工件加工设施和用于制造和运行这种工件加工设施的方法与流程

本发明涉及一种具有热学废气清洁装置的工件加工设施，特别是一种用于干燥和/或硬化被涂漆和/或涂覆和/或粘接的工件的工件加工设施，以及一种用于制造这种工件加工设施的方法。本发明具体涉及连续式干燥机、连续式硬化设施、室式干燥机和室式硬化设施领域，其中被涂漆和/或粘接的车身或车身部件可以被干燥和/或硬化。

背景技术：

1、工件加工设施通常必须配备热学废气清洁机构(tar)，以满足从废气(例如来自干燥设施)中清除碳氢化合物的适用法律要求，作为排放控制的一部分。传统上，tar装置由燃烧器和燃烧腔组成，其中，燃烧腔在功能上由于高燃烧温度而必须设计得非常复杂且成本高昂(例如使用优质钢)。由于其复杂性，tar装置通常无法改变/调整，因而它们例如当产能改变和/或工件加工设施重新构造时必须被更换，这非常复杂且昂贵。此外，tar装置通常必须针对最大值进行设计，这通常会导致尺寸较大，从而难以安装到相应的工件加工设施中。

技术实现思路

1、本发明的目的是，提出一种具有热学废气清洁的改进的工件加工设施，其以简单的方式实现工件加工设施的运行状态和/或结构的灵活性。

2、该目的通过独立权利要求1中限定的工件加工设施来实现。本发明的特别有利的设计和改进是从属权利要求的主题。

3、该工件加工设施具有用于容纳待加工工件的处理腔，其中该处理腔与至少一个用于将新鲜空气引入到处理腔中的新鲜空气管线和至少一个用于从处理腔中排出待清洁废气的废气管线连接。另外，根据本发明的工件加工设施具有至少一个模块化的带有多个燃烧器模块的热学废气清洁系统(tar系统)，这些燃烧器模块分别具有：带燃烧室的燃烧腔，用于对其中的原始气体进行热处理；与燃烧腔连接的燃烧器(例如用于燃烧在待清洁的原始气体中所含有的有害物质)；用于将待清洁的原始气体引入到相应的燃烧器模块中的原始气体入口；以及用于从相应的燃烧器模块排出清洁后的清洁气体的清洁气体出口。该至少一个模块化tar系统可分为一个或多个废气清洁装置，每个废气清洁装置具有单个燃烧器模块或至少两个彼此联接的燃烧器模块，并且每个燃烧器模块可单独定位在工件加工设施中，并且可单独地连接到至少一个废气管线。根据对模块化tar系统所选的划分，多个燃烧器模块的多个原始气体入口因而有选择地单独连接到相应的原始气体供应管线，或者成组地连接到公共原始气体供应管线，并且多个燃烧器模块的多个清洁气体出口有选择地单独地连接到相应的清洁气体排出管线，或者成组地连接到公共清洁气体排出管线。

4、tar系统的所提出的模块化使得能够灵活设计不同数量的燃烧器模块和具有灵活数量的燃烧器模块的不同数量的独立废气清洁装置以及各个燃烧器模块的简单改型，使得tar系统可以按简单的方式适应工件加工设施的可变的性能要求和/或可变的结构。模块化为tar系统在设施整体结构中提供了许多不同的集成选项，因为tar系统可以通过灵活的/任意的划分而有选择地构造为(i)具有所有燃烧器模块的整体模块装置，或(ii)具有一个或多个子模块装置的多件，子模块装置分别带有至少两个燃烧器模块，或(iii)具有一个或多个单模块装置的多件，单模块装置分别带有单个燃烧器模块，或(iv)具有一个或多个子模块装置和一个或多个单模块装置的多件，子模块装置分别带有至少两个燃烧器模块，单模块装置分别带有单个燃烧器模块，从而能够以简单的方式，在现有tar系统的基础上，例如应对当地条件、可用的空间状况、工艺技术优势、对设施或能量边界条件的具体要求。子模块装置和单模块装置于是需要较小的空间，因此也可以容易地安装到组装空间小的复杂设施结构中，并且将tar系统划分为单独的子模块装置和/或单模块装置使得能够与设施的多个废气管线简单地连接，这些废气管线甚至可以彼此相距很远。此外，模块化为现有tar系统开辟了灵活的运行模式，特别是通过可运行的可变数量的现有燃烧器模块，使得tar系统的性能可以例如轻松适应当前的废气量和/或设施的当前热能需求。

5、根据本发明的工件加工设施具有至少一个这样的模块化tar系统。这意味着，例如在非常大的设施的情况下，也可以选择性地包括两个或更多这样的模块化tar系统。如果模块化tar系统被分成至少两个单独的废气清洁装置，则这些废气清洁装置可以通过单独分配的控制器或公共中央控制器来运行，并且可以优选单独地控制。所提出的模块化tar系统可以选择性地分为多个废气清洁装置，与具有多个废气清洁装置的传统设施的不同之处例如在于废气清洁装置中的细分和燃烧器模块数量的可变性。

6、在本发明的一个实施方式中，工件加工设施的处理腔设置有单个加热回路。在这种情况下，tar系统可以优选地具有整体模块装置，其中tar系统的所有燃烧器模块彼此联接，其中，所有燃烧器模块的原始气体入口都连接到至少一个废气管线，并且所有燃烧器模块的清洁气体出口都连接至公共清洁气体排出管线，并且其中，公共清洁气体排出管线经由热交换器与处理腔的加热回路连接。热交换器可被配置用于将热量从清洁气体传递至加热回路的加热气体，或者替代地也用于将至少部分清洁气体作为加热气体引入到加热回路中。

7、在本发明的一个实施方式中，工件加工设施的处理腔与至少两个废气管线连接，并且设置有至少两个单独的加热回路。在这种情况下，tar系统可以优选地具有至少两个子模块装置，每个子模块装置具有至少两个彼此联接的燃烧器模块，这些燃烧器模块的原始气体入口均全部连接到至少两个废气管线之一，并且其清洁气体出口均全都连接到相应的公共清洁气体排出管线，其中，公共清洁气体排出管线均经由相应的热交换器与处理腔的相应的加热回路连接。该实施方式对于如下工件加工设施特别有利：其中处理腔具有不同温度的两个处理腔区域(例如用于预干燥器和主干燥器)。热交换器可分别被配置用于将热量从清洁气体传递至相应加热回路的加热气体，或者替代地也将部分清洁气体作为加热气体引入相应加热回路中。

8、在本发明的一个实施方式中，工件加工设施的处理腔设置有多个循环空气回路。在这种情况下，tar系统可以优选地具有整体模块组，其中所有燃烧器模块彼此联接，其中，所有燃烧器模块的原始气体入口连接到至少一个废气管线，并且所有燃烧器模块的清洁气体出口连接到公共清洁气体排出管线，并且其中，公共清洁气体排出管线经由相应的循环空气热交换器或相应的循环空气混合腔与至少一部分、优选地所有循环空气回路连接。可选地，循环空气回路可至少部分地各自具有循环空气再生器，在这种情况下，循环空气热交换器或循环空气混合腔优选地包含在相应的循环空气再生器中。通过与清洁气体排出管线和相应循环空气回路的循环空气管线连接的循环空气混合腔，可以将部分清洁气体混合到循环空气流中，以加热处理腔或干燥器。

9、在本发明的一个实施方式中，工件加工设施的处理腔与至少两个废气管线连接，并设有多个循环空气回路。在这种情况下，tar系统可以优选地具有至少两个子模块装置，每个子模块装置具有至少两个彼此联接的燃烧器模块，这些燃烧器模块的原始气体入口全部相应连接到至少两个废气管线之一，并且其清洁气体出口全部相应连接至各自的公共清洁气体排出管线，其中，至少两个公共清洁气体排出管线分别通过相应的循环空气热交换器或相应的循环空气混合腔与部分循环空气回路连接。可选地，循环空气回路可至少部分地各自具有循环空气再生器，在这种情况下，循环空气热交换器或循环空气混合腔优选地包含在相应的循环空气再生器中。通过与清洁气体排出管线和相应循环空气回路的循环空气管线连接的循环空气混合腔，可以将部分清洁气体混合到循环空气流中，以加热处理腔或干燥器。

10、在本发明的一个实施方式中，工件加工设施的处理腔与多个废气管线连接，并设有多个循环空气回路。在这种情况下，tar系统可以优选地具有多个单模块装置，每个单模块装置具有单个的燃烧器模块，燃烧器模块的原始气体入口分别连接到多个废气管线中相应的废气管线，并且其清洁气体出口分别连接至单个的清洁气体排出管线，其中，多个单个的清洁气体排出管线分别通过相应的循环空气热交换器或相应的循环空气混合腔与多个循环空气回路中的相应的循环空气回路连接。可选地，循环空气回路可至少部分地各自具有循环空气再生器，在这种情况下，循环空气热交换器或循环空气混合腔优选地包含在相应的循环空气再生器中。通过与清洁气体排出管线和相应循环空气回路的循环空气管线连接的循环空气混合腔，可以将部分清洁气体混合到循环空气流中，以加热处理腔或干燥器。

11、在上述三个实施方式中，整体模块装置或子模块装置或单模块装置还可以在输入侧与新鲜空气管线连接，以便将来自处理腔的废气与新鲜空气混合。新鲜空气输入管线可以通过原始气体入口或通过额外的新鲜空气入口与经由原始气体入口引入的废气混合。在整体模块装置和子模块装置的情况下，新鲜空气可供应到所有燃烧器模块或部分燃烧器模块中。通过在tar系统中以这种方式将废气与新鲜空气混合，新鲜空气可以作为清洁气体通过在循环空气再生器中的起始于清洁气体排出管线的循环空气混合腔引入到处理腔中，从而可以节省空间地省去进入处理腔的额外新鲜空气管线。

12、在本发明的一个实施方式中，工件加工设施的处理腔设置有多个循环空气回路，在这些循环空气回路中分别包含带有循环空气热交换器或循环空气混合腔的循环空气再生器。在这种情况下，tar系统可以优选地具有多个单模块装置，每个单模块装置具有单个燃烧器模块，每个模块装置被集成到多个循环空气再生器中的相应一个中。可选地，附加于或代替单模块装置，tar系统还可以具有至少一个带有两个或更多个燃烧器模块的子模块装置，其也集成到多个循环空气再生器中的相应一个中，这特别地例如在处理腔的区域中的热量需求增加的情况下可以是有利的。

13、在本发明的一个设计中，上述实施方式中的一个公共清洁气体排出管线或多个公共清洁气体排出管线或各个清洁气体排出管线还可以分别在加热气体回路或循环空气回路的热交换器的下游，通过另一热交换器与至少一个新鲜空气管线连接。可选地，至少一个新鲜空气管线可以具有新鲜空气再生器，在这种情况下，新鲜空气热交换器优选地包含在该新鲜空气再生器中。

14、在本发明的一个设计中，tar系统还可以具有一个或多个无燃烧器的附加模块，每个附加模块可以可选地集成到tar系统的废气清洁装置中，使得它们的内部空间与相应的相邻燃烧腔的燃烧室相连，以形成公共内部空间，并且分别具有至少一个附加功能元件。tar系统优选地具有与燃烧器模块的数量相同数量的附加模块，使得在极端情况下也可以为所有的单模块装置分别补充附加模块。根据附加功能元件的构造和/或需要和/或类型而定，附加模块可以集成到在相应废气清洁装置的边缘处的燃烧器模块上或两个燃烧器模块之间。作为附加功能元件，附加模块例如具有加热装置(例如电的、感应的、具有燃烧器等)，用于将燃烧模块的燃烧室或燃烧模块的多个燃烧室或公共燃烧室加热到燃烧温度，或增加功率以进行快速加热。替代的或至少一个另外的附加功能元件可以例如具有用于tar系统的相应废气清洁装置的至少一个附加功能，其选自：(a)扩大燃烧腔的(公共)燃烧室；(b)补偿废气清洁装置的尺寸变化(特别是热引起的长度变化)；(c)从公共内部空间的清洁气体到废气清洁装置外部的另一种流体的热传递；(d)热气体排出；(e)热量储存；(f)催化剂；(g)从公共内部空间排出流体和/或颗粒；(h)将添加剂喷射到公共内部空间中；(i)吸附或吸收来自内部空间的有害物质。

15、在本发明的一个设计中，在tar系统的废气清洁装置中彼此联接的燃烧器模块的燃烧腔可以至少部分地、优选全部地通过通孔彼此连接，使得可以在相应的相邻燃烧器模块之间进行气体交换，并且因此发生均匀的加热。通过如此地形成公共燃烧室，例如还可以对所有燃烧腔的公共燃烧室一起进行所需的吹扫/预通风。燃烧室的这种连接还可以可选地经过设计，从而通孔分别可通过封闭机构(例如翼片或滑块)来封闭。通过形成所有燃烧模块的公共燃烧室，还可以例如仅使用一个燃烧器作为加热燃烧器将整体模块装置或子模块装置预热到所需的最低反应温度(例如750℃左右)，以安全/有效地处理原始气体。替代地，用于将公共燃烧室加热至最低反应温度的整体模块装置或子模块装置还可以具有至少一个加热装置(例如电的或电磁的加热装置或另一种类型的可切换的高温热源，例如加热燃烧器)，该加热装置在公共燃烧室的区域中例如联接到燃烧器模块的燃烧腔，或者被设置为附加模块的附加功能元件。在全部燃烧器模块的公共燃烧室情况下，优选地仅设置单个加热装置。优选地，加热装置还包含用于监测火焰存在的安全技术部(例如，用于火焰监测的光电元件)。当使用这样的加热装置时，多个燃烧器模块的燃烧器全都可以更简单地配置，并且更容易地控制，因为它们全都不必用作加热燃烧器，并且也不需要任何安全技术部来监控加热。当公共燃烧室通过作为加热燃烧器的燃烧器或通过加热装置(根据实施方式而定)被加热时，燃烧器模块的其他燃烧器或所有燃烧器保持关闭。

16、在本发明的另一设计中，可以在tar系统的燃烧器模块的原始气体入口处分别设置阀装置，用于有选择地打开或关闭并且可选地还用于节流相应的原始气体入口，其中，这些阀装置也可以由彼此联接的燃烧器模块相互独立地控制。由此可以将待清洁的原始气体的总空气量分配在适当数量的彼此联接的燃烧器模块上，使得整体模块组或子模块组的各个燃烧器分别至少被施加以最小空气量和最多被施加以最大空气量，用于燃烧器运行。在单模块装置的情况下，它们于是根据工件加工设施的运行状态或运行模式而定，可以通过这些阀装置彼此独立地投入运行或保持在备用模式。如果燃烧器模块还具有用于燃料的气体进口，则这种阀装置优选地还可以被设置用于选择性地打开或关闭并且可选地还用于节流相应的气体进口。

17、在本发明的另一设计中，可以在tar系统上游在至少一个废气管线中设置用于控制废气流量的废气风扇。如果tar系统的至少两个单独的废气清洁装置连接至废气管线，则优选在废气管线的每个部分接头处设置废气风扇，使得可灵活调节废气流量在多个废气清洁装置上的分配。

18、在本发明的另一设计中，可以将至少一个额外的燃烧器模块添加到tar系统中，或者可以移除至少一个现有的燃烧器模块，和/或可以更换tar系统的燃烧器模块(也在单独的废气清洁装置中)(即用新的燃烧器模块替换)。

19、在本发明的另一设计中，tar系统的至少一个燃烧器模块的燃烧器集成有热传递系统，用于将热量从流出的清洁气体传递至流入的原始气体和/或流入的燃料。也就是说，燃烧器被设计为再生式燃烧器。模块化tar系统的所有或大部分燃烧器优选地设计为再生式燃烧器。在该设计中，如果这些燃烧器分别连接到相应燃烧腔的顶部并且向下伸入到相应燃烧腔中，则这是有利的，因为在高温下，悬挂在顶部的燃烧器竖直地稍微向下延展到燃烧腔中，而不会损害其功能，并且不会改变、特别是减小燃烧器或热传递系统的元件之间的距离，并且不会受到作用在它们上的力。此外，这种设计还可以有利于来自原始气体的可能在例如某些油漆系统内在燃烧过程中产生的固体和/或冷凝物的沉降。在替代的实施方式中，燃烧器也可以在底部悬挂在燃烧腔处，并且向上伸入到燃烧腔中，并且在高温下竖直地稍微向上延展。尤其当根据本发明的原始气体处理装置被升高时，例如安装在支撑框架或顶盖上，该替代的实施方式可以是有利的。

20、本发明的主题还在于一种用于制造本发明的如上所述的工件加工设施的方法。在该方法中，提供用于容纳待加工工件的处理腔，其中，该处理腔与至少一个用于将新鲜空气引入到处理腔中的新鲜空气管线和至少一个用于从处理腔排出待清洁废气的废气管线连接。根据本发明，在该方法中还提供了至少一个模块化的带有多个燃烧器模块的热学废气清洁系统，这些燃烧器模块分别具有：带燃烧室的燃烧腔，用于对其中的原始气体进行热处理；与燃烧腔连接的燃烧器(例如用于燃烧在待清洁的原始气体中所含有的有害物质)；用于将待清洁的原始气体引入到相应的燃烧器模块中的原始气体入口；以及用于从相应的燃烧器模块排出清洁后的清洁气体的清洁气体出口。该至少一个模块化tar系统于是分为一个或多个废气清洁装置，每个废气清洁装置具有单个燃烧器模块或至少两个彼此联接的燃烧器模块。此后，如此形成的一个或多个废气清洁装置可以相对于处理腔单独地定位并且单独地连接到至少一个废气管线。

21、通过该制造方法可以实现与本发明的上述工件加工设施相同的优点，该制造方法涉及组装、调试以及可能还涉及维护过程。关于优点和有利/优选的设计变型以及术语的含义，因而简单地参考以上与工件加工设施相关的解释。

22、除了本领域技术人员基本公知的具有热学废气清洁的工件加工设施的通常运行之外，本发明的模块化tar系统的上述特殊设计还能够实现特别有利的运行模式。本发明的上述工件加工设施的运行方法优选地包括以下方面中的至少一个方面：

23、(i)至少一个模块化tar系统的多个子模块装置和/或单模块装置单独运行(例如，开启、关闭)；

24、(ii)至少一个模块化tar系统的整体模块装置和/或至少一个子模块装置的多个燃烧器模块单独地或成组地运行(例如，打开、关闭)；和

25、(iii)调节从处理腔通过至少一个废气管线到达至少一个模块化热学废气清洁系统的一个或多个废气清洁装置的废气流量。

26、通过所提到的可能的单独运行，整个tar系统或各个废气清洁装置的性能可以例如适应处理腔的运行状态，并且因此必要时也可以减少能量需求。例如，如果待清洁的废气的总空气量较低，则可以减少在整体模块装置或子模块装置中激活的燃烧器的数量，使得燃烧器模块的各个燃烧器可以在有利的运行范围内运行，并且还可以节省能源。通过在所形成的废气清洁装置中单独地或成组地运行多个燃烧器模块，还可以例如在部分负载运行中更换各个激活的燃烧器模块，使得可以实现均衡多个燃烧器上的负载。根据应用情况而定，可以调节废气流量，例如根据干燥器利用率(干燥器中的车身数量)并因此根据由车身引入干燥器中的溶剂负载来调节。

27、用于制造和运行工件加工设施的上述方法优选地各自还包括以下步骤中的至少一个：将至少一个附加燃烧器模块添加至模块化tar系统；从模块化tar系统中移除至少一个燃烧器模块；以及用新的燃烧器模块更换模块化tar系统中的至少一个燃烧器模块。tar系统的模块化以及由此形成的废气清洁装置使燃烧器模块能够以较低的代价予以更换/添加/移除。

28、本发明原则上可用于任何需要热学废气清洁的工件加工设施。本发明可以特别有利地与用于工件加工设施的模块化tar系统一起使用，这些工件加工设施用于干燥/交联/硬化被涂漆和/或涂覆和/或粘接的工件(例如车身或车身部件)，例如以连续式干燥机、连续式硬化设施、箱式干燥机或箱式硬化设施的形式。