solvent.
- the solvent is removed via a Rezirkulationsstrang 10, which includes only solvent vapors.
- the transport takes place via a compressor module 4.
- the thermal energy for evaporating the solvent is generated by the burner system 3 Infrared radiation energy 21 coupled, wherein a combustion chamber and drying section or the drying chamber 1 by at least one infrared transparent glass module 6 are separated from each other.
- the drying chamber 1 can be subdivided into two zones, wherein a first zone alternately has infrared radiators and tuyeres and the second zone has only tuyeres.
- the burner exhaust 13 is discharged separately and can continue to be used thermally.
- the necessary energy for the burner system 3 is obtained directly from the chemically bound energy of the solvent vapor, which is supplied via a first flow divider 15, mixed in a mixer 5 with the necessary combustion air 9 and immediately burned.
- the flow rate required in the drying chamber 1 for the drying process is set via the compressor module 4.
- the system In the continuously running process, the system is permanently deprived of an amount of solvent vapor via the burner device, which corresponds to the required burner power. Since usually more solvent is evaporated than is necessary for the operation of the burner device and to regulate the operating pressure of the system, excess solvent vapor is removed via a third flow divider device 17 from the drying plant.
- the third flow divider device 17 is used during the startup and shutdown processes in order to remove previously introduced inert gas from the drying plant.
- Excess solvent vapor can be thermally converted as required via a separate burner system (not shown here), the heat energy can be coupled out at a high temperature level at other heat sinks in the process (example: belt preheating). Alternatively, the excess solvent vapor can be condensed out and recovered.
- the drying process is operated with a slight negative pressure (about 5 Pa below the ambient pressure). In this case, only a minimal proportion of oxygen with the ambient air enters the system, wherein the composition of the resulting solvent vapor mixture is still kept well above the upper ignition limit.
- an oxygen measurement in the system can be used.
- Age- natively the system can be operated with a slight overpressure, in which case oxygen is not introduced at any point in the system, the consideration of the system then takes place beyond consideration of the explosion limits.
- At all inlets and outlets of the system corresponding exhaust devices are to be provided, through which small amounts of escaping solvent vapors are discharged through leaks.
- the compressor module 4 must then be positioned in the recirculation line in front of the drying chamber inlet 7 in order to realize a slight overpressure.
- One possible procedure for starting up the process line is the following:
- the recirculation line 10 is first closed and rendered inert at the drying chamber inlet 7 and at the drying chamber outlet 8.
- the inert gas (nitrogen, carbon dioxide or the like) is fed via the supply line 12 and the second flow divider 16 and circulated via the compressor module 4.
- the system is first premixed with conventional fuel (natural gas, propane gas) 14 and combustion air 9 in a mixer 5 and burned over the burner system 3.
- the thermal energy released in this process is entered directly in the process.
- the burner system 3 decouples a large part of the combustion energy in the form of IR radiation 21.
- This is introduced into the drying chamber 1 via an infrared-transmissive glass module 6.
- the drying chamber 1 is opened.
- the dry material 2 is introduced via the dry chamber inlet 7, wherein the evaporation begins immediately.
- the burner system 3 assumes thereby simultaneously the task of a thermal afterburning.
- the partial pressure of the inert gas in Rezirkulationsstrang 10 decreases.
- the solvent vapor is gradually substituted by the solvent vapor until the burner system 3 is operated completely self-sufficient with the solvent vapor mixture.
- the second process variant shown in FIG. 2 describes a modified form of the first process variant. Analogously to process variant 1, the drying process is operated in a further recirculation line 11.
- the difference to method variant 1 is that not only pure solvent vapors are moved in the further recirculation line 11, but also burner exhaust gases. These burner exhaust gases 13 are supplied to the recirculating solvent vapor via the distributing devices 19 and 20 of the burner system 3.
- the burner exhaust gases 13 contain by the combustion process only a small proportion of oxygen, the system is located above the upper explosion limit.
- the oxygen content in the recirculating solvent vapor-burner exhaust gas mixture can be monitored via an oxygen measurement.
- the aim of the burner exhaust gas supply is a targeted influencing of the process parameters in the other recirculation strand 1 1 for optimizing the drying. Parameters which can be influenced thereby include, among others, the partial pressure of the solvent vapors, with an influence on the condensation temperature and the combustion characteristics in the burner system 3.
- the combustion chamber and drying chamber 1 are separated by an infrared-transmissive glass module 6.
- the starting process is analogous to process variant 1.
- the burner system 3 decouples a large part of the combustion energy, preferably in the form of infrared radiation.
- an infrared radiant burner or pore burner can be used.
- a pore burner system is able to decouple a large part of the combustion energy in the form of IR radiation stably in a wide power modulation range.
- the pore burner is in particular able to convert low calorie combustion gases without supporting fuel.
- an exhaust gas quality is achieved in which no unburned hydrocarbons are detectable.
- the entire system is far above the upper explosion limit. Therefore, no ignitable mixture is formed throughout the system.
- the solvent vapor can be thermally reacted directly without thermal afterburning.
- the heat energy released in the process is used in the form of the infrared radiation generated by the burner system 3 via the glass module 6 directly in the process of drying.
- EXEMPLARY EMBODIMENT The following consideration shows, on the basis of an energetic consideration, the potential savings of process variant 1 of the drying installation according to the invention compared with the conventional procedure of a drying installation.
- the basis for the comparison are typical plant data of a coil coating plant published by the European Coil Coating Association (ECCA), see Table 1.
- ECCA European Coil Coating Association
- FIG. 3 shows a simplified first power current model (without heat losses) of a conventional drying process.
- the coated strip 2 is fed with a chemically bound burn energy of 4274 kW.
- the belt preheating 22 the belt is preheated to 270 ° C by the exhaust gases 13 of the thermal afterburning 24, this 1563 kW are required, the energy requirement of the solvent preheating can be neglected.
- FIG. 4 shows a simplified second energy current model of the drying installation according to the invention according to process variant 1.
- 4274 kW are supplied to the system as a chemically bound burn energy stream with the coated strip 2.
- 1563 kW are converted for the strip preheating 22 and 42 kW for the evaporation of the solvent in the drying chamber 1.
- the circulating solvent vapor is supplied directly to a burner system 3.
- the belt preheating 22 is thermally powered by the same burner system 3.
- a pore burner system is to be used, which converts about 40% of the fuel energy in the form of infrared radiation.
Abstract
The invention relates to a method for drying a product (2) in a drying system, the product (2) having been treated with a substance containing an organic solvent, said method comprising the steps: a) heating the product (2) by means of infrared radiation (21) and evaporating the solvent, forming a solvent vapour; b) discharging the solvent vapour from the drying system; c) supplying at least a part of the solvent vapour to a burner (3) and burning the solvent vapour with the burner (3); and d) using the infrared radiation arising during the combustion of the solvent vapour (21) to heat the product (2) in step a).
Description
Verfahren zur Trocknung eines mit einem ein Lösungsmittel enthaltenden Stoff behandelten Erzeugnisses Process for drying a product treated with a solvent-containing substance
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung eines Erzeugnisses in einer Trocknungsanlage, wobei das Erzeugnis mit einem ein organisches Lösungsmittel enthaltenden Stoff behandelt ist. The invention relates to a method for drying a product in a drying plant, wherein the product is treated with a substance containing an organic solvent.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in allen Bereichen angewendet werden, wo mit organisch-lösemittelhaltigen und brennbaren Stoffen kontaktierte Erzeugnisse getrocknet werden müssen. Die Erzeugnisse sollten geometrisch so beschaffen sein, dass sie über schmale Ein- und Auslassbereiche der Trockenkammer zu- bzw. abgeführt werden können, um zu verhindern, dass Lösemitteldampf unkontrolliert nach außen, bzw. Luft in größeren Mengen von außen ins Anlagen- innere dringen kann. Anwendungen für die vorliegende Erfindung sind u. a. die Bandbeschichtung (Coil Coating) sowie die Trocknung von Erzeugnissen, die aufgrund ihrer geringen Höhe mittels Förderband durch die schmalen Ein- und Auslassbereiche der Trockenkammer zugeführt werden können. Allgemein wird unter Trocknen das Entfernen bzw. Verringern des Flüssigkeitsanteils (Feuchte) in einem Feststoff durch thermische Behandlung verstanden, wobei die Flüssigkeit in die Dampfphase überführt und mit einem zwangszugeführten Gas, z. B. ein Fremdgas, abtransportiert wird. Bisherige Trocknungsanlagen werden so betrieben, dass die bei der Trocknung entstehende Zusammensetzung des Lösemitteldampf-Luft-Gemischs in der Trockenkammer unterhalb der unteren Explosionsgrenze gehalten wird, so dass im gesamten System zu keiner Zeit ein zündfähiges Gemisch entsteht. Die EP 0 869 323 A2 beschreibt einen Trockner für Materialbahnen mit Abgasre- zirkulation, bei dem erhitztes Gas mit einer Brennereinheit erzeugt und mit mindestens einem Ventilator im Trockner verteilt wird, um die Materialbahnen zu
trocknen. Ein Großteil des im Trockner entstehenden Abgases wird als Prozessgas für die Brennereinheit (Prozessluftbrenner) genutzt und nur der Rest wird thermisch nachverbrannt. Der Prozessluftbrenner ist gegen die Atmosphäre im Trockner abgeschirmt und das Verbrennungsgemisch wird für eine ausreichende Verweilzeit auf einem für die vollständige Verbrennung flüchtiger Lösungsmittel ausreichendem Temperaturniveau gehalten, bevor das so entstandene verbrannte Gas dem Inneren des Trockners wieder zugeführt wird. The process according to the invention can be used in all areas where products contacted with organic-solvent-containing and combustible substances have to be dried. The products should be geometrically designed in such a way that they can be supplied or removed via narrow inlet and outlet areas of the drying chamber, in order to prevent solvent vapor from escaping uncontrolled to the outside, or large quantities of air from the outside into the plant interior , Applications for the present invention include the coil coating and the drying of products that can be fed by means of conveyor belt through the narrow inlet and outlet areas of the drying chamber due to their low height. In general, drying is understood to mean the removal or reduction of the liquid content (moisture) in a solid by thermal treatment, wherein the liquid is converted into the vapor phase and mixed with a force-fed gas, eg. B. a foreign gas is transported away. Previous drying systems are operated in such a way that the composition of the solvent vapor / air mixture produced during drying in the drying chamber is kept below the lower explosion limit so that an ignitable mixture does not arise at any time in the entire system. EP 0 869 323 A2 describes a dryer for material webs with exhaust gas recirculation, in which heated gas is generated by a burner unit and distributed in the dryer with at least one fan in order to feed the material webs dry. A large part of the exhaust gas produced in the dryer is used as process gas for the burner unit (process air burner) and only the remainder is thermally post-combusted. The process air burner is shielded from the atmosphere in the dryer, and the combustion mixture is maintained at a sufficient temperature level for a sufficient residence time to completely combust volatile solvents before the resulting burned gas is returned to the interior of the dryer.
Aus der EP 0 582 077 A1 ist eine Trocknungsanlage für durchlaufende Waren- bahnen bekannt, die während des Trocknungsprozesses flüchtige Lösemittel freisetzen. Die Trocknungsluft in dem Trockner muss auf einer Temperatur von etwa 200°C gehalten werden, damit sich die Lösemittel verflüchtigen. Weiterhin darf die Konzentration der Lösemitteldämpfe in der Trockneratmosphäre einen vorgegebenen Wert nicht überschreiten. Deswegen muss aus dem Trockner Abgas abge- saugt und durch eine entsprechende Menge Frischluft ersetzt werden. Das lösemittelenthaltende Abgas wird thermisch nachverbrannt und die dabei freiwerdende erhebliche Wärmemenge wird teilweise zurückgewonnen, indem das so entstandene, heiße Reingas teilweise in den Trockner zurückgeführt wird und/oder zur Erhitzung eines Wärmeträgers benutzt wird. EP 0 582 077 A1 discloses a drying system for continuous product webs which release volatile solvents during the drying process. The drying air in the dryer must be kept at a temperature of about 200 ° C to allow the solvents to volatilize. Furthermore, the concentration of the solvent vapors in the dryer atmosphere must not exceed a predetermined value. Therefore, exhaust gas must be sucked out of the dryer and replaced with a corresponding amount of fresh air. The solvent-containing exhaust gas is thermally post-combusted and the resulting significant amount of heat is partially recovered by the resulting hot clean gas is partially returned to the dryer and / or used to heat a heat carrier.
Ein Trockner mit Infrarotheizung wird in DE 10 2007 025 760 A1 beschrieben. Die Werkstücke werden in der Trockenkammer zunächst durch eine Infrarot-Heizeinrichtung aufgeheizt und anschließend innerhalb der Trockenkammer mit Ventilatorunterstützung getrocknet. Die Infrarot-Heizeinrichtung ist mittels eines Brenners beheizt, dessen Rauchgase in einen Rauchgaskanal strömen, der mit mindestens einer Wandfläche in Verbindung steht, um das Werkstück durch Infrarotstrahlung zu erwärmen. A dryer with infrared heating is described in DE 10 2007 025 760 A1. The workpieces are first heated in the drying chamber by an infrared heater and then dried within the drying chamber with fan support. The infrared heater is heated by a burner whose flue gases flow into a flue gas channel communicating with at least one wall surface to heat the workpiece by infrared radiation.
In der EP 0 203 377 A1 ist ein Blastunnel zur Trocknung von lackierten Werkstü- cken beschrieben. Im Blastunnel ist eine Vielzahl von Strahlern (Infrarotstrahler) und Blasdüsen an den Tunnelwänden und/oder -decken angeordnet, welche an ein Luftfördersystem angeschlossen sind und Luft auf die zu trocknenden Werk-
stücke blasen. Werden zum Lackieren Lacke mit schwer verdunstenden Lösungsmitteln verwendet, so ist gegenüber konventionellen Lacken entweder eine längere Verdunstungsstrecke oder eine längere Verweilzeit im Blastunnel erforderlich. Die DE 696 04 31 1 T2 offenbart ein Verfahren zum Trocknen einer sich bewegenden Materialbahn, die eine flüchtige Substanzen enthaltende Beschichtung aufweist. Dabei wird Lösungsmittel enthaltende Luft abgestuft erwärmt, welche in einem Trocknungsgehäuse rezirkuliert. Ferner wird ein Verfahren zur optimalen Steuerung und Lenkung der Lösungsmittel enthaltenden Luft offenbart. Dabei werden Kondensation und Absetzen von Feuchtigkeit aus Lösungsmittel- und lösungsmittelbasierten Nebenprodukten wirksam verringert oder eliminiert. Zusätzlich zu der Reduzierung des Kondensates wird ein besseres und gleichmäßigeres Mischen der Atmosphäre in dem Trocknungsgehäuse erreicht, dadurch die Sicherheit erhöht und das Trocknungsverfahren verbessert, da Taschen mit hoher Konzentration der Lösungsmitteldämpfe verringert werden. EP 0 203 377 A1 describes a blast tunnel for drying painted workpieces. In the blast tunnel, a plurality of radiators (infrared radiators) and blowing nozzles are arranged on the tunnel walls and / or ceilings, which are connected to an air conveying system and supply air to the workpieces to be dried. Pieces blow. If varnishes with solvents which evaporate heavily are used for varnishing, then either a longer evaporation distance or a longer residence time in the blast tunnel is required compared to conventional varnishes. DE 696 04 31 1 T2 discloses a method for drying a moving material web which has a coating containing volatile substances. In this case, solvent-containing air is gradually heated, which recirculates in a drying housing. Also disclosed is a method for optimally controlling and directing the solvent-containing air. This effectively reduces or eliminates condensation and settling of moisture from solvent and solvent-based by-products. In addition to reducing the condensate, better and more uniform mixing of the atmosphere in the drying enclosure is achieved, thereby increasing safety and improving the drying process, as pockets of high concentration of solvent vapors are reduced.
Die DE 36 35 833 A1 betrifft einen Durchlauftrockner für Materialbahnen, bei dem jede mit Gas und Umluft des Trockners gespeiste Heizeinrichtung und Nachverbrennungseinrichtung zu einer Einheit zusammengefasst sind und bei dem eine geschlossene Brennkammer im Trocknergehäuse integriert ist. Es wird die Gefahr der Verkrackung der beim Trocknen flüchtig gewordenen und in der Trockneratmosphäre befindlichen Lösemittel beseitigt, weil die Trockneratmosphäre nicht unmittelbar mit sehr heißen Elementen, insbesondere nicht mit einer offen in den Trockner hinein brennenden Flamme, in Berührung kommt. DE 36 35 833 A1 relates to a continuous dryer for material webs, in which each supplied with gas and circulating air of the dryer heater and afterburner are combined into one unit and in which a closed combustion chamber is integrated in the dryer housing. It eliminates the risk of cracking of the volatile during drying and located in the dryer atmosphere solvent because the dryer atmosphere does not come directly with very hot elements, especially not with an open burning in the dryer flame in touch.
In konventionellen Verfahren zur Trocknung von mit organisch-lösemittelhaltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen werden die entstehenden Lösemitteldämpfe mit vorgewärmter Luft unterhalb der unteren Explosionsgrenze ausgetragen, was nur durch einen enorm hohen Luftvolumenstrom realisiert werden kann. Die aufzu- bringenden Luftvolumenströme bedingen einen signifikanten energetischen Aufwand, der über entsprechende Verdichterleistungen und Wärmeinträge kontinuierlich aufgebracht werden muss. Das durch den Trocknungsprozess entstehende
Lösemitteldampf-Luft-Gennisch kann unterhalb der unteren Explosionsgrenze nicht unmittelbar verbrannt werden, sondern muss über eine thermische Nachverbrennung umgesetzt werden, wobei ein zusätzlicher Brenngaseintrag notwendig ist. Wärme, die hierbei frei wird, muss zur Energieeinsparung mit hohem baulichem Aufwand über Wärmeübertragersysteme in das System zurückgeführt werden. Ein weiterer Nachteil ist der sich durch den hohen eingetragenen Luftvolumenstrom einstellende signifikant hohe Abgasvolumenstrom. Des Weiteren können nur durch geeignete verfahrenstechnische Maßnahmen lokale zündfähige Gemische und somit eine Explosionsgefahr in der Trockenkammer vermieden werden. In conventional processes for drying products treated with organic-solvent-containing substances, the resulting solvent vapors are discharged with preheated air below the lower explosive limit, which can only be achieved by an enormously high air volume flow. The air volume flows to be applied require a significant amount of energy, which must be applied continuously via appropriate compressor capacities and heat input. The resulting from the drying process Solvent vapor-air-Gennisch can not be burned directly below the lower explosion limit, but must be implemented via a thermal afterburning, with an additional fuel gas entry is necessary. Heat, which is released here, must be returned to the system via heat transfer systems to save energy with a high constructional effort. A further disadvantage is the significantly high exhaust gas volume flow which sets due to the high air volume flow entered. Furthermore, only by suitable procedural measures local ignitable mixtures and thus a risk of explosion in the drying chamber can be avoided.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Trocknungsprozess von mit organisch-lösemittel- haltigen Stoffen behandelten Erzeugnissen so gestaltet werden, dass die Lösemitteldämpfe ohne hohe Volumenströme an Trocknungsluft ausgetragen werden können. Die aufzubringenden Volumenströme sollen mit minimalem energetischem Aufwand aufrechterhalten und dabei die Bildung von zündfähigen Gemischen in der Trockenstrecke vermieden werden. The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a drying process of products treated with organic-solvent-containing substances should be designed so that the solvent vapors can be discharged without high volume flows of drying air. The volume flows to be applied should be maintained with minimal energy expenditure and the formation of ignitable mixtures in the drying section should be avoided.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 1 1 . This object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of claims 2 to 1. 1
Zur Trocknung eines mit einem organischen Lösemittel enthaltenden Stoff behandelten Erzeugnisses wird eine Trocknungsanlage vorteilhafterweise oberhalb der oberen Explosionsgrenze betrieben wird. Ein Lösemitteldampf, der während des Trocknungsprozesses entsteht, wird in einem Brennersystem bzw. Brenner verbrannt. Eine dabei erzeugte Infrarotstrahlung wird in den Trocken prozess eingekoppelt und direkt thermisch genutzt werden. Gemische aus brennbaren organischen Lösemitteln sind mit dem in Luft enthaltenden Sauerstoff bei bestimmten Mischungsverhältnissen explosionsfähig. Ein Bereich, der alle explosiven Mischungsverhältnisse zusammenfasst, wird von zwei
Explosionsgrenzen, der oberen und der unteren Explosionsgrenze, beschrieben. Unterhalb der unteren Explosionsgrenze ist die Konzentration des brennbaren Stoffs so gering, dass das Gemisch nicht zündfähig ist. Oberhalb der oberen Explosionsgrenze ist die Konzentration des brennbaren Stoffs im Gemisch so hoch, dass das Gemisch ebenfalls nicht zündfähig ist. Die untere und die obere Explosionsgrenze sind abhängig von der Art des brennbaren Stoffs sowie von dessen Konzentration im Sauerstoff enthaltenden Gas, beispielsweise in Luft. For drying a product treated with an organic solvent, a drying plant is advantageously operated above the upper explosion limit. A solvent vapor produced during the drying process is burned in a burner system. A generated infrared radiation is coupled into the drying process and used directly thermally. Mixtures of combustible organic solvents are explosive with the oxygen contained in air at certain mixing ratios. One area, which summarizes all explosive mixing ratios, becomes of two Explosion limits, the upper and lower explosion limit described. Below the lower explosion limit, the concentration of the flammable substance is so low that the mixture is not flammable. Above the upper explosive limit, the concentration of the flammable substance in the mixture is so high that the mixture is also non-flammable. The lower and upper explosive limits depend on the type of combustible substance and its concentration in the oxygen-containing gas, for example in air.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnun- gen näher erläutert. Es zeigen: Exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 schematisch eine erste Verfahrensvariante, 1 shows schematically a first process variant,
Fig. 2 schematisch eine zweite Verfahrensvariante, 2 shows schematically a second variant of the method,
Fig. 3 schematisch ein erstes Energiestrommodell und Fig. 3 shows schematically a first power current model and
Fig. 4 schematisch ein zweites Energiestrommodell. Nach der Erfindung sind zwei bevorzugte Verfahrensvarianten möglich, welche in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind. Bei beiden Verfahrensvarianten erfolgt der Abtransport des Lösemitteldampfs vollständig ohne den Eintrag von Trockenluft in eine Trockenkammer 1 der Trocknungsanlage. Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Verfahrensvariante befindet sich die Zusammensetzung des reinen rezirkulierenden Lösemitteldampfes in der Trocknungsanlage weit oberhalb der oberen Explosionsgrenze. Im Dauerbetrieb wird das Trockengut 2 bei der erforderlichen Betriebstemperatur kontinuierlich durch die Trockenkammer 1 geführt, wobei das Lösemittel vollständig verdampft. Um dies zu gewährleisten, wird die Betriebstemperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur des Lösemittels gehalten. Das Lösemittel wird über einen Rezirkulationsstrang 10, der nur Lösemitteldämpfe beinhaltet, abgeführt. Der Transport erfolgt über ein Verdichtermodul 4. Die thermische Energie zur Verdampfung des Lösemittels wird über den vom Brennersystem 3 generierten
Infrarotstrahlungsenergiestrom 21 eingekoppelt, wobei ein Verbrennungsraum und Trockenstrecke bzw. die Trocknungskammer 1 durch zumindest ein infrarotdurchlässiges Glasmodul 6 voneinander getrennt sind. Die Trocknungskammer 1 kann in zwei Zonen unterteilt sein, wobei eine erste Zone abwechselnd Infrarotstrahler und Blasdüsen und die zweite Zone nur Blasdüsen aufweist. Fig. 4 shows schematically a second Energiestrommodell. According to the invention, two preferred process variants are possible, which are shown in FIGS. 1 and 2. In both process variants, the removal of the solvent vapor takes place completely without the entry of dry air into a drying chamber 1 of the drying plant. In the first variant of the method shown in FIG. 1, the composition of the pure recirculating solvent vapor in the drying plant is far above the upper explosion limit. In continuous operation, the dry material 2 is continuously passed through the drying chamber 1 at the required operating temperature, the solvent completely evaporating. To ensure this, the operating temperature is kept above the evaporation temperature of the solvent. The solvent is removed via a Rezirkulationsstrang 10, which includes only solvent vapors. The transport takes place via a compressor module 4. The thermal energy for evaporating the solvent is generated by the burner system 3 Infrared radiation energy 21 coupled, wherein a combustion chamber and drying section or the drying chamber 1 by at least one infrared transparent glass module 6 are separated from each other. The drying chamber 1 can be subdivided into two zones, wherein a first zone alternately has infrared radiators and tuyeres and the second zone has only tuyeres.
Das Brennerabgas 13 wird separat abgeführt und kann weiterhin thermisch genutzt werden. Die notwendige Energie für das Brennersystem 3 wird direkt aus der chemisch gebundenen Energie des Lösungsmitteldampfs gewonnen, welche über eine erste Strömungsteilereinrichtung 15 zugeführt, in einem Mischer 5 mit der notwendigen Verbrennungsluft 9 vermischt und unmittelbar verbrannt werden. Die für den Trocknungsprozess notwendige Strömungsgeschwindigkeit in der Trockenkammer 1 wird über das Verdichtermodul 4 eingestellt. Im kontinuierlich laufenden Prozess wird dem System permanent eine Menge an Lösemitteldampf über die Brennereinrichtung entzogen, welche der erforderlichen Brennerleistung entspricht. Da in der Regel mehr Lösemittel verdampft wird als für den Betrieb der Brennereinrichtung notwendig ist und um den Betriebsdruck des Systems zu regeln, wird überschüssiger Lösemitteldampf über eine dritte Strömungsteilereinrichtung 17 aus der Trocknungsanlage abgeführt. Die dritte Strömungsteilereinrich- tung 17 wird bei den An- und Abfahrvorgängen genutzt um zuvor eingebrachtes Inertgas aus der Trocknungsanlage abzuführen. Überschüssiger Lösemitteldampf kann nach Bedarf über ein separates Brennersystem (hier nicht gezeigt) thermisch umgesetzt werden, die Wärmeenergie kann auf hohem Temperaturniveau an anderen Wärmesenken im Prozess ausgekoppelt werden (Beispiel: Bandvorwär- mung). Alternativ kann der überschüssige Lösemitteldampf auskondensiert und zurückgewonnen werden. Um einen unkontrollierten Austritt des Lösemitteldampfs aus dem System zu vermeiden, wird der Trockenprozess mit einem leichten Unterdruck (ca. 5 Pa unterhalb des Umgebungsdrucks) betrieben. Dabei gelangt nur ein minimaler Sauerstoffanteil mit der Umgebungsluft in das System, wobei die Zusammensetzung des entstehenden Lösemitteldampfgemisches dennoch weit oberhalb der oberen Zündgrenze gehalten wird. Zur Überwachung des minimalen O2-Eintrages kann eine Sauerstoffmessung im System verwendet werden. Alter-
nativ kann das System mit einem leichten Überdruck gefahren werden, hierbei wird an keinem Punkt des Systems Sauerstoff eingetragen, die Betrachtung des Systems erfolgt dann jenseits einer Betrachtung der Explosionsgrenzen. An sämtlichen Ein- und Auslässen des Systems sind entsprechende Absaugeinrichtungen vorzusehen, durch welche geringe Mengen an austretenden Lösemitteldämpfen durch Leckagen abgeführt werden. Das Verdichtermodul 4 muss dann im Rezirku- lationsstrang vor dem Trockenkammereintritt 7 positioniert werden, um einen leichten Überdruck zu realisieren. Eine mögliche Vorgehensweise zum Anfahren der Prozessstrecke ist die Folgende: Der Rezirkulationsstrang 10 wird am Trockenkammereintritt 7 und am Trockenkammerausaustritt 8 zunächst geschlossen und inertisiert. Das Inertgas (Stickstoff, Kohlendioxid o.ä.) wird über die Zuleitung 12 und die zweite Strömungsteilereinrichtung 16 eingespeist und zirkuliert über das Verdichtermodul 4. Das System wird zunächst mit konventionellem Brennstoff (Erdgas, Propangas) 14 und Verbrennungsluft 9 in einem Mischer 5 vorgemischt und über das Brennersystem 3 verbrannt. Die hierbei freigesetzte Wärmeenergie wird direkt im Prozess eingetragen. Das Brennersystem 3 koppelt einen großen Teil der Verbrennungsenergie in Form von IR-Strahlung 21 aus. Diese wird über ein infrarotdurchlässi- ges Glasmodul 6 in die Trockenkammer 1 eingetragen. Ab Erreichen der Betriebsbedingungen erfolgt die Öffnung der Trockenkammer 1 . Das Trockengut 2 wird über den Trockenkammereintritt 7 eingebracht, wobei die Verdampfung unmittelbar einsetzt. Die Abführung des Inertgas-Lösemitteldampfgemisches erfolgt über das Brennersystem 3, welches im Anfahrprozess durch den Stützbrennstoff 14 thermisch umgesetzt wird. Das Brennersystem 3 übernimmt hierdurch gleichzeitig die Aufgabe einer thermischen Nachverbrennung. Während dieses Vorgangs vermindert sich der Partialdruck des Inertgases im Rezirkulationsstrang 10. In Abhängigkeit vom noch vorhandenen Inertgasanteil und der einhergehenden Brennbarkeit des Gemischs wird der extern zugeführte konventionelle Brennstoff 14 allmählich durch den Lösungsmitteldampf substituiert bis das Brennersystem 3 komplett autark mit dem Lösemitteldampfgemisch betrieben wird.
Die in Fig. 2 gezeigte zweite Verfahrensvanante beschreibt eine modifizierte Form der ersten Verfahrensvariante. Analog zu Verfahrensvariante 1 wird der Trocken- prozess in einem weiteren Rezirkulationsstrang 1 1 betrieben. Der Unterschied zu Verfahrensvariante 1 besteht darin, dass nicht nur reine Lösemitteldämpfe im wei- teren Rezirkulationsstrang 1 1 bewegt werden, sondern auch Brennerabgase. Diese Brennerabgase 13 werden dem rezirkulierenden Lösemitteldampf über die Verteilereinrichtungen 19 und 20 des Brennersystems 3 zugeführt. Die Brennerabgase 13 enthalten durch den Verbrennungsvorgang nur einen geringen Sauerstoffanteil, das System befindet sich oberhalb der oberen Explosionsgrenze. Der Sau- erstoffanteil im rezirkulierenden Lösemitteldampf-Brennerabgas-Gemisch kann über eine Sauerstoffmessung überwacht werden. Ziel der Brennerabgaszuführung ist eine gezielte Beeinflussung der Prozessparameter im weiteren Rezirkulationsstrang 1 1 zur Optimierung der Trocknung. Parameter, die hierdurch beeinflusst werden können, sind unter anderem der Partialdruck der Lösemitteldämpfe ein- hergehend mit einer Beeinflussung der Kondensationstemperatur und die Verbrennungscharakteristik im Brennersystem 3. Analog zu Verfahrensvariante 1 sind Brennraum und Trockenkammer 1 durch ein infrarotdurchlässiges Glasmodul 6 getrennt. Der Anfahrprozess erfolgt analog zur Verfahrensvariante 1 . Für die beiden beschriebenen Verfahrensvarianten gilt, dass das Brennersystem 3 einen großen Teil der Verbrennungsenergie vorzugsweise in Form von Infrarotstrahlung auskoppelt. Als Brenner kann ein Infrarot-Strahlungsbrenner oder Porenbrenner benutzt werden. Ein Porenbrennersystem ist hierbei in der Lage einen großen Teil der Verbrennungsenergie in Form von IR-Strahlung stabil in einem weiten Leistungsmodulati- onsbereich auszukoppeln. Der Porenbrenner ist insbesondere in der Lage ohne Stützbrennstoff auch niederkalorische Brenngase umzusetzen. Speziell bei der Verbrennung von Lösemitteldampf wird eine Abgasqualität erreicht, bei der keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe nachweisbar vorliegen.
Für beide beschriebene Verfahrensvarianten gilt, dass sich das gesamte System weit oberhalb der oberen Explosionsgrenze befindet. Im gesamten System wird daher kein zündfähiges Gemisch gebildet. Der Lösungsmitteldampf kann ohne eine thermische Nachverbrennung direkt thermisch umgesetzt. Die dabei freige- setzte Wärmeenergie wird in Form der vom Brennersystem 3 erzeugten Infrarotstrahlung über das Glasmodul 6 direkt im Prozess der Trocknung eingesetzt. The burner exhaust 13 is discharged separately and can continue to be used thermally. The necessary energy for the burner system 3 is obtained directly from the chemically bound energy of the solvent vapor, which is supplied via a first flow divider 15, mixed in a mixer 5 with the necessary combustion air 9 and immediately burned. The flow rate required in the drying chamber 1 for the drying process is set via the compressor module 4. In the continuously running process, the system is permanently deprived of an amount of solvent vapor via the burner device, which corresponds to the required burner power. Since usually more solvent is evaporated than is necessary for the operation of the burner device and to regulate the operating pressure of the system, excess solvent vapor is removed via a third flow divider device 17 from the drying plant. The third flow divider device 17 is used during the startup and shutdown processes in order to remove previously introduced inert gas from the drying plant. Excess solvent vapor can be thermally converted as required via a separate burner system (not shown here), the heat energy can be coupled out at a high temperature level at other heat sinks in the process (example: belt preheating). Alternatively, the excess solvent vapor can be condensed out and recovered. In order to avoid an uncontrolled escape of the solvent vapor from the system, the drying process is operated with a slight negative pressure (about 5 Pa below the ambient pressure). In this case, only a minimal proportion of oxygen with the ambient air enters the system, wherein the composition of the resulting solvent vapor mixture is still kept well above the upper ignition limit. To monitor the minimum O2 entry, an oxygen measurement in the system can be used. Age- natively, the system can be operated with a slight overpressure, in which case oxygen is not introduced at any point in the system, the consideration of the system then takes place beyond consideration of the explosion limits. At all inlets and outlets of the system corresponding exhaust devices are to be provided, through which small amounts of escaping solvent vapors are discharged through leaks. The compressor module 4 must then be positioned in the recirculation line in front of the drying chamber inlet 7 in order to realize a slight overpressure. One possible procedure for starting up the process line is the following: The recirculation line 10 is first closed and rendered inert at the drying chamber inlet 7 and at the drying chamber outlet 8. The inert gas (nitrogen, carbon dioxide or the like) is fed via the supply line 12 and the second flow divider 16 and circulated via the compressor module 4. The system is first premixed with conventional fuel (natural gas, propane gas) 14 and combustion air 9 in a mixer 5 and burned over the burner system 3. The thermal energy released in this process is entered directly in the process. The burner system 3 decouples a large part of the combustion energy in the form of IR radiation 21. This is introduced into the drying chamber 1 via an infrared-transmissive glass module 6. When the operating conditions are reached, the drying chamber 1 is opened. The dry material 2 is introduced via the dry chamber inlet 7, wherein the evaporation begins immediately. The removal of the inert gas-solvent vapor mixture via the burner system 3, which is thermally reacted in the starting process by the support fuel 14. The burner system 3 assumes thereby simultaneously the task of a thermal afterburning. During this process, the partial pressure of the inert gas in Rezirkulationsstrang 10 decreases. Depending on the still existing inert gas and the associated flammability of the mixture of externally supplied conventional fuel 14 is gradually substituted by the solvent vapor until the burner system 3 is operated completely self-sufficient with the solvent vapor mixture. The second process variant shown in FIG. 2 describes a modified form of the first process variant. Analogously to process variant 1, the drying process is operated in a further recirculation line 11. The difference to method variant 1 is that not only pure solvent vapors are moved in the further recirculation line 11, but also burner exhaust gases. These burner exhaust gases 13 are supplied to the recirculating solvent vapor via the distributing devices 19 and 20 of the burner system 3. The burner exhaust gases 13 contain by the combustion process only a small proportion of oxygen, the system is located above the upper explosion limit. The oxygen content in the recirculating solvent vapor-burner exhaust gas mixture can be monitored via an oxygen measurement. The aim of the burner exhaust gas supply is a targeted influencing of the process parameters in the other recirculation strand 1 1 for optimizing the drying. Parameters which can be influenced thereby include, among others, the partial pressure of the solvent vapors, with an influence on the condensation temperature and the combustion characteristics in the burner system 3. Analogously to process variant 1, the combustion chamber and drying chamber 1 are separated by an infrared-transmissive glass module 6. The starting process is analogous to process variant 1. For the two described variants of the method, the burner system 3 decouples a large part of the combustion energy, preferably in the form of infrared radiation. As a burner, an infrared radiant burner or pore burner can be used. In this case, a pore burner system is able to decouple a large part of the combustion energy in the form of IR radiation stably in a wide power modulation range. The pore burner is in particular able to convert low calorie combustion gases without supporting fuel. Especially in the combustion of solvent vapor, an exhaust gas quality is achieved in which no unburned hydrocarbons are detectable. For both process variants described above, the entire system is far above the upper explosion limit. Therefore, no ignitable mixture is formed throughout the system. The solvent vapor can be thermally reacted directly without thermal afterburning. The heat energy released in the process is used in the form of the infrared radiation generated by the burner system 3 via the glass module 6 directly in the process of drying.
Ausführungsbeispiel Die folgende Betrachtung zeigt anhand einer energetischen Betrachtung das Einsparpotenzial der Verfahrensvariante 1 der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage gegenüber der konventionellen Fahrweise einer Trocknungsanlage. Als Grundlage für den Vergleich dienen typische Anlagendaten einer Bandbeschichtungsan- lage, die von der European Coil Coating Association (ECCA) publiziert wurden, siehe Tabelle 1 . EXEMPLARY EMBODIMENT The following consideration shows, on the basis of an energetic consideration, the potential savings of process variant 1 of the drying installation according to the invention compared with the conventional procedure of a drying installation. The basis for the comparison are typical plant data of a coil coating plant published by the European Coil Coating Association (ECCA), see Table 1.
Tabelle 1 : Charakteristika des Coil-Coating-Verfahrens [www.ecca.de] Table 1: Characteristics of the coil coating process [www.ecca.de]
Für die Berechnung werden folgende Anlagendaten angenommen: The following system data is assumed for the calculation:
• Bandanlage: Aluminiumband, Bandbreite 1500 mm, Banddicke 1 mm, Bandgeschwindigkeit 100 m/min, Dichte Aluminium 2,7 g/cm3, mittlere spez. Wärmekapazität 926 J/(kg K), Anlagentemperatur 270°C. · Lösemittel: Handelsübliches beim Coil-Coating verwendetes Lösemittel:
Heizwert 34193 kJ/kg, Schichtdicke 160 μηη (Lösemittelanteil 34 Ma.-%), Dichte (liqu. Tu) 0,9 kg/l, Lösemitteleintrag 450 kg/h, Dichte (gas., TB=270°C) 0,6 kg/m3, Verdampfungsenthalpie 46,9 kJ/mol, Molmasse Lösemittel 139 g/mol, untere Explosionsgrenze 52 g/m3 (20°C, 1013 hPa). • belt system: aluminum belt, belt width 1500 mm, belt thickness 1 mm, belt speed 100 m / min, density aluminum 2.7 g / cm 3 , average spec. Heat capacity 926 J / (kg K), system temperature 270 ° C. · Solvent: Commercially available solvent used in coil coating: Calorific value 34193 kJ / kg, layer thickness 160 μηη (solvent content 34 mass%), density (liquid Tu) 0.9 kg / l, solvent input 450 kg / h, density (gas., T B = 270 ° C) 0 , 6 kg / m 3 , evaporation enthalpy 46.9 kJ / mol, molar mass of solvent 139 g / mol, lower explosion limit 52 g / m 3 (20 ° C, 1013 hPa).
• Es werden keine Verlustwärmeströme betrachtet. • No loss of heat flows are considered.
Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes erstes Energiestrommodell (ohne Wärmeverluste) eines konventionellen Trocknungsprozesses. Mit dem beschichteten Band 2 wird ein chemisch gebundener Brennenergiestrom von 4274 kW zugeführt. In der Bandvorwärmung 22 wird das Band auf 270°C durch die Abgase 13 der thermischen Nachverbrennung 24 vorgewärmt, hierbei werden 1563 kW benötigt, der Energiebedarf der Lösemittelvorwärmung kann vernachlässigt werden. Des Weiteren wird vereinfacht angenommen, dass im Bereich der Bandvorwärmung 22 noch kein Lösemittel verdampft. In der Trockenkammer 1 werden zur Verdampfung des Lösemittels lediglich 42 kW benötigt. Zur Ermittlung des Luftvolumenstroms 23, der zur Verdampfung und zum Abtransport des Lösungsmitteldampfs aus der Trockenkammer 1 benötigt wird, wird unter Beachtung der DIN EN 1539 angenommen, dass das sich einstellende Lösemitteldampf-Luft-Gemisch 26 in der Tro- ckenkammer 10% unterhalb der unteren Explosionsgrenze gehalten wird. Dies entspricht einem erforderlichen Luftvolumenstrom von 43270 Nm3/h. Das getrocknete Band wird im Anschluss ohne Kühlung aus der Trockenkammer 1 ausgetragen, das finale Lösemitteldampf-Luft-Gemisch 26 wird der thermischen Nachverbrennung 24 zugeführt. Eine herkömmliche thermische Nachverbrennung arbeitet unter Beachtung einer ausreichenden Verweilzeit des Brennstoff-Luft-Gemisches im Brennraum bei ca. 900°C. Das gewährleistet eine vollständige Umsetzung der Kohlenwasserstoffe zu CO2 und H2O. Unter Berücksichtigung der chemisch gebundenen Energie im Lösemitteldampf-Luft-Gemisch 26 müssen 7102 kW als zusätzlicher Brenngasstrom 25 der thermischen Nachverbrennung 24 zugeführt werden, um diese Abgastemperatur zu erreichen. Hierbei werden keine Brennraumverluste berücksichtigt. Der im Brennerabgas 13 enthaltene Enthalpiestrom beträgt 15358 kW. 3982 kW werden im Anschluss über ein Wärmeübertragersys-
tem 27 zur Vorwärmung der Trockenluft 23 übertragen und weitere 1563 kW zur Bandvorwärmung 22. Pro Meter zu trocknendes Band werden bei dieser konventionellen Variante 1 ,896 kJ ins System eingetragen. Durch die Abgase der thermischen Nachverbrennung 13 und das getrocknete Band werden 1 1376 kW ausge- tragen, die an anderen Wärmesenken ausgekoppelt werden müssen. FIG. 3 shows a simplified first power current model (without heat losses) of a conventional drying process. The coated strip 2 is fed with a chemically bound burn energy of 4274 kW. In the belt preheating 22, the belt is preheated to 270 ° C by the exhaust gases 13 of the thermal afterburning 24, this 1563 kW are required, the energy requirement of the solvent preheating can be neglected. Furthermore, it is assumed in a simplified manner that no solvent evaporates in the region of the strip preheating 22. In the drying chamber 1 only 42 kW are needed to evaporate the solvent. To determine the air volume flow 23, which is required for evaporation and removal of the solvent vapor from the drying chamber 1, it is assumed, taking into account DIN EN 1539, that the resulting solvent vapor-air mixture 26 in the drying chamber is 10% below the lower one Explosion limit is maintained. This corresponds to a required air volume flow of 43270 Nm 3 / h. The dried strip is then discharged without cooling from the drying chamber 1, the final solvent vapor-air mixture 26 is the thermal afterburning 24 supplied. A conventional thermal afterburning works under consideration of a sufficient residence time of the fuel-air mixture in the combustion chamber at about 900 ° C. This ensures a complete conversion of the hydrocarbons to CO2 and H 2 O. Taking into account the chemically bound energy in the solvent vapor-air mixture 26 7102 kW must be supplied as additional fuel gas stream 25 of the thermal afterburning 24 to achieve this exhaust gas temperature. Here, no combustion chamber losses are taken into account. The enthalpy flow contained in the burner exhaust 13 is 15358 kW. 3982 kW are then connected via a heat exchanger system 27 to preheat the dry air 23 and transfer another 1563 kW for belt preheating 22. Per meter of belt to be dried in this conventional variant 1, 896 kJ entered into the system. The exhaust gases from the thermal afterburning 13 and the dried strip produce 1 1376 kW, which must be decoupled at other heat sinks.
In Fig. 4 ist ein vereinfachtes zweites Energiestrommodell der erfindungsgemäßen Trocknungsanlage nach Verfahrensvariante 1 dargestellt. Analog zum konventionellen Trocknungsverfahren werden 4274 kW dem System als chemisch gebun- dener Brennenergiestrom mit dem beschichteten Band 2 zugeführt. 1563 kW werden für die Bandvorwärmung 22 und 42 kW für die Verdampfung des Lösemittels in der Trockenkammer 1 umgesetzt. Wie in der vorliegenden Erfindungsbeschreibung dargestellt, wird der zirkulierende Lösemitteldampf direkt einem Brennersystem 3 zugeführt. Im vorliegenden Energiestrommodell wird die Bandvorwärmung 22 über das gleiche Brennersystem 3 thermisch versorgt. In der erfindungsgemäßen Ausführung der Trocknungsanlage soll ein Porenbrennersystem verwendet werden, welches ca. 40% der Brennstoffenergie in Form von Infrarotstrahlung umsetzt. Unter Beachtung des Infrarotanteiles werden 1 18 kW zur Trocknung und 3908 kW für die Bandvorwärmung ausgekoppelt. Pro Meter zu trocknendes Band werden bei dieser Verfahrensvariante 0,712 kJ ins System eingetragen. Durch die Brennabgase 13 und das getrocknete Band werden 3984 kW ausgetragen, die an anderen Wärmesenken ausgekoppelt werden müssen. Zusätzlich werden 290 kW chemisch gebundene Energie als unverbrannter Lösemitteldampf ausgetragen. Dieser kann anschließend auskondensiert und zurückgewonnen werden. FIG. 4 shows a simplified second energy current model of the drying installation according to the invention according to process variant 1. As in the conventional drying process, 4274 kW are supplied to the system as a chemically bound burn energy stream with the coated strip 2. 1563 kW are converted for the strip preheating 22 and 42 kW for the evaporation of the solvent in the drying chamber 1. As shown in the present invention description, the circulating solvent vapor is supplied directly to a burner system 3. In the present power model, the belt preheating 22 is thermally powered by the same burner system 3. In the embodiment of the drying system according to the invention, a pore burner system is to be used, which converts about 40% of the fuel energy in the form of infrared radiation. Taking into account the infrared component, 1 18 kW is decoupled for drying and 3908 kW for belt preheating. Per meter of belt to be dried in this process variant 0.712 kJ registered in the system. By the combustion exhaust gases 13 and the dried band 3984 kW are discharged, which must be decoupled at other heat sinks. In addition, 290 kW of chemically bound energy are discharged as unburned solvent vapor. This can then be condensed out and recovered.
Zusammenfassend wird festgestellt, dass mit den erfindungsgemäßen Verfahrensvarianten im Vergleich zu konventionellen Trocknungsanlagen der Brennstoffeintrag durch die Stützfeuerung zu 100% eingespart wird. Die benötigte thermische Energie des Prozesses kann vollständig durch die chemisch gebundene Energie im Lösemittel gedeckt werden. Mit Hilfe der Porenbrennertechnologie ist eine rückstandsfreie Umsetzung der Lösemitteldämpfe möglich.
Bezugszeichenliste In summary, it is found that with the process variants according to the invention compared to conventional drying systems, the fuel input through the backup firing is saved to 100%. The required thermal energy of the process can be completely covered by the chemically bound energy in the solvent. With the help of pore burner technology, a residue-free conversion of the solvent vapors is possible. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Trockenkammer 1 drying chamber
2 Trockengut 2 dry goods
3 Brennersystem 3 burner system
4 Verdichtermodul 4 compressor module
5 Mischer 5 mixers
6 Infrarotdurchlässiges Glasmodul 6 Infrared transparent glass module
7 Trockenkammereintritt 7 dry chamber entry
8 Trockenkammeraustritt 8 drying chamber outlet
9 Verbrennungsluft 9 combustion air
10 Rezirkulationsstrang 10 recirculation line
1 1 weiterer Rezirkulationsstrang 1 1 more recirculation strand
12 Inertgaszuführung 12 inert gas supply
13 Brennerabgas 13 burner exhaust gas
14 Stützbrennstoff für Startprozesse 14 supporting fuel for starting processes
15 erste Strömungsteilereinrichtung 15 first flow divider device
16 zweite Strömungsteilereinrichtung 16 second flow divider device
17 dritte Strömungsteilereinrichtung 17 third flow divider device
18 vierte Strömungsteilereinrichtung 18 fourth flow divider device
19 fünfte Strömungsteilereinrichtung 19 fifth flow divider device
20 sechste Strömungsteilereinrichtung 20 sixth flow divider device
21 Infrarotstrahlung 21 infrared radiation
22 Bandvorwärmung 22 tape preheating
23 Trockenluft konventionelle Verfahren 23 dry air conventional procedures
24 thermische Nachverbrennung 24 thermal afterburning
25 Stützbrennstoff für die thermische Nachverbrennung 25 Support fuel for thermal afterburning
26 Lösemittel-Luft-Gemisch unterhalb der unteren Explosionsgrenze 26 Solvent-air mixture below the lower explosion limit
27 Wärmeübertragersystem
27 heat exchanger system
Claims
1 . Verfahren zur Trocknung eines Erzeugnisses (2) in einer Trocknungsanlage, wobei das Erzeugnis (2) von mit einem ein organisches Lösemittel enthalten- den Stoff behandelt ist mit folgenden Schritten: a) Erwärmen des Erzeugnisses (2) mittels Infrarotstrahlung (21 ) und Verdampfen des Lösemittels unter Ausbildung eines Lösemitteldampfs, b) Abführen des Lösemitteldampfs aus der Trocknungsanlage, c) Zuführen zumindest eines Teils des Lösemitteldampfs zu einem Brenner (3) und Verbrennen des Lösemitteldampfs mit dem Brenner (3), und d) Verwenden der beim Verbrennen des Lösemitteldampfs entstehenden Infrarotstrahlung (21 ) zum Erwärmen des Erzeugnisses (2) im Schritt a). 1 . Process for drying a product (2) in a drying plant, the product (2) being treated with a substance containing an organic solvent, comprising the following steps: a) heating the product (2) by means of infrared radiation (21) and evaporating the product Solvent under formation of a solvent vapor, b) removal of the solvent vapor from the drying plant, c) feeding at least a portion of the solvent vapor to a burner (3) and burning the solvent vapor with the burner (3), and d) using the resulting when burning the solvent vapor Infrared radiation (21) for heating the product (2) in step a).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei beim Schritt a) eine Konzentration des Lösemittels in einer Trockenkammer (1 ) der Trocknungsanlage oberhalb der obe- ren Explosionsgrenze gehalten wird.. 2. The method of claim 1, wherein in step a) a concentration of the solvent in a drying chamber (1) of the drying plant is kept above the upper explosive limit.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein weiterer Teil des Lösemitteldampfs in Trockenkammer (1 ) ohne Fremdgaseintrag rezirkuliert wird. 3. The method of claim 1 or 2, wherein a further portion of the solvent vapor in the drying chamber (1) is recirculated without foreign gas input.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Abführen Lösemitteldampfs beim Schritt b) durch Zuführen von Verbrennungsabgas (13) und/oder das Rezirkulieren des Lösemitteldampfs unterstützt wird. 4. The method of claim 3, wherein the removal of solvent vapor in step b) by supplying combustion exhaust gas (13) and / or the recirculation of the solvent vapor is supported.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trocknungsanlage bei Unterdruck betrieben wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the drying plant is operated at negative pressure.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Trocknungsanlage bei Überdruck betrieben wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the drying plant is operated at overpressure.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei im Bereich eines Ein- und Auslasses der Trockenkammer (1 ) austretender Lösemitteldampf mittels einer Absaugvorrichtung abgesaugt wird. 7. The method according to claim 6, wherein in the region of an inlet and outlet of the drying chamber (1) exiting solvent vapor is sucked by means of a suction device.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Brenner (3) ein Porenbrenner verwendet wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein as burner (3) a pore burner is used.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brenner (3) in einem Brennerraum aufgenommen ist und die Infrarotstrahlung (21 ) durch ein den Brennerraum vom Trocknungsraum (1 ) trennendes infrarotdurchlässiges Glasmodul (6) in die Trocknungskammer (1 ) eingekoppelt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the burner (3) is received in a burner chamber and the infrared radiation (21) by a the burner chamber from the drying room (1) separating infrared transparent glass module (6) is coupled into the drying chamber (1).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Anfahren der Trocknungsanlage die Trockenkammer (1 ) mit Inertgas beladen wird und anschließend das Inertgas kontinuierlich durch Lösemitteldampf substituiert wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein for starting the drying plant, the drying chamber (1) is loaded with inert gas and then the inert gas is continuously substituted by solvent vapor.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein überschüssiger Teil des Lösemitteldampfs aus der Trocknungsanlage abgeführt wird.. 1 1. Method according to one of the preceding claims, wherein an excess portion of the solvent vapor is discharged from the drying plant.
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