DE102021109810A1

DE102021109810A1 - Werkstückbearbeitungsanlage und verfahren zum herstellen und betreiben einer solchen werkstückbearbeitungsanlage

Info

Publication number: DE102021109810A1
Application number: DE102021109810.6A
Authority: DE
Inventors: Björn Beeh; Heiko Dieter; Dietmar Wieland; Kevin Woll; Oliver Iglauer-Angrik
Original assignee: Duerr Systems AG
Current assignee: Duerr Systems AG
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2022-10-20
Also published as: WO2022223075A1; EP4327039A1; CN117203480A; DE112022002203A5

Abstract

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

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückbearbeitungsanlage, insbesondere eine Werkstückbearbeitungsanlage zum Trocknen und/oder Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken, mit einer thermischen Abluftreinigungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Werkstückbearbeitungsanlage. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Durchlauftrockner, Durchlaufhärtungsanlagen, Kammertrockner und Kammerhärtungsanlagen, in denen lackierte und/oder geklebte Karosserien oder Karosserieteile getrocknet und/oder gehärtet werden können.
Werkstückbearbeitungsanlagen müssen häufig mit einer thermischen Abluftreinigung (TAR) ausgestattet sein, um die geltenden gesetzlichen Anforderungen zur Abreinigung von Kohlenwasserstoffen aus einer Abluft zum Beispiel aus Trockneranlagen im Rahmen des Immissionsschutzes zu erfüllen. Klassischerweise bestehen TAR-Vorrichtungen aus einem Brenner und einer Brennkammer, wobei die Brennkammer funktionsbedingt für hohe Verbrennungstemperaturen sehr komplex und kostenintensiv ausgelegt sein muss (z.B. Verwendung hochwertiger Stähle). Aufgrund der Komplexität lassen sich die TAR-Vorrichtungen in der Regel nicht verändern / anpassen, weshalb sie zum Beispiel bei Kapazitätsänderungen und/oder Umstrukturierungen von Werkstückbearbeitungsanlagen ausgetauscht werden müssen, was sehr aufwändig und kostenintensiv ist. Außerdem muss die Auslegung der TAR-Vorrichtung in der Regel auf Maximalwerte erfolgen, was meist auch zu einer großen Dimensionierung und damit zu einem schwierigen Einbau in die jeweilige Werkstückbearbeitungsanlage führen kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Werkstückbearbeitungsanlage mit thermischer Abluftreinigung zu schaffen, die auf einfache Weise eine Flexibilität von Betriebszuständen und/oder Strukturen der Werkstückbearbeitungsanlage ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im unabhängigen Anspruch 1 definierte Werkstückbearbeitungsanlage. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Werkstückbearbeitungsanlage weist eine Prozesskammer zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken auf, wobei die Prozesskammer mit wenigstens einer Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und wenigstens einer Abluftleitung zum Ausleiten von zu reinigender Abluft aus der Prozesskammer verbunden ist. Außerdem weist die Werkstückbearbeitungsanlage gemäß der Erfindung wenigstens ein modulares thermisches Abluftreinigungssystem (TAR-System) mit mehreren Brennermodulen auf, die jeweils eine Brennkammer mit einem Brennraum zum thermischen Behandeln eines Rohgases darin, einen an die Brennkammer angeschlossenen Brenner (z.B. zum Verbrennen von in dem zu reinigenden Rohgas enthaltenen Schadstoffen), einen Rohgaseingang zum Einleiten des zu reinigenden Rohgases in das jeweilige Brennermodul und einen Reingasausgang zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus dem jeweiligen Brennermodul aufweisen. Dieses wenigstens eine modulare TAR-System ist in ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen unterteilbar, die jeweils ein einzelnes Brennermodul oder wenigstens zwei aneinandergekoppelte Brennermodule aufweisen und die jeweils individuell in der Werkstückbearbeitungsanlage positionierbar sind und individuell an die wenigstens eine Abluftleitung anschließbar sind. Je nach ausgewählter Unterteilung des modularen TAR-Systems sind dementsprechend die mehreren Rohgaseingänge der mehreren Brennermodule wahlweise einzeln an eine jeweilige Rohgaszuleitung oder gruppenweise an eine gemeinsame Rohgaszuleitung angeschlossen und sind die mehreren Reingasausgänge der mehreren Brennermodule wahlweise einzeln an eine jeweilige Reingasableitung oder gruppenweise an eine gemeinsame Reingasableitung angeschlossen.
Die vorgeschlagene Modularität des TAR-Systems ermöglicht einen flexiblen Aufbau mit unterschiedlichen Anzahlen von Brennermodulen und mit unterschiedlichen Anzahlen von getrennten Abluftreinigungsvorrichtungen mit flexiblen Anzahlen von Brennermodulen sowie eine einfache Modifikation einzelner Brennermodule, sodass das TAR-System auf einfache Weise an variable Leistungserfordernisse und/oder variable Strukturen der Werkstückbearbeitungsanlage angepasst werden kann. Die Modularität eröffnet viele unterschiedliche Integrationsmöglichkeiten des TAR-Systems in den Gesamtaufbau der Anlage, da das TAR-System durch die flexible / beliebige Unterteilbarkeit wahlweise aufgebaut werden kann als (i) eine Gesamtmodulvorrichtung mit allen Brennermodulen oder (ii) mehrteilig mit ein oder mehr Teilmodulvorrichtung mit jeweils wenigstens zwei Brennermodulen oder (iii) mehrteilig mit ein oder mehr Einzelmodulvorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul oder (iv) mehrteilig mit ein oder mehr Teilmodulvorrichtungen mit jeweils wenigstens zwei Brennermodulen und ein oder mehr Einzelmodulvorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul, sodass auf einfache Weise auf Basis des vorhandenen TAR-Systems zum Beispiel auf örtliche Gegebenheiten, verfügbare Raumverhältnisse, prozesstechnische Vorteile, spezifische Anforderungen an die Anlage oder energetische Randbedingungen eingegangen werden kann. So haben die Teilmodulvorrichtungen und die Einzelmodulvorrichtungen einen geringeren Raumbedarf und können deshalb auch auf einfache Weise in komplexe Anlagenstrukturen mit kleinen Montageräumen eingebaut werden, und ermöglicht die Aufteilung des TAR-Systems in separate Teilmodulvorrichtungen und/oder Einzelmodulvorrichtungen eine einfache Verbindung mit mehreren Abluftleitungen der Anlage, die sogar weit auseinanderliegen können. Außerdem eröffnet die Modularität eine flexible Betriebsweise des vorhandenen TAR-Systems, insbesondere durch eine variabel betreibbare Anzahl der vorhandenen Brennermodule, sodass auf einfache Weise Leistungsanpassungen des TAR-Systems zum Beispiel an aktuelle Abluftmengen und/oder aktuelle Wärmeenergiebedarfe der Anlage umgesetzt werden können.
Die erfindungsgemäße Werkstückbehandlungsanlage hat wenigstens ein solches modulares TAR-System. D.h. zum Beispiel im Fall von sehr großen Anlagen können wahlweise auch zwei oder mehr solche modularen TAR-Systeme enthalten sein. Falls das modulare TAR-System in wenigstens zwei separate Abluftreinigungsvorrichtungen unterteilt wird, können diese entweder durch individuell zugeordnete Steuerungen oder eine gemeinsame Zentralsteuerung betrieben und dabei vorzugsweise individuell angesteuert werden. Das vorgeschlagene modulare TAR-System, das wahlweise in mehrere Abluftreinigungsvorrichtungen unterteilt werden kann, unterscheidet sich zum Beispiel von herkömmlichen Anlagen mit mehreren Abluftreinigungsvorrichtungen durch die Variabilität der Unterteilung und der Anzahl der Brennermodule in einer Abluftreinigungsvorrichtung.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstückbearbeitungsanlage mit einem einzelnen Heizkreislauf versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise eine Gesamtmodulvorrichtung haben, in der alle Brennermodule des TAR-Systems aneinandergekoppelt sind, wobei die Rohgaseingänge aller Brennermodule an die wenigstens eine Abluftleitung angeschlossen sind und die Reingasausgänge aller Brennermodule an eine gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, und wobei die gemeinsame Reingasableitung über einen Wärmeübertrager mit dem einen Heizkreislauf der Prozesskammer verbunden ist. Der Wärmeübertrager kann zur Wärmeübertragung vom Reingas auf ein Heizgas des Heizkreislaufes oder alternativ auch zum Einleiten zumindest eines Teils des Reingases als Heizgas in den Heizkreislauf konfiguriert sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstückbearbeitungsanlage mit wenigstens zwei Abluftleitungen verbunden und mit wenigstens zwei separaten Heizkreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise wenigstens zwei Teilmodulvorrichtungen mit jeweils wenigstens zwei aneinandergekoppelten Brennermodulen haben, deren Rohgaseingänge jeweils alle an eine der wenigstens zwei Abluftleitungen angeschlossen sind und deren Reingasausgänge jeweils alle an eine jeweilige gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, wobei die gemeinsamen Reingasableitungen jeweils über einen jeweiligen Wärmeübertrager mit dem jeweiligen Heizkreislauf der Prozesskammer verbunden sind. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für Werkstückbearbeitungsanlagen, bei denen die Prozesskammer zwei Prozesskammerzonen mit unterschiedlichen Temperaturen (z.B. für Vortrockner und Haupttrockner) aufweist. Die Wärmeübertrager können jeweils zur Wärmeübertragung vom Reingas auf ein Heizgas des jeweiligen Heizkreislaufes oder alternativ auch zum Einleiten eines Teils des Reingases als Heizgas in den jeweiligen Heizkreislauf konfiguriert sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstückbearbeitungsanlage mit mehreren Umluftkreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise eine Gesamtmodulgruppe haben, in der alle Brennermodule aneinandergekoppelt sind, wobei die Rohgaseingänge aller Brennermodule an die wenigstens eine Abluftleitung angeschlossen sind und die Reingasausgänge aller Brennermodule an eine gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, und wobei die gemeinsame Reingasableitung über jeweilige Umluft-Wärmeübertrager oder jeweilige Umluft-Mischkammern mit zumindest einem Teil, bevorzugt mit allen Umluftkreisläufen verbunden ist. Optional können die Umluftkreisläufe zumindest teilweise jeweils einen Umluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall die Umluft-Wärmeübertrager bzw. Umluft-Mischkammern vorzugsweise in den jeweiligen Umluftrekuperatoren enthalten sind. Über die Umluft-Mischkammern, die mit der Reingasableitung und den Umluftleitungen der jeweiligen Umluftkreisläufe verbunden sind, kann ein Teil des Reingases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstückbearbeitungsanlage mit wenigstens zwei Abluftleitungen verbunden und mit mehreren Umluftkreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise wenigstens zwei Teilmodulvorrichtungen mit jeweils wenigstens zwei aneinandergekoppelten Brennermodulen haben, deren Rohgaseingänge jeweils alle an eine der wenigstens zwei Abluftleitungen angeschlossen sind und deren Reingasausgänge jeweils alle an eine jeweilige gemeinsame Reingasableitung angeschlossen sind, wobei die wenigstens zwei gemeinsamen Reingasableitungen jeweils über jeweilige Umluft-Wärmeübertrager oder jeweilige Umluft-Mischkammern mit einem Teil der Umluftkreisläufe verbunden sind. Optional können die Umluftkreisläufe zumindest teilweise jeweils einen Umluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall die Umluft-Wärmeübertrager bzw. Umluft-Mischkammern vorzugsweise in den jeweiligen Umluftrekuperatoren enthalten sind. Über die Umluft-Mischkammern, die mit der Reingasableitung und den Umluftleitungen der jeweiligen Umluftkreisläufe verbunden sind, kann ein Teil des Reingases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstückbearbeitungsanlage mit mehreren Abluftleitungen verbunden und mit mehreren Umluftkreisläufen versehen. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise mehrere Einzelmodulvorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul haben, deren Rohgaseingänge jeweils an einer jeweiligen der mehreren Abluftleitungen angeschlossen sind und deren Reingasausgänge jeweils an einer einzelnen Reingasableitung angeschlossen sind, wobei die mehreren einzelnen Reingasableitungen jeweils über einen jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager oder eine jeweilige Umluft-Mischkammer mit einem jeweiligen der mehreren Umluftkreisläufe verbunden sind. Optional können die Umluftkreisläufe zumindest teilweise jeweils einen Umluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall die Umluft-Wärmeübertrager bzw. Umluft-Mischkammern vorzugsweise in den jeweiligen Umluftrekuperatoren enthalten sind. Über die Umluft-Mischkammern, die mit der Reingasableitung und den Umluftleitungen der jeweiligen Umluftkreisläufe verbunden sind, kann ein Teil des Reingases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden.
Bei den drei vorgenannten Ausführungsformen können die Gesamtmodulvorrichtung bzw. die Teilmodulvorrichtungen bzw. die Einzelmodulvorrichtungen außerdem eingangsseitig mit einer Frischluftleitung verbunden sein, um die Abluft aus der Prozesskammer mit Frischluft zu vermischen. Die Frischlufteinleitung kann über die Rohgaseingänge oder über zusätzliche Frischlufteingänge mit der über die Rohgaseingänge eingeleiteten Abluft vermischt werden. Bei der Gesamtmodulvorrichtung und bei den Teilmodulvorrichtungen kann die Frischluftzufuhr in alle Brennermodule oder in einen Teil der Brennermodule erfolgen. Durch ein solches Vermischen der Abluft mit Frischluft im TAR-System kann die Frischluft als Reingas über die von der Reingasableitung angefahrenen Umluft-Mischkammern in den Umluftrekuperatoren in die Prozesskammer eingeleitet werden, sodass auf zusätzliche Frischluftleitungen in die Prozesskammer platzsparend verzichtet werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prozesskammer der Werkstückbearbeitungsanlage mit mehreren Umluftkreisläufen versehen, in denen jeweils ein Umluftrekuperator mit einem Umluft-Wärmeübertrager oder einer Umluft-Mischkammer enthalten ist. In diesem Fall kann das TAR-System vorzugsweise mehrere Einzelmodulvorrichtungen mit jeweils einem einzelnen Brennermodul haben, die jeweils in einen jeweiligen der mehreren Umluftrekuperatoren integriert sind. Optional kann das TAR-System zusätzlich zu oder anstelle von den Einzelmodulvorrichtungen auch wenigstens eine Teilmodulvorrichtung mit zwei oder mehr Brennermodulen haben, die ebenfalls in einen jeweiligen der mehreren Umluftrekuperatoren integriert ist, was insbesondere zum Beispiel bei einem erhöhten Wärmebedarf in einer Zone der Prozesskammer vorteilhaft sein kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können die gemeinsame Reingasableitung oder die gemeinsamen Reingasableitungen oder die einzelnen Reingasableitungen in den obigen Ausführungsformen jeweils ferner stromab der Wärmeübertrager der Heizgaskreisläufe bzw. der Umluftkreisläufe über einen weiteren Wärmeübertrager mit der wenigstens einen Frischluftleitung verbunden sein. Optional kann die wenigstens eine Frischluftleitung einen Frischluftrekuperator aufweisen, in welchem Fall der Frischluft-Wärmeübertrager vorzugsweise in diesem Frischluftrekuperator enthalten ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das TAR-System ferner ein oder mehr Zusatzmodule ohne Brenner aufweisen, die jeweils wahlweise in eine Abluftreinigungsvorrichtung des TAR-Systems derart integrierbar sind, dass deren Innenräume mit den Brennräumen der jeweiligen benachbarten Brennkammern zum Bilden eines gemeinsamen Innenraums verbunden sind, und jeweils wenigstens ein Zusatzfunktionselement aufweisen. Vorzugsweise weist das TAR-System die gleiche Anzahl an Zusatzmodulen wie die Anzahl an Brennermodulen auf, sodass im Extremfall auch alle Einzelmodulvorrichtung jeweils um ein Zusatzmodul ergänzt werden können. Die Integration eines Zusatzmoduls kann je nach Konstruktion und/oder Bedarf und/oder Art des Zusatzfunktionselements an ein Brennermodul am Rand der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung oder zwischen zwei Brennermodule integriert werden. Die Zusatzmodule haben als ein Zusatzfunktionselement beispielsweise eine Heizvorrichtung (z.B. elektrisch, induktiv, mit Brenner, etc.) zum Aufheizen des Brennraums des Brennmoduls bzw. der Brennräume oder des gemeinsamen Brennraums der Brennmodule auf eine Brenntemperatur oder mit erhöhter Leistung zum Schnellaufheizen. Ein alternatives oder wenigstens ein weiteres Zusatzfunktionselement kann zum Beispiel wenigstens eine Zusatzfunktion für die jeweilige Abluftreinigungsvorrichtung des TAR-Systems haben, die ausgewählt ist aus: (a) Vergrößern eines (gemeinsamen) Brennraums der Brennkammer(n); (b) Kompensieren von Dimensionsveränderungen (insbesondere thermisch bedingte Längenänderungen) der Abluftreinigungsvorrichtung; (c) Wärmeübertragung vom Reingas im gemeinsamen Innenraum auf ein anderes Fluid außerhalb der Abluftreinigungsvorrichtung; (d) Heißgasausleitung; (e) Wärmespeicherung; (f) Katalysator; (g) Austragen von Fluiden und/oder Partikeln aus dem gemeinsamen Innenraum; (h) Eindüsen von Zusatzmitteln in den gemeinsamen Innenraum; und (i) Adsorbieren oder Absorbieren von Schadstoffen aus dem Innenraum.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können die Brennkammern von aneinandergekoppelten Brennermodulen in einer Abluftreinigungsvorrichtung des TAR-Systems zumindest teilweise über ein oder mehr Durchgangsöffnungen miteinander verbunden sein, sodass ein Gasaustausch zwischen den jeweiligen benachbarten Brennermodulen stattfinden kann. Durch diese Bildung eines gemeinsamen Brennraums kann zum Beispiel mit nur einem Aufheizbrenner die gesamte Gesamtmodulvorrichtung bzw. Teilmodulvorrichtung auf die erforderliche Mindestreaktionstemperatur vorgeheizt werden, und kann die erforderliche Spülung / Vorbelüftung gemeinsam für den gemeinsamen Brennraum aller Brennkammern erfolgen. Diese Verbindung der Brennräume kann optional auch so ausgeführt sein, dass die Durchgangsöffnungen jeweils durch ein Absperrorgan (z.B. eine Klappe oder ein Schieber) absperrbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann an den Rohgaseingängen der Brennermodule des TAR-Systems jeweils eine Ventilvorrichtung zum wahlweisen Öffnen oder Schließen und optional auch zum Drosseln des jeweiligen Rohgaseingangs vorgesehen sein, wobei diese Ventilvorrichtungen auch von aneinandergekoppelten Brennermodulen unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Hierdurch kann eine Gesamtluftmenge des zu reinigenden Rohgases auf eine geeignete Anzahl der aneinandergekoppelten Brennermodule verteilt werden, sodass die einzelnen Brenner der Gesamtmodulgruppe bzw. Teilmodulgruppe jeweils mit wenigstens einer Mindestluftmenge und höchsten einer Maximalluftmenge für den Brennerbetrieb beaufschlagt werden. Im Fall von Einzelmodulvorrichtungen können diese dann je nach Betriebszustand oder Betriebsmodus der Werkstückbearbeitungsanlage durch diese Ventilvorrichtungen unabhängig voneinander in Betrieb genommen oder im Standby-Modus gehalten werden. Falls die Brennermodule auch Gaszugänge für Brennstoff haben, können solche Ventilvorrichtungen vorzugsweise auch zum wahlweisen Öffnen oder Schließen und optional auch zum Drosseln des jeweiligen Gaszugangs vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann in der wenigstens einen Abluftleitung stromauf des TAR-Systems ein Abluftventilator zur Abluftströmungsmengensteuerung vorgesehen sein. Falls an eine Abluftleitung mindestens zwei separate Abluftreinigungsvorrichtungen des TAR-Systems angeschlossen sind, ist vorzugweise in jedem Teilanschluss der Abluftleitung ein Abluftventilator vorgesehen, sodass die Aufteilung der Abluftströmungsmenge auf die mehreren Abluftreinigungsvorrichtungen flexibel geregelt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann dem TAR-System wenigstens ein zusätzliches Brennermodul hinzugefügt oder wenigstens ein vorhandenes Brennermodul entnommen werden und/oder können die Brennermodule des TAR-Systems (auch in den separaten Abluftreinigungsvorrichtungen) ausgetauscht (d.h. durch neue Brennermodule ersetzt) werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Brenner wenigstens eines Brennermoduls des TAR-Systems ein Wärmeübertragungssystem zur Wärmeübertragung vom ausströmenden Reingas auf einströmendes Rohgas und/oder einströmenden Brennstoff integriert haben. D.h. der Brenner ist als ein rekuperativer Brenner ausgestaltet. Vorzugsweise sind alle oder die meisten Brenner des modularen TAR-Systems als rekuperative Brenner ausgestaltet.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung. In dem Verfahren wird eine Prozesskammer zum Aufnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken bereitgestellt, wobei die Prozesskammer mit wenigstens einer Frischluftleitung zum Einleiten von Frischluft in die Prozesskammer und wenigstens einer Abluftleitung zum Ausleiten von zu reinigender Abluft aus der Prozesskammer verbunden wird. Erfindungsgemäß wird in dem Verfahren ferner wenigstens ein modulares thermisches Abluftreinigungssystem mit mehreren Brennermodulen bereitgestellt, die jeweils eine Brennkammer mit einem Brennraum zum thermischen Behandeln eines Rohgases darin, einen an die Brennkammer angeschlossenen Brenner (z.B. zum Verbrennen von in dem zu reinigenden Rohgas enthaltenen Schadstoffen), einen Rohgaseingang zum Einleiten des zu reinigenden Rohgases in das jeweilige Brennermodul und einen Reingasausgang zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus dem jeweiligen Brennermodul aufweisen. Dieses wenigstens eine modulare TAR-System wird dann in ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen unterteilt, die jeweils ein einzelnes Brennermodul oder wenigstens zwei aneinandergekoppelte Brennermodule aufweisen. Danach können die so gebildeten ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen relativ zur Prozesskammer individuell positioniert und an die wenigstens eine Abluftleitung individuell angeschlossen werden.
Durch dieses Herstellungsverfahren, das die Montage, die Inbetriebnahme und gegebenenfalls auch einen Wartungsprozess betrifft, können die gleichen Vorteile wie mit der oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung erzielt werden. Bezüglich der Vorteile und vorteilhaften / bevorzugten Ausführungsvarianten sowie Begriffsbedeutungen wird deshalb einfach auf die obigen Erläuterungen in Zusammenhang mit der Werkstückbearbeitungsanlage verwiesen.
Neben dem normalen Betrieb einer Werkstückbearbeitungsanlage mit thermischer Abluftreinigung, der dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist, ermöglicht das oben beschriebene spezielle Konzept des modularen TAR-Systems der Erfindung zudem besonders vorteilhafte Betriebsweisen. Das Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage der Erfindung umfasst vorzugsweise wenigstens einen der folgenden Aspekte:

(i) die mehreren Teilmodulvorrichtungen und/oder Einzelmodulvorrichtungen des wenigstens einen modularen TAR-Systems werden individuell betrieben (z.B. eingeschaltet, ausgeschaltet);
(ii) die mehreren Brennermodule der einen Gesamtmodulvorrichtung und/oder der wenigstens einen Teilmodulvorrichtung des wenigstens einen modularen TAR-Systems werden individuell oder gruppenweise betrieben (z.B. eingeschaltet, ausgeschaltet); und
(iii) die Abluftströmungsmenge aus der Prozesskammer durch die wenigstens eine Abluftleitung zu den ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen des wenigstens einen modularen thermischen Abluftreinigungssystems wird geregelt.

Durch die genannten möglichen individuellen Betriebe können die Leistungen des gesamten TAR-Systems bzw. der einzelnen Abluftreinigungsvorrichtungen zum Beispiel an den Betriebszustand der Prozesskammer angepasst werden und damit gegebenenfalls auch der Energiebedarf reduziert werden. Zum Beispiel kann bei einer niedrigen Gesamtluftmenge der zu reinigenden Abluft die Anzahl der aktivierten Brenner in einer Gesamt- oder Teilmodulvorrichtung reduziert werden, sodass die einzelnen Brenner der Brennermodule in vorteilhaften Betriebsbereichen gefahren werden können und auch Energie gespart werden kann. Durch den individuellen oder gruppenweisen Betrieb der mehreren Brennermodule in einer gebildeten Abluftreinigungsvorrichtung können außerdem zum Beispiel im Teillastbetrieb die einzelnen aktiven Brennermodule ausgetauscht werden, sodass eine Vergleichmäßigung der Belastungen der mehreren Brenner erzielt werden kann. Die Abluftströmungsmenge kann je nach Anwendungsfall zum Beispiel in Abhängigkeit der Trocknerauslastung (Anzahl Karosserien im Trockner) und damit in Abhängigkeit von der Lösemittelfracht, die durch die Karosserien in den Trockner eingebracht wird, geregelt werden.
Die obigen Verfahren zum Herstellen und Betreiben der Werkstückbearbeitungsanlage umfassen vorzugsweise jeweils ferner wenigstens einen der Schritte des Hinzufügens wenigstens eines zusätzlichen Brennermoduls zum modularen TAR-System; des Entfernens wenigstens eines Brennermoduls aus dem modularen TAR-System; und des Austauschens wenigstens eines Brennermoduls im modularen TAR-System mit einem neuen Brennermodul. Die Modularität des TAR-Systems und damit auch der gebildeten Abluftreinigungsvorrichtungen ermöglicht ein Austauschen / Ergänzen / Entnehmen von Brennermodulen mit geringem Aufwand.
Die Erfindung ist grundsätzlich für beliebige Werkstückbearbeitungsanlagen einsetzbar, die eine thermische Abluftreinigung benötigen. Besonders vorteilhaft anwendbar ist die Erfindung mit dem modularen TAR-System für Werkstückbearbeitungsanlagen zum Trocknen / Vernetzen / Härten von lackierten und/oder beschichteten und/oder geklebten Werkstücken (z.B. Karosserien oder Karosserieteile) zum Beispiel in Form von Durchlauftrocknern, Durchlaufhärtungsanlagen, Kammertrocknern oder Kammerhärtungsanlagen.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:

1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsvariante des modularen thermischen Abluftreinigungssystems für eine Werkstückbearbeitungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsvariante des modularen thermischen Abluftreinigungssystems für eine Werkstückbearbeitungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 eine Veranschaulichung der möglichen Unterteilungen des modularen thermischen Abluftreinigungssystems von 1;
4 eine Veranschaulichung der möglichen Unterteilungen des modularen thermischen Abluftreinigungssystems von 2; und
5 bis 16 verschiedene Ausführungsbeispiele von Werkstückbearbeitungsanlagen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bezugnehmend auf 1 und 3 wird zunächst beispielhaft das Grundprinzip einer ersten Ausführungsvariante des modularen thermischen Abluftreinigungssystems (TAR-Systems), das für die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage eingesetzt wird, einschließlich verschiedener optionaler Ausführungsvarianten näher beschrieben.
Das TAR-System 10 ist modular ausgebildet und enthält mehrere (in 1 beispielhaft vier) Brennermodule 12 zum Bilden wenigstens einer Abluftreinigungsvorrichtung (siehe 3). Die Brennermodule 12 enthalten jeweils eine Brennkammer 14 mit einem Brennraum darin und einen vorzugsweise von oben in die Brennkammer 14 hineinragenden Brenner 19. Die Brennkammern 14 haben jeweils einen Brenner-Anschlussflansch 18 zum Anschließen des Brenners 19 sowie Anschlussflansche 15 zum Aneinanderkoppeln von benachbarten Brennkammern 14. Das TAR-System 10 hat außerdem Abschlussflansche 17 zum Anbringen an die äußeren (rechts und links in 1) Brennermodule 12n zum Abschließen einer jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung. Wie in 1 dargestellt, haben die Anschlussflansche 15 vorzugsweise Durchgangsöffnungen 16, um die Brennräume der benachbarten Brennkammern 14 zu einem gemeinsamen Brennraum miteinander zu verbinden, sodass ein Gasaustausch zwischen den Brennkammern stattfinden kann und damit ein gemeinsamer Brennraum entsteht. Optional können an den Durchgangsöffnungen 16 Absperrorgane (nicht dargestellt, z.B. in Form von Klappen oder Schiebern) vorgesehen sein, um bei Bedarf einen Teil oder alle Durchgangsöffnungen 16 absperren zu können. Das Absperren der Durchgangsöffnung 16 ist auch sinnvoll, wenn der entsprechende Anschlussflansch 15 des jeweiligen Brennermoduls 12 außen an der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung positioniert ist und deshalb auch mit einem Abschlussflansch 17 abgedeckt wird.
Die Brenner 19 haben jeweils einen Rohgaseingang 21 zum Einleiten eines zu reinigenden Rohgases (Abluft aus Prozesskammer 42 der später beschriebenen Anlage 40) von einer Rohgaszuleitung 20 (gekoppelt an Abluftleitung 48 der später beschriebenen Anlage 40) durch den Brenner 19 in die Brennkammer 14, einen Gaszugang 13 zum Einleiten eines Brennstoffes in den Brenner 19 und einen Reingasausgang 22 zum Ausleiten eines gereinigten Reingases aus der Brennkammer 14 durch den Brenner 19 in eine Reingasableitung 23. Während in 1 die Rohgaseingänge 21 aller Brennermodule 12 mit einer gemeinsamen Rohgaszuleitung 20 verbunden sind und die Reingasausgänge 22 aller Brennermodule 12n mit einer gemeinsamen Reingasableitung 23 verbunden sind, können die Rohgaseingänge und Reingasausgänge je nach Anwendungsfall, d.h. je nach Struktur der Werkstückbearbeitungsanlage alternativ auch einzeln mit einzelnen Rohgaszuleitungen oder gruppenweise mit verschiedenen gemeinsamen Rohgaszuleitungen bzw. einzeln mit einzelnen Reingasableitungen oder gruppenweise mit verschiedenen gemeinsamen Reingasableitungen verbunden sein.
Die Brenner 19 ragen vorzugsweise jeweils von oben nach unten in die jeweilige Brennkammer 14 bzw. deren Brennraum (oben und unten bezogen auf den installierten Zustand). Hierdurch kann ein Absetzen von Feststoffen und/oder Kondensaten aus der Abluft in den Brennräumen begünstigt werden. Zum Entfernen solcher aus der Abluft abgesetzten Elemente aus den Brennräumen können, obwohl nicht dargestellt, im unteren Bereich der Brennkammern 14 oder in einem später erläuterten Zusatzmodul 36 vorzugsweise Austragungsvorrichtungen zum permanenten oder phasenweisen Austragen der abgesetzten Feststoffe und/oder Kondensate vorgesehen sein. Die Austragungsvorrichtungen der Brennermodule bzw. die entsprechenden Zusatzfunktionselemente des Zusatzmoduls können beispielsweise mechanische Fördereinrichtungen (z.B. Förderschnecken), Absaugvorrichtungen und/oder Ausspülvorrichtungen umfassen.
Die Brenner 19 haben vorzugsweise eine runde oder elliptische oder polygonale (z.B. rechteckig, hexagonal, oktogonal) Querschnittsform für strömungstechnische Vorteile. Die Brenner 19 haben ferner vorzugsweise jeweils ein integriertes Wärmeübertragungssystem 29 zur Wärmeübertragung vom ausströmenden Reingas auf das einströmende Reingas und den einströmenden Brennstoff, d.h. die Brenner 19 sind vorzugsweise als rekuperative Brenner ausgestaltet. Die Erfindung ist in diesem Zusammenhang auf keine spezielle Ausführungsform dieser Wärmeübertragungssysteme 29 eingeschränkt.
Die Brenner 19 der mehreren Brennermodule 12 sind unabhängig voneinander ansteuerbar / betreibbar. Zum Ausführen eines geeigneten Betriebs der mehreren Brennermodule 12 sind vorzugsweise ein oder mehr der folgenden Merkmale vorgesehen: wenigstens eine Temperaturerfassungsvorrichtung (z.B. ein Temperatursensor wie beispielsweise ein Thermoelement, IR-Sensor, Pyrometer, Widerstandsthermometer) 30 in einer Brennkammer 14 oder einer Durchgangsöffnung 16 zum Erfassen einer Temperatur im Brennraum; wenigstens eine Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 zum Erfassen einer aktuellen zu reinigenden Abluftmenge; mehrere Ventilvorrichtungen 26 an den Brennermodulen 12 jeweils zum wahlweisen Öffnen oder Schließen und optional auch zum Drosseln des jeweiligen Rohgaseingangs 21 und des jeweiligen Gaszugangs 13. Die wenigstens eine Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 ist in 1 beispielhaft als ein Strömungsratensensor in der Rohgaszuleitung 20 angedeutet; alternativ kann die Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 auch mehrere Differenzdrucksensoren über jeweils einen Brenner 19 oder einen Differenzdrucksensor über alle Brennermodule 12 aufweisen.
In der Rohgaszuleitung 20 bzw. der Abluftleitung 48 ist vorzugsweise auch ein Abluftventilator 48 vorgesehen, um die Abluftströmungsmengenrate aus der Prozesskammer 42 der Anlage 40 in das TAR-System 10 bzw. dessen Abluftreinigungsvorrichtungen zu steuern.
Das modulare TAR-System 10 kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Brennermodulen 12 haben. Außerdem können durch die Modularität je nach Bedarf auf einfache Weise zusätzliche Brennermodule hinzugefügt oder einzelne Brennermodule entfernt werden. Außerdem können die Brennermodule 12 grundsätzlich auf beliebige Luftmengen ausgelegt sein, beispielsweise auf 500 Nm³/h oder 1000 Nm³/h je Brennermodul.
Der erläuterte modulare Aufbau des TAR-Systems 10 ermöglicht auf einfache Weise eine besondere Flexibilität des TAR-Systems 10 und damit auch eine einfache Anpassung des TAR-Systems 10 an flexible Strukturen und/oder flexible Leistungsbedarfe der jeweiligen Werkstückbearbeitungsanlage. Wie in 3 veranschaulicht, kann das modulare TAR-System 10 mit seinen mehreren Brennermodulen 12 variabel unterteilt werden. In einer ersten Variante (oben links in 3) wird im TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32 gebildet, in der alle Brennermodule 12 des TAR-Systems 10 aneinandergekoppelt sind. Im Ausführungsbeispiel von 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 enthält diese eine Gesamtmodulvorrichtung beispielhaft alle vier Brennermodule 12. In einer zweiten Variante (unten links in 3) werden im TAR-System 10 mehrere Teilmodulvorrichtungen 33 gebildet, in denen jeweils wenigstens zwei Brennermodule 12 des TAR-Systems 10 aneinandergekoppelt sind. Im Ausführungsbeispiel von 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 werden in dieser zweiten Variante zwei Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b jeweils beispielhaft mit zwei Brennermodulen 12 gebildet. In anderen Ausführungsformen können in dieser zweiten Variante je nach Gesamtanzahl der Brennermodule 12 auch mehr als zwei Teilmodulvorrichtungen 33, Teilmodulvorrichtungen 33 mit mehr als zwei Brennermodulen 12 und/oder Teilmodulvorrichtungen 33 mit unterschiedlichen Anzahlen von Brennermodulen 12 gebildet werden. In einer dritten Variante (unten rechts in 3) werden im TAR-System 10 nur Einzelmodulvorrichtungen 34 gebildet, in denen jeweils ein einzelnes Brennermodul 12 des TAR-Systems 10 vorhanden ist. Im Ausführungsbeispiel von 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 werden in dieser dritten Variante insgesamt beispielhaft vier Einzelmodulvorrichtungen 34a, 34b, 34c, 34d gebildet. Eine vierte Variante (oben rechts in 3) ist eine Kombination der zweiten und dritten Varianten, d.h. es werden ein oder mehr Teilmodulvorrichtungen 33 mit jeweils wenigstens zwei Brennermodulen 12 und ein oder mehr Einzelmodulvorrichtungen 34 mit jeweils einem einzelnen Brennermodul 12 gebildet. Im Ausführungsbeispiel von 1 mit insgesamt vier Brennermodulen 12 können in dieser vierten Variante beispielhaft eine Teilmodulvorrichtung 33a mit zwei Brennermodulen 12 und zwei Einzelmodulvorrichtungen 34a, 34b gebildet werden.
Die Gesamtmodulvorrichtung 32, die Teilmodulvorrichtung 33 und die Einzelmodulvorrichtung 34 bilden jeweils eine thermische Abluftreinigungsvorrichtung. Die Teilmodulvorrichtungen 33 und die Einzelmodulvorrichtungen 34 haben einen geringeren Platzbedarf und können deshalb auch auf einfache Weise in komplexe Anlagenstrukturen mit kleinen Montageräumen eingebaut werden. Außerdem ergibt die Unterteilung des TAR-Systems 10 in separate Teilmodulvorrichtungen 33 und/oder Einzelmodulvorrichtungen 34 eine einfache Möglichkeit zur Verbindung mit mehreren Abluftleitungen 48 der Werkstückbearbeitungsanlage 40, die sogar weit auseinanderliegen können. Andererseits sind die Gesamtmodulvorrichtung 32 und die Teilmodulvorrichtungen 33 wegen ihres Inhalts mehrerer Brennermodule 12 jeweils für größere zu reinigende Abluftmengen als die Einzelmodulvorrichtungen 34 geeignet.
Außerdem bieten die Gesamtmodulvorrichtung 32 und die Teilmodulvorrichtungen 33 aufgrund ihrer jeweiligen Modularität mit der individuellen Steuerbarkeit ihrer mehreren vorhandenen Brenner 19 im Vergleich zu den herkömmlichen nicht-modularen Abluftreinigungsvorrichtungen verschiedene vorteilhafte Betriebsweisen. So können zum Beispiel nach der Vorbelüftung je nach Vorwahl alle oder nur einzelne Brennermodule 12 aktiviert werden, woraufhin die Regelung der einzelnen Brenner 19 dann modulierend erfolgt, bis die Mindestluftmenge oder die Maximalluftmenge je Brenner 19 erreicht wird. Zum Beispiel kann bei Unterschreiten der Mindestluftmenge eines oder mehrerer Brenner 19, welche mithilfe der Luftmengenerfassungsvorrichtung 28 erfasst werden kann, eines der Brennermodule 12 außer Betrieb gesetzt werden, indem zunächst die jeweilige Ventilvorrichtung 26 die Brennstoffeinleitung absperrt und dann nach einer Spülung des Brenners 19 zum Entfernen der verbliebenen Gase aus dem Brenner auch die Rohgaseinleitung absperrt. Die Brenner 19 der übrigen Brennermodule 12 übernehmen dann auch die Abluftmenge des außer Betrieb gesetzten Brennermoduls, sodass bei diesen die Mindestluftmenge für den ordentlichen Betrieb jeweils nicht unterschritten wird. Wird im umgekehrten Betriebsfall die Maximalluftmenge aller aktiven Brennermodule 12 erreicht, so können ein oder mehr zusätzliche Brennermodule, die sich noch im Standby-Modus befinden, in Betrieb gesetzt werden. Um Kapazitätsengpässe zu verhindern, kann der Betrieb der weiteren Brennermodule vorzugsweise bereits ab 80-90% der Maximalluftmenge vorbereitet werden. Aufgrund der verbundenen Brennkammern 14 ist aber keine Vorbelüftung der neu in Betrieb zu nehmenden Brennermodule 12 erforderlich, sodass die Reaktionszeit auf Luftmengenänderungen auf ein Mindestmaß verkürzt werden kann. Falls die Anzahl der vorhandenen Brennermodule 12 nicht ausreicht, um die Abluftströmungsmenge in zuverlässiger Weise zu behandeln, so kann die Abluftströmungsmenge auch durch den Abluftventilator 24 reduziert werden. Die durch die Modularität ermöglichte Betriebsweise des TAR-Systems 10 erzielt eine Energieeinsparung, da nicht immer alle Brennermodule 12 in Betrieb sein müssen, und eine Leistungsanpassung an die aktuelle Abluftströmungsmenge. Falls die Brennräume der Brennkammern 14n über Durchgangsöffnungen 16 verbunden sind, ist es auch möglich, mit nur einem Aufheizbrenner 19 die gesamte Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33 auf die erforderliche Mindest-Reaktionstemperatur vorzuheizen. Auch die Spülungs- und Vorbelüftungsprozesse erfolgen so über den gesamten Brennraum, sodass der Zeitaufwand im Vergleich zu herkömmlichen TAR-Vorrichtungen deutlich reduziert werden kann. Bei Bedarf von Energie, die über die vorhandene Energie im TAR-System 10 hinausgeht, ist es zudem möglich, dass ein oder mehr der mehreren Brennermodule 12 mit Frischluft betrieben werden, um zusätzliche Energie zur Verfügung zu stellen. Die restlichen Brennermodule 12 werden weiter mit dem zu reinigenden Rohgas betrieben. Diese Vorgehensweise kann zum Beispiel auch genutzt werden, um bei einem Aufheizvorgang der Werkstückbearbeitungsanlage den erhöhten Energiebedarf durch mehr in Betrieb gehaltene Brennermodule 12 abzudecken.
Bezugnehmend auf 2 und 4 wird nun beispielhaft das Grundprinzip einer zweiten Ausführungsvariante des modularen TAR-Systems, das für die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage eingesetzt wird, näher beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, kann das TAR-System 10 zusätzlich zu den mehreren Brennermodulen 12 ein oder mehr Zusatzmodule 36 ohne eigenen Brenner aufweisen. Im Ausführungsbeispiel von 2 ist das Zusatzmodul 36 an ein Brennermodul 12 ankoppelbar. In einer anderen Ausführungsform kann das Zusatzmodul 36 auch zwischen zwei Brennermodulen 12 einkoppelbar sein. Wie beispielhaft in 4 veranschaulicht, wird in allen Ausführungsvarianten der Unterteilung des TAR-Systems 10 vorzugsweise jeweils ein Zusatzmodul 36 in alle gebildeten Abluftreinigungsvorrichtungen 32, 33, 34 des TAR-Systems 10 integriert. Damit auch im Fall einer Unterteilung des TAR-Systems in ausschließlich Einzelmodulvorrichtungen 34 die Brennermodule 12 aller Einzelmodulvorrichtungen 34 jeweils mit einem Zusatzmodul 36 kombiniert werden können, kann das TAR-System 10 bevorzugt genauso viele Zusatzmodule 36 wie Brennermodule 12 beinhalten.
Wie in 2 angedeutet, sind die Zusatzmodule 36 in jedem Fall wahlweise in die jeweilige Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 des TAR-Systems 10 derart integrierbar, dass deren Innenräume mit den Brennräumen der jeweiligen benachbarten Brennkammern 14 zum Bilden eines gemeinsamen Innenraums verbunden sind. Zu diesem Zweck können auch die Zusatzmodule 36 in ihren Anschlussflanschen mit Durchgangsöffnungen versehen sein. Wenn das Zusatzmodul 36 an ein einzelnes Brennermodul 12 einer Einzelmodulvorrichtung 34 oder an ein äußeres Brennermodul 12 einer Gesamtmodulvorrichtung 32 oder Teilmodulvorrichtung 33 angekoppelt wird, wird ein Abschlussflansche 17 außen an das Zusatzmodul 36 angebracht.
Die Zusatzmodule 36 haben jeweils wenigstens ein Zusatzfunktionselement 37, 38. Bevorzugt haben die Zusatzmodule 36 jeweils eine Heizvorrichtung 37 (z.B. elektrisch, induktiv, mit Brenner, etc.) als Zusatzfunktionselement zum Aufheizen des Brennraums des einen Brennmoduls 12 bzw. der Brennräume oder des gemeinsamen Brennraums der mehreren Brennmodule 12 auf eine Brenntemperatur. Optional kann die Heizvorrichtung 37 mit erhöhter Leistung auch zum Schnellaufheizen des Brennraums / der Brennräume / des gemeinsamen Brennraums dienen. Wenigstens ein alternatives oder weiteres Zusatzfunktionselement 38 kann zum Beispiel wenigstens eine Zusatzfunktion für die jeweilige Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 des TAR-Systems haben, die ausgewählt ist aus zum Beispiel: (a) Vergrößern eines (gemeinsamen) Brennraums der Brennkammer(n) 14; (b) Kompensieren von Dimensionsveränderungen (insbesondere thermisch bedingte Längenänderungen) der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34, sodass die Gesamtgröße der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 auch bei starken Temperaturbelastungen im Wesentlichen gleichgehalten werden kann; (c) Wärmeübertragung vom Reingas im gemeinsamen Innenraum auf ein anderes Fluid außerhalb der Abluftreinigungsvorrichtung, sodass zum Beispiel ORC-Arbeitsmedien, Prozessgase (z.B. Trocknerluft, Desorptionsluft, etc.) oder dergleichen erwärmt werden können; (d) Heißgasausleitung, die beispielsweise zur Reingasableitung 23 geführt ist, um das Reingas nach der Wärmeabgabe in den Wärmeübertragungssystemen 29 der Brenner 19 wieder etwas zu erwärmen, und/oder zu irgendwelchen Wärmetauschern der jeweiligen Werkstückbearbeitungsanlage 40 geführt ist, wodurch zudem ein Überhitzen der jeweiligen Abgasreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 vermieden werden kann; (e) Wärmespeicherung durch Wärmespeicherelemente zum Aufnehmen eines Teils der Wärmeenergie aus dem Reingas im gemeinsamen Innenraum, um die so gespeicherte Wärme zum Beispiel für regenerative Alternativ- oder Zusatzprozesse, zur Verbesserung der Wiederstart-Eigenschaften der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 benutzen zu können; (f) Katalysator durch Katalysatorelemente mit einer Katalysatorfunktion zum Behandeln des Rohgases; (g) Austragen von Fluiden und/oder Partikeln (z.B. Feststoffe, Kondensate) aus dem gemeinsamen Innenraum, was dem Reinigen der jeweiligen Abluftreinigungsvorrichtung 32, 33, 34 und einer effektiveren Behandlung des zu reinigenden Rohgases dienen kann; (h) Eindüsen von Zusatzmitteln (z.B. Hilfsstoff zur selektiven nichtkatalytischen Reduktion (SNCR) zum Beispiel zum Reinigen von stickstoffhaltigen Rohgasen) in den gemeinsamen Innenraum; und (i) Adsorbieren oder Absorbieren von Schadstoffen (z.B. CO₂) aus dem Innenraum.
Die Funktionsweise einer thermischen Abluftreinigungsvorrichtung und deren Brenner sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Es kann deshalb hier auf eine detailliertere Erläuterung verzichtet werden.
Der Betrieb des modularen TAR-Systems 10 kann neben den üblichen Betriebsweisen herkömmlicher TAR-Vorrichtungen aber bevorzugt auch (i) ein individuelles Betreiben der mehreren Teilmodulvorrichtungen 33 und/oder Einzelmodulvorrichtungen 34; (ii) ein individuelles oder gruppenweises Betreiben der mehreren Brennermodule 12 der einen Gesamtmodulvorrichtung 32 und/oder der wenigstens einen Teilmodulvorrichtung 33; und/oder ein Regeln der Abluftströmungsmenge aus der Prozesskammer 42 durch die wenigstens eine Abluftleitung 48 zu den ein oder mehr Abluftreinigungsvorrichtungen 32, 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, 34d aufweisen. Das individuelle oder gruppenweise Betreiben der Brennermodule 12 der Gesamt- oder Teilmodulvorrichtung 32, 33 kann dabei zum Beispiel genutzt werden, um (a) eine Anzahl der Brennermodule 12 entsprechend der zu behandelnden Abluftmenge in Betrieb zu nehmen; (b) wenigstens eines der mehreren Brennermodule 12 abzuschalten, falls eine Abluftmenge einen vorgegebenen Grenzwert der Rohgasmenge unterschreitet; und/oder (c) einen Teil der Brennermodule 12 mit Abluftzufuhr zum Brenner 19 und einen anderen Teil der Brennermodule 12 mit Frischluftzufuhr zum Brenner 19 zu betreiben. Das Regeln der Abluftströmungsmenge kann zum Beispiel in Abhängigkeit der Trocknerauslastung (Anzahl Karosserien im Trockner) und damit in Abhängigkeit von der Lösemittelfracht, die durch die Karosserien in den Trockner eingebracht wird, erfolgen.
Das anhand der 1 bis 4 beschriebene modulare TAR-System 10 der Erfindung kann vorteilhafterweise für Werkstückbehandlungsanlagen zum Trocknen und/oder Härten von lackierten / beschichteten / geklebten Werkstücken (z.B. Karosserien oder Karosserieteile) verwendet werden. Bezugnehmend auf 5 bis 16 werden nun beispielhaft verschiedene Ausführungsformen einer solchen Werkstückbehandlungsanlage mit entsprechend angepassten Abluftreinigungsvorrichtungen 32, 33, 34 des TAR-Systems 10 der Erfindung näher erläutert. Die grundsätzliche Funktionsweise und die detaillierte Konstruktion solcher Werkstückbehandlungsanlagen 40 sind dem Fachmann bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung, weshalb nachfolgend nur der grobe Aufbau der verschiedenen Werkstückbehandlungsanlagen erläutert wird.
5 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem zentralen Beheizungskonzept, bei dem die Prozesskammer 42 mit einem einzelnen Heizkreislauf 46 versehen ist, der auch mehrere Umluftkreisläufe 50 aufweist. Bei dieser Ausführungsform hat das TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32, in der alle Brennermodule aneinandergekoppelt sind.
Die Trocknerabluft wird der Prozesskammer 42 des Trockners 40 an einer geeigneten Stelle mittels einer einzelnen Abluftleitung 48 entnommen. Die Rohgaseingänge 21 der Gesamtmodulvorrichtung 32 des TAR-Systems 10 sind alle an diese eine Abluftleitung 48 angeschlossen. Das in der Gesamtmodulvorrichtung 32 entstehende Reingas wird über die Reingasausgänge 22 einer gemeinsamen Reingasableitung 23 zugeführt. Das Reingas wird energetisch genutzt, indem die Reingasableitung 23 in einen Heizkreislauf-Wärmeübertrager 47 läuft, um Wärme dem Heizgas des einen Heizkreislaufs 46 der Anlage 40 zu übertragen oder zumindest einen Teil des Reingases in den Heizkreislauf 46 der Anlage 40 einzuleiten, sodass das Reingas als Heizgas des Heizkreislaufs dient. Danach läuft die Reingasableitung 23 in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45, um Restwärme des Reingases dem Frischluftstrom in der wenigstens einen Frischluftleitung 44 zu übertragen. Wie in 5 dargestellt, sind die Gesamtmodulvorrichtung 32 des TAR-Systems 10 und die beiden Wärmeübertrager 45, 47 vorzugsweise zwischen den Umluftkreisläufen 50 des Heizkreislaufs 46 des Trockners 40 angeordnet, sodass Aufstellraum gespart werden kann.
6 veranschaulicht ebenfalls eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem zentralen Beheizungskonzept. Im Vergleich zu 5 enthält die Prozesskammer 42 aber zwei Trocknerzonen (z.B. Vortrockner und Haupttrockner), die jeweils mit einem eigenen Heizkreislauf 46a, 46b und auch einer eigenen Abluftleitung 48 versehen sind. Bei dieser Ausführungsform hat das TAR-System 10 zwei Teilmodulvorrichtungen 33a und 33b, in denen jeweils ein Teil der Brennermodule 12 aneinandergekoppelt ist und die jeweils an einen der beiden Heizkreisläufe 46a, 46b gekoppelt sind.
Die Rohgaseingänge 21 der beiden Teilmodulvorrichtungen 33a und 33b des TAR-Systems 10 sind jeweils gemeinsam an die Abluftleitung 48 einer der zwei Trocknerzonen angeschlossen. Die in den Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b entstehenden Reingase werden über die Reingasausgänge 22 jeweils einer von zwei gemeinsamen Reingasableitungen 23 zugeführt, die in einen Heizkreislauf-Wärmeübertrager 47 läuft, um Wärme dem Heizgas des ersten bzw. zweiten Heizkreislaufs 46a, 46b der Anlage 40 zu übertragen oder zumindest einen Teil des Reingases in den ersten bzw. zweiten Heizkreislauf 46 der Anlage 40 einzuleiten, und danach in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45 laufen, um Restwärme des Reingases dem Frischluftstrom in einer ersten bzw. zweiten Frischluftleitung 44 zu übertragen. Die Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b sind deutlich kleiner als die Gesamtmodulvorrichtung 32 und können so noch einfacher / kompakter zwischen den Umluftkreisläufen 50 der Heizkreisläufe 46a, 46b des Trockners 40 angeordnet werden. Außerdem können die beiden Reingasableitungen 23 aufgrund der durch die Aufteilung reduzierten Luftströme mit geringeren Querschnitten ausgeführt sein und außerdem zwischen den beiden Trocknerzonen der Prozesskammer 42 entfallen.
7 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem klassischen Reingasbeheizungskonzept, bei dem die Prozesskammer 42 mit mehreren Umluftkreisläufen 50 versehen ist, die jeweils einen Umluftrekuperator 51 aufweisen, der einen Ventilator 52 und einen Umluft-Wärmeübertrager 53 enthält. Bei dieser Ausführungsform kann das TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32 haben, in der alle Brennermodule aneinandergekoppelt sind.
Die Rohgaseingänge 21 der Gesamtmodulvorrichtung 32 sind alle an eine Abluftleitung 48 der Prozesskammer 42 angeschlossen. Das in der Gesamtmodulvorrichtung 32 entstehende Reingas wird über die Reingasausgänge 22 einer gemeinsamen Reingasableitung 23 zugeführt. Die eine Reingasableitung 23 läuft dann nacheinander durch alle Umluftrekuperatoren 51, um Wärmeenergie des Reingases über die jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager 53 der Umluft vor ihrer Wiedereinleitung in die Prozesskammer 42 zu übertragen. Nach den Umluftrekuperatoren 51 kann die eine Reingasableitung 23 optional in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45 gelangen, um Restwärme des Reingases dem Frischluftstrom in der Frischluftleitung 44 zu übertragen.
Es sei vorsorglich darauf hingewiesen, dass die Umluftkreisläufe 50 mit ihren Umluftrekuperatoren 51 in 7 wie auch in den nachfolgend diskutierten Figuren nur schematisch dargestellt sind, ohne die konkreten Positionierungen und Verbindungen ihrer Komponenten zu bestimmen. Auch wenn nicht dargestellt, können die Umluftkreisläufe 50 und ihre Umluftrekuperatoren 51 natürlich auch noch weitere Komponenten (z.B. Drosselklappen, Messvorrichtungen, etc.) enthalten.
In einer Ausführungsvariante dieser Werkstückbearbeitungsanlage 40 von 7 können die Umluftrekuperatoren 51 zumindest zum Teil anstatt des Umluft-Wärmeübertragers 53 eine Umluft-Mischkammer enthalten. Über die Umluft-Mischkammern, die jeweils mit der Reingasableitung 23 und den jeweiligen Umluftkreisläufen 50 verbunden sind, kann ein Teil des Reingases dem Umluftstrom zur Prozesskammer- bzw. Trocknerbeheizung beigemischt werden.
8 veranschaulicht ebenfalls eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem klassischen Reingasbeheizungskonzept, aber im Unterschied zu 7 mit zwei getrennten Trocknerzonen 42a und 42b (z.B. Vortrockner und Haupttrockner) in der Prozesskammer 42 (ähnlich wie in 6). Bei dieser Ausführungsform hat das TAR-System 10 zwei Teilmodulvorrichtungen 33a und 33b, in denen jeweils ein Teil der Brennermodule 12 aneinandergekoppelt ist, und die jeweils an eine der beiden Trocknerzonen 42, 42b gekoppelt sind.
Die Rohgaseingänge 21 der beiden Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b sind jeweils gemeinsam an die Abluftleitung 48 einer der beiden Trocknerzonen 42a, 42b der Prozesskammer 42 angeschlossen. Die in den Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b entstehenden Reingase werden über die jeweiligen Reingasausgänge 22 jeweils einer gemeinsamen Reingasableitung 23 zugeführt. Die beiden Reingasableitungen 23 laufen dann jeweils nacheinander durch einen Teil der Umluftrekuperatoren 51, um Wärmeenergie des Reingases über die jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager 53 der Umluft vor ihrer Wiedereinleitung in die Prozesskammer 42 zu übertragen, und danach optional in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45, um Restwärme des Reingases dem Frischluftstrom in der jeweiligen Frischluftleitung 44 zu übertragen. Im Vergleich zur Ausführungsform von 7 kann in diesem Fall das TAR-System durch die beiden separaten und kleineren Teilmodulvorrichtungen 33a, 33b noch platzoptimierter in die Trockneranlage 40 eingebaut werden. Auch in diesem Fall gibt es eine Ausführungsvariante der Werkstückbearbeitungsanlage 40, in der die Umluftrekuperatoren 51 zumindest zum Teil anstatt des Umluft-Wärmeübertragers 53 eine Umluft-Mischkammer enthalten.
9 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einem klassischen Reingasbeheizungskonzept mit einer maximalen Dezentralisierung des TAR-Systems 10. Bei dieser Ausführungsform ist das TAR-System 10 in mehrere Einzelvorrichtungen 34a-d aufgeteilt, die jeweils nur ein einzelnes Brennermodul 12 und optional ein Zusatzmodul 36 haben. Je nach Anwendungsfall, zum Beispiel bei einem erhöhten Wärmebedarf in der vorderen Zone der Prozesskammer 42 beispielsweise zum Aufheizen der Fahrzeugkarosserien, kann zum Teil auch eine Teilmodulvorrichtung 33 mit zwei Brennermodulen 12 anstatt einer jeweiligen Einzelmodulvorrichtung eingesetzt werden.
Die einen Rohgaseingänge 21 der Einzelmodulvorrichtungen 34a-d sind jeweils an eine von mehreren Abluftleitungen 48 aus der Prozesskammer 42 angeschlossen. Die in den Einzelmodulvorrichtungen 34a-d entstehenden Reingase werden über die jeweiligen einen Reingasausgänge 22 jeweils einer einzelnen Reingasableitung 23 zugeführt, die zu jeweils zu einem der mehreren Umluftrekuperatoren 51 läuft, um Wärmeenergie des Reingases über den jeweiligen Umluft-Wärmeübertrager 53 der Umluft vor ihrer Wiedereinleitung in die Prozesskammer 42 zu übertragen. Nach den Umluftrekuperatoren 51 können die einzelnen Reingasableitungen 23 optional zusammengeführt werden und optional in einen Frischluft-Wärmeübertrager 45 laufen, um Restwärme der Reingase dem Frischluftstrom in der Frischluftleitung 44 zu übertragen. Alternativ könnten die Reingasableitungen 23 nach den Umluftrekuperatoren 51 optional verschiedenen Frischluft-Wärmeübertragern 45 zugeleitet werden. Aufgrund der Dezentralisierung dieser Ausführungsform können Heißgasleitungen entlang der Prozesskammer 42 weggelassen werden und können die Platzierungen der Einzelmodulvorrichtungen 34a-d äußerst kompakt und platzsparend neben den Umluftrekuperatoren 51 erfolgen. Auch in diesem Fall gibt es eine Ausführungsvariante der Werkstückbearbeitungsanlage 40, in der die Umluftrekuperatoren 51 zumindest zum Teil anstatt des Umluft-Wärmeübertragers 53 eine Umluft-Mischkammer enthalten.
Die in 10 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich nur gering von der in 9 veranschaulichten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind die Einzelmodulvorrichtungen 34a-d des TAR-Systems 10 jeweils direkt in einen der mehreren Umluftrekuperatoren 51 integriert.
Die in 11 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich schematisch nicht von der in 10 veranschaulichten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform sind in den Umluftrekuperatoren 51 anstelle der Umluft-Wärmeübertrager 53 jeweils Umluft-Mischkammern 54 enthalten.
12 veranschaulicht eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einer über mehrere Umluftkreisläufe 50 direkt beheizten Prozesskammer 42. Bei dieser Ausführungsform kann das TAR-System 10 eine Gesamtmodulvorrichtung 32 haben, in der alle Brennermodule 12 aneinandergekoppelt sind. Die Rohgaseingänge 21 der Gesamtmodulvorrichtung 32 sind alle an eine Abluftleitung 48 der Prozesskammer 42 angeschlossen. Das in der Gesamtmodulvorrichtung 32 entstehende Reingas wird über die Reingasausgänge 22 einer oder mehreren Reingasableitungen 23 zugeführt, über die es den Umluftkreisläufen 50 direkt beigemischt wird. Die Umluftkreisläufe 50 benötigen deshalb keinen Umluft-Wärmeübertrager. Auch bei dieser Ausführungsvariante kann optional ein Teil des Reingases einem Frischluft-Wärmeübertrager 45 zugeleitet werden.
13 veranschaulicht wie 12 eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einer direkt beheizten Prozesskammer 42. Im Vergleich zu 12 enthält die Prozesskammer 42 aber zwei Trocknerzonen 42, 42b jeweils mit einer Abluftleitung 48, denen jeweils eine Teilmodulvorrichtung 33a, 33b des TAR-Systems 10 zugeordnet ist.
Auch 14 veranschaulicht wie 12 eine Werkstückbearbeitungsanlage 40 mit einer direkt beheizten Prozesskammer 42. Im Vergleich zu 12 ist die Reingasableitung 23 der Gesamtmodulvorrichtung 35 keinem Frischluft-Wärmeübertrager 45 zugeleitet. Die Frischluft wird in diesem Fall zumindest einem Teil der Brennermodule 12 eingeleitet und mit der Abluft aus der Prozesskammer 42 vermischt und damit als Reingas über die Umluftkreisläufe 50 indirekt in die Prozesskammer 42 eingeleitet. Bei dieser Ausführungsform können zusätzliche Frischluftleitungen platzsparend entfallen.
Die in 15 veranschaulichte Ausführungsform der Werkstückbearbeitungsanlage 40 unterscheidet sich von der in 14 veranschaulichten Ausführungsform (analog zu 6, 8, 13) dadurch, dass die Prozesskammer 42 zwei separate Trocknerzonen 42a, 42b hat, denen jeweils eine Teilmodulvorrichtung 33a, 33b des TAR-Systems zugeordnet ist.
16 veranschaulicht eine Ausführungsform der Werkstückbearbeitungsanlage 40 zur Schnellaufheizung der Prozesskammer 42. Sie entspricht der Ausführungsform von 7, wobei der Gesamtmodulvorrichtung 35 des TAR-Systems zumindest ein zusätzliches Brennermodul hinzugefügt wurde. Diese Erweiterung des TAR-Systems 10 zur flexiblen Anpassung an Leistungserfordernisse kann in analoger Weise auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsformen erfolgen.
Der Schutzbereich der Erfindung ist durch die anliegenden Ansprüche definiert. Der Fachmann wird weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Werkstückbearbeitungsanlage erkennen können, die auf Modifikationen und/oder Merkmalskombinationen der oben beschriebenen Ausführungsformen basieren. Zum Beispiel können manche der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Werkstückbearbeitungsanlagen auch mit Teilmodulvorrichtungen und Einzelmodulvorrichtungen (siehe z.B. Variante oben rechts in 3) anstatt nur mit Teilmodulvorrichtungen oder nur mit Einzelmodulvorrichtungen ausgestattet werden. Außerdem können zum Beispiel auch in allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Werkstückbearbeitungsanlagen die Gesamtmodulvorrichtung bzw. die Teilmodulvorrichtungen bzw. die Einzelmodulvorrichtungen mit Zusatzmodulen (siehe z.B. 4) ausgerüstet sein.
Bezugszeichenliste

10: modulares thermisches Abluftreinigungssystem (TAR-System)
12: Brennermodule
13: Gaszugänge
14: Brennkammern
15: Anschlussflansch
16: Durchgangsöffnung
17: Abschlussflansch
18: Brenner-Anschlussflansch
19: Brenner
20: Rohgaszuleitung
21: Rohgaseingänge
22: Reingasausgänge
23: Reingasableitung
24: Abluftventilator
26: Ventilvorrichtungen
28: Luftmengenerfassungsvorrichtung
29: Wärmeübertragungssystem
30: Temperaturerfassungsvorrichtung
32: Gesamtmodulvorrichtung als Abluftreinigungsvorrichtung
33a,b: Teilmodulvorrichtungen als Abluftreinigungsvorrichtungen
34a,b,c,d: Einzelmodulvorrichtungen als Abluftreinigungsvorrichtungen
36: Zusatzmodul
37: Heizvorrichtung
38: weiteres Zusatzfunktionselement
40: Werkstückbearbeitungsanlage
42: Prozesskammer
42a,b: Prozesskammerzonen
44: Frischluftleitung
45: Frischluft-Wärmeübertrager
46, 46a,b: Heizkreislauf, Heizkreisläufe
47: Heizkreislauf-Wärmeübertrager
48: Abluftleitung
50: Umluftkreisläufe
51: Umluftrekuperatoren
52: Ventilatoren
53: Umluft-Wärmeübertrager
54: Umluft-Mischkammer

Claims

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