Bei den bisher üblichen im Bereich der Papierherstellung und/oder-ver- edelung eingesetzten beheizbaren Walzen wird Wärme über ein Heizmedium in die Walze transportiert. Die zum Beheizen der Walze erforderliche Wärme wird also indirekt übertragen. Dabei wird das betreffende Medium, bei dem es sich bisher in der Regel um Öl oder Wasser handelte, mittels eines externen Heizaggregates erhitzt. In der Regel war ein elektrischer Betrieb, eine Befeue- rung mit Gas oder ein Betrieb mit Dampf vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte beheizbare Walze der eingangs genannten Art zu schaffen.

Dabei soll insbesondere auch der Einsatz von regenerativen Brennstoffen möglich sein.

Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zum Beheizen der Walze erforderliche Wärme zumindest teilweise in der Walze erzeugt wird, indem in der Walze zumindest bereichsweise für eine katalytische Verbrennung eines Brennstoffes mit Luft bzw. Sauerstoff gesorgt wird.

Die Wärme wird also dort erzeugt, wo sie benötigt wird. Zudem können nun- mehr regenerative Energien zur Erzeugung der erforderlichen Wärme einge-

setzt werden. Dabei kann die Walze insbesondere nach Art eines katalytischen Brenners betrieben werden.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wärme zumindest teilweise an mit einem Katalysator beschichteten inneren Wärmeübertragungsflächen der Walze erzeugt. Die Wärme kann zumindest teilweise jedoch auch in wenigstens einem mit einem Katalysatorträger ausgefüllten oder mit einer katalytischen Fläche versehe- nen inneren Raum der Walze erzeugt werden.

Als Brennstoff wird bevorzugt ein Brenngas verwendet.

Gemäß einer vorteilhaften praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an dem Katalysator für eine exotherme Reaktion mit einem unter einem einstellbaren bzw. eingestellten Mischungsverhältnis zugeführten Gemisch aus Brenngas und Luft gesorgt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Gemisch aus Brenngas und Luft peripheren Bohrungen der Walze zugeführt und in diesen peripheren Bohrungen für eine exotherme Reaktion gesorgt. Die peripheren Bohrungen können sich allgemein parallel zur Walzenachse erstrecken. Das Heizgas von den peripheren Bohrungen wird bevorzugt über radiale Kanäle einem von Kanälen durchzogenen Ringbereich nahe der Walzenoberfläche zugeführt. Der betreffende Ringbereich kann also insbesondere im Walzen- mantel vorgesehen sein.

Das Gemisch aus Brenngas und Luft wird der Walze zweckmäßigerweise über wenigstens eine Dreheinführung zugeführt.

Die exotherme Reaktion kann jedoch auch in einem von Kanälen durchzoge- nen Ringbereich nahe der Walzenoberfläche erfolgen. Diesem von Kanälen durchzogenen Ringbereich kann beispielsweise über periphere Bohrungen der Walze sowie von diesen ausgehende radiale Kanäle Brenngas und z. B. über eine zentrale Walzenbohrung sowie von dieser ausgehende radiale Kanäle Luft zugeführt wird. Es ist jedoch auch die Zufuhr eines Gemisches aus Brenngas und Luft denkbar.

Der entscheidende Vorteil einer katalytischen Reaktion besteht darin, dass die Reaktion lokal an der katalytisch beschichteten Oberfläche (Kanäle im Ring- bereich) stattfindet. Wenn Zuführungen (periphere Bohrungen, radiale Boh- rungen und zentrale Walzenbohrungen) nicht beschichtet sind, wird ein Ge- misch aus Brenngas und Luft hier nicht reagieren. Nur die Kanäle im Innen- bereich sind beschichtet und nur hier findet eine Umsetzung des Reaktions- gemisches unter Wärmeabgabe statt.

Eine Mischung von Luft und Brenngas bereits vor Zuführung in die Walze ist deshalb nicht nachteilig. Eine Mischung innerhalb der Walze erfordert aller- dings zusätzliche Zuführungen, Kanäle usw. und wäre aufwändiger. Grund- sätzlich ist jedoch auch eine solche Zufuhr eines Gemisches denkbar.

Auch in diesem Fall können also wieder insbesondere sich parallel zur Wal- zenachse erstreckende periphere Bohrungen vorgesehen sein. Die exotherme Reaktion erfolgt hier jedoch nicht in diesen peripheren Bohrungen, sondern in dem von Kanälen durchzogenen Ringbereich nahe der Walzenoberfläche. Die peripheren Bohrungen können beispielsweise der Zufuhr des Brenngases dienen, während Luft z. B. über die zentrale Walzenbohrung zugeführt wird.

Grundsätzlich ist jedoch auch eine solche Ausführung denkbar, bei der über die peripheren Bohrungen bereits ein Gemisch aus Brenngas und Luft zuge- führt wird.

Das Brenngas bzw. die Luft wird der Walze zweckmäßigerweise wieder über wenigstens eine Dreheinführung zugeführt.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Walze in Richtung der Walzenachse betrachtet zonenweise beheizbar, wobei die verschiedenen Zonen zumindest teilweise unabhängig voneinander beheizbar sind. Die betreffenden Zonen können also einzeln oder gruppenweise angesteuert werden.

Bei einer Walze mit einem um einen drehfesten Kern umlaufenden Mantel kann die exotherme Reaktion insbesondere auch im Bereich der Oberfläche des Walzenkerns oder in einem von Kanälen durchzogenen Ringbereich des drehbaren Walzenmantels erfolgen. Eine zweckmäßige Alternative für eine exotherme Reaktion im Bereich der Oberfläche des Walzenkerns ist also wie zuvor bereits erwähnt die Reaktion im von Kanälen durchzogenen Ringbereich des drehbaren Walzenmantels.

Dabei ist beispielsweise eine solche Ausführung denkbar, bei der der stehende Walzenkern in eine Luftzuführung und eine Abgasabführung zweigeteilt ist.

Zwischen dem stehenden Walzenkern und dem drehbaren Walzenmantel können Dichtungen vorgesehen sein, die ringförmige Bereiche zwischen den beiden Körpern einschließen. Über Bohrungen in dem Walzenkern könne jeweils abwechselnd Verbindungen zwischen der Luftzuleitung bzw. der Ab- gasabführung und den ringförmigen Bereichen hergestellt werden. Radiale Bohrungen in dem Walzenmantel können der Verbindung der katalytisch beschichteten Kanäle mit den ringförmigen Bereichen dienen.

Bevorzugt wird die Walze über Dichtungen und mehrere in die Kanalstruktu- ren mündende Zuführkanäle oder Bohrungen für Brenngas und Luft bzw. ein

Gemisch aus Brenngas und Luft in verschiedene, zumindest teilweise unab- hängig voneinander beheizbare axiale Zonen unterteilt. In die Zuführkanäle bzw. Bohrungen können das Brenngas zuführende Leitungen münden. Über- dies können diese Zuführkanäle bzw. Bohrungen mit einer Luft führenden zentralen Bohrung des Walzenkerns kommunizieren.

Die Reaktions-bzw. Walzentemperatur wird vorteilhafterweise über das Massenstromverhältnis Brennstoff/LufF (Stöchiometrie) eingestellt.

In bestimmten Fällen kann eine überstöchiometrische Verbrennung bzw. eine Verbrennung mit einem Überschuss an Sauerstoff zweckmäßig sein.

Als Brennstoff kann insbesondere Wasserstoff eingesetzt werden. Von Vorteil ist insbesondere auch die Verwendung von Reformat bzw. eines aus Erdgas gewonnenen H2-reichen Gases als Brennstoff.

Als Katalysator kann insbesondere wenigstens ein Edelmetall wie insbesonde- re Platin, Palladium, Rhodium und/oder dergleichen verwendet werden.

Vorteilhafterweise wird der Brenngasmassenstrom geregelt, so dass insbeson- dere auch eine Volumenstrommessung und ein entsprechendes Stellventil vorgesehen sein kann. f Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn vorzugsweise über einen Brenngas- sensor und ein entsprechendes Stellventil die Brenngaskonzentration in der Luft geregelt wird.

Zweckmäßigerweise wird auch die Walzentemperatur geregelt.

Eine jeweilige Regelung kann insbesondere auch wieder zonenweise erfolgen, wobei die Zonen einzeln oder gruppenweise geregelt werden können.

Bezüglich der beheizbaren Walze wird die weiter oben angegebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zum Beheizen erforderliche Wärme zumindest teilweise durch katalytische Verbrennung eines Brennstoffes mit Luft bzw. Sauerstoff in der Walze erzeugt ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der beheizbaren Walze sind in den Unteran- sprüche angegeben.

Die bei der betreffenden Ausführungsform auf der Oberfläche des Walzen- kerns vorgesehenen Kanalstrukturen können zumindest teilweise durch Ätzen oder Fräsen erzeugt werden.

Die Beschichtung mit dem Katalysator kann beispielsweise durch eine Spül-, Tauch-oder Sprühbeschichtung erzeugt werden.

Der Walzenmantel wird vorzugsweise auf den Walzenkern aufgeschrumpft und/oder mit diesem verlötet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert ; in dieser zeigen : Figur 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer mit Brenngas versorgten, nach Art eines katalytischen Brenners be- triebenen beheizbaren Walze, Figur 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungs- form der beheizbaren Walze, bei der das Gemisch aus Brenngas

und Luft peripheren Bohrungen der Walze zugeführt wird und die exotherme Reaktion in diesen peripheren Bohrungen erfolgt, Figur 3 eine Draufsicht eines Teils der beheizbaren Walze gemäß Figur 3, in der die nahe der Walzenoberfläche vorgesehenen Kanäle zu er- kennen sind, denen das Heizgas von den peripheren Bohrungen zugeführt wird, Figur 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Aus- führungsform der beheizbaren Walze, bei der die exotherme Re- aktion in einem von Kanälen durchzogenen Ringbereich nahe der Walzenoberfläche erfolgt, Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung des Kerns einer weiteren Ausführungsform der beheizbaren Walze, bei der die e- xotherme Reaktion im Bereich der Oberfläche des Walzenkerns erfolgt, Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausfüh- rungsform der beheizbaren Walze mit einem drehfesten Kern ge- mäß Figur 5, wobei auch der um diesen Kern umlaufende Mantel mit dargestellt ist, und Figur 7 eine schematische geschnittene Teildarstellung einer weitern Ausführungsform der beheizbaren Walze mit einem drehfesten Kern, wobei die exotherme Reaktion hier jedoch wieder in einem von Kanälen durchzogenen Ringbereich des drehbaren Walzen- mantels erfolgt.

Figur 1 zeigt in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung eine mit Brenngas bzw. einem Gemisch aus Brenngas und Luft versorgte, nach Art eines katalytischen Brenners betriebene beheizbare Walze 10. Dabei kann es sich insbesondere um eine Walze 10 zur Herstellung und/oder Veredelung einer Materialbahn, insbesondere Papier-oder Kartonbahn, handeln.

Die zum Beheizen der Walze 10 erforderliche Wärme wird zumindest teilweise durch katalytische Verbrennung eines Brennstoffes mit Luft bzw. Sauerstoff in der Walze 10 erzeugt. Die Walze 10 ist also nach Art eines katalytischen Brenners ausgeführt.

Dabei weist die Walze 10 mit einem Katalysator beschichtete Wärmeübertra- gungsflächen 12 auf, an denen die exotherme chemische Reaktion stattfindet.

Alternativ oder zusätzlich kann die Walze auch wenigstens einen mit einem Katalysatorträger ausgefüllten oder mit einer katalytischen Fläche versehe- nen inneren Raum umfassen.

Als Brennstoff kann ein Brenngas, z. B. Wasserstoff oder dergleichen, vorgese- hen sein.

Im vorliegenden Fall wird der beheizbaren Walze 10 für eine exotherme Reak- tion an dem Katalysator ein Gemisch aus Brenngas und Luft zugeführt, des- sen Mischungsverhältnis einstellbar ist.

Wie anhand der Figur 1 zu erkennen ist, wird die Luft über ein Luftgebläse 14 bereitgestellt und über einen Leitungsabschnitt 16 zunächst einer Mischstelle 18 zugeführt, der über einen weiteren Leitungsabschnitt 20 das Brenngas zugeführt wird, um dieses mit der Luft zu vermischen.

Das Gemisch au Brenngas und Luft wird anschließend über einen Leitungsab- schnitt 22 einem Wärmeübertrager 24 zugeführt, von dem aus das Gemisch über einen Leitungsabschnitt 26 den mit einem Katalysator beschichteten Wärmeübertragungsflächen 12 zugeführt wird und in dem das frisch zuge- führte Gemisch über das über einen Leitungsabschnitt 26 von den Wärme- übertragungsflächen 12 der Walze 10 rückgeführte Abgas bzw. Abluft vorge- wärmt wird.

In dem das Brenngas zuführenden Leitungsabschnitt 20 sind ein Stellventil 28 und eine Einrichtung 30 zur Volumenstrommessung vorgesehen.

In dem zwischen der Mischstelle 18 und dem Wärmeübertrager 24 vorgesehe- nen Leitungsabschnitt 22 ist ein Brenngassensor 32 angeordnet.

Über einen Leitungsabschnitt 34 wird das Abgas bzw. die Abluft aus dem Wärmeübertrager 24 herausgeführt.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Gemisch aus Brenngas und Luft dem Wärmeübertrager 24 bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 20 °C zugeführt. Im Wärmeübertrager 24 wird das Gemisch beispielsweise auf eine Temperatur von etwa 200 °C vorerwärmt. Das zum Wärmeübertrager 24 rückgeführte Abgas bzw. Abluft aus dem Bereich der Wärmeübertragungsflä- chen 12 der Walze 10 besitzt eine Temperatur von beispielsweise etwa 250 °C.

Das aus dem Wärmeübertrager 24 herausgeführte Abgas bzw. Abluft besitzt eine Temperatur von beispielsweise etwa 50 °C.

Bei dem über den Leitungsabschnitt 20 zugeführten Brenngas kann es sich insbesondere um Wasserstoff oder beispielsweise auch um ein Reformat bzw. ein aus Erdgas gewonnenes H2-reiches Gas handeln.

Die Reaktions-bzw. Walzentemperatur kann über das Massenstromverhältnis BrennstofflLuft (Stöchiometrie) eingestellt werden. Grundsätzlich kann auch eine überstöchiometrische Verbrennung bzw. eine Verbrennung mit einem Überschuss an Sauerstoff erfolgen.

Bei dem Katalysator kann es sich beispielsweise um ein Edelmetall wie insbe- sondere Platin, Palladium, Rhodium und/oder dergleichen handeln.

Über das Stellventil und die Einrichtung 30 zur Volumenstrommessung ist eine Regelung des Brenngasmassenstroms möglich.

Über den Brenngassensor 32 und beispielsweise das Stellventil 38 kann die Brenngaskonzentration in der Luft geregelt werden.

Über ein entsprechendes Stellventil kann insbesondere auch die Walzentem- peratur geregelt werden.

Figur 2 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine Ausführungsform der beheizbaren Walze 10, bei der das Gemisch aus Brenngas und Luft peri- pheren, allgemein parallel zur Walzenachse verlaufenden Bohrungen 36, E der Walze 10 zugeführt wird.

Das Heizgas von den peripheren Bohrungen 36, E wird über radiale Kanäle 38, E einem von Kanälen 40 durchzogenen Ringbereich 42 nahe der Walzen- oberfläche zugeführt. Die exotherme Reaktion findet in diesen Kanälen 40 statt.

Im vorliegenden Fall sind beispielsweise zwölf periphere Bohrungen 36 vorge- sehen, wobei das Gemisch aus Brenngas und Luft über sechs (36, E) dieser

peripheren Bohrungen der Walze zugeführt wird. "E"steht hier also für"Ein- tritt".

Überdies sind zwölf radiale Bohrungen 38 vorgesehen. Dabei strömt das Ge- misch aus Brenngas und Luft über sechs (38, E) dieser zwölf radialen Bohrun- gen in Richtung der Verteilerkanäle 43, E.

In einer Schnittebene der Walze befinden sich als zwölf Bohrungen, während in axialer Richtung mehrere Bohrungsebenen vorgesehen sind.

Über die Verteilerkanäle 43, E verteilt sich das Gasgemisch in axialer Rich- tung und strömt dann über die Kanäle 40 im Ringbereich 42 zu den Verteiler- kanälen 43, A. Dabei steht"A"für"Austritt".

Die Kanäle 40 im Ringbereich 42 sind katalytisch beschichtet. Die exotherme Reaktion findet also hier statt.

Über die verbleibenden sechs radialen Bohrungen 38, A strömt das Reaktions- produkt in die peripheren Bohrungen 36, A und wird über diese aus der Walze abgeführt.

Figur 3 zeigt eine Draufsicht eines Teils der beheizbaren Walze 10 gemäß Figur 3, in der die nahe der Walzenoberfläche vorgesehenen Kanäle 40 zu erkennen sind, denen das Heizgas von den peripheren Bohrungen 36, E (vgl.

Figur 2) zugeführt wird.

Das Gemisch aus Brenngas und Luft kann der Walze 10 über wenigstens eine Dreheinführung zugeführt werden.

Figur 4 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung eine weitere Ausfüh- rungsform der beheizbaren Walze 10, bei der die exotherme Reaktion in einem von Kanälen durchzogenen Ringbereich 44 nahe der Walzenoberfläche erfolgt.

Diesem mit Kanälen durchzogenen Ringbereich 44 nahe der Walzenoberfläche wird über periphere, allgemein zur Walzenachse parallele Bohrungen 46 der Walze 10 sowie von diesen ausgehende radiale Kanäle 48 wieder ein Gemisch aus Brenngas und Luft zugeführt. Die Reaktionsprodukte (Abgase) werden über radiale Kanäle 52 und die zentrale Walzenbohrung 50 aus der Walze abgeführt.

Auch im vorliegenden Fall kann das Gemisch aus Brenngas und Luft der Walze 10 beispielsweise wieder über wenigstens eine Dreheinführung zuge- führt werden.

Figur 5 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung den dreh- festen Kern 54 einer weiteren Ausführungsform der beheizbaren Walze 10 (vgl. insbesondere Figur 6), bei der die exotherme Reaktion beispielsweise im Bereich der Oberfläche des Walzenkerns 54 erfolgt. Eine solche Ausführung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Walze 10 in Richtung der Walzenach- se betrachtet zonenweise beheizbar sein soll, d. h. die verschiedenen Zonen zumindest teilweise unabhängig voneinander beheizbar sein sollen.

In Figur 6 ist in schematischer perspektivischer Darstellung eine mit einem solchen Kern 54 gemäß Figur 5 versehene beheizbare Walze 10 einschließlich des um diesen Kern 54 umlaufenden Mantels 56 gezeigt.

Im vorliegenden Fall ist also beispielsweise die Oberfläche des Walzenkerns 54 zumindest teilweise mit einem Katalysator beschichtet.

Wie anhand der Figur 5 zu erkennen ist, ist die Walze 10 im vorliegenden Fall über Dichtungen 58 und mehrere in die Kanalstrukturen mündende Zuführ- kanäle oder Bohrungen 60 für Brenngas und Luft bzw. ein Gemisch aus Brenngas und Luft in verschiedene, zumindest teilweise unabhängig vonein- ander beheizbare axiale Zonen unterteilt. In die Zuführkanäle bzw. Bohrungen 60 münden im vorliegenden Fall Leitungen 62 für das Brenngas. Überdies kommunizieren die Zuführkanäle oder Bohrungen 60 mit einer Luft führenden zentralen Bohrung 64 des Walzenkerns 54, über die auch das entstehende Abgas abgeführt wird.

Während bei der soeben beschriebenen Ausführungsform die exotherme Reak- tion im Bereich der Oberfläche des Walzenkerns stattfindet, zeigt Figur 7 in schematischer geschnittener Teildarstellung eine weitere Ausführungsform der beheizbaren Walze 10, bei der die Reaktion wieder in einem von Kanälen 40 durchzogenen Ringbereich des drehbaren Walzenmantels 56 erfolgt. Die Walze 10 ist wieder zonenweise beheizbar.

Der drehfeste Walzenkern 54 ist in der Mitte geteilt. Durch die Zweiteilung ergibt sich eine Luftzuführung 66 und eine Abgasabführung 68.

Zwischen dem stehenden Walzenkern 54 und dem drehbaren Walzenmantel 56 sind Dichtungen 70 vorgesehen, die ringförmige Bereiche 72 zwischen den beiden Körpern einschließen. Über im Walzenkern 54 vorgesehene radiale Bohrungen 74 werden jeweils abwechselnd Verbindungen zwischen der Luft- zuführung 66 bzw. der Abgasabführung 68 und den ringförmigen Bereichen 72 hergestellt. Radiale Bohrungen 76 im Walzenmantel 56 verbinden die kataly- tisch beschichteten Kanäle 40 mit den ringförmigen Bereichen 72.

Die Zuführung von Brenngas erfolgt über Zuleitungen 78.

Die Reaktionszonen ergeben sich im vorliegenden Fall also in den katalytisch beschichteten Kanälen 40.

Bezugszeichenliste 10 beheizbare Walze 12 mit einem Katalysator beschichtete Wärmeübergangsflächen 14 Luftgebläse 16 Leitungsabschnitt 18 Mischstelle 20 Leitungsabschnitt 22 Leitungsabschnitt 24 Wärmeübertrager 26 Leitungsabschnitt 28 Stellventil 30 Einrichtung zur Volumenstrommessung 32 Brenngassensor 34 Leitungsabschnitt 36 periphere Bohrung 38 radialer Kanal 40 Kanäle 42 von Kanälen durchzogener Ringbereich 43 Verteilerkanal 44 von Kanälen durchzogener Ringbereich 46 periphere Bohrung 48 radialer Kanal 50 zentrale Walzenbohrung 52 radialer Kanal 54 Walzenkern 56 Walzenmantel 58 Dichtung 60 Zuführkanal, Zuführöffnung 62 Leitung

64 zentrale Bohrung 66 Luftzuführung 68 Abgasabführung 70 Dichtung 72 ringförmiger Bereich 74 radiale Bohrung 76 radiale Bohrung 78 Brenngas-Zuleitung