本發(fā)明涉及一種用于工件和/或材料覆層(materialbahn)的處理設(shè)備、尤其是用于車輛車身和/或電池電極覆層的干燥設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種用于處理該工件和/或材料覆層的方法。

背景技術(shù)：

1、當前，有多種方法在處理設(shè)備、尤其是干燥設(shè)備中提供所需的熱能。

2、在沒有廢氣后處理、尤其是沒有熱廢氣凈化(tar)的設(shè)備中，干燥設(shè)備本身必須供給有熱能，為此通常在循環(huán)空氣組件或模塊中采用氣體燃燒腔。在這種情況下，被供應(yīng)至干燥設(shè)備的新鮮空氣必須被單獨烘熱。

3、相反地，可以利用來自具有tar的設(shè)備的被凈化的廢氣的熱能，以經(jīng)由熱交換器加熱干燥設(shè)備所需的新鮮空氣。

4、尤其是在鋰離子電池生產(chǎn)和與此相關(guān)的干燥工藝框架下進行涂覆的區(qū)域中，可以借助小的燃燒腔和循環(huán)空氣的間接供熱來供應(yīng)所需的熱能。提供熱的其他的可能性是借助蒸汽或熱油熱交換器進行間接烘熱。同樣可以借助電空氣加熱器對處理設(shè)備的相對應(yīng)的區(qū)段或區(qū)進行直接供熱。

5、此外，基于可再生能源的烘熱工藝的電氣化也展示了下述可能性，即顯著減少(即減少約40％)針對用于鋰離子電池的電池電極的涂漆車間或涂覆設(shè)備的二氧化碳足跡。在涂漆車間的干燥設(shè)備的情況下，此前使用的氣體完全被來自可再生能源的電能所取代，二氧化碳足跡甚至可以減少近100％。

6、然而，在涂漆車間或電池電極涂覆中相對應(yīng)的干燥設(shè)備的電氣化需要顯著增加的對安裝電功率的需求。因此，這種類型的涂漆車間或電池電極涂覆設(shè)備與電網(wǎng)的電網(wǎng)連接功率顯著增加，這對電網(wǎng)連接的費用產(chǎn)生了相應(yīng)的影響。此外，產(chǎn)生了用于電力基礎(chǔ)設(shè)施(例如變電站、敷設(shè)電纜、所需的調(diào)節(jié)技術(shù)等)的額外成本。

7、在實踐中已知有兩種策略可以應(yīng)對電功率的需求增加的挑戰(zhàn)。

8、第一種策略涉及尤其是在電干燥設(shè)備的情況下的峰值電流消耗的管理。峰值電流消耗、即暫時的最大功耗例如是由于整個干燥設(shè)備迅速達到其可投入運行的狀態(tài)所需的短的加熱時間而產(chǎn)生的。由此增加了干燥設(shè)備所需的安裝功率，以及因此增加了所需的電網(wǎng)連接功率還有運行的與此相關(guān)的固定的成本系數(shù)。此外，由于生產(chǎn)波動、間歇時間等，干燥設(shè)備在運行期間的利用率不恒定時，也會記錄到高的電流消耗。例如，僅從企業(yè)經(jīng)濟角度來看，在部分負載運行中會抑制消耗。在這種狀態(tài)下，干燥設(shè)備通常保持在運行溫度。因此，當產(chǎn)量增加時、即過渡到全負荷運行時，負載會提高。因此，在此期間必須大幅提高消耗，以達到系統(tǒng)的所需的水平，然而在這種情況下最大程度地接近預(yù)定的運行點，而不是如其例如在啟動模式下所需的那樣被調(diào)高直到峰值負荷。

9、已知的是，在設(shè)備的烘熱中在短時間內(nèi)需要大量的能量，這在處理設(shè)備或干燥設(shè)備的純電供熱中需要電加熱元件的高的連接功率。例如，為了使干燥設(shè)備在一至兩個小時內(nèi)達到希望的工作溫度，每個設(shè)備的功率需要在一位數(shù)的兆瓦范圍內(nèi)。然而，生產(chǎn)運行本身同樣可能需要一位數(shù)的兆瓦范圍內(nèi)的功率，因此可以通過如下解釋更好地理解在短時間內(nèi)啟動時巨大的需求而不是絕對數(shù)量，即需要明白，這種開始或啟動過程的所需的安裝功率需要生產(chǎn)運行的一倍半至最大三倍的功率。因此，設(shè)備被過度設(shè)計以克服峰值負荷階段。

10、如果用熱儲存系統(tǒng)來緩沖熱形式的能量，則可以通過下述方式降低峰值消耗，即隨著增加的熱需求分階段轉(zhuǎn)出(ausspeichern)或提供熱，與此同時隨著降低的負荷分階段存入熱。根據(jù)基本的運行策略和框架條件確定儲存器的設(shè)計方案，如啟動時間、每天或每周的運行小時數(shù)(尤其是在多班制運行中使用設(shè)備時)、間歇時間、干燥設(shè)備的平均利用率等。

11、在該策略下尤其通過電網(wǎng)費用和投資的可行的節(jié)省來解決儲熱器或其實施方案的經(jīng)濟效率問題，例如基于所需的加熱功率、敷設(shè)電纜、變壓器容量等，以及用于合適的儲熱器的額外的投資成本。

12、第二種策略涉及提高電力采購的靈活性、也稱為智能采購，其中應(yīng)當理解，第一種策略和第二種策略不被或不應(yīng)當彼此嚴格分開地應(yīng)用，而是可以交叉和互補，以實現(xiàn)最佳的電能消耗。

13、最近，可再生能源的擴建導(dǎo)致了能源生產(chǎn)的嚴重波動，這主要反映在一天中的電價變化上?？稍偕茉吹倪M一步擴張和可規(guī)劃的發(fā)電能力的消除目前將進一步強化這一趨勢。因此，有必要通過巧妙的電力采購時機在運行中實現(xiàn)顯著的成本優(yōu)勢。

14、第二種策略的目的主要不是減少電網(wǎng)連接功率，而是利用低電價的時間(例如由于高的、潛在的過剩的發(fā)電或低的需求)來存入熱能。

15、這種類型的存儲構(gòu)思的優(yōu)點不僅在于涂漆車間和用于電池電極的涂覆設(shè)備的運營者。電網(wǎng)運營商也依靠與大型工業(yè)客戶的合作來穩(wěn)定電網(wǎng)并平衡發(fā)電和消費，這些客戶可以在需要時(從電網(wǎng)運行的角度來看)填充儲存器。為此，在消費價格和電網(wǎng)連接費用方面提供了財政激勵，其中互惠互利的形式和類型是未來可靈活協(xié)商的。

16、此外，可再生能源的進一步擴張未來將進一步加劇發(fā)電量以及還有電力交易價格的波動。事實上，負電價階段可能/將繼續(xù)增加，因此即使是通過儲能本身也可以產(chǎn)生收入。儲存器大小和儲存器循環(huán)次數(shù)與此相關(guān)地是獲得正收益的主要驅(qū)動因素。

17、與此相對地，針對熱能儲存器存在投資成本。因此，儲熱器大小和集成的加熱功率必須個性化地根據(jù)應(yīng)用情況進行協(xié)調(diào)。在理想情況下，儲熱器在日常運行中會多次被填充和清空，但這也取決于運行策略，例如涂漆車間或電池電極涂覆設(shè)備(輪班次數(shù)、間歇時間等)。較高數(shù)量的補充和釋放循環(huán)提高了所使用的儲熱器的經(jīng)濟性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是提供一種處理設(shè)備、尤其是干燥設(shè)備，用于上述類型的工件、尤其是車輛車身，該處理設(shè)備存入并轉(zhuǎn)出熱能，以降低、或至少在時間上延長和/或轉(zhuǎn)移功率需求、尤其是電功率需求。

2、該目的根據(jù)本發(fā)明通過以下方式得以實現(xiàn)，即提供一種用于處理工件和/或材料覆層的處理設(shè)備、尤其是用于車輛車身和/或電池電極覆層的干燥設(shè)備，該處理設(shè)備包括：

3、-處理室，其包括多個處理室區(qū)段，該處理室區(qū)段分別分配有處理設(shè)備的多個單獨的循環(huán)空氣模塊中的一者，

4、-儲熱和加熱設(shè)備，用于儲存和提供熱，

5、-至少一個加熱氣體引導(dǎo)部，其包括至少一個加熱氣體供應(yīng)部和至少一個加熱氣體返回引導(dǎo)部。

6、可選地，還可以設(shè)置排氣和/或廢氣處理設(shè)備，用于處理、尤其是用于凈化在處理室中產(chǎn)生的排氣和/或廢氣的至少一部分，其中排氣和/或廢氣處理設(shè)備優(yōu)選地為廢氣凈化設(shè)備，借助其可以執(zhí)行a)熱和/或催化氧化溶劑轉(zhuǎn)化，和/或b)分離溶劑的凈化。

7、在第一種替選方案中，a)可以經(jīng)由加熱氣體供應(yīng)部將加熱氣體從儲熱和加熱設(shè)備供應(yīng)至循環(huán)空氣模塊，和/或可以經(jīng)由加熱氣體返回引導(dǎo)部將加熱氣體從處理室區(qū)段引導(dǎo)返回至儲熱和加熱設(shè)備。

8、在該變型方案中，儲熱器被直接結(jié)合到循環(huán)空氣模塊和處理設(shè)備的處理室區(qū)段之間的加熱氣體回路中。因此，加熱氣體被直接結(jié)合到各個區(qū)段的循環(huán)空氣回路中。

9、在第二種替選方案中，b)處理設(shè)備包括中央熱交換器，以將處理室與儲熱和加熱設(shè)備在氣氛中解耦，該中央熱交換器布置在與循環(huán)空氣模塊連接的加熱氣體供應(yīng)部和與處理室區(qū)段連接的加熱氣體返回引導(dǎo)部之間，并且借助該中央熱交換器可以將在儲熱和加熱設(shè)備中產(chǎn)生的熱傳遞到在加熱氣體引導(dǎo)部中被引導(dǎo)的加熱氣體。

10、在該變型方案中經(jīng)由熱交換器結(jié)合有儲熱器作為熱源，該熱交換器在氣氛中將儲熱和加熱設(shè)備的儲存回路與處理設(shè)備的加熱氣體引導(dǎo)部彼此分離。氣氛分離能夠?qū)崿F(xiàn)高的儲熱溫度，并且進而實現(xiàn)高的能量密度。此外，排除了儲熱器的儲存床中可能存在的污染以及被引導(dǎo)返回的溶劑氣氛的潛在的不希望的反應(yīng)。此外，這種變型方案尤其能夠?qū)崿F(xiàn)對以后儲熱器進行的改裝或加裝，以便集成可能的更新的儲存技術(shù)和/或額外的容量和/或適配性。

11、在第三種替選方案中，c)每個循環(huán)空氣模塊都包括熱交換器，以將相應(yīng)的處理室區(qū)段與儲熱和加熱設(shè)備在氣氛中解耦，借助該熱交換器可以將在儲熱和加熱設(shè)備中產(chǎn)生的熱傳遞到在處理室區(qū)段中循環(huán)的加熱氣體。

12、在該變型方案中，儲熱器直接利用潔凈加熱氣體引導(dǎo)部與處理室連接。儲存器的熱流通過分別具有自身的熱交換器的常規(guī)的循環(huán)空氣模塊來引導(dǎo)。由此同樣實現(xiàn)了儲熱和加熱設(shè)備的熱流與循環(huán)空氣模塊和處理室區(qū)段之間的循環(huán)空氣流的在氣氛中的分離。與常規(guī)的潔凈氣體供熱的干燥設(shè)備相比，儲熱和加熱設(shè)備的熱流在回路中行進，這需要到儲熱和供暖設(shè)備的返回引導(dǎo)。由于在結(jié)構(gòu)上接近干燥設(shè)備的常規(guī)的tar構(gòu)造，這種變型方案也被視為對tar現(xiàn)有的干燥設(shè)備配備根據(jù)本發(fā)明的儲熱和加熱設(shè)備的可能性。

13、在這種變型方案中，在必要時在加熱氣體供應(yīng)部和排出部之間安裝溫度調(diào)節(jié)路段是有用的，該溫度調(diào)節(jié)路段有助于精確調(diào)整加熱氣體溫度。

14、例如通過熱廢氣凈化設(shè)備中的再生熱氧化(rto)、優(yōu)選地通過同樣供電的無焰rto(frto)來實現(xiàn)對處理室的處理室區(qū)段的廢氣或排氣的凈化，其優(yōu)選地還可以在下游具有新鮮空氣熱交換器以提高整個系統(tǒng)的效率，該新鮮空氣熱交換器對供應(yīng)的新鮮空氣進行預(yù)熱。

15、由于rto輸出部處的排氣的低的溫度水平，在所有變型方案中有利的是，設(shè)有另一個熱交換器以用于對新鮮空氣加溫，其將額外的熱從儲熱和加熱設(shè)備的回路中傳遞到預(yù)熱的新鮮空氣。

16、還規(guī)定了，儲熱和加熱設(shè)備包括用于對加熱氣體進行加熱的至少一個電加熱裝置、至少一個混合裝置和至少一個儲熱單元。

17、優(yōu)選地通過在周末期間或在生產(chǎn)間歇期間存入熱來實現(xiàn)對儲熱和加熱設(shè)備的儲熱器、即至少一個儲熱單元中的熱能的中間緩沖。因此，當處理設(shè)備必須被烘熱到運行溫度時，或當在生產(chǎn)高峰需要更多熱能時，儲存的熱能可以以與由電加熱裝置提供或產(chǎn)生的熱并行的方式被提取。

18、如果儲熱器包括多個儲熱單元，則有利的是，儲熱單元可以單獨補充或釋放熱。

19、與僅具有電加熱裝置的設(shè)備相比，由儲熱器或至少一個儲熱單元額外提供熱能能夠以有利的方式實現(xiàn)更快的烘熱速率。通過儲熱器還可以降低電加熱裝置的安裝功率，并且進而降低處理設(shè)備所需的連接功率。此外，根據(jù)本發(fā)明的儲熱和加熱設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)電力采購的靈活性的提高，由此可以利用與時間相關(guān)的電價波動。

20、此外可以規(guī)定，混合裝置布置在電加熱裝置的下游。

21、由此，在電加熱裝置中烘熱的加熱氣體可以以對應(yīng)于儲熱和加熱設(shè)備的運行模式的方式在混入在儲熱單元中儲存的熱的情況下至少朝向處理室的方向、朝向儲熱單元的方向或朝向處理室的方向被導(dǎo)引。

22、在本發(fā)明的一個設(shè)計方案中規(guī)定，混合裝置與至少一個儲熱單元連接。

23、有利的是，可以經(jīng)由布置在電加熱裝置的下游、即布置在下游的混合裝置將熱能選擇性地存入至少一個儲熱單元中。

24、在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定，混合裝置被配設(shè)為，使得可以將在電加熱裝置中加熱的氣體

25、-供應(yīng)至處理室，或

26、-供應(yīng)到至少一個儲熱器以儲存在加熱氣體中含有的熱的至少一部分，或者

27、-在混入儲存在至少一個儲熱器中的熱的至少一部分的情況下供應(yīng)至處理室。

28、因此，混合裝置有利地具有至少三個切換位置，經(jīng)由其可以優(yōu)選地對加熱氣體流轉(zhuǎn)向。

29、進一步規(guī)定了，壓縮機布置在電加熱機構(gòu)的上游。

30、通過優(yōu)選地包括電機驅(qū)動的鼓風機的壓縮機將供應(yīng)至儲熱和加熱設(shè)備的新鮮空氣運輸至電加熱機構(gòu)，以便然后對其進行加熱。

31、在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定，另一個壓縮機布置在處理室的下游。

32、通過同樣優(yōu)選地包括電機驅(qū)動的鼓風機的另一個壓縮機將從處理室被引導(dǎo)返回的氣體流朝向電加熱裝置的方向輸送，以便在該處又一次進行加熱。

33、在本發(fā)明的一個設(shè)計方案中規(guī)定，可調(diào)節(jié)或控制的閥布置在混合裝置的下游。

34、經(jīng)由這種類型的閥可以有利地控制和/或調(diào)節(jié)被引導(dǎo)至處理室的氣體流。

35、在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定，處理設(shè)備包括新鮮空氣供應(yīng)部，借助其可以將新鮮空氣供應(yīng)至處理室的入口閘和/或出口閘。

36、通過將新鮮空氣供應(yīng)至入口閘和/或出口閘，在處理室的入口閘和/或出口閘處構(gòu)成流動旋渦，該流動漩渦優(yōu)選地防止了在處理室區(qū)段中循環(huán)的加熱氣體從處理室中逸出，因為該加熱氣體會在處理期間、例如在對涂漆的車輛車身進行干燥期間吸收溶劑。

37、在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定，處理設(shè)備包括新鮮空氣熱交換器，借助該新鮮空氣熱交換器可以將在排氣和/或廢氣處理設(shè)備、尤其是熱廢氣凈化設(shè)備中產(chǎn)生的熱傳遞到新鮮空氣供應(yīng)部的新鮮空氣。

38、在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定，處理設(shè)備包括另一個新鮮空氣熱交換器，借助該另一個新鮮空氣熱交換器可以將在儲熱和加熱設(shè)備中產(chǎn)生的熱傳遞到新鮮空氣供應(yīng)部的新鮮空氣。

39、通過布置在供應(yīng)的新鮮空氣的流動路徑中的兩個新鮮空氣熱交換器實現(xiàn)了對新鮮空氣的預(yù)熱或加溫，使得在入口閘和/或出口閘的區(qū)域中不會形成冷凝，其對處理的工件構(gòu)成質(zhì)量風險。

40、在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定，處理室區(qū)段沿著工件的輸送方向依次布置。

41、優(yōu)選地，工件經(jīng)由入口閘被帶入處理室中，然后在各個處理室區(qū)段中根據(jù)預(yù)定的處理進行處理，其中可以考慮，也可以忽略單個的處理室區(qū)段，即所涉及的工件只是被引導(dǎo)穿過相對應(yīng)的處理室區(qū)段，只要在該處設(shè)定的處理不是所涉及的工件的整體處理的一部分即可。

42、處理的工件優(yōu)選地經(jīng)由出口閘離開處理室。

43、在本發(fā)明的另一個設(shè)計方案中規(guī)定，處理設(shè)備包括至少一個后處理室，其包括至少一個后處理室區(qū)段，冷氣體、尤其是新鮮空氣可以被供應(yīng)至該后處理室區(qū)段。

44、在參照處理室的輸送方向優(yōu)選地與處理室相接的后處理室中，優(yōu)選地不進一步供應(yīng)熱。

45、供應(yīng)的新鮮空氣穿流在其中尤其對涂漆的工件、例如車輛車身進行處理的后處理室，以使處理的工件逐漸地達到環(huán)境溫度。

46、進一步規(guī)定，熱廢氣凈化設(shè)備包括氣體燃燒器和/或電動加熱裝置和/或燃氣輪機、尤其是微型燃氣輪機。

47、根據(jù)本發(fā)明，該目的還通過一種用于處理工件和/或材料覆層的方法得以實現(xiàn)，其中該方法包括以下步驟：

48、使多個在單獨的回路中被引導(dǎo)的氣體流穿流處理設(shè)備的處理室的多個處理室區(qū)段；借助在處理設(shè)備的儲熱和加熱設(shè)備中產(chǎn)生的加熱氣體流直接或間接地對氣體流進行加熱。

49、在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個設(shè)計方案中規(guī)定，將來自儲熱和加熱設(shè)備的電加熱機構(gòu)的熱或來自儲熱和加熱設(shè)備的電加熱機構(gòu)和至少一個儲熱單元的熱供應(yīng)至加熱氣體流。

50、可以有益的是，處理設(shè)備、尤其是一個或多個或所有電動加熱機構(gòu)和/或回收再利用裝置可以供給有至少約3kv和/或至多約8kv、尤其是4160v至6600v的平均電壓。

51、優(yōu)選地，循環(huán)空氣設(shè)備或處理設(shè)備的所有電動加熱部件、例如主要是優(yōu)選地電動加熱機構(gòu)供給有例如至少約3kv和/或至多約8kv的平均電壓、尤其是4160v至6600v而不是通常的400v的平均電壓。這可能需要帶有相對應(yīng)的額外成本的特殊的加熱元件，但優(yōu)選地在涉及接線部、線纜等的外部設(shè)備中具有巨大的節(jié)約潛力。此外，來自供電網(wǎng)絡(luò)的明顯較低的電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)是必要的，這還以有利于節(jié)約投資成本的方式使變電站變小并節(jié)省了空間。與具有這種類型的平均電壓的電動加熱部件的接線還使得線纜直徑顯著減小。