專利名稱：用于干燥物體的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于干燥物體的設(shè)備，它具有a)一個具有至少一個這樣的區(qū)域的干燥室，在該區(qū)域內(nèi)物體受到熱空氣的作用；b)一個加熱裝置，它加熱被導(dǎo)入干燥室中的空氣；以及，還涉及一種用于干燥物體的方法，在該方法中加熱空氣并且用加熱的空氣對物體進(jìn)行加載作用。
背景技術(shù)：
由于環(huán)境和成本的原因，在物體干燥過程中能量的使用越來越引起關(guān)注。尤其在干燥大型涂漆的物體，例如汽車車身時，必須使用大量的能量，因此節(jié)約能量可大量降低成本。
在已知的開頭所述類型的干燥設(shè)備中，特別是如它們用于干燥新涂裝的汽車車身那樣，使用了熱的后燃燒設(shè)備作為用于干燥器空氣的加熱裝置。因為熱能后燃燒裝置通過燃燒從由干燥室提取出的含有碳?xì)浠衔锏目諝庵蝎@取其能量(Energiegehalt)，并且在此過程中同時凈化空氣，所以該熱能后燃燒裝置對于能量節(jié)約的確有所貢獻(xiàn)。
但通常干燥室的排出氣的能量不足以達(dá)到完全凈化所要求的燃燒溫度。因此必須將待處理的干燥器-排出氣氣流加熱到完全氧化干燥器-排出氣中所含的有機(jī)組成成份所必需的溫度。為此必須供給相應(yīng)的燃料?，F(xiàn)在將高溫的、離開熱能后燃燒裝置的空氣輸入一個或多個熱交換器，在所述熱交換器內(nèi)所述空氣將其一部分熱能傳輸給在干燥室中循環(huán)的空氣。因為在一些情況下在排出氣中仍存在或出現(xiàn)的干擾涂漆表面質(zhì)量的異物，以及因為較差的溫度調(diào)節(jié)，所以必須避免直接將熱后燃燒裝置的燃燒用空氣導(dǎo)入干燥室內(nèi)。然后來自熱能后燃燒裝置的并且在一個或多個熱交換器中冷卻的空氣以一定溫度被導(dǎo)入煙囪，該溫度與干燥室內(nèi)的溫度相差不大。常見的值為160℃。
盡管使用這些已知的干燥設(shè)備已實現(xiàn)了明顯的能量節(jié)約，但是仍希望獲得節(jié)約能量的其它可能性。此外由于上述原因必須使用的熱交換器意味著較高的設(shè)備上的花費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種開頭所述類型的設(shè)備和方法，利用該設(shè)備和方法可在設(shè)備上花費(fèi)較少情況下使用較少的原始能量(Primrenergie)進(jìn)行干燥。
在設(shè)備方面，該目的這樣來實現(xiàn)，c)加熱裝置包括至少一個高溫燃料電池，該高溫燃料電池的過程排出氣可作為熱空氣供給干燥室；d)設(shè)有控制裝置，該控制裝置da)可以不考慮由該燃料電池所產(chǎn)生的電能而使高溫-燃料電池這樣運(yùn)行，即，由所述燃料電池產(chǎn)生的熱能符合干燥室內(nèi)的需求；db)由高溫-燃料電池所產(chǎn)生的電能以當(dāng)時產(chǎn)生的量來供給其它耗能器。
已知在高溫-燃料電池中出現(xiàn)兩種能量，即電能和熱能。同樣已知，當(dāng)能夠使用兩種能量時，則原始能量的利用率可達(dá)到90％。不過至今為止使用高溫-燃料電池的首要目的是盡量多地產(chǎn)生電能；然后再為在此過程中所必然產(chǎn)生的熱能尋找適合的耗能器。如果沒有這種耗能器，熱能就會損失。
根據(jù)本發(fā)明，以相反的方式應(yīng)用已知的運(yùn)行高溫-燃料電池的方案對于在干燥器中燃料電池的使用來說，燃料電池首先被視為加熱裝置，該加熱裝置向干燥器空氣提供熱量以進(jìn)行加熱。因此高溫-燃料電池也根據(jù)干燥室中對熱能的需求而進(jìn)行工作。在這種情況下必然會附帶產(chǎn)生多少電能，在此首先是不重要的。現(xiàn)在對于所述電能適用的原則是，總是能夠找到這樣的耗能器，即可向這種耗能器供給所述電能。這比較容易做到，因為電能是高值的能量形式，它可用于比熱能多的用途。
對于所產(chǎn)生的電能的利用應(yīng)有利地遵循以下原則控制裝置將高溫-燃料電池的電能首先用于屬于設(shè)備本身的電耗能器，并且其次將其用于設(shè)備以外的電耗能器。這樣設(shè)備在電能上基本上可以自給自足。因為在干燥器中對熱能的需求非常大，在很多情況下會產(chǎn)生多于設(shè)備本身中的耗能器可消耗的電能。此時才將多余的電能導(dǎo)出給設(shè)備本身以外的耗能器。
如果由高溫-燃料電池所產(chǎn)生的熱能尤其在設(shè)備起動時不足，必須由電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)充輸入。
在設(shè)備本身內(nèi)部，高溫-燃料電池的電能首先用于用來產(chǎn)生熱量的電耗能器，例如用于紅外-輻射器，而其次才用于其它電耗能器，如電驅(qū)動裝置。
該原則也反映出，根據(jù)本發(fā)明該高溫-燃料電池可視為熱能的源。只要電能有剩余，就可將其用于加熱待干燥物體，這同時又減少了對加熱的空氣的需求。當(dāng)希望整個設(shè)備的盡可能自給自足地運(yùn)行時，燃燒電池總體上才能夠以較小的功率運(yùn)行。
如果在給設(shè)備用于產(chǎn)生熱量的耗能器供電后電能仍有剩余，則將電能盡可能地用于設(shè)備本身內(nèi)部的電驅(qū)動裝置，就是說，例如用于所使用的鼓風(fēng)機(jī)的電機(jī)，或者也可用于傳送裝置的電機(jī)。
只有當(dāng)設(shè)備內(nèi)部本身不能消耗所述電能時，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利的實施形式中，該剩余能量才首先供給能量存儲器，并且其次供給通用電網(wǎng)。作為能量存儲器可以采用電池，也可以采用用于產(chǎn)成氫的電解裝置。能量存儲器也能夠提高設(shè)備的自給自足的能力，因為在高溫-燃料電池的電和/或熱功率不足的階段可以從所述能量存儲器獲取能量。
在開頭所述類型的上述已知設(shè)備中，使用了熱的后燃燒裝置，以獲得大量所需的能量，并且同時用以凈化干燥器-排出氣。因為在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中，被加熱的干燥器空氣的絕大部分總是來自高溫-燃料電池，所以可以設(shè)置蓄熱式/再生(regenerativ)后燃燒裝置，以凈化離開干燥室的含有碳?xì)浠衔锏目諝狻Ｐ顭崾胶笕紵b置能夠以比熱后燃燒裝置少的能量消耗來進(jìn)行凈化過程。在此過程中所釋放的多余的熱能不足以使干燥器運(yùn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施形式，設(shè)置熱交換器同樣可能是合理的，在所述熱交換器內(nèi)，在從蓄熱式后燃燒裝置中提取的熱空氣和從外部大氣中提取并供給干燥室的空氣之間可進(jìn)行熱交換。即，在所述熱交換器中仍可從離開蓄熱式后燃燒裝置的、僅還具有較低溫度的氣體中進(jìn)一步獲取熱量，以將其供給干燥室內(nèi)部使用。
在用于干燥物體的方法方面，上述目的可這樣來實現(xiàn)，即a)將高溫-燃料電池的過程-排出氣用作熱空氣；b)高溫-燃料電池根據(jù)在干燥過程中對熱能的需求運(yùn)行，而不考慮在此過程中所產(chǎn)生的電能；c)由高溫-燃料電池所產(chǎn)生的電能以當(dāng)時產(chǎn)生的量供給耗能器。
根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)類似地對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明方法的有利的實施形式在權(quán)利要求8至12中進(jìn)行了說明，所述實施形式與上述根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施形式相類似。
因為在根據(jù)本發(fā)明的方法中，通常電能可自由地供給使用，所以在達(dá)到燃料電池的工作溫度后通過電能至少部分地對燃?xì)膺M(jìn)行加熱是合理的。因此可提高熱效率。這樣過程-排出氣的排出溫度可提高至大約600℃。
如果干燥室內(nèi)需要惰性氣氛，尤其在加工處理UV-硬化的油漆時，高溫-燃料電池的過程-排出氣可直接形成惰性氣氛。這種排出氣本來就是足夠清潔的，并且尤其在使用天然氣作為燃燒氣體時幾乎僅由二氧化碳所組成，二氧化碳在UV-漆的硬化中起重要作用。
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)地說明；其中圖1示意性地示出用于干燥汽車車身的設(shè)備；圖2較詳細(xì)地示出圖1的設(shè)備中所包含的高溫-燃料電池和其周圍的環(huán)境；
圖3示出根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的第二實施形式。
具體實施例方式
圖中所示的用于汽車車身干燥的設(shè)備包括本來的干燥室1作為中心組件，該干燥室由分隔壁2分為預(yù)熱區(qū)3和主干燥區(qū)4。借助未示出的運(yùn)輸系統(tǒng)，新涂漆的汽車車身首先被送入預(yù)熱區(qū)3中，并在這里通過經(jīng)過管道5導(dǎo)入的熱空氣和電紅外輻射器6的組合作用而被加熱至略低于100℃的溫度。此時將絕大部分的溶劑排出。通過干燥室的管道7提取含有大量溶劑的空氣并將其輸送給下面說明的后處理過程。
然后這樣預(yù)熱的汽車車身進(jìn)入主干燥區(qū)4，該主干燥區(qū)4本身又可分為加熱區(qū)和保持區(qū)。由主干燥區(qū)4與預(yù)熱區(qū)3相比較大的長度表明，汽車車身在主干燥區(qū)4中比在預(yù)熱區(qū)3中時間長。在連續(xù)的通行的情況下不同的處理時間反映在不同的設(shè)備長度中。
在主干燥區(qū)4內(nèi)，一方面利用同樣也通過管道5供給的熱空氣，另一方面利用通過管道8輸入的過程-排出氣，將汽車車身加熱到180℃。主干燥器區(qū)段4內(nèi)的熱空氣借助鼓風(fēng)機(jī)9循環(huán)，以均勻地升溫。在所述的溫度下剩余的溶劑從汽車車身上的漆中逸出；漆發(fā)生硬化。
為產(chǎn)生通過管道8向主干燥器區(qū)段4輸入的高溫過程-排出氣，使用一個或多個高溫-燃料電池10。這種高溫-燃料電池10能夠?qū)嶋H上利用所有的含有碳?xì)浠衔锏娜細(xì)夤ぷ鳎绕涫抢锰烊粴?，但也可以利用生物氣體，沼氣(Klrgas)，垃圾填埋氣體(Deponiegas)或其它工業(yè)廢氣，如同樣也出現(xiàn)在涂漆技術(shù)中的廢氣。通過管道21向高溫-燃料電池10輸入燃?xì)?。在這里借助于電加熱裝置22(參照圖2)加熱至運(yùn)行溫度。加熱裝置22在設(shè)備起動期間由外部電流供電，并且在達(dá)到運(yùn)行溫度后利用由高溫-燃料電池10本身產(chǎn)生的電流工作。這是因為電能通常是多余的，而高溫-燃料電池10的熱能應(yīng)盡可能完全地輸送給干燥室1。
通過與外部大氣相連的、內(nèi)部裝有可控制活門24的管道23來供給燃燒所需要的空氣。
高溫-燃料電池10內(nèi)部存在的溫度約為650℃。所產(chǎn)生的過程-排出氣10以約600℃的溫度離開高溫-燃料電池。過程-排出氣實際上不包含污染物/雜質(zhì)，因此它可通過管道8直接輸入干燥室1中而不必中間連接熱交換器，干燥室的溫度調(diào)整為約180℃。如果在干燥室1中對UV-硬化漆進(jìn)行處理，則為此所需的惰性氣氛可直接由過程-排出氣形成，該過程-排出氣特別是在使用天然氣作為燃?xì)獾那闆r下主要由二氧化碳所組成。
電能將近占總能量的60％，熱能占多于40％。
在說明不同類型能量的應(yīng)用和為此所采用的高溫-燃料電池10的控制裝置之前，應(yīng)首先結(jié)束對整個設(shè)備的描述通過管道7離開干燥室1的、含有大量溶劑的排出氣首先輸送給蓄熱式后燃燒裝置11，在該后燃燒裝置中燃燒有機(jī)污物，排出氣因此得到凈化。借助鼓風(fēng)機(jī)12或直接或通過熱交換器間接地將已凈化的、約230℃高溫的排出氣導(dǎo)入煙囪13。高溫的、已凈化的空氣在這里向約20℃的環(huán)境空氣釋放其部分熱量，借助另一個鼓風(fēng)機(jī)15吸入所述環(huán)境空氣，將其壓過熱交換器14，然后通過上述管道5以約180℃的溫度將其引入干燥室1。管道5進(jìn)一步通向可控制的活門25，并在活門24和高溫-燃料電池10之間通入管道23。很明顯，可通過調(diào)節(jié)活門24和25確定輸入高溫-燃料電池10的空氣的量和溫度。
可借助于電子控制裝置按以下方式對整個設(shè)備進(jìn)行能量管理主要控制參數(shù)是主干燥區(qū)4中所需的熱能的需求。燃料電池10這樣運(yùn)行，即，可產(chǎn)生所需的熱能，并可通過管道8將相應(yīng)量的被加熱的排出氣導(dǎo)入主干燥區(qū)4。在此過程中不需考慮同時出現(xiàn)的電能?？捎靡韵路绞教幚硭鲭娔苁紫韧ㄟ^導(dǎo)線18對設(shè)備本身的用于獲取熱量的電耗能器進(jìn)行供電，尤其是向紅外輻射器6和電加熱裝置22供電。多余的電能經(jīng)過導(dǎo)線17輸送給設(shè)備內(nèi)存在的鼓風(fēng)機(jī)12、15。在常見的干燥設(shè)備中，現(xiàn)在還會存在多余的電能，通過導(dǎo)線19將所述電能供給例如運(yùn)輸汽車車身的傳送裝置的電驅(qū)動裝置。此時如果仍剩余電能，則通過導(dǎo)線20將其輸出到電網(wǎng)中，或者例如以電解生成氫的形式進(jìn)行臨時存儲。
圖3中所示的干燥設(shè)備的實施例與上面根據(jù)圖1和2所述的實施例的區(qū)別僅在于，沒有設(shè)置后燃燒裝置和連接在其后面的、將離開蓄熱式后燃燒裝置的空氣的熱量傳遞至從外部大氣中吸入的空氣的熱交換器。作為替代，管道5經(jīng)過可控制的活門28通入通向煙囪13的管道26中；管道27-可通過該管道吸入新鮮空氣-同樣包含可控制的活門29，并在鼓風(fēng)機(jī)15和管道26之間通入管道5。很明顯，可通過活門28和29確定供給干燥室1的空氣的量和溫度。
權(quán)利要求
1.一種用于干燥物體的設(shè)備，具有a)一個具有至少一個這樣的區(qū)域的干燥室，在所述區(qū)域中所述物體受到熱空氣的作用；b)一個加熱導(dǎo)入干燥室內(nèi)的熱空氣的加熱裝置；其特征在于，c)所述加熱裝置包括至少一個高溫-燃料電池(10)，所述燃料電池的過程-排出氣可作為熱空氣供給干燥室(1)；d)設(shè)有控制裝置，所述控制裝置da)不考慮由所述高溫-燃料電池產(chǎn)生的電能而使高溫-燃料電池(10)這樣運(yùn)行，即，由所述高溫-燃料電池產(chǎn)生的熱能對應(yīng)于干燥室(1)中的需求；db)將由高溫-燃料電池(10)所產(chǎn)生的電能按當(dāng)時產(chǎn)生的量供給其它耗能器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置將高溫-燃料電池(10)的電能首先用于屬于設(shè)備本身的電耗能器(6、12、15)，而其次再將其用于位于設(shè)備外部的電耗能器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置將高溫-燃料電池(10)的電能在設(shè)備本身內(nèi)部首先用于用來產(chǎn)生熱量的電耗能器(6)—例如紅外輻射器，而其次再將其用于其它電耗能器—例如電驅(qū)動裝置。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置將高溫-燃料電池(10)的剩余的、未在設(shè)備本身內(nèi)使用的電能首先輸送給能量存儲器，而其次將其輸送給通用電網(wǎng)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有蓄熱式后燃燒裝置(11)，將從干燥室(1)取出的、含有碳?xì)浠衔锏目諝廨斔徒o所述后燃燒裝置，以進(jìn)行凈化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于，設(shè)有熱交換器(14)，在該熱交換器中，在從蓄熱式后燃燒裝置(11)中取出的熱空氣和從外部大氣獲取的并輸送給干燥室(1)的空氣之間進(jìn)行熱交換。
7.用于干燥物體的方法，在該方法中加熱空氣，并用加熱的空氣對所述物體進(jìn)行加載作用，其特征在于，a)將一高溫-燃料電池(10)的過程-排出氣用作熱空氣；b)使所述高溫-燃料電池(10)根據(jù)干燥過程所需的熱能來運(yùn)行，而不考慮在此過程中產(chǎn)生的電能；c)將由高溫-燃料電池(10)產(chǎn)生的電能按當(dāng)時產(chǎn)生的量供給電耗能器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，將高溫-燃料電池(10)的電能首先用于屬于設(shè)備本身的電耗能器(6、12、15)，其次用于設(shè)備外部的電耗能器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，高溫-燃料電池的電能在設(shè)備本身內(nèi)部首先用于用來產(chǎn)生熱量的電耗能器—例如紅外輻射器，其次用于其它電耗能器—例如電驅(qū)動裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項的方法，其特征在于，將高溫-燃料電池(10)剩余的、未在設(shè)備本身內(nèi)耗用的電能首先輸送給能量存儲器、其次再將其輸送給通用電網(wǎng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項的方法，其特征在于，對干燥過程中產(chǎn)生的含有碳?xì)浠衔锏目諝膺M(jìn)行蓄熱式后燃燒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，將通過后燃燒加熱的空氣用于加熱從外部大氣中獲取的、并輸送給干燥過程的空氣。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項的方法，其特征在于，在達(dá)到燃料電池(10)的運(yùn)行溫度以后，燃?xì)庵辽俨糠值赝ㄟ^由燃料電池(10)本身提供的電能進(jìn)行加熱。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項的方法，其特征在于，高溫-燃料料電池(10)的過程-排出氣在干燥室(1)內(nèi)形成惰性氣氛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于干燥物體的設(shè)備，它已知具有一個干燥室(1)，在該干燥室中物體受到熱空氣作用。將高溫－燃料電池(10)直接導(dǎo)入干燥室(1)中的過程－排出氣用作熱空氣。高溫－燃料電池(10)在此過程中根據(jù)干燥過程的熱能需求運(yùn)行；在此過程中也產(chǎn)生的電能的大小程度，高溫－燃料電池(10)的控制裝置不予考慮；對于這些電能總是存在電耗能器。結(jié)果就獲得這樣的用于干燥物體的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法可以用較低的設(shè)備上的花費(fèi)實現(xiàn)，并具有很高的能量利用率。
文檔編號F26B15/12GK1871486SQ200480031213
公開日2006年11月29日 申請日期2004年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者A·卡特菲迪斯, M·哈格爾, W·斯沃博達(dá) 申請人:艾森曼機(jī)械制造有限及兩合公司