DD276026A1 - Vorrichtung zur schwaden- und abgasbehandlung in backoefen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwaden- und Abgasbehandlung in Backoefen, vorzugsweise Durchlaufbackoefen. Ziel ist es im wesentlichen, eine optimale backspezifische Befeuchtung des dem Backofen frisch zuzufuehrenden Schwadens und eine Reduzierung des gesamten Waermeenergieverbrauchs in Backoefen mittels waermeenergetischer Nutzung des anfallenden Backschwadens und Abgasstromes zu erreichen. Erfindungsgemaess wird dazu das Backschwadenaustrittsrohr durch das Abgasaustrittsrohr gefuehrt und das Ende des Backschwadenaustrittsrohres in einen Strahlapparat, vorzugsweise Wasserstrahlventilator, eingeleitet. Das Abgasaustrittsrohr ist von einem Feuchtluftfuehrungsmantel, welches mit dem Strahlrohrmantel des Strahlapparates verbunden ist, umgeben und bildet mit dem Strahlrohrmantel einen Sammelbehaelter fuer das Medienreservoire.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht eich auf eine Vorrichtung zur Schwaden- und Abgasbehandlung in Backöfen, vorzugsweise Kontinuierlich beschickten Durchlaufbacköfen, welche zur Rückgewinnung von Abgaswirmeenergie und zur effektiven Weiterverwendung des anfallenden Backschwadens im Backprozeß dient.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Eine besondere Problematik beim Betreiben von Backöfen stellt die Sehandlung des Backschwadens dar, welcher sich aus am Ofeneinlauf zugeführten frischen Sattdampf, dem aus dem Backgut während des Backprozesses ausgedampften Wassere (Ausbackverlust) und der In den Backraum eindringenden Fremdluft zusammensetzt.

Der Sattdampf, der etwa 35% des Backofenwärmebedarfs beansprucht, dient ausschließlich dazu, die Backgutoberfläche durch Verkleisterung der Stärke bis zum Erreichen ihres maximalen Volumens elastisch zu halten bzw. ein Reißen und ein stumpfes Aussehen der Backgutoberfläche zu vermeiden. Der Sattdampf gelangt mit dem Backgut in den Backofen, wird dort um etwa 100*C überhitzt und fällt mit dem Ausbackverlust und der Fremdluft als Backschwaden an. Um insbesondere die Verdampfungswärme des anfallenden Backschwadens aber auch die Sekundärenergie der Ofenabgase zu nutzen sowie die Dampfparameter backspezifisch positiv zu beeinflussen, wurden verschiedene Prinziplösungen vorgeschlagen. So ist gemäß DE-OS 3013330 bekannt, daß der aus dem Backofen abgeführte, etwa 200⁰C heiße Backschwaden abgekühlt, mit Feuchtigkeit engereichert und dem am Ofeneinlauf zugeführten frischen Sattdampf beigemischt wird. Dazu ist in einer Bypaßleitung zur Schwadenaustrittsleitung ein Wärmetauscher installiert, der von Wasser durchströmt wird. Ist der Backschwaden ausreichend heiß, so wird er mittels eines Saugzugventilators durch den Wärmetauscher geführt und abgekühlt. Anschließend gelangt der gekühlte Backschwaden in einen Verteiler, der in der Nähe des Dampfzoneneinlaufes angeordnet ist und der die Wiedereinführung des Backschwadens in den Backprozeß ermöglicht. Zuvor ist ein Feuchte- und Temperaturregler integriert, womit die Feuchtigkeit des der Dampfzone zugeleiteten frischen Backschwadens über die mit dem Wärmetauscher In Verbindung stehende Umwälzpumpe und über eine Befeuchtungsvorrichtung, über welche noch zusätzlich Wasser oder Dampf In den Backschwaden eingesprüht wird, geregelt. Dadurch v/ird die einzuspeisende Sattdampfmenge wesentlich reduziert und auch abgesichert, daß der frische Backschwaden auf den frisch In den Ofen gelangenden Backgütern kondensiert und ihre Oberfläche elastisch hält. Nachteilig hierbei Ist der mit relativ großer Übortragungsfläche auszustattende Wärmetauscher, der zur Erzeugung von wärmenergetisch wirksamen Strömungsgeschwindigkeiten benötigte Saugzugventilator und der für einen konstanten Feuchtlgkeftselntrag In den Backschwaden notwendige Feuchtigkeitsregler. Die beschriebene Systemvariante, bei der sine Nutzung der Abgasenergie nicht berücksichtigt wurde, Ist insgesamt durch unbefriedigende Wärmnrückgewinnungsgrade, einen großen PlaUbodarf sowie einen aufwendigen apparativen und regelungstechnischen Aufbau charakterisiert.

In der DE-OS 2102692 wird eine Vorrichtung vorgestellt, mittels welcher überhitzter Dampf mit kühler Luft gemischt wird. Diese Luft wird zwecks Erreichung eines maximalen Sättigungsgrades durch ein Wasserbad geleitet um' unmittelbar in oder vor der Dampfzone am Backofeneinlauf eingeleitet. Ein Gebläse vor der Luftsättigungseinrichtung sowie eine Mengenregulierung vor Luftolntritt in den Backreum liefern die Voraussetzung für eine Intensive und dem Grad der Überhitzung angepaßten Mischung von Backschwaden und Luft. Eine derartige Vorrichtung erbringt zwar eine vorteilhafte Beeinflussung des spezifischen Dampfgehaltes dos Primärbackschwadens, beinhaltet Jedoch eine ungünstige Energiebilanz des Backofens, da das zusätzliche Energie beansprucht und die Im Sokundärbackschwaden enthaltene Wärmeenergie ungenutzt bleibt.

iei der im OD-WP 206876 offengelegton Lösung wird die Abwärme der abgesaugten Rauchgase in einer ersten Wärmeübertragerstufe zur Erwärmung der dem Backraum zuzuführenden Frischluft und in einer zweiten WärmeQbertragerstufe zur Erzeugung von Dampf genutzt. Mit dem zu verdampfenden Wasser, das in einer dritten WärmeQbertragerstufe durch Nutzung der Abwärme der abgesaugten Backatmosphäre aufgeheizt wird, erfolgt eine weitere Dampferzeugung. Beide erzeugten Dampfmengen werden in einer Mischstelle zusammengebracht und bevorzugt der Schwadenzone zugeführt. Mangelhaft sind dabei die Vielzahl verwendeter Funktionselemente und das damit verbundene großvolumige und kostenintonsive Anlagenkonzept, der außerordentlich hohe steuerungs· und regelungstechnische Aufwand sowie der energetische Wirkungsgrad, insbesondere infolge der vielen Ventilatoren und indirekt fungierenden Wärmetauscher.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schwaden· und Abgasbehandlungsvorrichtung mit geringen Herstellungs- und Betriebsaufwendungen zu entwickeln, welche eine den verschiedenen backspezifischen Bedingungen angepaßte Beeinflussung des frischen Backschwadens und eine erhebliche Reduzierung des gesamten Wärmenergieverbrauchs in Backöfen, vorzugsweise Durchlaufbacköfen, gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung Ist es, die Vorrichtung so auszugestalten, daß einerseits eine optimale wärmenergetische Nutzung und Reinigung des anfallenden Backschwav^ens bei gleichzeitigem Wärmeentzug aus dem Abgasstrom und zum anderen eine optimale Befeuchtung des dem Backofen zuzuführenden frischen Schwadens erreicht wird. Darüber hinaus sind konstruktiv einfache Bauteile und -gruppen mit geringem rertigungs- und Materialaufwand, minimalem PIaU- und Hilfeenergiebedarf sowie unkomplizierter Regelungstechnik vorzusehen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Backschwadenaustrittsrohr axial durch das Abgasaustritterohr geführt ist und das Ende des Backschwadenaustrittsrohres in einen Wasserfctrahlventilator mündet. Ferner ist das Abgasaustrittsrohr durch das Wasserreservoire des Wasserstrahlventilators geführt und von einem Feuchtluftführungsmantel, welcher mit dem Strahlrchrmantel des Wasserstrahlventilators verbunden ist, umgeben. Strahlrohrmantel und Feuchtluftführungsmantel dienen dabei auch als Behälterelemente für das Wasserreservoire. Erfindungswesentlich ist außerdem, daß der Feuchtluftführungsmantel und Strahlrohrmantel durch ein Trennblech, welches zwischen jeweils einem Ifings der Mantelachsen der beiden Teile verlaufenden Durchbruch angeordnet ist, miteinander zu einem Bausegment vereinigt ist.

Das Abgasaustrittsrohr ist unterbrochen, d. h. in ein oberes und unteres Abgasrohr unterteilt, und besitzt im Unterbrechungsbereich einen gegenüber der Atmosphäre dichten Kondsnsatbehälter, dessen äußere Nennweite gleich oder größer ist als die Nennweite des über de; Unterteilung liegenden Abgasaustrittsrohres.

Der anfallende Backschwaden wird vor dem Eintritt in den Wasserstrahlventilator durch die Abgase aufgeheizt und turbulent beschleunigt, im Strahlrohrmantel des Wasserstrahlventilators mit unter Druck verdüstern Wasser gemischt, gekühlt, maximal befeuchtet sowie gereinigt, im Ringkanal zwischen Abgasaustrittsrohr und Feuchtluftführungsmantel durch die Abgase wieder aufgeheizt sowie nachbefeuchtet. Somit ist der Backschwaden als gereinigter und mit geringem Regelungsaufwand optimal befeuchteter Feuchtluftstrom für den Backprozeß wiederverwendbar. Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausführung der Bauelemente, die sich dadurch zu einer funktlons- und hersteltungsseitig problemlosen Kompakteinheit zusammenfügen lassen, werden sowohl außerordentlich hohe Wärmerückgewinnungskennziffern als auch minimale Bauvolumina für die Installation sowie Primärenergieaufwendungen für das Betreiben der Vorrichtung ermöglicht,

Ausführungsbelsplel Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines detaillierten Beispiels näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schwaden- und Abgasbehandlung Fig. 2: Schnittansicht gemäß Linie l-l der Fig. 1.

Die In Flg. 1 komplex dargestellte Vorrichtung enthält einen Wasserstrahlventilator 1, ein Backschwadenaustrittsrohr 4, ein

oberes und unteres Abgasrohr 6,6, einen Kondensatbehälter 7 sowie einen Rekuperator 15.

Der Wasserstrahlventilator 1 besteht aus dem Strahlrohrmantot 2, Feuchtluftführungsmantel 3, Unterplatte 10, Abdeckplatte 11, Trennblech 12, Strahldüse 13 und Pumpe 14. Das Backschwadenaustrittsrohr 4 ist axial im Abgasaustrittsrohr, welches eine Unterbrechung aufweist und somit durch das obere und untere Abgasrohr 5,6 gekennzeichnet ist, angeordnet und mündet Ober

das am Trennblech 11 befestigte Verbindungsrohr 8 in üen Bereich dos Strahlrohrmantels 2.

Der au· dem Backofen anfallende Backschwaden AB wird von den Im Ringkanal zwischen oberem Abgasrohr 5 und Backschwadenaustf Iturohr 4 strömenden heißen Abgasen HA, die gegenüber dem Backschwaden AB ein erheblich höheres Temperaturniveau besitzen, aufgeholzt. Aus diesem Energieeintrag resultiert eine Beschleunigung des Schwadens sowie eine Turbulenzverstärkung. Die Backschwad<?nmolekülo werden nach Austritt aus dem Verbindungsrohr 8 vom Wasserstrahlbündel WB, dessen Erzeugung

mittel· Strahldüse 13 und Pumpe 14 erfolgt, erfaßt und anschließend im Strahlrohrmantel 2 mit den Wassermolekülen intensiv

In Kontakt gebracht.

Die durch eine im Trennbereich 12 befindliche Aussparung austretende Feuchtluft F strömt in den Ringkanal zwischen Feuchtluftfuhrungsmantel 3 und oberem Abgasrohr 5, erhSlt dort auf Grund des vom heißen Abgas HA übertragenen Wärmestromes eine Temperatur- und Geschwindigkeitserhöhung und gelangt schließlich Ober das Anschlußrohr 8 in Richtung der Backofeneinlaufzone, vor oder in der die Feuchtluft F mit Sattdampf entsprechend gemischt wird. Infolge der Beschleunigung des anfallenden Backschwadens AB bzw. der Feuchtluft F vor bzw. nach der Behandlung im Wasserstrahlventilator 1 wird trotz geringer Länge des Strahlrohrmantels 2 ein optimaler Wärme-, Impuls- und Stoffaustausch bei minimaler Pumpenleistung garantiert. Im Wasserstrahlbündel WB wird der anfallende Backschwaden zunächst entlang der Sättigungsgrenze adiabat befeuchtet und unmittelbar danach, je nach Temperatur des Wasserstrahlbündels WB bzw. Wassorreservoires WR, gekühlt und entfeuchtet. Die Feuchtluft F besitzt dann entsprechend der gewählten Endkühltemperatur, beispielsweise 360K, eine relative Luftfeuchtigkeit von 100%, d.h. bevor sie in den Feuhtluftführungsmamel 3 einströmt. Der direkte und intensive Kontakt zwischen Backschwaden AB und Wassorstrahlbündel WB erbringt außerdem eine Reinigungswirkung des Backschwadens bzw. eine Absonderung von Staubteilchen, Aromastoffen, Salzen u.a. Das Verhältnis von verdüster Wassermenge zu angesaugter Backschwadenmenge sowie die Ausgangs- bzw. Anfangstemperaturen des Wasserstrahlbündols WB bestimmen hauptsächlich die Austrittstemperaturen derr Feiichtluft F. Durch Beeinflussung d?.^r Wasser-Lufl-Zahl, beispielsweise Ober eine drehzahlgeregelte Pumpe, oder der Menge des Nutzwasserzulaufes NZ bzw. Nutzwasserablaufes NA vor bzw. nach dom Rekuperator 16, lassen sich in technisch weiteren Grenzen Anpassungen an die unterschiedlichsten Lastverheitnisse regolungstechnisch einfach realisieren. Die vorgenannte Mengenregulierung erfolgt zweckmäßigerweise unter Verwendung eines Temperaturmeßfühlers 18, welcher auch in die Leitung zwischen Pumpe 14 und Strahldüse 13 Installiert werden kann, und eines elektromagnetisch anstouerbaren Einlaßventiles 16.

Der Pegelstand des Wasserreservoire^ WR wird über eine Schwimmerventileinrichtung 17 durch Zuspeisen von Frischwasser FW und Abführen von Überschußwasser ÜA reguliert.

Der sich auf Grund der Abgaskühlung vom heißen Abgas HA in gekühltes Abgas GA an (tar Innenfläche des oberen Abgasrohres 6 ausbildende Kondonsatfilm wird in einem Kondensatbehälter 7 aufgefangen und abgeleitet. Der spezielle Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, deren Darstellung durch den in Fig. 2 gezeigten Schnitt nach Linie I-1 vervollständigt ist, ermöglicht eine Kompaktbauweise mit einfacher schweißtechnischer Herstellungstechnologie und problemlos verfügbaren Halbzeugen. Wesentliche Voraussetzung bildet dazu die Anordnung des Feuchtluftführungsmantels 3 und Strahlrohrmantels 2, welche jeweils mit einem längs der Mantetachse verlaufenden Durchbruch versehen sind. Zwischen den Durchbrüchen ist ein Trennblech 12 befestigt, das mit öffnungen für den Feuchtluftdurchtritt und den Backechwadeneintritt versehen Ist. Der Feuchtluftfuhrungsmantel 3 und der Strahlrohrmantel 2 fungieren zusätzlich als Behälterwandungen für das Wasserreservoire WR.

Der untere Teil des oberen Abgasrohres 5 Ist vom Wasserreservoire WR umgeben. Die vom heißen Abgas HA abgegebene Wärmenergie wird dabei zum Teil In das durch erhebliche Turbulenzen gekennzeichnete Wasserreservoire WR eingetragen sowie zum Teil auch Im wandnahen Bereich in Verdampfungswär.ne umgesetzt. Das verdampfte Wasser wird von der im Ringkanall zwischen oberem Abgasrohr 6 und Feuchtluftfuhrungsmantel 3 aufgeheizten Feuchtluft F teilweise, d. h. je nach örtlichor Überhitzungstemperatur, aufgenommen. Nicht übernommener Wasserdampf gelangt in Form von Kondensationewärme in das Wasserreservoire WR zurück

Das im Rekuperator 16 erwärmte Nutzwasser ist vorzugsweise zur Satt^ampfbereitung zu verwenden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Schwaden- und Abgasbehandlung in Backöfen, vorzugsweise Durchlaufbacköfen, gekennzeichnet dadurch, daß das Backschwadenaustrittsrohr (4) axial durch das Abgasaustrittsrohr geführt ist und das Ende des Backschwadenaustrittsrohres (4) in einen Wasserstrahlventilator (1), mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Abgasaustrittsrohr durch das Wasserreservoire (WR) des Wasserstrahlventilators (1) geführt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Abgasaustrittsrohr von einem Feuchtluftführungsmantel (3), welcher mit dem Strahlrohrmantel (2) des Wasserstrahlventilators (1) verbunden ist, umgeben ist, und mit dem Strahlrohrmantel (2) eine Einhausung für das Wasserreservoire (WR) bildet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß sowohl der Umfang des Feuchtluftführungsmantels (3) als auch des Strahlrohrmantels (2) durch einen ununterbrochenen, längs der Mantelachsen verlaufenden Durchbruch unterbrochen ist und zwischen den Durchbrüchen ein Trennbloch (12) dichtend angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Abgasaustrittsrohr unterbrochen und im Unterbrechungsbereich mit einem gegenüber der Atmosphäre dichten Kondensatbehälter (7) verbunden ist, dessen äußere Nennweite gleich oder größer der Nennweite des über der Unterbrechung liegenden Abgasaustrittsrohros ist.