Werkstoffplatten aus Biomasse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Presse zur Herstellung von Werkstoffplatten aus

Biomasse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Bei der Herstellung von Werkstoffplatten wird eine Ausgangsmischung aus Biomasse wie beispielsweise Späne, Fasern und/oder Schnitzeln aus Holz, gegebenenfalls mit Zugabe von Bindemittel und/oder Kunststoff, verwendet, welche mittels einer

Streustation zu einer Pressgutmatte gestreut wird und in einer Presse unter

Anwendung von Druck und Wärme zu einer Werkstoffplatte verpresst und ausgehärtet wird. Für die Qualität der Werkstoffplatte von entscheidender Bedeutung ist insbesondere die Heizplattentemperatur T _H , welche in der Presse nahezu konstant gehalten werden sollte. Die Heizplatten werden mittels eines zirkulierenden

Fluidstroms, welcher die Heizplatten durchströmt, auf die Heizplattentemperatur T _H gebracht, wobei als Fluid ein Thermoöl oder ein anderes geeignetes

Wärmetransportmedium verwendet werden kann. Das Thermoöl wird dabei mit einer Ausgangstemperatur T _P von einem Primärkreis bereitgestellt und mittels einer

Sekundärpumpe in einem Sekundärkreis über ein Regelventil der Heizplatte zugeführt.

Aus der DE 10 2004 019 429 A1 ist bereits bekannt, dass neben der

Heizplattentemperatur T _H auch die Vorlauftemperatur T _v , mit welcher das Thermoöl in die Heizplatte eintritt, gemessen wird. Die Vorlauftemperatur T _v , welche stets deutlich unterhalb der Ausgangstemperatur T _P liegt, ist üblicherweise von vielen Parametern abhängig, aber auch grundsätzlich bedingt durch das zu verpressende Material, das verwendete Bindemittel, die Pressdicke, die Heizplatte und deren Dicke sowie die Art der Presse. In einem möglichen Beispiel für die Herstellung einer Spanplatte ergibt sich für die Ausgangstemperatur T _P ein Wert von 290°C und für die Vorlauftemperatur T _v ein Wert von 260°C.

Dem durch die Platten strömenden Thermoöl wird beim Pressvorgang Wärme entzogen, so dass das Thermoöl nach Verlassen der Heizplatten eine geringe

Temperatur, die Rücklauftemperatur T _R , aufweist, welche jedoch nach dem Stand der Technik nicht bestimmt wird. Die Differenztemperatur zwischen der Vorlauftemperatur T _v und der Rücklauftemperatur T _R stellt sich entsprechend der Wärmeabnahme ein, es findet aber ebenfalls keine Bestimmung der Differenztemperatur statt. An einem Mischpunkt wird ein Großteil des Thermoöls, das die Rücklauftemperatur T _R aufweist, mit dem Thermoöl gemischt, das die Ausgangstemperatur T _P des

Primärkreises aufweist. Das Regelventil wird dabei solange geöffnet, bis der

Temperatursollwert, das heißt die gewünschte Vorlauftemperatur T _v , erreicht ist. Zum Fördern des Thermoöls wird dabei eine Sekundärpumpe eingesetzt, die mit konstanter Drehzahl umläuft.

Im Betrieb der Presse können dabei folgende Betriebszustände unterschieden werden:

• Bei konstantem Produktionsbetrieb stellt sich ein quasi stationärer Zustand ein.

• Bei verringerter Wärmeabnahme steigt die Rücklauftemperatur T _R an. Es muss daher weniger Thermoöl aus dem Primärkreis hinzugemischt werden, wodurch sich das Regelventil dem Schließ-Zustand nähert. Die Sekundärpumpe läuft dabei weiterhin mit konstanter Drehzahl und somit unter Volllast, was mit einem hohen Energieverbrauch verbunden ist. Der Thermoölvolumenstrom bleibt somit im Sekundärkreis konstant.

• Bei gesteigerter Wärmeabnahme sinkt die Rücklauftemperatur T _R und das

Regelventil wird entsprechend geöffnet, da mehr Thermoöl aus dem

Primärkreis, welches die höhere Ausgangstemperatur T _P besitzt, hinzugefügt werden muss, damit die gewünschte Vorlauftemperatur T _v erreicht wird. Die Sekundärpumpe läuft aber immer noch mit konstanter Drehzahl und fördert somit stets den gleichen Thermoölvolumenstrom. Beim Aufheizen der Presse sind die Heizplatten und das Thermoöl im Sekundärkreis zunächst kalt. Das Thermoöl kann daher eine relativ hohe Dichte und Viskosität besitzen. Dies bedeutet aber, dass die Sekundärpumpe zur Umwälzung des

Thermoöls mehr Energie benötigt als bei Erreichen der Betriebstemperatur des Thermoöls. Somit muss die Leistung der Sekundärpumpe im Sekundärkreis stets für die Umwälzung von kaltem Thermoöl ausgelegt werden, da dann die Leistungsaufnahme am höchsten ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Presse und eine Presse zur Herstellung von Werkstoffplatten derart zu gestalten, dass die Sekundärpumpe auf eine geringere Leistung ausgelegt werden kann und dass der Energieverbrauch während des Betriebes verringert wird.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Presse gemäß Anspruch 5 gelöst. Weitere bevorzugte

Ausführungsformen sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen dargelegt.

Als eine Lösung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Presse zur Herstellung von Werkstoffplatten aus Biomasse angegeben, umfassend die folgenden Merkmale: es wird Thermoöl mit einer Ausgangstemperatur T _P von einem

Primärkreis bereitgestellt;

das Thermoöl wird mittels einer Sekundärpumpe im Sekundärkreis der

Heizplatte zugeführt;

vor Eintritt in die Heizplatte wird die Vorlauftemperatur T _v des Thermoöls gemessen;

am Austritt aus der Heizplatte wird die Rücklauftemperatur T _R des Thermoöls gemessen;

die Drehzahl der Sekundärpumpe wird so geregelt, dass die Differenztemperatur ΔΤ von Vorlauftemperatur T _v und

Rücklauftemperatur T _R konstant gehalten wird.

Vorzugsweise wird die Regelung der Drehzahl der Sekundärpumpe mittels eines Frequenzumrichters vorgenommen wird.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass im Leerlauf oder beim Abschalten der Presse die Drehzahl der Sekundärpumpe auf eine Minimaldrehzahl zurückgefahren wird. Es kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass beim Anfahren der Presse die Sekundärpumpe zunächst mit maximaler Drehzahl läuft bis eine zu erreichende Heizplattentemperatur T _H erreicht ist. Als eine weitere Lösung wird eine Presse zur Herstellung von Werkstoffplatten aus Biomasse angegeben, wobei die Presse folgende Bauteile umfasst: mindestens eine Heizplatte, welche Heizkanäle zum Hindurchführen von Thermoöl aufweist;

- eine Sekundärpumpe im Sekundärkreis zum Fördern von Thermoöl zu den Heizkanälen;

mindestens eine Messeinrichtung zum Messen der Vorlauftemperatur T _v und der Rücklauftemperatur T _R ;

eine Einrichtung zum Bilden des Wertes der Differenztemperatur ΔΤ aus Vorlauftemperatur T _v und Rücklauftemperatur T _R ;

ein Steuergerät zum Regeln der Drehzahl der Sekundärpumpe in Abhängigkeit von der Differenztemperatur ΔΤ als Führungsgröße.

Weiterhin ist bevorzugt, dass die Presse eine obere und/oder eine untere Heizplatte umfasst, welche über den gleichen Sekundärkreis beheizt werden.

Als eine weitere Lösung wird eine Presse angegeben, die eine obere und/oder eine untere Heizplatte umfasst, welche über getrennte Sekundärkreise beheizt werden. Vorzugsweise ist weiterhin zum Regeln der Drehzahl der Sekundärpumpe ein

Frequenzumrichter vorgesehen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Presse sind beachtlich: Im Produktionsbetrieb kann bei stets gleichbleibender

Differenztemperatur ΔΤ die Drehzahl der Sekundärpumpe deutlich verringert werden, was mit einer deutlichen Senkung des Energieverbrauches und damit der

Energiekosten verbunden ist. Nimmt die Presse bei verringerter Wärmeabnahme beispielsweise nur die halbe Leistung ab, so würde sich bei konstantem Thermoölvolumenstrom nach dem Stand der Technik die halbe Differenztemperatur ergeben. Jedoch kann mit einer erfindungsgemäßen Regelung der Thermoölvolumenstrom halbiert werden. Hierdurch lassen sich erhebliche Leistungseinsparungen und damit Energieeinsparungen erzielen. Die Energieeinsparung kann bis zu 85% der Energie betragen, die nach dem Stand der Technik notwendig ist.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt: Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil einer kontinuierlich arbeitenden Presse in einer Seitenansicht.

Fig. 2 veranschaulicht den Stand der Technik für die Verschaltung der

Fluidströme zu einer Heizplatte einer Presse,

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Steuerung der Fluidströme nach

vorliegender Erfindung.

Die in Figur 1 teilweise dargestellte Presse umfasst ein Stahlband 1 , getragen von Rollstangen 2, eine Heizplatte 4 mit darin angeordneten Heizkanälen 5 für temperierte Fluidströme, beispielsweise einem Thermoöl, sowie einen Einstechfühler 6 zum direkten Messen der Temperatur der Heizplatte auf der den Rollenstangen 2 zugewandten Seite. Auf der Heizplatte kann sich außerdem eine gehärtete Abrollplatte 3 angeordnet sein, auf der die Rollstangen 2 abrollen.

Aus Figur 2 ersieht man die Verschaltung der Fluidströme 15 nach dem Stand der Technik.

Aus dem Vorlauf 10 wird Thermoöl der Ausgangstemperatur T _P im nur teilweise dargestellten Primärkreis 18 bereitgestellt, welche beispielhaft 290°C betragen kann. Das Thermoöl des Primärkreises 18 wird über ein Regelventil 23 dem Sekundärkreis 19 zugeführt. Der Primärkreis wird mit Energie, beispielsweise aus einem Blockheizkraftwerk, versorgt, wohingegen der Sekundärkreis 19 die eine oder mehrere Heizplatten 4 der Presse versorgt. Vor Eintritt des Thermoöls in die Heizplatte 4 wird dessen Vorlauftemperatur T _v am Messpunkt 7 bestimmt, welche beispielhaft 260°C betragen soll. Der konstante Thermoölvolumenstrom wird dabei von einer

Sekundärpumpe 16 mit konstanter Drehzahl angetrieben. Durch die Wärmeabnahme in der Heizplatte 4 besitzt das Thermoöl nach dessen Austritt aus der Heizplatte eine geringere Rücklauftemperatur T _R. Ein Großteil des Thermoöls der Rücklauftemperatur T _R wird wiederum dem Sekundärkreis 19 an einem Mischpunkt 21 zugeführt. Es kann aber auch bei Bedarf ein Teil des Thermoöls über ein Ventil 12 dem Rücklauf 9 zugeführt werden. Damit die Vorlauftemperatur T _v konstant bleibt, wird über die

Öffnung des Regelventils 23 die Zufuhr an Thermoöl aus dem Primärkreis 18 in den Sekundärkreis 19 am Mischpunkt 21 gesteuert.

Für Fälle, in denen ein schnelles Herabkühlen der Heizplatte 4 notwendig ist, ist ein Ventil 13 vorgesehen, das den Zulauf aus einem Kühlspeicher 1 1 einsteuert, der kühles Thermoöl beinhaltet. Somit können die Heizplatten innerhalb einer kurzen Zeit auch auf eine Temperatur unterhalb von 100°C gebracht werden.

Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Steuerung der Fluidströme nach vorliegender Erfindung. Über den Vorlauf 10 wird aus dem Primärkreis 18 Thermoöl dem

Sekundärkreis 19 zugeführt. Der Primärkreis 18 umfasst weiterhin eine Messstation 22 zum Messen des Volumenstromes des Thermoöls aus dem Primärkreis 18 in den Sekundärkreis 19, gefolgt von einem Regelventil 23. Das Thermoöl verlässt das Regelventil 23 beispielhaft mit einer Ausgangstemperatur von T _P = 290°C.

An einem Mischpunkt 21 trifft das Thermoöl aus dem Primärkreis 18 auf einen

Rücklaufstrom aus dem Sekundärkreis 19. Der Rücklaufstrom weist eine

Rücklauftemperatur T _R von beispielhaft T _R = 255°C, welche am Messpunkt 8 bestimmt wird und an ein Steuergerät 14 übermittelt wird (gestrichelte Linie). Es versteht sich, dass alle gemachten Temperaturangaben nur Beispiele darstellen, von denen abgewichen werden kann.

Nach dem Mischpunkt 21 soll das in den Sekundärkreis 19 einströmende Gemisch eine Vorlauftemperatur von T _v = 260°C aufweisen, welche am Messpunkt 7 vor Eintritt des Thermoöls in die Heizplatte 4 gemessen wird und ebenfalls an das Steuergerät 14 übermittelt wird (gestrichelte Linie).

Entscheidend ist eine Sekundärpumpe 20 mit variabler Drehzahl. Die Drehzahl der Sekundärpumpe 20 wird unter Verwendung der Differenztemperatur ΔΤ aus

Vorlauftemperatur T _v und Rücklauftemperatur T _R über das Steuergerät 14 derart geregelt (gestrichelte Linie), dass die Differenztemperatur ΔΤ konstant bleibt.

Auch hier kann die Möglichkeit einer Schnellkühlung gegeben sein.

Sollte es zum Leerlauf der Presse kommen, bei dem wenig oder keine Energie aus der Heizplatte 4 entnommen wird, kann die Drehzahl der Sekundärpumpe 20 mittels des Steuergeräts 14 auf ein Minimum reduziert werden, um so Energie einzusparen. Neben der Vorlauftemperatur T _v kann ebenfalls noch die Heizplattentemperatur T _H gemessen werden. Erst wenn die Presse eine vorgegebene Heizplattentemperatur T _H , beispielsweise die Vorlauftemperatur T _v erreicht hat, kann eine Pressgutmatte in die Presse zum Verpressen eingebracht werden. Beim Anfahren der Presse nimmt die Heizplatte 4 zunächst viel Wärme aus dem Thermoöl auf. Daher ist es besonders vorteilhaft beim Anfahren der Presse die Sekundärpumpe 20 zunächst solange mit Maximaldrehzahl laufen zu lassen, bis eine vorgegebene Heizplattentemperatur T _H erreicht wird.

Bezugszeichenliste P1456

1 Stahlband

2 Rollstangen

3 Abrollplatte

4 Heizplatte

5 Heizkanäle

6 Einstechfühler

7 Messpunkt Vorlauftemperatur

8 Messpunkt Rücklauftemperatur

9 Rücklauf

10 Vorlauf

11 Kühlspeicher

12 Ventil

13 Ventil vor 1 1

14 Steuergerät

15 Fluidstromrichtung

16 Sekundärpumpe

18 Primärkreis

19 Sekundärkreis

20 Sekundärpumpe (mit variabler Drehzahl)

21 Mischpunkt

22 Volumenstrom-Messstation

23 Regelventil

T _P Ausgangstemperatur

T _v Vorlauftemperatur

T _R Rücklauftemperatur

T _H Heizplattentemperatur