DD206876A3

DD206876A3 - Verfahren zur verwertung der abwaerme eines backofens

Info

Publication number: DD206876A3
Application number: DD82239098A
Authority: DD
Inventors: Werner Hennig; Lothar Meyer; Volker Nickel; Lutz Worbs
Original assignee: Fortschritt Veb K
Priority date: 1982-04-19
Filing date: 1982-04-19
Publication date: 1984-02-08
Also published as: DE3314386C2; BG48233A1; DE3314386A1

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR VERWENDUNG DER ABWAERME EINES BACKOFENS,VORZUGSWEISE EINES KONTINUIERLICH BESCHICKTEN BACKOFENS MIT SICH WAEHREND DES BACKENS BEWEGENDEN, DER MIT EINER ODER MEHRREN RAUCHGASHEIZUNGEN AUSGESTATTET UND BEI DEM DER BACKRAUM INDIREKT DURCH RAUCHGASHEIZUNGEN AUSGESTATTET IST UND BEI DEM DER BACKRAUM INDIREKT DURCH RAUCHGASUMWAELZUNG BEHEIZT WIRD. DAS ZIEL, DURCH NUTZUNG DER IN DEN RAUCHGASEN UND IN DER ABGESAUGTEN BACKATMOSPHAERE ENTHALTENEN ABWAERME, DEN SPEZIF. WAERMEENERGIEVERBRAUCH ZU SENKEN BEI GLEICHZEITIGER ERHOEHUNG DES THERMISCHEN WIRKUNGSGRADES UND BEI GLEICHZEITIGER SENKUNG DES EINSATZES VON KORROSIONSBESTAENDIGEM STAHL, WURDE DADURCH ERREICHT, DASSIN EINEM SYSTEM VON WAERMEUEBERTRAGERN DIE ABWAERME DER ABGESAUGTEN RAUCHGASE IN EINER ERSTEN WAERMEUEBERTRAGUNGSSTUFE ZURERWAERMUNG DER DEM BACKRAUM ZUZUFUEHRENDEN FRISCHLUFT UND IN EINER ZWEITEN WAERMEUEBERTRAGUNGSSTUFE ZUR ERZEUGUNG VON DAMPF GENUTZT, UND DASS MIT DEM ZU VERDAMPFENDEN WASSER, DAS IN EINER DRITTEN WAERMEUEBERTRAGUNGSSTUFE AUFGEHEIZT WIRD, DURCH NUTZUNG DER ABWAERME DIE ABGESAUGTE BACKATMOSPHAERE EINE WEITERE DAMPFERZEUGUNG ERFOLT UND BEIDE ERZEUGTEN DAMPFMENGEN GEMISCHT DER WEITEREN VERWENDUNG ZUGEFUEHRTWERDEN.

Description

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Verfaliren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens, vorzugsweise eines kontinuierlich, beschickten Backofens mit sich während des Backens bewegenden Backflächen, der mit einer oder mehreren Rauchgasheizungen ausgestattet ist und bei dem der Backraum indirekt durch Hauchgasumwälzung beheizt wird·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die spezifischen Probleme der Eückgewinnung der Abwärme bei Backöfen, vorzugsweise von kontinuierlich beschickten Backöfen mit sich während des Backens bewegenden Backflächen, die mit einer oder mehreren Rauchgasheizungen ausgestattet sind, bestehen darin, daß einerseits die in den abgesaugten Rauchgasen sowie die in der abgesaugten Backatmosphäre enthaltene Wärmeenergie möglichst weitgehend zurückzugewinnen, insbesondere die Verdampfungswärme des Beschwadungsdampfes und der verdampften 5eigfeuchtigkeit und andererseits die Wärmebilanz des Ofens dadurch zu verbessern, daß Frischluft, die dem Backraum zugeführt werden muß, bereits vorher mit Wärmeenergieangereichert wird·

Diese Probleme wurden mit den unterschiedlichsten Verfahren versucht zu lösen·

Aus der DB 2 803 091 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Abwärme des Backofens dadurch wieder für Backzwecke

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nutzbar gemacht wird, daß die abgesaugte Backatmospliäre und die Rauchgase gemisciit einem Verdampferteil und anschließend einem Vorwärmer zugeführt werden, wobei das im Gegenstrom fließende Frischwasser erst vorgewärmt und dann verdampft wird, und daß dieser Dampf dem Ofen wieder zugeführt wird. Während die Mischung von Bauchgasen und Backatmosphäre den Verdampferteil noch heiß verläßt, wird es im Vorwärmer auf eine Temperatur unter 100⁰G gekühlt, und es kommt zum Kondensieren des Wasserdampfes«. Dabei fallen aus den Rauchgasen aggressive Bestandteile aus, die zur Folge haben, daß bei diesem Verfahren die Wärmeübertrager und die Abzugsanlage aus korrosionsbeständigem Stahl gefertigt werden müssen· Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die dem Backraum zuzuführende Frischluft kalt aus der Atmosphäre entnommen und dem Ofen zugeführt wird, was die Wärmebilanz des Backprozesses negativ beeinflußt und nur durch erhöhten Wärmeenergieverbrauch ausgeglichen werden kann·

Aus der DE 2 450 249 ist weiter bekannt, die zur Beheizung eines ersten Durchlauftunnelofens eingesetzten Rauchgase einem zweiten zuzuführen und nach dem Durchlauf durch den zweiten Ofen die Rauchgase zur Dampferzeugung einem Wärmeübertrager und die abgesaugte Backatmosphäre einem Vorwärmer zuzuführen· Bei diesem System werden die Rauchgase nicht unter den Taupunkt der aggressiven Bestandteile abgekühlt und es kömmt nicht zum Kondensieren des Wasserdampfes, wodurch ein Ausfallen der aggressiven Bestandteile aus den Rauchgasen vermieden wird·

Der Hachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß auch bei diesem Verfahren die dem Backraum zuzuführende Frischluft kalt aus der Atmosphäre entnommen werden muß, wodurch die Wärmebilanz des Backprozesses ebenfalls negativ beeinflußt wird und nur durch zusätzliche Wärmeenergie ausgeglichen werden kann·

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Dieses Problem der Erwärmung der für den Backprozeß erforderlichen Frischluft wurde in der DE 1 532 904 zu lösen versucht·

Bei diesem Verfahren erfolgt die ständige Erneuerung der Backraumatmosphäre mit aufgeheizter Frischluft dadurch, daß Frischluft teils durch einen von der abgesaugten Backatmosphäre aufgewärmten Wärmeübertrager geleitet und teils am Rücklauftrum des endlosen Ofenbandes vorbeigeführt bzw· zur weiteren Erwärmung durch einen von den Rauchgasen beheizten Rekuperator geführt, bevor sie in den Ofen geleitet wird.

Bei diesem Verfahren wird die Abwärme der abgesaugten Backatmosphäre nur für die Aufheizung der Frischluft mit einem sehr hohen Aufwand genutzt· Eine Nutzung der Abwärme der abgesaugten Backatmosphäre und der abgesaugten Rauchgase zur Erzeugung von Beschwadungsdampf ist mit diesem Verfahren nicht möglich· Der für den Backprozeß erforderliche Beschwadungsdampf muß in einer gesonderten Anlage hergestellt werden, was sehr energie- und kostenaufwendig ist·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch Hutzung der in den Rauchgasen und in der abgesaugten Backatmosphäre enthaltenen Abwärme den spezifischen Wärmeenergiever— brauch zu senken bei gleichzeitiger Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades und der Senkung des Einsatzes von korrosionsbeständigem Stahl· 30

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die in den Rauchgasen und in der Backatmosphäre enthaltene Abwärme zur Erzeugung von Dampf und gleichzeitiger Erhitzung der Frischluft für die Erneuerung der Backatmosphäre verwendet wird·

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Erfindungsgemäß wird das dadurch, erreicht, daß in einem System von Wärmeübertragern die Abwärme der abgesaugtes Rauchgase in einer ersten Wärmeübertragerstufe zur Erwärmung der dem Backraum zuzuführenden Frischluft und in einer zweiten Wärmeübertragerstufe zur Erzeugung von Dampf genutzt wird, und daß mit dem zu verdampfenden Wasser, das in einer dritten Wärmeübertragerstufe aufgeheizt wird, durch. Nutzung der Abwärme der abgesaugten Backatmosphäre eine weitere Dampferzeugung erfolgt und beide erzeugten Dampfmengen, die in einer Mischstelle miteinander gemischt werden, der weiteren "Verwendung, vorzugsweise der Beschwadung und/oder der Klimabeeinflussung einer Gäreinrichtung zugeführt werden.

Bei den Rauchgasheizungen wird als Energieträger vorzugsweise Gas oder Öl benutzt. Diese Energieträger und die notwendige Verbrennungsluftmenge werden dem Rauchgasumwälzsystem zugeführt. Außerdem gelangt noch. Falschluft in das System. Durch, die Verbrennung des Energieträgers werden die Umwälzgase aufgeheizt und das Rauchgas dient der indirekten Beheizung des Backraumes. Da in diesem Rauchgasumwälzsystem ein Gleichgewicht herrscht, wird der !eil an Rauchgasen, der der Menge des zugeführten Energieträgers, der zugeführten Verbrennungsluft und der eingedrungenen Falschluft entspricht, abgesaugt, während die restliche Rauchgasmenge im Umwälzsystem zirkuliert· Erfindungsgemäß werden diese mit Wärmeenergie angereicherten abgesaugten Rauchgase sowie auch die mit Wärmeenergie angereicherte Backatmosphäre aus dem Backraum sowohl zur Erzeugtang von Dampf, der zur Beschwadung erforderlich ist, als auch gleichzeitig zur Aufheizung der für den Backprozeß erforderlichen Frischluft verwendet· Diese Verwertung der Abwärme der abgesaugten Rauchgase und ä.er abgesaugten Backatmosphäre erfolgt in einem System von Wärmeübertragern, wobei die Wärmeenergie den Rauchgasen und der Backatmosphäre getrennt entzogen wird· Die abgezogenen Rauchgase werden in einen Wärmeübertrager ge-

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leitet, in dem sie einen Teil der Wärme an die vorbeigeführte Frischluft abgeben· Die aufgeheizte Frischluft wird dem Backraum zur Verbesserung der Backatmosphäre wieder zugeführt.

Hach Verlassen des Wärmeübertragers werden die Rauchgase in einen zweiten Wärmeübertrager geleitet· Hier wird durch Abgabe der Wärmeenergie der Rauchgase an bereits aufgeheiztes Wasser Dampf hergestellt· Dieses dem Wärmeübertrager zugeführte Wasser wurde in einem dritten Wärmeübertrager durch die abgesaugte Backatmosphäre aufgeheizt· Gleichzeitig erfolgt in diesem dritten Wärmeübertrager durch den Wärmeaustausch zwischen abgesaugter Backatmosphäre und Frischwasser eine Dampfhersteilung* Es wird also sowohl im zweiten als auch im dritten Wärmeübertrager Dampf hergestellt· Beide Dampfströme werden in einer Mischstelle gemischt und dem Backofen zur Beschwadung wieder zugeführt·

Durch den getrennten Wärmeentzug aus den abgesaugten Rauchgasen und der abgesaugten Backatmosphare kann gewährleistet werden, daß die Rauchgase nicht unter einer vorgewählten Temperatur gekühlt werden, so daß keine aggressiven Bestandteile ausfallen und die Herstellung des Wärmeübertragers und des Abzuges aus korrosionsfestem Stahl nicht erforderlich ist·

Um zu garantieren, daß genau soviel Wasser zugeführt wird, wie verdampft werden kann, wird mittels einer bekannten Regeleinrichtung die Zufuhr von Frischwasser geregelt· Diese Regelung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Menge des Wassers in den Wärmeübertragerstufen in Abhängigkeit einer vorgewählten Temperatur der abgesaugten Rauchgase nach Entzug ihrer Abwärme geregelt wird· Gleichzeitig wird erreicht, daß die Endtemperatur der abgesaugten Rauchgase einen vorbestimmten Wert konstant erreicht, der so gewählt ist, daß das Ausfallen aggressiver Bestandteile verhindert wird«

Die für die Dampferzeugung erforderlichen zwei Wärmeübertragerstufen sind mit Umgehungsleitungen versehen, in denen

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das wärmeabgebende Medium zum Zweck der Regelung der Menge des erzeugten Dampfes ganz oder teilweise umgeleitet und nicht zur Verdampfung des Wassers eingesetzt wird· Durch, diese Umgehungsleitungen können Schwankungen in der Dampfmenge und in der Dampftemperatur verhindert werden· Um eine Erhöhung des Siedepunktes zu erreichen, werden die Wärmeübertrager mit einem Betriebsdruck von 2 bis 6 bar betrieben, wodurch eine Verbesserung der Wärmeübertragung erreicht und das Auftreten von Haßdampf verhindert wird·

Der dritte Wärmeübertrager ist mit einer zusätzlichen Heißwasserentnahmestelle versehen, die es ermöglicht, jederzeit nach Bedarf bzw· nach Beendigung des mit dem Backofen durchgeführten Backprozesses Heißwasser zu entnehmen·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden· Die Zeichnung zeigt einen kontinuierlich beschickten Backofen 1 mit sich während des Backens bewegenden Backflächen 2, der mit einer oder mehreren Rauchgasheizungen 3 ausgestattet ist, wobei der Backraum 4 indirekt von rezirkulierenden Rauchgasen beheizt wird, die mittels Tentilatoren 12 umgewälzt werden« Der Backofen 1 ist in mehrere Backzonen unterteilt, von denen 3ede einen Rauchgaszutritt 5 und einen Rauchgasabzug 6 besitzt· Am Beginn des Backofens 1 befindet sich die Schwadenzone 7, in der der Beschwadungsdampf 24 über eine Dampfleitung 8 zugeführt wird» Weiterhin wird dem Backraum 4 an mehreren Stellen vorgewärmte Frischluft über die Frisehluftleitung 9 zugeführt· Die Absaugung der Backatmosphäre 22 erfolgt durch die Absaugleitung mittels eines Absaugventilators 11. Zur Verwertung der Abwärme des Backofens 1 wird ein Wärmeübertragersystem verwendet, bestehend aus den Wärmeübertragern 13, 14, 15«

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An den Rauchgasheizungen 3 erfolgt die Freisetzung der Energie des zugeführten Energieträgers 16, vorzugsweise Gas oder Öl· Die erhitzten Rauchgase gelangen über den Eauchgaszutritt 5 in die Heizkanäle 17 des Backofens 1, geben dort Wärme aur Beheizung des Backraumes 4 ab und werden über den Rauchgasabzug 6 mittels Ventilatoren 12 wieder abgesaugt· Anschließend wird der Teil der umgewälzten Rauchgase, der der Menge des zugegebenen Energieträgers 16 sowie der Yerbrennungsluftraenge und der während des Umwälzens eingedrungenen Falschluftmenge entspricht, in den Wärmeübertrager 13 abgeleitet· Im Wärmeübertrager 13 wird diesen abgesaugten Rauchgasen ein Teil ihrer Wärme zur Aufheizung der durch den Frischluftventilator 19 zugeführten Frischluft 20 entzogen· Diese derart vorgewärmte Frischluft 20 wird über die Frischluftleitung 9 dem Backraum 4 zugeführt. &ach Verlassen des Wärmeübertragers 13 gelangen die abgesaugten Rauchgase 18 in den Wärmeübertrager 14· Im Wärmeübertrager 14 wird den abgesaugten Rauchgasen ein weiterer Teil ihrer Wärme zur Verdampfung von vorerhitztem Wasser 23 entzogen, welches im Wärmeübertrager vorerhitzt wurde· Nach Entzug dieser Wärme verlassen die abgesaugten Rauchgase 18 durch die Abgasleitung 21 das System· Die aus dem Backraum 4 abgesaugte Backatmosphäre gelangt über die Absaugleitung 10 durch den Absaugventilator 11 in den Wärmeübertrager 15, dem auf der Gegenseite Wasser 26 zugeführt wird. Im Wärmeübertrager 15 wird der abgesaugten Backatmosphäre 22 Wärmeenergie zur Erhitzung von Wasser, welches als vorerhitztes Wasser in den Wärmeübertrager 14 geleitet wird, und zur Verdampfung einer weiteren Waesermenge entzogen* Dieser Dampf 24 wird mit dem im Wärmeübertrager 14 erzeugten Dampf 24 in einer Mischstelle 31 gemischt und über die Dampfleitung 8 der Schwadenzone 7 des Backofens 1 zugeführt· Das im Wärmeübertrager 15 anfallende Kondensat wird über die Eondensatleitung 25 abgeführt·

Dem Wärmeübertrager 15 wird soviel Wasser 26 über eine bekannte Regeleinrichtung 27 zugeführt, wie in den Wärmeübertragern 14 und 15 verdampft wird, wobei die Regeleinrichtung 27 von der Temperatur der abgesaugten Rauchgase 18 nach. Entzug ihrer Wärme gesteuert wird« Zur Siedepunkterhöhung können die Wärmeübertrager 14 und 15 mit einem Betriebsdruck von 2 bis β bar betrieben werden, wodurch eine Verbesserung der Wärmeübertragung erreicht und das Auftreten von llaßdampf verhindert wird.

Die Wärmeübertrager 14 und 15 besitzen jeweils eine Umgehungsleitung 28 mit einem Drosselorgan 29, durch die das wärmeabgebende Medium ganz oder teilweise zum Zweck der Regelung der Menge des erzeugten Dampfes 24 umgeleitet werden kann, ohne die Wärmeübertrager 14 und 15 zu passieren· Der Wärmeübertrager 15 ist mit einer zusätzlichen Heißwasserentnahmestelle 30 versehen, die es ermöglicht, jederzeit nach Bedarf bzw· nach Beendigung des mit dem Backofen 1 durchgeführten Backprozesses Heißwasser zu entnehmen»

Der Torteil des Verfahrens besteht darin, daß die Abwärme des Backofens 1 in einer einzigen Vorrichtung so genutzt wird, daß gleichzeitig Frischluft 20 zur Erneuerung und damit Verbesserung der Backatmosphäre 22 als auch Dampf 24, der vorzugsweise zur Beschwadung in der Schwadenzone 7 verwendet wird, erzeugt wird. Durch die Regelung wird erreicht, daß die Endtemperatur der abgesaugten Rauchgase. 18 einen vorbestimmten Wert konstant erreicht, der so gewählt wird, daß einerseits das Ausfallen aggressiver Bestandteile und damit die Korrosion der Abgasleitung 21 verhindert wird, somit muß die Abgasleitung 21 nicht aus korrosionsbeständigem Material gefertigt werden, und daß andererseits der in vielen Ländern gesetzlich vorgeschriebene Temperaturwert nicht unterschritten wird. Mit dieses Verfahren wird der spezifische Wärmeenergievsrbrauch. des Backofens gesenkt bei gleichzeitiger Senkung des Einsatzes an korrosionsbeständigem Stahl und damit an Materialkosten·

Claims

1. Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens, vorzugsweise eines kontinuierlich, beschickten Backofens mit sich, während des Backens bewegenden Backflachen, der mit einer oder mehreren Sauchgasheizungen ausgestattet ist und bei dem der Backraum indirekt durch. Rauchgasumwälzung beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem System von Wärmeübertragern die Abwärme der abgesaugten Rauchgase (18) in einer ersten Wärmeübertragerstufe (13) zur Erwärmung der dem Backraum zuzuführenden Frischluft (20) und in einer zweiten Wärmeübertragerstufe (14) zur Erzeugung von Dampf (24) genutzt wird, und daß mit dem zu verdampfenden Wasser, das in einer dritten Wärmeübertragerstufe (15) aufgeheizt wird, durch nutzung der Abwärme der abgesaugten Backatmosphäre (22) eine weitere Dampferzeugung erfolgt und beide erzeugten Dampfmengen, die in einer Mischstelle (31) miteinander gemischt werden, der weiteren Verwendung, vorzugsweise der Beschwadung und/oder der Klimabeeinflussung einer Gäreinrichtung, zugeführt werden.

2. Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer bekannten Regeleinrichtung (27) den Wärmeübertragerstufen (14) und (15) nur soviel Wasser zugeführt wird, wie Wasser in den Wärmeübertragern (14) und (15) verdampft·

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Brfindungsanspräche

3· Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Wassers (26) in den Wärmeübertragerstufen (14) und (15) in Abhängigkeit einer vorgewählten Temperatur der abgesaugten Rauchgase (18) nach Entzug ihrer Abwärme geregelt wird·

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4· Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens nach, den Punkten 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß die Verdampfung in den Wärmeübertragerstüfen (14) und/oder (15) unter einem Druck, vorzugsweise von 2 bis 6 bar, erfolgt·

5. Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens nach, den Punkten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragerstufen (14) and (15) mit einer Umgehungsleitung (28) versehen sind und das wärmeabgebende Medium zum Zweck der Regelung der Menge des erzeugten Dampfes (24) ganz oder teilweise umgeleitet und nicht zur Verdampfung des Wassers eingesetzt wird·

6· Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens nach den Punkten 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Wärmeübertragersystem mindestens an einer Stelle (30) Heißwasser entnommen werden kann·

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