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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung der Abwärme eines Backofens, vorzugs- weise eines kontinuierlich beschickten Backofens, mit sich während des Backens bewegenden Back- flächen, der mit einer oder mehreren Rauchgasheizungen ausgestattet ist, und bei dem der Back- raum indirekt durch Rauchgasumwälzung beheizt wird, wobei die Abwärme der abgesaugten Rauch- gase des Backofens zur Erwärmung der dem Backraum zugeführten Frischluft verwendet und mittels der in Wärmetauschern ausgenutzten Rauchgase zur Beschwadung Dampf erzeugt wird.
Die spezifischen Probleme der Rückgewinnung der Abwärme bei Backöfen, vorzugsweise von kontinuierlich beschickten Backöfen mit sich während des Backens bewegenden Backflächen, die mit einer oder mehreren Rauchgasheizungen ausgestattet sind, besteht darin, dass einerseits die in den abgesaugten Rauchgasen sowie die in der abgesaugten Backatmosphäre enthaltene Wärme- energie möglichst weitgehend zurückzugewinnen, insbesondere die Verdampfungswärme des Beschwa- dungsdampfes und der verdampften Teigfeuchtigkeit und anderseits die Wärmebilanz des Ofens da- durch zu verbessern, dass Frischluft, die dem Backraum zugeführt werden muss, bereits vorher mit
Wärmeenergie angereichert wird.
Diese Probleme wurden mit den unterschiedlichsten Verfahren versucht zu lösen.
Aus der DE-PS Nr. 2803091 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Abwärme des Backofens dadurch wieder für Backzwecke nutzbar gemacht wird, dass die abgesaugte Backatmosphäre und die Rauchgase gemischt 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 Rauchgasen und
Backatmosphäre den Verdampferteil noch heiss verlässt, wird es im Vorwärmer auf eine Temperatur unter 100 C 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 Wärme- übertrager 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-OS 2450249 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 kommt nicht zum Kondensieren des Wasserdampfes, wodurch ein Ausfallen der aggressiven Bestandteile aus den Rauchgasen vermieden wird.
Der Nachteil 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.
Dieses Problem der Erwärmung der für den Backprozess erforderlichen Frischluft wurde in der DE-OS 1532904 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 wird, 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.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch Nutzung der in den Rauchgasen und in der abgesaugten Backatmosphäre enthaltenen Abwärme den spezifischen Wärmeenergieverbrauch zu senken bei gleichzeitiger Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades und der Senkung des Einsatzes von korrosionsbeständigem Stahl.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die in den
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Rauchgasen und in der Backatmosphäre enthaltene Abwärme zur Erzeugung von Dampf und gleich- zeitiger Erhitzung der Frischluft für die Erneuerung der Backatmosphäre verwendet wird.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass mit dem zu verdampfenden Wasser, das in einem Wärmetauscher aufgeheizt wird, durch Nutzung der Abwärme der abgesaugten Backatmos- phäre eine weitere Dampferzeugung erfolgt und beide erzeugten Dampfmengen, die miteinander ge- mischt werden, der weiteren Verwendung, vorzugsweise der Beschwadung und/oder der Klimabeein- flussung einer Gäreinrichtung zugeführt werden.
Bei den bekannten Rauchgasheizungen wird als Energieträger vorzugsweise Gas oder Öl be- nutzt. Diese Energieträger und die notwendige Verbrennungsluftmenge werden dem Rauchgasum- wälzsystem zugeführt. Ausserdem gelangt noch Falschluft in das System. Durch die Verbrennung des Energieträgers werden die Umwälzgase aufgeheizt und das Rauchgas dient der indirekten Behei- zung des Backraumes. Da in diesem Rauchgasumwälzsystem ein Gleichgewicht herrscht, wird der
Teil an Rauchgasen, der der Menge des zugeführten Energieträgers, der zugeführten Verbrennungs- luft und der eingedrungenen Falschluft entspricht, abgesaugt, während die restliche Rauchgasmen- ge im Umwälzsystem zirkuliert.
Um nun die in den abgesaugten Rauchgasen und in der Backat- mosphäre enthaltenen Abwärme sowohl zur Erzeugung von Dampf als auch der gleichzeitigen Er- hitzung der Frischluft für die Erneuerung der Backatmosphäre nutzen zu können, wurden erfin- dungsgemäss diese mit Wärmeenergie angereicherten abgesaugten Rauchgase sowie auch die mit Wär- meenergie angereicherte Backatmosphäre aus dem Backraum sowohl zur Erzeugung 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 der abgesaugten Backatmosphäre erfolgt in einem System von Wärmeaustauschern, wobei die
Wärmeenergie den Rauchgasen und der Backatmosphäre getrennt entzogen wird.
Die abgezogenen
Rauchgase werden in einen Wärmetauscher geleitet, in dem sie einen Teil der Wärme an die vorbei- geführte Frischluft abgeben. Die aufgeheizte Frischluft wird dem Backraum zur Verbesserung der
Backatmosphäre wieder zugeführt. Nach Verlassen des Wärmetauschers werden die Rauchgase in einem zweiten Wärmetauscher geleitet. Hier wird durch Abgabe der Wärmeenergie der Rauchgase an bereits aufgeheiztes Wasser Dampf hergestellt. Dieses dem Wärmetauscher zugeführte Wasser wur- de in einem dritten Wärmetauscher durch die abgesaugte Backatmosphäre aufgeheizt. Gleichzeitig erfolgt in diesem dritten Wärmetauscher durch den Wärmeaustausch zwischen abgesaugter Backatmosphäre und Frischwasser eine Dampfherstellung. Es wird also sowohl im zweiten als auch im dritten Wärmetauscher 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 Backatmosphäre kann gewährleistet werden, dass die Rauchgase nicht unter einer vorgewählten Temperatur gekühlt werden, so dass keine aggressiven Bestandteile ausfallen und die Herstellung des Wärmetauschers 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 Wärmetauscherstufen 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 Wärmetauscherstufen sind mit Umgehungsleitungen versehen, in denen 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 Wärmetauscher mit einem Betriebsdruck von 2 bis 6 bar betrieben, wodurch eine Verbesserung der Wärmeaustauschung erreicht und das Auftreten von Nassdampf verhindert wird.
Der dritte Wärmetauscher ist mit einer zusätzlichen Heisswasserentnahmestelle versehen, die es ermöglicht, jederzeit nach Bedarf bzw. nach Beendigung des mit dem Backofen durchgeführten Backprozesses Heisswasser zu entnehmen.
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Die Erfindung soll an Hand 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 Ventilatoren --12-- umgewälzt werden. Der Backofen-l-ist in mehreren Backzonen unterteilt, von denen jede einen Rauchgaszutritt --5-- und einen Rauchgasabzug --6-- besitzt.
Am Beginn des Backofens-l-befindet sich die Schwadenzone --7--, in der der Beschwadungsdampf --24-- über eine Dampfleitung --8-- zugeführt wird. Weiterhin wird dem Backraum - an mehreren Stellen vorgewärmte Frischluft --20-- über die Frischluftleitung --9-- zuge- führt. Die Absaugung der Backatmosphäre --22-- erfolgt durch die Absaugleitung --10-- mittels eines Absaugventilators --11--. Zur Verwertung der Abwärme des Backofens --1-- wird ein Wärmetauschersystem verwendet, bestehend aus den Wärmetauschern --13, 14, 15--. An den Rauchgasheizungen --3-- erfolgt die Freisetzung der Energie des zugeführten Energieträgers --16--, vorzugsweise Gas oder Öl.
Die erhitzten Rauchgase gelangen über den Rauchgaszutritt --5-- in die Heizkanäle --17-- des Backofens --1--, geben dort Wärme zur 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 Energie- trägers --16-- sowie der Verbrennungsluftmenge und der während des Umwälzens eingedrungenen Falschluftmenge entspricht, in den Wärmetauscher --13-- abgeleitet. Im Wärmetauscher --13-- wird diesen abgesaugten Rauchgasen --18-- 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.
Nach Verlassen des Wärmetauschers --13-- gelangen die abgesaugten Rauchgase --18-- in den Wärmetauscher --14--. Im Wärmetauscher --14-- wird den abgesaugten Rauchgasen --18--
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--23-- entzogen,Rauchgase --18-- durch die Abgasleitung --21-- das System. Die aus dem Backraum --4-- abge- saugte Backatmosphäre --22-- gelangt über die Absaugleitung --10-- durch den Absaugventilator --11-- in den Wärmetauscher-15--, dem auf der Gegenseite Wasser --26-- zugeführt wird.
Im Wärmetauscher --15-- wird der abgesaugten Backatmosphäre --22-- Wärmeenergie zur Erhitzung von Wasser, welches als vorerhitztes Wasser --23-- in den Wärmetauscher --14-- geleitet wird, und zur Verdampfung einer weiteren Wassermenge entzogen.
Dieser Dampf --24-- wird mit dem im Wärmetauscher --14-- erzeugten Dampf --24-- in einer Mischstelle --31-- gemischt und über die Dampfleitung --8-- der Schwadenzone --7-- des Back- ofens --1-- zugeführt. Das im Wärmetauscher --15-- anfallende Kondensat wird über die Konden- satleitung --25-- abgeführt. Dem Wärmetauscher --15-- wird soviel Wasser --26-- über eine bekannte Regeleinrichtung --27-- zugeführt, wie in den Wärmetauscher --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 Wärmetauscher --14 und 15-- mit einem Betriebsdruck von 2 bis 6 bar betrieben werden, wodurch eine Verbesserung der Wärmeaustauschung erreicht und das Auftreten von Wasserdampf verhindert wird. Die Wärmetauscher --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 Wärmetauscher--14 und 15-- zu passieren. Der Wärmetauscher --15-- ist mit einer zusätzlichen Heisswasserentnahmestelle - versehen, die es ermöglicht, jederzeit nach Bedarf bzw. nach Beendigung des mit dem Backofen-l-durchgeführten Backprozesses Heisswasser zu entnehmen.
Der Vorteil 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
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