DE102015206726A1

DE102015206726A1 - Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie und Reinigung von Rauchgasen oder Dampf

Info

Publication number: DE102015206726A1
Application number: DE102015206726.2A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Werner and Pfleiderer Lebensmitteltechnik GmbH
Current assignee: Werner and Pfleiderer Lebensmitteltechnik GmbH
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-10-20
Also published as: DE202016101937U1

Abstract

Eine Vorrichtung dient einerseits zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Rauchgasen oder Dampf, die von mindestens einem befeuerten Backofen abgegeben werden, und andererseits zur Reinigung der Rauchgase oder des Dampfes. Die Vorrichtung hat ein Gehäuse (5) mit einem Rauch gas- oder Dampf-Einlass (17) und einem Kamin (1) als Rauchgas- oder Dampf-Auslass und einem zwischenliegenden Rauchgas- oder Dampf-Führungsweg. Im Gehäuse (5) untergebracht ist mindestens ein Wärmetauscher (14, 15) zum Abkühlen der Rauchgase oder des Dampfes und zum Erwärmen eines Wärmetauschermediums. Eine im Gehäuse (5) untergebrachte Reinigungseinrichtung (19, 12) dient zum Reinigen der Rauchgase oder des Dampfes. Die Reinigungseinrichtung hat mindestens eine im Gehäuse (5) untergebrachte Reinigungsdüse (19) zum Einspritzen von Reinigungsflüssigkeit und mindestens ein im Gehäuse (5) untergebrachtes Waschwasser-Sammelbecken (12). In letzterem ist ein Aufnahmeraum (12a) für ein Neutralisierungsmittel (13) zur Neutralisation des Rauchgases angeordnet. Es resultiert eine Vorrichtung, mit deren Hilfe mindestens ein befeuerter Backofen mit weniger Energieverlusten und damit erhöhter Wirtschaftlichkeit betrieben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung beziehungsweise eine Anlage zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Rauchgasen oder Dampf in Kombination mit der Reinigung von diesen, die von mindestens einem befeuerten Backofen abgegeben werden.
Mit dem Einsatz dieser Anlage kann, insbesondere bei Backöfen konventioneller Bauart, mittels Wärmeenergierückgewinnung der Energiebedarf erheblich reduziert werden.
Energierückgewinnungsanlagen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere bei Bäckereiöfen ist es vorteilhaft, die in der erhitzten Abluft (Rauchgase oder Dampf) gespeicherte Energie zurückzugewinnen. Durch die hohen Backtemperaturen ergeben sich an gas- oder ölbefeuerten Anlagen Ablufttemperaturen von ca. 100 bis 320 °C, die für die Wärmerückgewinnung genutzt werden können.
Eine Rückgewinnungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt aus der DE 20 2007 003 509 U1 . Eine Rauchgasreinigungsvorrichtung für feuerungstechnische Anlagen ist bekannt aus der DE 198 10 758 C1 . Eine Einrichtung zur Rauchgasreinigung und Energierückgewinnung an mit Gas- oder Ölbrennern betriebenen Anlagen ist bekannt aus der DE 207 09 786 U1 . Eine Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme von Backöfen ist bekannt aus der DE 31 39 183 A1 . Aus der DE 20 2004 797 A ist ein mit einem Warmwasserbereiter zusammengeschlossener Bäckereibackofen bekannt. Eine weitere Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Rauchgasen und zur Reinigung der Rauchgase ist bekannt aus der DE 296 02 748 U1 . Die DE 20 2006 003 153 U1 zeigt ein Energierückgewinnungsmodul mit extrem flacher Gehäuseausführung.
Ausgehend vom Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung beziehungsweise Anlage zur Rückgewinnung von Wärmeenergie bei gleichzeitiger Reinigung von Rauchgasen oder Dampf zu schaffen, mit deren Hilfe mindestens ein befeuerter Backofen mit weniger Energieverlusten und damit unter erhöhter Wirtschaftlichkeit betrieben werden kann. Die Anlage soll dabei in einfacher Ausführung eine entsprechende Wärmerückgewinnung gewährleisten.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass durch die Anordnung einer Reinigungseinrichtung mit Reinigungsdüse im Gehäuse der Vorrichtung einerseits und durch die Anordnung eines Neutralisierungsmittel-Aufnahmeraums in einem Waschwasser-Sammelbecken der Reinigungseinrichtung andererseits die Voraussetzungen für eine einerseits kompakte und andererseits sowohl hinsichtlich des Wärmetauschens als auch hinsichtlich der Reinigung effiziente Vorrichtung gegeben sind. Insgesamt kann die Vorrichtung ohne die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigende Einbußen bei der Wärmeenergierückgewinnungseffizienz und bei der Reinigungseffizienz in einem kompakten Gehäuse untergebracht werden.
Eine Schublade als Aufnahmeraum für das Neutralisierungsmittel nach Anspruch 2 ermöglicht einen einfachen Wechsel des Neutralisierungsmittels.
Eine Ausführung des Gehäuses zur deckenseitigen Montage nach Anspruch 3 ermöglicht eine besonders kompakte Unterbringung der Vorrichtung, insbesondere in einer Backstube.
Ein doppelwandiges Rohr nach Anspruch 4 kann zur Vorwärmung von in einem Raum in der Umgebung der Vorrichtung eindringender Luft genutzt werden. Die Vorrichtung dient dann gleichzeitig als Raumheizung.
Ein Ventilator nach Anspruch 5 ermöglicht eine kontrollierte Rauchgasoder Dampfführung im Rauchgas oder Dampf-Führungsweg.
Die Anlage kann oberhalb des/der Backöfen, vorzugsweise in der Nähe der Gebäudedecke angeordnet sein und der Kaminausgang kann doppelwandiges Rohr die Decke des Gebäudes durchdringen. Alternativ kann der Kaminausgang so angeordnet werden, dass er die Außenwand eines Gebäudes durchdringt.
Am Gehäuse kann nach Anspruch 6 ein Absaugkanal für die Deckenluft angeordnet sein, wobei der Kanal im Ansaugbereich des Ventilators endet und mit einer Zugklappe versehen ist.
Der Zwischenraum des doppelwandigen Rohres des Kaminausgangs kann einen Zuluftkanal für die Frischluft bilden. Die Frischluft kann dann entlang des inneren Rohres streichen und wird dabei vorgewärmt. Abgedeckt werden kann der Zuluftkanal durch eine das innere Rohr umfassende Schutzabdeckung, wodurch verhindert wird, dass Regenwasser in das Gebäudeinnere eindringen kann.
Der Rauchgaseingangskanal kann über ein Rohrsystem mit dem Rauchgasabgang des Brennersystems des Backofens verbunden sein. Über ein derartiges Rohrsystem ist auch eine Verbindung der Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Backöfen möglich.
Das Gehäuse weist im unteren Bereich eine Gehäusewanne auf, wobei in dieser eine Schublade zur Aufnahme eines Neutralisierungsgranulates angeordnet ist.
Eine nach Anspruch 7 angeordnete Reinigungsdüse sorgt für eine besonders effiziente Reinigung des Rauchgases.
Mittels des Granulates kann das Kondensat sowie das gegebenenfalls über die mindestens eine Reinigungsdüse zugeführte Waschwasser mit den aus dem Rauchgas ausgewaschenen Schadstoffen neutralisiert werden.
Die Waschwasserversorgung der Düsen kann über eine Pumpe erfolgen, die das Waschwasser aus der Gehäusewanne ansaugt. Die Düsen können als feststehende und/oder bewegliche Düsen ausgebildet werden.
Insbesondere oberhalb des Wärmetauscherraumes kann nach Anspruch 9 oder 10 eine Klappe angeordnet sein, die insbesondere im Havariefall, beispielsweise bei Stromausfall, über einen Federzugmotor automatisch geöffnet wird. Über die freigegebene Öffnung kann dann das Rauchgas direkt ins Freie geleitet werden, ohne dass es zu einer Überlüftung und damit zu einer Zerstörung der Anlage kommen kann. Die Klappe nach Anspruch 9 zum Überbrücken des Wärmetauschers kann als Regelklappe ausgeführt sein.
Auch die Klappe nach Anspruch 10 zum Überbrücken des Ventilators kann als Regelklappe ausgeführt sein.
Mit den Klappen nach Anspruch 9 und/oder 10 kann je nach Klappenstellung der Rauchgas-Führungsweg zum Überbrücken des Wärmetauschers und/oder des Ventilators geändert werden.
Des Weiteren kann insbesondere auf der dem Rauchgaseingangskanal gegenüberliegenden Seite eine Klappe angeordnet, die über einen Federzugmotor gesteuertsein kann. Im Falle der Überhitzung des Wärmetauschermediums wird die Regelklappe geöffnet und der Rauchgasstrom kann je nach Stellung der Regelklappe vollständig oder teilweise direkt über den Ventilator in den Kaminausgang geleitet werden. Um eine Überhitzung des Ventilators zu vermeiden, wird über dem Deckenabsaugkanal Raumluft zugeführt. Der Durchsatz wird über eine Zugregelklappe geregelt. Dadurch kann die Rauchgastemperatur gesenkt werden.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden. Die dazugehörige 1 zeigt einen Schnitt durch den prinzipiellen Aufbau der Anlage.
Beispielhaft ist eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie und zur Reinigung von Rauchgasen beschrieben. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Anlage auch zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus und zur Reinigung von Dampf genutzt werden.
Die Anlage besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 5 mit einem innenliegenden Wärmetauscher mit dem Wärmetauschereingang 14 und dem Wärmetauscherausgang 15, einem Ventilator 8 sowie einem Rauchgaseingangskanal 17 und einem Kaminausgang 1, wobei das gesamte Gehäuse 5 mit einer Isolierung versehen ist.
Der Einbau der Anlage erfolgt vorzugsweise an der Decke 3 des Gebäudes. Der Kaminausgang 1 wird durch die Decke 3 ins Freie geführt und ist als Doppelrohr ausgebildet, wobei das innere Rohr die abgekühlten und gereinigten Rauchgase ins Freie führt und über den Zwischenraum von inneren und äußeren Rohr, der einen Zuluftkanal 21 bildet, Frischluft in das Gebäude geführt wird. Kaminseitig ist also ein doppelwandiges Rohr mit dem Kaminausgang 1 und dem Zuluftkanal 21 vorgesehen. Das Innere des Kaminausgangs 1 einerseits und der hohlzylindrische Zuluftkanal 21 andererseits bilden zwei durch den Kamin als innere Rohrwand getrennte Volumina. Der Zuluftkanal 21 dient dem Erwärmen der Frisch- beziehungsweise Raumluft durch das Rauchgas, welches durch den Kamin geführt wird. Abgedeckt wird der Zuluftkanal 21 durch ein das innere Rohr des Kaminausgangs 1 umgebende Schutzabdeckung 2, um das Eindringen von Regenwasser zu verhindern.
Im Inneren des Gehäuses ist unterhalb des Rauchgaseingangskanals 17 ein Wärmetauscherraum 22 vorgesehen, In diesem ist ein Wärmetauscher in schlangenform mit einem Wärmetauschereingang 14 und einem Wärmetauscherausgang 15, die beispielsweise mit einer nicht näher dargestellten Warmwasseraufbereitung (Wasser als Wärmetauschermedium) verbunden sind, angeordnet.
Der Rauchgaseingangskanal 17 ist über ein Rohrsystem mit dem Rauchgasabgang des Brennersystems des Backofens verbunden. Das Rauchgas wird vom Rauchgaseingangskanal 17 durch den Wärmetauscherraum 22 geleitet, wo seine Abwärme über den Wärmetauscher vom Übertragungsmedium aufgenommen wird. Gleichzeitig wird das eingeleitete Rauchgas mit Wasser, das über die oberhalb des Wärmetauscherraumes 22 angeordneten Düsen 19 fein versprüht wird, beaufschlagt. Dadurch werden Schadstoffe, insbesondere Schwebestoffe, aus dem Rauchgas ausgewaschen. Der Zugang zu den Düsen 19 kann über die Wartungsklappe 20 erfolgen.
Die Versorgung der Düsen 19 mit Waschwasser erfolgt über eine nicht näher dargestellte Pumpe, die die entsprechenden Wassermengen aus der Gehäusewanne 12 saugt und den Düsen 19 zuführt.
Das bei der Wärmerückgewinnung entstehende Kondensat sowie das Waschwasser werden in der unterhalb des Wärmetauscherraumes angeordneten Gehäusewanne 12, die als Waschwasser-Sammelbecken dient, aufgefangen.
Innerhalb der Gehäusewanne 12 ist eine Schublade 12a vorgesehen, die das Neutralisierungsgranulat 13 aufnimmt. Die Gehäusewanne 12 ist mit einem Ablaßventil 11 versehen. Bei zu hohem Flüssigkeitsstand kann ein Ablass über das Ablaufventil 11 erfolgen. Da die Schadstoffe neutralisiert worden sind, kann das Ablassen direkt in die normale Abwasserleitung des Gebäudes erfolgen. Über die Wartungsöffnung 10 kann die Schublade mit dem Neutralisierungsgranulat entnommen, gereinigt bzw. neu befüllt und wieder eingesetzt werden.
Mittels eines über dem Motor 7 angetriebenen Ventilators 8, der einerseits das Rauchgas über dem Rauchgaseingangskanal 17 und dem Wärmetauscherraum 22 ansaugt und andererseits das gereinigte und abgekühlte Rauchgas über den Kaminausgang 1 ins Freie leitet, werden im gesamten Kanalsystem die Zugverhältnisse eingestellt. Dies erfolgt zum einen über eine Drehzahlregelung des Antriebmotors 7 des Ventilators 8 und/oder durch die Einstellung der Zugregelklappe 9, mit deren Hilfe der Durchsatz der über dem Deckenabsaugkanal 4 angesaugten Raumluft geregelt wird.
Im Falle einer Havarie der Anlage, bei einem Stromausfall usw., würde sich die gesamte Anlage einschließlich des Ventilators 8 überhitzten. Um dies zu vermeiden, ist oberhalb des Wärmetauscherraumes eine Notklappe 18, die von einem Federzugmotor angesteuert wird, angeordnet. Bei einer Havarie, beispielsweise bei einem Stromausfall, wird die Notklappe 18 automatisch geöffnet und das Rauchgas direkt über den Kaminausgang 1 ins Freie geleitet.
Im Falle der Überhitzung des Wärmetauschers kann über das Öffnen der Regelklappe 16 der Rauchgasstrom geteilt werden, so daß ein größerer Anteil direkt vom Ventilator 8 angesaugt wird. Um in diesem Fall eine Überhitzung des Ventilators 8 zu vermeiden, wird über die Zugregelklappe 9 ein höherer Anteil der über den Deckenluftabsaugkanal angesaugten Luft zugeführt. Dies bewirkt eine Absenkung der Rauchgastemperatur.
Bezugszeichenliste

1: Kaminausgang
2: Schutzabdeckung
3: Gebäudedecke
4: Deckenabsaugkanal
5: Gehäuse
6: Rauchgaskanal
7: Motor
8: Ventilator
9: Zugregelklappe
10: Wartungsöffnung
11: Ablaßventil
12: Gehäusewanne
12a: Schublade
13: Neutralisierungsgranulat
14: Wärmetauschereingang
15: Wärmetauscherausgang
16: Regelklappe
17: Rauchgaseingangskanal
18: Notklappe
19: Düsen
20: Wartungsklappe
21: Zuluftkanal
22: Wärmetauscherraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202007003509 U1 [0004]
DE 19810758 C1 [0004]
DE 20709786 U1 [0004]
DE 3139183 A1 [0004]
DE 202004797 A [0004]
DE 29602748 U1 [0004]
DE 202006003153 U1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus Rauchgasen oder Dampf, die von mindestens einem befeuerten Backofen abgegeben werden, und zur Reinigung von diesen, – mit einem Gehäuse (5) mit einem Rauchgas- oder Dampf-Einlass (17) und einem Kamin (1) als Rauchgas- oder Dampf-Auslass und einem zwischenliegenden Rauchgas- oder Dampf-Führungsweg, – mit mindestens einem im Gehäuse (5) untergebrachten Wärmetauscher (14, 15) zum Abkühlen der Rauchgase oder des Dampfes und zum Erwärmen eines Wärmetauschermediums, – mit einer im Gehäuse (5) untergebrachten Reinigungseinrichtung (19, 12) zum Reinigen der Rauchgase oder des Dampfes, aufweisend – mindestens eine im Gehäuse (5) untergebrachte Reinigungsdüse (19) zum Einspritzen von Reinigungsflüssigkeit, – mindestens ein im Gehäuse (5) untergebrachtes Waschwasser-Sammelbecken (12), – wobei im Waschwasser-Sammelbecken (12) ein Aufnahmeraum (12a) für ein Neutralisierungsmittel (13) zur Neutralisation des Rauchgases oder des Dampfes angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum als Schublade (12a) zur Aufnahme des Neutralisierungsmittels ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) zur deckenseitigen Montage der Vorrichtung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass kaminseitig ein doppelwandiges Rohr (1, 21) vorgesehen ist, wobei zwei voneinander durch eine innere Rohrwand getrennte Volumina, nämlich ein Innenvolumen des doppelwandigen Rohres und ein hohlzylindrisches Zwischenvolumen (21) zwischen Wänden der Doppelwandung, entstehen, wobei eines der Volumina als Rauchgasoder Dampf-Volumen dem Rauchgas- oder Dampf-Auslass und das andere Volumina als Raumluft-Volumen dem Erwärmen von durch dieses andere Volumen geführter Raumluft dient.
Vorrichtung nach einer der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Ventilator (8) zum Führen des Rauchgases oder des Dampfes zwischen dem Rauchgas- oder Dampf-Einlass (17) und dem Rauchgasoder Dampf-Auslass (1).
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (5) ein Deckenabsaugkanal (4) angeordnet ist, der im Ansaugbereich des Ventilators (8) endet und mit einer Zugregelklappe (9) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsdüse (19) im Rauchgas- oder Dampf-Führungsweg innerhalb des Gehäuses (5) stromaufwärts des Wärmetauschers (14, 15) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsdüse (19) als bewegliche Düse ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens eine Klappe (16) im Rauchgas- oder Dampf-Führungsweg zum Überbrücken des Wärmetauschers (14, 15).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens eine Klappe (18) im Rauchgas- oder Dampf-Führungsweg zum Überbrücken des Ventilators (8).