Beschrijving maatregel
Proces/deelproces:
Drogen
Beschrijving
Bij stralingsdrogen wordt warmte door straling contactloos toegevoerd aan het oppervlak van het product. Meestal wordt slechts het oppervlak en het daarop aanwezige vocht verwarmd, dat vervolgens zal verdampen. Bij het klassieke drogen met hete lucht moeten ook een luchtstroom en de aan- en afvoerkanalen voor deze luchtstroom verwarmd worden. Er is dus een belangrijke energiebesparing.
Het is uiteraard van belang dat voldoende straling door het product/vocht wordt geabsorbeerd. De hoeveelheid geabsorbeerde energie is afhankelijk van het absorptiespectrum en de oppervlaktegesteldheid van het materiaal en het spectrum van de straling.
In de praktijk wordt voornamelijk gebruik gemaakt van kort of langgolvige infraroodstralers, zoals bijvoorbeeld keramische elementen en IR-lampen (elektrische verwarming) of van metaalgaasbranders of katalystische branders (aardgas).
Deze droogtechniek is alleen geschikt voor producten met eenvoudige, uniforme, liefst gladde geometrie, omdat de straling anders niet het hele oppervlak zal bereiken. Het product wordt opgewarmd door de straling en zal hiertegen bestand moeten zijn. Net als bij hetelucht drogen kunnen droogvlekken ontstaan doordat materiaal wat opgelost was in het verdampte water, achterblijft. Als dit ongewenst is moeten spoelstap en mechanische voordroogstap aangepast worden.
Doordat in korte tijd vaak grote vermogens aan het product kunnen worden toegevoerd, kunnen droogsnelheden relatief hoog zijn. Het proces kan in batch of continu uitgevoerd worden.
Door de hoge temperaturen van de stralers is het specifieke energiegebruik relatief hoog.
Energiebesparingsmogelijkheden zijn mogelijk door:
-
Optimaliseren van het uitgestraalde spectrum van de stralers t.o.v. het absorptiespectrum van het product: voor water typisch 3 – 4,5 en 6 µm golflengte.
-
Goed positioneren van de stralers, stralers geïsoleerd opstellen en IR-straling reflecteren met spiegels uit gepolijst metaal, zodat de straling alleen het product verwarmt
-
Aanwezigheidsdetector die stralers aan- en afschakelt in functie van de aanwezigheid van te drogen stukken of oppervlaktetemperatuur van de stukken voor de straler. Door de snelle reactie van IR-stralers is dit mogelijk.
Aard:
Technologieverandering.
Toepasbaarheid
Kan gebruikt worden:
-
als op zichzelf staande droogtechniek
-
in combinatie met hete lucht drogen, b.v. wanneer deze laatste een te kleine capaciteit heeft.
Technisch is het toepassingsgebied als volgt beperkt:
-
alleen toepasbaar bij producten met eenvoudige, uniforme, en liefst vlakke geometrie
-
effectiviteit afhankelijk van absorptie straling door product/vocht
-
moeilijk alzijdig te drogen bij producten op lopende band, op frame, etc.
-
product kan lokaal heet worden
Drogen van metalen voorwerpen met infrarood vindt vooral toepassing bij drogen van lak, maar kan uiteraard ook toegepast worden op einddrogen na een waterige oppervlaktebehandeling.
Milieu-aspecten
Energiebesparing en als gevolg daarvan minder brandstofgerelateerde emissies. Enkel de stukken worden verwarmd en niet een hele luchtstroom waarmee dan de stukken gedroogd worden. Typische cijfers voor IR-drogen in vergelijking met klassiek drogen van metalen stukken zijn:
-
hetelucht drogen, gestookt met aardgas: ~15% van ingezette energie bereikt oppervlak van het stuk
-
IR-drogen met gasgestookte brander: ~25%
-
IR-drogers op elektriciteit: 50 – 70% (ca. 25 – 35% indien omgerekend naar equivalent primair energieverbruik).
Behalve vocht geen emissie naar lucht. Ook bij gebruik van IR-stralers op aardgas is emissie naar lucht in de praktijk zeer klein.
Financiële aspecten
IR-drogers zijn maatwerk. Een typische oven met elektrische IR-stralers voor opstelling in een doorlooplijn of continue lijn, van b.v. 3 m lang en 1 à 1,5 m breed en met een elektrisch vermogen 100 – 250 kW kost 40 000 – 80 000 EUR.
De terugbetaaltijd hangt af van de bezetting van de oven. Er is een direct terugverdieneffect doordat de energiekost lager is (zie bovenstaande cijfers).
Elektrische IR-lampen moeten na 5 000 – 30 000 uur vervangen worden. De kost is 15 – 300 EUR/lamp (hoogste prijs voor lampen met ingebouwde reflector). Een droogoven bevat enkele tientallen tot enkele honderden lampen.
In de literatuur zijn veel case-studies met een interessante payback terug te vinden. Die blijkt haast altijd te verklaren doordat een kwaliteits- of capaciteitsprobleem kon worden opgelost, b.v. compact IR-droger als aanvulling van of in plaats van volumineuze heteluchtdroger met een te kleine capaciteit.
Opmerkingen
De techniek wordt vermeld in LTL Ecologiepremie (459 enkel gasgestookt).
Referenties
SenterNovem. Kennisdossier over droogprocessen. In sep 2006 beschikbaar via http://www.technology.novem.nl/nl/drying/
Acotech. Technische en commerciële informatie over IR-branders op aardgas. Zie ook www.acotech.com.
Heraus. Technische en commerciële informatie over elektrische IR-stralers en toepassing bij o.a. drogen van metalen stukken. Zie ook http://www.noblelight.net/