Durchlauftrockner für Materialbahnen, insbesondere Offset-Trockner

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf einen Trockner, insbesondere Offset-Trockner für im Durchlauf zu trocknende, hochsiedende Lösungsmittel enthaltende Materialbahnen. Die Aufheizung der Trockneratmosphäre mit einem Brenner 13 erfolgt in einer im Trocknergehäuse 1 angeordneten, geschlossenen Kammer 23. Als Verbrennungsluft wird dem Brenner 13 Umluft zugeführt. Dem Rauchgas des Brenners 13 wird in der Kammer 23 weitere, Lösungsmitteldämpfe enthaltende Umluft beigemischt, damit das Lösungsmittel vollständig verbrannt wird. Die temperaturgeregelten Heißgase bei dieser Nachverbrennung werden durch Beimischen von frischer Luft an dem Einlaufschlitz und ggf. Auslaufschlitz auf eine derart niedrige Temperatur abgekühlt, bevor sie in das Trocknerinnere gelangen, daß es nicht zur Verkrackung der in der Umluft des Trockners befindlichen flüchtigen Lösungsmittel kommen kann. Der Abluft, die wie die Umluft nur flüchtige Lösungsmittel als Schadstoffe enthält, lassen sich durch Abkühlen die flüchtigen Lösungsmittel entziehen, die als Brennstoff verwertbar sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Durchlauftrockner für Materialbahnen, insbesondere für Offsetdruck, bestehend aus die Materialbahn ein- oder beidseitig mit aufgeheizter Luft beaufschlagender Blasdüsen, mindestens einem die Blasdüsen mit Umluft speisenden Gebläse, mindestens einer gasgespeisten Heizeinrichtung für die Umluft und mindestens einer Nachverbrennungseinrichtung für die Schadstoffe enthaltende Umluft sowie einem Einlaufschlitz und einem Auslaufschlitz für die Materialbahn, wobei mindestens an einem dieser Schlitze oberhalb und unterhalb der Materialbahnführungsebene Mischkammern vorgesehen sind, in denen die über den Einlaufschlitz und gegebenenfalls Auslaufschlitz einströmende frische Luft mit heißen Gasen der Nachverbrennungseinrichtung mischbar sind und die Auslässe zum Trocknerinnern aufweisen.

[0002] Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum thermischen Betreiben solcher Trockner, in denen die Materialbahnen beim Trocknen mit sie beaufschlagender, durch einen Gasbrenner aufgeheizter Luft in die Trockneratmosphäre hochsiedende Lösungsmittel abgeben, die einer thermischen Nachverbrennung zugeführt werden, von der die erzeugte Wärmeenergie zur Aufheizung der Trockneratmosphäre herangezogen wird, wobei an dem Trocknereinlaufschlitz und gegebenenfalls dem Trocknerauslaufschlitz eintretende frische Luft als den Heißgasen beizumischene frische Luft den Heißgasen beigemischt wird.

[0003] Bei bekannten Trocknern dieser Art (DE 26 16 347 B2) ist es üblich, daß die Trockneratmosphäre durch die in den Trockner offen hineinbrennende Flamme des Gasbrenners aufgeheizt wird. Dabei entstehen durch Verkrackung der in die Trockneratmosphäre gelangten hochsiedenden Lösungsmittel Schadstoffe, die zusammen mit den Lösungsmitteldämpfen nicht ohne Reinigung aus dem Trockner in die Atmosphäre gelangen dürfen. Deshalb wird die Abluft des Trockners einer thermischen Nachverbrennung zugeführt. Eine Teilmenge dieser gereinigten Heißgase kann wieder in die Trockneratmosphäre geleitet werden. Die Teilmenge dieser gereinigten Heißgase wird aber nicht unmittelbar in die Trockneratmosphäre eingeleitet, sondern erst nach Beimischen von Frischluft in an den Ein- und Auslaßschlitzen oberhalb und unterhalb der Warenbahn angeordneten Mischkammern. Damit der für die Nachverbrennung benötigte Energiebedarf klein gehalten wird, ist in der Nachverbrennungseinrichtung ein Wärmetauscher vorgesehen, durch den die Wärme der Nachverbrennung dadurch zurückgewonnen wird, daß die zu reinigende Abluft des Trockners im Wärmetauscher aufgeheizt wird, bevor sie der Nachverbrennung zugeführt wird. Diese Art der Reinigung der Abluft hat eine Reihe von Nachteilen: Der für die Nachverbrennung geeignete Wärmetauscher muß in Edelstahl ausgeführt sein. Eine solche Edelstahlausführung ist kostenaufwendig.

[0004] Bei schnellem Aufheizen kommt es zu hohen Thermospannungen, die am kostenaufwendigen Wärmetauscher die Gefahr von Brüchen und Rissen bringen. Schileßlich wird ein großer Aufwand an Leitungen sowie Steuer- und Regeleinrichtungen benötigt.

[0005] Bei einem anderen Trockner (DE-OS 24 12 446), bei dem die frische Luft an den Ein- und Auslaßschlitzen ohne Beimischung von Heißluft in die Trockneratmosphäre eintritt, erfolgt die Aufheizung der Trockneratmosphäre ausschließlich mittels einer gasbeheizten, in einer Kammer im Trockner angeordneten Nachverbrennungseinrichtung. Die heißen Gase der Nachverbrennungseinrichtung beaufschlagen einen ebenfalls im Trockner angeordneten Wärmetauscher für die den Blasdüsen zuzuführende, aufzuheizende Luft. Bei diesem Stand der Technik bestehen wie beim gattungsgleichen Trockner des Standes der Technik wegen des Wärmetauschers die gleichen Schwierigkeiten. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß wegen des Wärmetauschers die Trockneratmosphäre nicht schnell genug aufgeheizt werden kann. Da beim Aufheizen der Trockneratmosphäre der Wärmetauscher in Betrieb sein muß, um zum Zwecke der gleichmäßigen Erwärmung der Trockneratmosphäre aufgewärmte Luft an die Blasdüsen liefern zu können, ließe sich eine schnelle Aufheizung nur mit einem erhöhten Durchsatz von durch die Nachverbrennung aufgeheizter Luft erreichen. Da aber das Umluftgebläse auf das normale Durchsatzvolumen ausgelegt ist, kann es diesen erhöhten Luftdurchsatz nicht liefern. Um die gewünschte schnelle Aufheizleistung zu erreichen, müßte die Aufheizleistung um das doppelte bis dreifache gegenüber dem Normalbetrieb gesteigert werden. Dies würde ein Umluftgebläse mit einer etwa zehnfach höheren Leistung notwendig machen. Der Bauaufwand wäre entsprechend groß.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauftrockner und ein Verfahren zum thermischen Betreiben von Durchlauftrocknern für Materialbahnen hinsichtlich der Aufheizung der Trockneratmosphäre unter besonderer Berücksichtigung der Schadstoffproduktion zu verbessern.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Durchlauftrockner der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede mit Gas und Umluft des Trockners gespeiste Heizeinrichtung und Nachverbrennungseinrichtung zu einer Einheit zusammengefaßt sind und eine geschlossene Brennkammer im Trocknergehäuse aufweisen.

[0008] Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Merkmale gelöst:

a) Die Aufheizung der Trockneratmosphäre erfolgt ausschließlich zusammen mit der Nachverbrennung innerhalb des Trockners in einem gegenüber der Trockneratmosphäre abgeschotteten gasbeheizten Brennraum.

b) Sämtliche, für die Aufheizung der Trockneratmosphäre verwendeten, bei der Aufheizung und Nachverbrennung entstehenden Heißgase werden durch Beimischen von frischer Luft abgekühlt, bevor sie in die Trockneratmosphäre geleitet werden.

[0009] Bei der Erfindung besteht nicht mehr die Gefahr der Verkrackung der beim Trocknen flüchtig gewordenen und in der Trockneratmosphäre befindlichen Lösungsmittel, weil die Trockneratmosphäre nicht unmittelbar mit sehr heißen Elementen, insbesondere nicht mit einer offen, in den Trockner hineinbrennenden Flamme in Berührung kommt. Da die Heiz- und Nachverbrennungseinrichtung Umluft aus der Trockneratmosphäre verwendet wird, ist sichergestellt, daß die in dieser abgezweigten Umluft enthaltenen brennbaren Bestandteile der flüchtig gewordenen Lösungsmittel vollständig verbrannt werden. Da ferner die Heißgase der Nachverbrennung durch Beimischen von frischer Luft erst auf eine unkritische Temperatur abgekühlt werden, bevor sie in die Trockneratmosphäre gelangen, ist gewährleistet, daß auch diese heißen Gase nicht mit der die brennbaren Stoffe enthaltenden Umluft in der Trockneratmosphäre in Berührung kommen. Deshalb kann es auch hier nicht zur Verkrackung und damit zum Entstehen von Schadstoffen kommen. Da die die brennbaren Stoffe enthaltende Umluft der Heiz- und Nachverbrennungseinrichtung zugeführt werden, ergibt sich eine Einsparung von sonst für die Aufheizung der Trockneratmosphäre benötigter Fremdenergie. Diese Vorteile werden erreicht, ohne daß, wie beim Stand der Technik, es für die Wärmerückgewinnung des Aufwandes eines der Nachverbrennung nachgeschalteten Wärmetauschers samt seiner Leitungsführung, Regel- und Steuereinrichtungen bedarf. Durch die Beimischung von heißen Gasen an den Ein- und Auslaßschlitzen wird ferner das Volumen an wegen des Unterdruckes anzusaugender Frischluft und damit auch das Volumen der aus dem Trockner abzuführenden Abluft vermindert, die regelmäßig mit einem Verlust an Wärmeenergie verbunden ist.

[0010] Das Fehlen des Wärmeaustauschers hat den weiteren Vorteil, daß ohne zusätzlichen Aufwand die Trockneratmosphäre schnell aufgeheizt werden kann. Wegen des fehlenden Wärmetauschers ist es nämlich nicht erforderlich, ein Umluftgebläse mit erhöhter Leistung zu installieren.

[0011] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur der Trockneratmosphäre über die der Heizeinrichung zuzuführende Luftmenge geregelt. Durch den Einsatz einer Proportionalregelung läßt sich auf einfache Art und Weise erreichen, daß die Gasmenge der geregelten Luftmenge folgt.

[0012] Vorzugsweise wird die Temperatur der Heißgase der Nachverbrennung über die der Nachverbrennung aus dem Trockner zuzuführende Luftmenge geregelt.

[0013] Da bei der Erfindung die Trockneratmosphäre schadstoffrei aber nicht lösungsmittelfrei ist, lassen sich die Lösungs­mittel aus der Abluft des Trockners durch Abkühlen der Abluft gewinnen, da beim Abkühlen diese Lösungsmittel kondensieren. Diese Lösungsmittel können gesammelt und als Brennstoff verwertet werden. Bei einem Heizwertvergleich ergibt sich, daß der Heizwert des aus der Abluft gewonnenen Kondensates dem Heizwert des der Heizeinrichtung zugeführten Gases entspricht. Der Aufwand an Wärmeenergie ist physikalisch durch die in der auf die Materialbahn aufgebrachten Druckfarbe enthaltenden Lösungsmittel gedeckt.

[0014] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer einen Durchlauftrockner schematisch darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 den Trockner mit seiner ersten Zone und einem Teil seiner zweiten Zone im Längsschnitt nach der Linie A-B der Figur 2.

Fig. 2 den Trockner gemäß Figur 1 im Querschnitt nach der Linie C-D der Figur 1.

[0015] Ein Trocknergehäuse 1 weist an seiner vorderen Stirnwand einen Einlaufschlitz 2 für eine zu trockende Materialbahn 3 auf. Ein entsprechender Auslaufschliz ist an seiner nicht dargestellten hinteren Stirnward vorgesehen. Die Material­bahn 3 wird während des Durchlaufs durch den Trockner mit aufgeheizter Luft angeblasen und dadurch schwebend geführt und getrocknet. Dafür sind oberhalb und unterhalb der Materialbahn 3 eine Vielzahl von quer zur Materialbahn­laufrichtung sich erstreckende, mit erwärmter Blasluft gespeiste Düsenkästen 4,5, z.B. Luftkissendüsen vorgesehen. Diese Luftkissendüsen 4,5 werden über einen gemeinsamen Kanal 6,7 von einem Gebläse 9,10 gespeist, das über eine Ansaugöffnung 11,12 Luft aus der Trockneratmosphäre ansaugt.

[0016] Die Aufheizung der Trockneratmosphäre erfolgt ausschließlich durch eine eine Einheit bildende Heiz- und Nachverbrennungseinrichtung. Eine solche Heiz- und Nachverbrennungseinrichtung ist für jede Zone oberhalb und unterhalb der Materialbahn 3 vorgesehen. Sie besteht aus einem Brenner 13,14, dessen Brennermündung 15 über eine zentrale Leitung 16 Gas und über einen diese Leitung 16 umgebenden Ringkanal 17 Luft zuführt. Die Luftzufuhr erfolgt über eine Leitung 18 aus dem Kanal 6,7. In der Leitung 18 ist ein Motorregelventil 19 vorgesehen, das in Abhängigkeit von der Temperatur der Trockneratmosphäre gesteuert wird. Die Zufuhr von Gas wird durch ein Gleichdruckregelventil 20 gesteuert, deren Steuermembrane auf der einen Seite mit dem Luftdruck in dem Ringkanal 17 beaufschlagt wird. Das Gleichdruckregelventil 20 ist derart aufgebaut, daß durch Steuerung der dem Brenner 13 zugeführten Luft durch das Motorregelventil 19 eine proportionale Regelung der Gasmenge erfolgt.

[0017] Der Brenner 13 weist eine Brennkammer 21,22 auf, die exzentrisch von der Seite in eine zweite größere sich über die Länge der Zone erstreckende Brennkammer 23 mündet. Die Brennkammer 21,22 ist von einem Ringkanal 25 umgeben, die über eine Leitung 26 mit dem Kanal 6,7 verbunden ist. Die Zufuhr von Umluft zu dem Ringkanal 25 wird mittels eines in der Leitung 26 angeordneten Motorregelventils 27 in Abhängigkeit von der Temperatur in der Brennkammer 21,22 gesteuert. Die heißen Rauchgase der Brennkammer 21,22 und die über den Ringkanal 25 zugeführte Luft wird am Ende der Brennkammer 21,22 vermischt und tritt exzentrisch von der Seite in die Brennkammer 23,24 ein. Es ergibt sich dann einen spiralförmige Strömung durch die Brennkammer 23,24 vom eine Ende zum anderen Ende.

[0018] Am anderen Ende der Brennkammer 23,24 gelangt das Heißgas über einen Krümmer 28,29 und eine Leitung 30,31 in ein sich quer zur Materialbahn erstreckendes Düsenrohr 32,33. Aus den in diesem Düsenrohr 32,33 in Reihe angeordneten Düsenlöchern treten Blasstrahlen aus, die gegen ein Leitblech 34,35 blasen, das zur Materialbahn 3 konvex gekrümmt ist und in Materialbahnlaufrichtung sich der Materialbahn zunehmend nähert. Dem Rand dieses Leitbleches 34,35 dem Gehäuseinnern gegenüber ist ein Schutzblech 36, 37 mit engem Abstand zur Materialbahn 3 zugeordnet. Dieses Schutzblech 36,37 bildet zusammen mit dem Leitblech 34,35 und der stirnseitigen Gehäusewand einen Kanal 38,39.

[0019] Durch diese besondere Ausbildung am Einlaufschlitz 2, die auch am Auslaufschlitz vorgesehen sein kann, werden die Heißgase der Heiz- und Nachverbrennung mit der über dem Schlitz 2 einströmenden Frischluft vermischt und dadurch auf eine für eine Verkrackung der flüchtigen Stoffe unkritische Temperatur herabgesetzt. Außerdem wird verhindert, daß kalte frische Luft direkt in das Innere des Trockners gelangt. Nach Vermischung gelangen die Heißgase und die frische Luft über den Kanal 38,39 in das Innere des Trockners.

[0020] Der Betrieb des Trockners erfolgt auf folgende Art und Weise. Beim Aufheizen, also bei kalter Trockneratmosphäre, wird das Motorregelventil 19 derart gesteuert, daß eine große Gasmenge über das Gleichdruckventil 20 zugeführt wird und auf diese Art und Weise eine schnelle Aufheizung erfolgt. Zu dieser Zeit befinden sich in der Umluft noch keine flüchtigen Stoffe. Das Rauchgasvolumen der Brennkammer 21,22 und ebenso das der verhältnismäßig langen zweiten Brennkammer (Nachbrennkammer) 23,24 über die Ringleitung 25 zugeführte Umluftvolumen sind dabei groß. Die zugeführte Umluft dient dabei vorwiegend zum Abkühlen der Rauchgase, und zwar durch die stattfindende Beimischung.

[0021] Bei Erreichen der Betriebstemperatur der Trockneratmosphäre regelt sich die Luft- und Gaszufuhr des Brenners auf den geringeren Wärmebedarf beim Anfahren der Anlage ein. Wegen des dann geringeren Rauchgasvolumens aus der Brennkammer 21,22 würde zwar ein proportional geringeres Volumen der der Nachbrennkammer 23,24 zuzuführenden, über das Regelventil 27 steuerbaren Umluft genügen, doch wegen der inzwischen höheren Temperatur der über die Ringleitung zuzuführenden Umluft und der damit verbundenen geringeren Kühlwirkung sinkt die Förderung von Umluft in die Nachbrennkammer nicht in gleich großem Maße.

[0022] Die nun bei Beginn der Trocknung stetig anfallenden, in die Trockneratmosphäre gelangenden Lösungsmitteldämpfe lassen deren Konzentration in der Trockneratmosphäre steigen. Diese in der Trockneratmosphäre vorhandenen brennbaren Stoffe, die mit der aus dem Trockner abgezogenen Umluft der Nachbrennkammer 23,24 zugeführt werden, werden hier verbrannt. Das hat den Vorteil, daß die dabei erzeugte Wärmeenergie zu einer entsprechenden Verminderung der Heizleistung des Brenners 13 führt. Durch die wiederum geringere Heizleistung des Brenners 13 verringert sich das der Nachbrennkammer 23,24 zugeführte Umluftvolumen, so daß die Verweilzeit der Umluft in der Nachbrennkammer für einen guten Ausbrand der brennbaren Stoffe bzw. für eine große Reinheit der Umluft genügend lang ist.

[0023] Die Selbstversorgung des Trockners mit Wärmeenergie wird durch ein gegenüber herkömmlichen Trocknern auf ein Bruchteil herabgesetztes Abluftvolumen begrenzt. Das Abluftvolumen läßt sich aber nicht bis auf Null reduzieren, weil es notwendig ist, durch Ansaugung von Frischluft, zum Beispiel über die Ein- und Auslaßschlitze des Trockners, die Trockneratmosphäre auf einem für den Betrieb des Brenners ausreichenden, sauerstoffhaltigen Niveau zu halten. Darüber hinaus ist ein gewisses Abluftvolumen nötig, um den Trockner auf Unterdruck zu halten, damit die dampfhaltige Atmosphäre des Trockners nicht über die Trocknerschlitze in die Atmosphäre austritt.

[0024] Die beim erfindungsgemäßen Betrieb des Trockners anfallende Abluft unterscheidet sich von der herkömmlicher Trockner durch ein geringeres Abluftvolumen, wobei die Abluft noch öldampfhaltig, aber frei von Schadstoffen (Krackstoffen) ist. Die Reinigung der Abluft läßt sich deshalb durch Kondensation, d.h. unter Rückgewinnung von Lösungsmittel durchführen, das als Brennstoff verwertbar ist.

Ansprüche

1. Durchlauftrockner für Materialbahnen, insbesondere für Offsetdruck, bestehend aus die Materialbahn ein- oder beidseitig mit aufgeheizter Luft beaufschlagender Blasdüsen, mit mindestens einem die Blasdüse mit Umluft speisenden Gebläse, mindestens einer gasgespeisten Heizeinrichtung für die Umluft und einer Nachverbrennungseinrichtung für die Umluft sowie einen Einlaufschlitz und einen Auslaufschlitz für die Materialbahn, wobei mindestens an einem dieser Schlitze oberhalb und unterhalb der Materialbahnführungsebene Mischkammern vorgesehen sind, in denen die über den Einlaufschlitz und gegebenenfalls Auslaufschlitz einströmende frische Luft mit heißen Gasen der Nachverbrennungseinrichtung mischbar sind und die Auslässe zum Trocknerinnern aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß jede mit Gas und Umluft des Trockners gespeiste Heizeinrichtung und Nachverbrennungseinrichtung (13,­21,24) zu einer Einheit zusammengefaßt sind und eine geschlossene Brennkammer (21-24) im Trocknergehäuse (1) aufweisen.

2. Durchlauftrockner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brenner (13) der Heiz- und Nachverbrennungseinrichtung (21-24) als Verbrennungsluft zugeführte Umluft aus dem Trockner in Abhängigkeit von der Temperatur der Trockneratmosphäre und das dem Brenner (13) zugeführte Gas mengenproportional geregelt werden.

3. Durchlauftrockner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- und Nachverbrennungseinrichtung (13,21-24) zwei hintereinander angeordnete Brennkammern (21-24) aufweist, deren zweiten Brennkammer (23,24) Umluft in Abhängigkeit von der Temperatur am Ende der zweiten Brennkammer (23,24) zuführbar ist.

4. Verfahren zum thermischen Betreiben eines Durchlauftrockners, insbesondere eines Offset-Trockners, für Materialbahnen, die beim Trocknen mit sie beaufschlagender, durch einen Gasbrenner aufgeheizter Luft in die Trockneratmosphäre hochsiedende Lösungsmittel abgeben, die einer thermischen Nachverbrennung zugeführt werden, von der die erzeugte Wärmeenergie zur Aufheizung der Trockneratmosphäre herangezogen wird, wobei an dem Trocknereinlaufschlitz und gegebenenfalls dem Trocknerauslaufschlitz eintretende frische Luft als den Heißgasen beizumischende frische Luft den Heißgasen beigemischt wird,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Aufheizung der Trockneratmosphäre erfolgt ausschließlich zusammen mit der Nachverbrennung innerhalb des Trockners in einem gegenüber der Trockneratmosphäre abgeschotteten gasbeheizten Brennraum.

b) Sämtliche, für die Aufheizung der Trockneratmosphäre verwendeten, bei der Aufheizung und Nachverbrennung entstehenden Heißgase werden durch Beimischen von frischer Luft abgekühlt, bevor sie in die Trockneratmosphäre geleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brenner der Heizeinrichtung (21,22) zuzuführende Luftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur der Trockneratmosphäre geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die der Brennnkammer der Nachverbrennung (23,24) aus dem Trockner zuzuführende Luft in Abhängigkeit von der Temperatur der Heißgase der Nachverbrennung geregelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft des Trockners abgekühlt und die dabei kondensierenden Lösungsmittel gesammelt werden.

Zeichnung