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Dokumentenidentifikation DE19723407B4 24.08.2006
Titel Einrichtung zur Rückgewinnung von Abwärmeenergie an Durchlauföfen
Anmelder Esterka, Elke, Hodonin, CZ
Erfinder Martin, Werner, 08223 Falkenstein, DE
Vertreter Helge, R., Dipl.-Ing. Faching. f. Schutzrechtswesen, Pat.-Anw., 08223 Falkenstein
DE-Anmeldedatum 04.06.1997
DE-Aktenzeichen 19723407
Offenlegungstag 10.12.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse A21B 1/24(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A21B 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Rückgewinnung von Abwärmeenergie an Durchlauföfen, bei der ein langgestreckter Backraum mit einem endlos umlaufenden Backband, mit oberen und unteren, von Heizgasen durchströmten Strahlungsheizern und mit einem Wärmetauscher, dem die Rauchgase der Heizeinrichtungen und der Backschwaden zugeführt werden, ausgerüstet ist.

Bei Durchlaufbacköfen ist aus der DE 28 03 091 B bekannt, die Abgase mit einer Rauchgasumwälzheizung und dem abgekühlten Backschwaden zu mischen und über einen gemeinsamen Wärmetauscher dem Gemisch Wärmeenergie zu entziehen und diese zur Dampferzeugung zu verwenden.

Die Lösung ist im Verhältnis zur gewinnbaren Wärmeenergie sehr aufwendig. Die Verdampfungswärme als Hauptbestandteil der Wärmeenergie, die im Backschwaden enthalten ist, wird bei dieser Einrichtung nur in einem sehr geringen Maß genutzt.

Der Backschwaden besteht aus dem frischen Sattdampf und dem aus dem Backgut ausgedampften Wasser. Zur Erzeugung des zuzuführenden Sattdampfes ist etwa ein Drittel bis zur Hälfte des gesamten Wärmebedarfs, der zur Backwarenherstellung erforderlich ist, notwendig. Der Sattdampf dient nicht dem eigentlichen Backprozeß, sondern nur dazu, die Oberfläche des Backgutes elastisch zu halten, bis dieses sein volles Volumen erreicht hat. Es werden damit Risse in der Oberfläche des Backgutes vermieden.

Nachdem das Backgut das volle Volumen erreicht hat, muß der Backschwaden abgeführt werden.

Der Backschwaden enthält sehr viel Energie in Form von Kondenswärme, die ungenutzt den Backofen verläßt.

Aus der DE 30 13 330 A1 ist ein Backofen mit einer Einrichtung zur Energierückgewinnung bekannt. Der Backschwaden wird in einem Wärmetauscher unter Abgabe von Wärmeenergie zur Warmwassererzeugung und gleichzeitiger Vergrößerung seiner relativen Feuchtigkeit abgekühlt und zur Befeuchtung der frisch in den Ofen einlaufenden Teigstücke der Dampfzone zugeführt. Die Einrichtung zur Rückgewinnung von Abwärmeenergie besteht darin, daß die Dampfzone des Durchlaufofens über eine Verbindungsleitung mit dem Backschwadenabgang gekoppelt ist, wobei ein Wärmetauscher, ein Saugventilator und eine Befeuchtungsvorrichtung in Strömungsrichtung hintereinander geschaltet sind. Durch diese Energierückgewinnung in Form von Abwärme zur Warmwassererzeugung und Wiedereinführung der Abfallenergie in Form von Backschwaden in den Backprozeß soll eine große Menge von teurem frischen Sattdampf eingespart werden.

Ein weiterer Durchlaufofen für Backwaren ist aus der DE 44 15 754 A1 bekannt. Der Ofenwirkungsgrad soll erhöht werden, indem der Wärmetauscher einerseits von der zu erwärmenden und den Backraum zuzuführenden Backraumluft und andererseits von den von den Strahlungsheizern zum Heizgaserzeuger eines Heizgaskreislaufes zurückgeführten Heizgasen durchströmt wird, daß der Wärmetauscher in einem, einen Schwadenabzug und eine Frischluftzufuhr aufweisenden, mit dem Backraum verbundenen Backraumluftkreislauf zwischen der Frischluftzufuhr und dem Backraum angeordnet ist und daß der Wärmetauscher in einem Heizgaskreislauf zwischen den Strahlungsheizern und dem Abgasabzug angeordnet ist.

Durch diese Einrichtung werden die zum Heizgaserzeuger zurückgeführten Heizgase bis zum Abgasabzug soweit wie möglich abgekühlt, so daß die über den Abgasabzug abziehenden Heizgase die niedrigste Temperatur im Heizgaskreislauf aufweisen und somit der durch die abziehenden Heizgase verursachte Wärmeverlust möglichst gering ist, und gleichzeitig wird die vorzuwärmende Backraumluft durch die rückgeführten Heizgase des Heizgaskreislaufes vor dem Einleiten der Backraumluft in den Backraum auf die gewünschte Eintrittstemperatur aufgeheizt.

In Großbäckereien, die eine Vielzahl von Durchlaufbacköfen betreiben, wird der Sattdampf größtenteils nicht unmittelbar am Durchlaufofen erzeugt, sondern in sogenannten Dampfhäusern. Aus denen wird der Sattdampf über Leitungssysteme zu den einzelnen Durchlauföfen geführt. Dadurch entstehen auch zusätzlich noch Verluste.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe Durchlauföfen herkömmlicher Bauart so aufgerüstet werden können, daß eine größtmögliche Abwärmerückgewinnung erreicht wird. Die Einrichtung soll in kompakter Bauweise direkt mit dem Durchlaufofen in Verbindung stehen.

Desweiteren soll mit der Einrichtung erreicht werden, daß neben der Energierückgewinnung die Abgase gereinigt werden, so daß nur noch Abluft ins Freie gelangt, wodurch aufwendige Kaminsysteme entfallen können, und der für den Backprozeß benötigte Sattdampf direkt am Durchlaufofen erzeugt wird, wodurch auf dezentrale Dampfhäuser verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung, die aus einer wärmetauschenden und abgasreinigenden Einrichtung, einem Speisewasserspeicher und einem Dampferzeuger, wobei die wärmetauschende und abgasreinigende Einrichtung an ihrem oberen Ende mit Abzugskanälen für die Backschwaden und den Rauchgasabzugskanälen der Heizeinrichtung verbunden ist, in kompakter Bauweise besteht, zwischen zwei Heiztürmen oberhalb des Backraumes angeordnet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Dampferzeuger, Speisewasserspeicher und die wärmetauschende und rauchgasreinigende Einrichtung bilden eine kompakte Einheit, die direkt auf der Oberseite des Durchlaufbackofens zwischen den Heiztürmen auch als Nachrüstsatz angeordnet werden kann.

Die Einrichtung kann aus einem oder mehreren in Zylindern angeordneten Rohrwärmetauschern, deren wasserbefüllter Raum mit dem Speisewasserspeicher und deren den wasserbefüllten Raum durchdringende Rohre mit dem Einlaß für das Rauchgas/Schwadengemisch in Verbindung stehen, und einem drehbar gelagerten mit einem siebförmigen Mantel versehenen Rauchgaswäscher, in dem sich über eine Sprüheinrichtung ständig feucht gehaltenes Katalysatorgranulat befindet, bestehen.

Unterhalb des Rauchgaswäschers ist eine Wanne angeordnet, die eine seitliche, oberhalb des Wasserstandes liegende Öffnung aufweist, die mit dem Abluftkanal in Verbindung steht. Am Umfang des Rauchgaswäschers sowie an den Stirnseiten sind Dichtungssysteme angeordnet, die verhindern, daß das vom Abluftventilator angesaugte Rauchgas/Schwadengemisch am Rauchgaswäscher vorbeiströmt.

Der obere Abschnitt der in den Zylindern angeordneten Rohrwärmetauscher ist mit den Rauchgaskanälen der beiden Heizeinrichtungen und mit den Schwaden- und Backraumluftabzugskanälen verbunden. Das Rauchgas/Schwadengemisch strömt von oben nach unten, angesaugt durch den im Abluftkanal angeordneten Abluftventilator durch die Rohre des Wärmetauschers und gibt dabei einen Teil seiner Abwärmeenergie an das den Rohrwärmetauscher umgehende Wasser ab. Anschließend strömt das Gemisch durch die Öffnungen im unteren Teil in den drehbar gelagerten Rauchgaswäscher.

Der Rauchgaswäscher ist mit einem Katalysatorgranulat befüllt, das ständig mit Wasser besprüht wird. Dazu ist eine Sprüheinrichtung angeordnet, die über eine Pumpe und eine entsprechende Leitung mit dem wannenförmigen Teil unterhalb des Rauchgaswäschers verbunden ist.

Im wannenförmigen Teil ist ein Absetzbecken mit Ablauf zur Entleerung angeordnet. Darin setzen sich die ausgewaschenen Bestandteile ab. Durch die Verbindung des Rohrwärmetauschers mit dem Speisewasserspeicher wird das Wasser in diesem erwärmt. Über die Verbindung zwischen dem Speisewasserspeicher und dem Wasserbehälter des Dampferzeugers wird das erwärmte Wasser in diesen geleitet.

Während des Rauchgaswaschprozesses wird in regelmäßigen Abständen das Katalysatgranulat umgewälzt, um ein Zusetzen des siebförmigen Mantels, in dem das Granulat angeordnet ist und das sich durch den Waschprozeß langsam auflöst, zu verhindern.

Das Rauchgas-/Schwadengemisch gibt während des Waschprozesses seine Wärmeenergie an das Waschwasser ab. Dadurch erwärmt sich das Wasser ebenfalls im unteren wannenförmig ausgebildeten Teil. Die im Rohrwärmetauscher und durch das Waschwasser aufgenommene Wärmeenergie wird zur Erwärmung des Wassers im Speisewasserspeicher genutzt.

Durch diese Anordnung ist es möglich, die Abwärmeenergie direkt in Verbindung mit dem Durchlaufbackofen zur Warmwasserbereitung und zur Dampferzeugung zu verwenden. Daraus resultieren Einsparungen im Brennstoffbedarf des Durchlaufbackofens.

Desweiteren kann auf die sogenannten externen Dampfhäuser in Großbäckereien verzichtet werden, da der für den Backprozeß benötigte Dampf unmittelbar am Durchlaufbackofen erzeugt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

1 – schematische Darstellung des Durchlaufbackofens (Netzbandofen)

2 – Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung

3 – wärmetauschende und rauchgasreinigende Einrichtung

4 – Draufsicht des Durchlaufbackofens

Der in der 1 dargestellte Durchlaufbackofen 1 (Netzbandofen) weist oberhalb des Backraumes, in dem auf dem Netzband das Backgut 4 transportiert wird, zwei Heiztürme 9 auf. Zwischen diesen Heiztürmen 9 sind die wärmetauschende und rauchgasreinigende Einrichtung 13 angeordnet. Über Zulauf- und Ablaufleitungen ist diese mit dem Wärmetauscher im Speisewasserspeicher 6 verbunden.

Das im Speisewasserspeicher 6 erwärmte Wasser kann zum einen direkt in den Dampferzeuger 5 gefördert werden, zum anderen auch als Brauchwarmwasser für andere Zwecke benutzt werden. Der Dampferzeuger 5 ist über die Backschwadenleitung 3 mit dem Backschwadeneinlaß 2 verbunden.

In einem vorbestimmten Abstand in Laufrichtung des Netzbandofens 1 gesehen ist der Schwadenabzugskanal 7 angeordnet.

Über die Backschwadenleitung 3 gelangt frischer Sattdampf zum Backschwadeneinlaß 2 und wird hier gleichmäßig über die Breite des Backraumes versprüht. Der frische Sattdampf kondensiert auf dem Backgut 4 zu Beginn des Backprozesses. Im weiteren Verlauf in Richtung Ofenmitte verdampft das Kondensat und überhitzt sich.

Gleichzeitig beginnt aus dem Backgut 4 Wasser auszudampfen. Beide Dampfmengen werden über den Schwadenabzugskanal 7 abgesaugt.

Der Schwadenabzugskanal 7 und der vom Heizturm 9 kommende Rauchgaskanal 10 sowie der von der Heizeinrichtung des Dampferzeugers kommende Rauchgaskanal 10a sind mit dem oberen Ende der Einrichtung 13 verbunden.

Auf der anderen Seite in der Nähe der Backgutentnahme ist der Abzugskanal 8 für die Backraumluft angeordnet.

Beim Transport des Backgutes 4 durch den Backraum des Netzbandofens 1 tritt weiterhin noch Wasser aus dem Backgut 4 aus, das sofort verdampft. Diese Dampfmenge wird zusammen mit der teilweise, durch sich vom Backgut ablösenden Teilchen, verunreinigten Backraumluft über den Abzugskanal 8, der sich am Ende des Netzbandofens 1, kurz bevor das Backgut 4 diesen verläßt, befindet, abgesaugt. Dieser ist ebenfalls zusammen mit dem Rauchgasabzugskanal 10 des anderen Heizturmes 9 mit dem Abschnitt der Einrichtung 13 verbunden.

Die wärmetauschende und rauchgasreinigende Einrichtung 13 ist mit Abluftkanal 11 verbunden. Im Abluftkanal 11 ist der Abluftventilator 12 eingebaut. Dieser sorgt dafür, daß in der Einrichtung 13 ein Unterdruck entsteht, so daß Schwaden, Backraumluft und Rauchgase angesaugt werden.

Das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten ist im Blockschaltbild – 2 – dargestellt.

Die Backschwadenleitung 3 ist über das Absperrventil 18 mit dem Backschwadeneinlaß 2 am Netzbandofen 1 verbunden.

Am Dampferzeuger 5 sind das Sicherheitsventil 20 und das Entlüftungsventil 21 angeordnet. Der Speisewasserniveaugeber 19 ist schaltungstechnisch mit der Speisewasserregelgruppe 15 verbunden.

Die Zuleitung vom Speisewasserspeicher 6 zum Dampferzeuger 5 erfolgt über die Pumpe 14 mit den Armaturen, der Speisewasserregelgruppe 15, dem Regel- und Absperrventil 24 und dem Speisewasserrückschlag- und Sicherheitsventil 23; 22.

Vor bzw. nach dem Regel- und Absperrventil 24 angeordnete Abzweige sind über die Absperrventile 18, das Entlüftungsventil 21 und das Sicherheitsventil 20 mit dem Warmwasserabgang 30 bzw. dem Kaltwasserzugang 31 verbunden.

Zusätzlich ist der Warmwasserabgang nach dem Absperrventil 18 über eine Leitung mit Pumpe und Armatur mit dem Speisewasserspeicher 6 verbunden.

Am wannenförmigen Teil 29 der Einrichtung 13 sind das Entwässerungsventil 16 und das Entleerungsventil 17 für die abgesetzten Schadstoffe angeordnet.

Der Backschwaden sowie die Rauchgase der Heizeinrichtung werden über die Kanäle 7; 10; 10a durch die wärmetauschende und rauchgasreinigende Einrichtung 13 gesaugt. Bewirkt wird dies durch einen im Abluftkanal 11 angeordneten Abluftventilator 12.

Oberhalb des Abluftventilators 12 ist ein Bypasskanal mit Bypassklappe 33 angeordnet. Gesteuert wird die Bypassklappe 33 über den Stellantrieb 25, der über das Schaltgerät 27 mit dem Temperaturfühler 26, der im Abluftkanal 11 angeordnet ist, verbunden ist.

In der 3 ist die wärmetauschende und abgasreinigende Einrichtung 13 als Einzelheit dargestellt. Die Einrichtung 13 besteht aus zwei in Zylindern angeordneten Rohrwärmetauschern 32. Diese sind mit dem Kaltwasserzugang 31 und dem Warmwasserabgang 30 verbunden.

Oberhalb der Rohrwärmetauscher 32 befindet sich der Zugang für das Rauchgas/Schwadengemisch, das über die Kanäle 7; 10; 10a zugeleitet wird. Das Rauchgas/Schwadengemisch strömt durch die Rohre des Rohrwärmetauschers 32, die von Wasser umgeben sind, nach unten in Richtung des Rauchgaswäschers 28. Dabei wird im Rohrwärmetauscher 32 ein Teil der Abwärmeenergie des Rauchgas/Schwadengemisches vom Wasser aufgenommen.

Unterhalb der Rohrwärmetauscher 32 ist der Rauchgaswäscher 28 angeordnet. Der Rauchgaswäscher 28 ist als Hohlzylinder mit einem separaten Antrieb ausgebildet. Im Inneren des Rauchgaswäschers befindet sich das Katalysatorgranulat. Zur Umwälzung sind innerhalb des siebförmig ausgebildeten Mantels Spiralen angeordnet. In bestimmten Abständen wird der Rauchgaswäscher in Rotation versetzt. Damit wird ein Zusetzen des siebförmigen Mantels durch ausgewaschene Schadstoffe und das sich durch den Waschprozeß langsam auflösende Katalysatorgranulat verhindert.

Unterhalb des Rauchgaswäschers 28 ist das die gesamte Einrichtung 13 aufnehmende Gehäuse als wannenförmiges Teil 29 mit Entwässerungs- und Entleerungsventil 16; 17 ausgebildet.

Das darin befindliche Wasser wird mittels einer Pumpe über eine Leitung zur Sprüheinrichtung zum Befeuchten des Katalysatorgranulates geleitet. Die Sprüheinrichtung kann sowohl im Inneren des Rauchgaswäschers als auch oberhalb dessen angeordnet sein.

Um zu verhindern, daß die Rauchgase seitlich am Rauchgaswäscher vorbeiströmen, sind entlang der Mantellinien und auch entlang der Stirnseiten Dichtungssysteme angebracht.

Die durchströmenden Rauchgase werden in diesem Teil gereinigt, indem die Schadstoffe ausgewaschen werden und mittels des Katalysatorgranulates neutralisiert werden. Weiterhin wird durch das Waschwasser Abwärmeenergie aufgenommen. Das Rauchgas/Schwadengemisch wird dadurch weiter abgekühlt. Seitlich ist oberhalb des Wasserstandes eine Öffnung vorgesehen, durch die das gereinigte Rauchgas angesaugt durch den Abluftventilator in den Abluftkanal 11 geleitet wird.

Die 4 zeigt die Draufsicht des Netzbandofens 1 mit der Anordnung von Dampferzeuger 5, Speisewasserspeicher 6 und der wärmetauschenden und abgasreinigenden Einrichtung 13 sowie die dazugehörigen Kanäle 7; 8; 10; 10a zwischen den Heiztürmen 9. An den Heiztürmen 9 und dem Dampferzeuger 5 befinden sich jeweils die gasbetriebenen Brenner 34.


Anspruch[de]
  1. Einrichtung zur Rückgewinnung von Abwärmeenergie an Durchlauföfen, bei der ein langgestreckter Backraum mit einem endlos umlaufenden Backband, mit oberen und unteren, von Heizgasen durchströmten Strahlungsheizern und mit einem Wärmetauscher, dem die Rauchgase der Heizeinrichtungen und der Backschwaden zugeführt werden, ausgerüstet ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die aus einer wärmetauschenden und abgasreinigenden Einrichtung (13), einem Speisewasserspeicher (6) und einem Dampferzeuger (5), wobei die wärmetauschende und abgasreinigende Einrichtung (13) an ihrem oberen Ende mit Abzugskanälen (7; 8) für die Backschwaden und den Rauchgasabzugskanälen (10) der Heizeinrichtung verbunden ist, in kompakter Bauweise besteht, zwischen zwei Heiztürmen (9) oberhalb des Backraumes angeordnet ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) aus einem oder mehreren in Zylindern angeordneten Rohrwärmetauschern, deren wasserbefüllter Raum mit dem Speisewasserspeicher und deren Rohre mit einem Einlass für das Rauchgas/Schwadengemisch in Verbindung stehen, und einem drehbar gelagerten mit einem siebförmigen Mantel versehenen Rauchgaswäscher (28), in dem sich über eine Sprüheinrichtung ständig feucht gehaltenes Katalysatorgranulat befindet, besteht.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Einrichtung (13) aufnehmendes Gehäuse als wannenförmiges Teil (29) mit Entwässerungs- und Entleerungsventil (16; 17) ausgebildet ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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