DE10046537A1

DE10046537A1 - Verfahren zur Wiedergewinnung der Abwärmeenergie aus einer mit fein verteilten Teilchen beladenen Gasströmung

Info

Publication number: DE10046537A1
Application number: DE10046537A
Authority: DE
Inventors: Kurt-Uwe Borst
Original assignee: BORST GmbH
Current assignee: BORST GmbH
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-04-25

Abstract

In bekannten Einrichtungen zur Wärmerückgewinnung wird die Abluft zunächst durch Filter gesäubert, die aufgrund des Druckverlustes jedoch entsprechende Gebläseeinrichtungen hoher Leistung benötigen. DOLLAR A Nach dem vorliegenden Verfahren wird das Gas durch ein Wirbelrohr geleitet, der den Kernbereich des Wirbelrohrs verlassende Gasstrom über einen Wärmetauscher geleitet und der den Mantelbereich des Wirbelrohrs verlassende Gasstrom über den Filter oder direkt in die Umgebungsluft abgeleitet. DOLLAR A Das Verfahren ist insbesondere für Großküchen für die Wärmerückgewinnung aus mit Fett und Wasserdampf beladener Abluft vorteilhaft verwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung der Abwärmeenergie aus einer mit fein verteilten Teilchen bela denen Gasströmung, insbesondere von mit Fett und Wasserdampf beladener Abluft aus einem Küchenbereich.

In Großküchen und Schnellrestaurants fallen zeitweise große Gasmengen an, die eine beträchtliche Wärmeenergie enthalten, so dass sich Maßnahmen zu deren Wiedergewinnung anbieten. Die hierzu benötigten Wärmetauscher würden sich jedoch auf grund des teilweise erheblichen Fettanteils im Abgasstrom, der sich insbesondere beim Braten und Frittieren bildet, so wie des Gehalts an weiteren Feststoffen schnell zusetzen, weshalb die Abluft zunächst durch Filteranlagen geleitet werden muss. Durch die Filter tritt allerdings ein starker Druckverlust im Abgasstrom auf, so dass entsprechend leis tungsstarke Gebläse eingesetzt werden müssen, die die Ener giebilanz eines solchen Systems wiederum verschlechtern und dessen Wirtschaftlichkeit oftmals in Frage stellen. Außerdem setzen sich dann die Filter sehr schnell mit Fett zu, so dass diese in kurzen Abständen gereinigt bzw. ausgewechselt werden müssen. Nicht selten wird deshalb selbst in großen Küchenanlagen auf eine Wärmerückgewinnung verzichtet.

In der Nutzung sind auch bereits sogenannte Lüftungsdecken, welche durch ihre großflächige Anordnung in Küchen und die damit verbundene geringe Luftgeschwindigkeit eine gute Abscheidung der Fette bewirken. Allerdings sind für diese Lüf tungsdecken die Investitionskosten sehr hoch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem die Ener giebilanz erheblich verbessert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 im Zusammenwirken mit den Merkmalen im Oberbegriff. Zweckmäßige Ausgestaltun gen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Danach wird das Gas durch ein Wirbelrohr geleitet, der den Kernbereich des Wirbelrohrs verlassende Gasstrom über einen Wärmetauscher geleitet und der den Mantelbereich des Wirbel rohrs verlassende Gasstrom über ein Filter oder direkt in die Umgebungsluft abgeleitet.

Ein sogenanntes Ranquesches Wirbelrohr ist an sich eine Käl temaschine. Sie soll dazu dienen, einen Gasstrom in einen wärmeren und einen kälteren Teilstrom zu trennen. Das Wir belrohr ist ein Zylinder, in den an einem Ende der Gasstrom tangential eingeleitet wird, so dass entlang der Rohrachse eine koaxiale Gasströmung erzeugt wird, deren innerer Be reich wegen der adiabatischen Expansion kälter ist als der Bereich an der Mantelfläche. Der innere Teilstrom wird in der Nähe der Einlassöffnung axial herausgeleitet. Der äußere Teilstrom verlässt das Rohr durch einen ringförmigen Spalt am anderen Ende.

Wird ein Ranquesches Wirbelrohr mit einem mit feinen Fest stoffteilchen oder Flüssigkeitströpfchen beladenen Gasstrom beaufschlagt, so sammeln sich die Partikel in dem äußeren, warmen Teilstrom an. Durch entsprechende Dimensionierung ge lingt es, dass der warme, partikelbeladene Teilstrom auf ca. 10% des gesamten Gasstroms konzentriert wird, so dass 90% der Abgasmenge in einem sauberen Zustand vorliegen und ohne eine Filterung einen Wärmetauscher passieren können.

Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Gasstrom nicht durch das Wirbelrohr gedrückt, sondern gesaugt wird. Wird der Gasstrom durch das Wirbelrohr gesaugt, so ist zur Erzielung des gleichen Effekts ein wesentlich geringerer Un terdruck nötig, als an Überdruck bei einem Drucksystem er forderlich wäre (herab bis zu 10%). Damit sinkt auch der Energiebedarf für das Vorschalten eines Wirbelrohres vor ei nen Wärmetauscher. Weiter als günstig hat sich erwiesen, wenn jeder Gasstrom über in eigenes Sauggebläse abgesaugt wird. Möglich ist jedoch auch die Verwendung eines Lüfters bei Zusammenführen der Gasströme hinter dem Wärmetauscher oder die Verwendung eines Lüfters im Druckbereich vor dem Wirbelrohr.

Filter für den partikelbeladenen Teilstrom hinter dem Wir belrohr können gegebenenfalls ganz entfallen. Zumindest ist aufgrund der wesentlich kleineren Luftmenge eine wesentlich geringere Filterfläche erforderlich. Außerdem eröffnet sich dadurch, dass nur ein Teil des Gasstroms gereinigt werden muss und auch dessen Transportgeschwindigkeit sinkt, die Möglichkeit, ein Filter durch eine Kondensationsfalle zu er setzen, und daraus das Fett mittels Fettabscheider abzu scheiden.

Mit Hilfe des Wärmetauschers wird zweckmäßig in der Küchen anlage benötigtes Brauchwasser erwärmt und in einem Speicher bereitgehalten. Es sind jedoch auch andere Arten der Ener gieverwertung durch direkte oder indirekte Erwärmung von Luft oder anderen wärmetragenden Medien denkbar. Auch das Nachschalten einer Wärmepumpe nach dem Wärmetauscher kann sich als günstig erweisen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Verfahren anhand einer Prinzipdarstellung eines Wirbelrohres in einer Küchenanlage.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevor zugt in gewerblichen Küchenanlagen, in denen für drei Stun den oder mehr täglich Abgasmengen von mehr als 3000 m³/h an fallen.

Die erwärmte Abluft wird tangential über einen Einlass 1 in ein Wirbelrohr 2 eingeleitet, in welchem es eine spiralför mige Wirbelströmung erfährt. Dabei teilt es sich aufgrund der Zentrifugalkräfte auf in eine in eine Teilströmung im Kernbereich, die aus einer mittigen Öffnung 3 an dem Ende des Wirbelrohrs 2 abgesaugt wird, an dem sich auch der Ein lass 1 befindet. Die Teilströmung im Mantelbereich, in der sich das mitgeführte Fett, Wasserdampf etc. ansammeln, wird dagegen am anderen Ende des Wirbelrohrs 2 über einen Ring spalt 4 abgesaugt. Der Teilstrom aus dem Kernbereich gelangt über eine Rohrführung 5, einen Wärmetauscher 6 und ein Saug gebläse 7 ins Freie. Der Teilstrom aus dem Mantelbereich des Wirbelrohrs 2 wird von einem zweiten Sauggebläse 8 geringe rer Leistung über eine Rohrführung 9 abgesaugt.

Gegebenenfalls können beide Rohrführungen 5 und 9 auch vor einem gemeinsamen Sauggebläse zusammengeführt werden.

Bezugszeichenliste

1

Einlass

2

Wirbelrohr

3

Öffnung

4

Ringspalt

5

Rohrführung

6

Wärmetauscher

7

Sauggebläse

8

Sauggebläse

9

Rohrführung

Claims

1. Verfahren zur Wiedergewinnung der Abwärmeenergie aus ei ner mit fein verteilten Teilchen beladenen Gasströmung, insbesondere von mit Fett und Wasserdampf beladener Ab luft aus einem Küchenbereich, dadurch gekennzeichnet,
dass das Gas durch ein Wirbelrohr geleitet wird,
dass der den Kernbereich des Wirbelrohrs verlassende Gasstrom über einen Wärmetauscher geleitet und
dass der den Mantelbereich des Wirbelrohrs verlassende Gasstrom über ein Filter oder direkt in die Umgebungs luft abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch ein Wirbelrohr gesaugt wird,

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass der aus dem Kernbereich des Wirbelrohrs kommende Gas strom und der aus dem Mantelbereich des Wirbelrohrs kom mende Gasstrom jeweils über ein eigenes Sauggebläse ab gesaugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, dass als Wärmetauscher ein Luft-Wasser-Wärmetauscher benutzt wird, der zur direkten Erwärmung von Brauchwasser dient.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass dem Wärmetauscher eine Wärmepumpe nachgeordnet ist.