DE3314386A1

DE3314386A1 - Verfahren zur verwertung der abwaerme eines backofens

Info

Publication number: DE3314386A1
Application number: DE3314386A
Authority: DE
Inventors: Werner Hennig; Lothar Meyer; Volker Dipl.-Phys. Nickel; Lutz DDR 4730 Artern Worbs
Original assignee: VEB Kombinat Fortschritt Landmaschinen Neustadt (Bestand)
Current assignee: Nagema VEB
Priority date: 1982-04-19
Filing date: 1983-04-21
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE3314386C2; DD206876A3; BG48233A1

Description

Verfahren zur Verwertung der Abwaerme eines Backofen»

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwertung der Abwaerrae eines Backofens, vorzugsweise eines kontinuierlich beschickten Backofens mit sioh waehrend des Backens bewegenden Backflaechen, der mit einer oder mehreren Rauchgasheisungen ausgestattet ist und bei dem der Backraum indirekt durch Rauchgasumwaelzung beheizt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Loesungen

Die spezifischen Probleme der Rückgewinnung der Abwaerme bei Backoefen, vorzugsweise von kontinuierlich beschickten Backoefen mit sich waehrend des Backens bewegenden Backflaechen, die mit einer oder mehreren Rauchgasheizungen ausgestattet sind, bestehen darin, dass einerseits die in den abgesaugten Rauchgasen sowie die in der abgesaugten Backatmosphaere enthaltene Waermeenergie moeglichst weitgehend zurückzugewinnen, insbesondere die Verdampfuagswaerme des Beschwadungsdampfes und der verdampften Teigfeuchtigkeit und andererseits die Waermebilanz des Ofens dadurch zu verbessern, dass itischluft, die dem Baokraum zugefuehrt werden rcuas, bereits vorher mit Waermeenergie angereichert wird.

Diese Probleme wurden mit den unterschiedlichsten Verfahren versucht zu loesen.

Aus der DB 2 803 091 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Abwaerme des Backofens dadurch wieder fuer Backzwecke

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nutzbar gemacht wird, dass die abgesaugte Backatmosphaere und die Rauchgase gemischt einem Verdampferteil und anschliessend einem Vorwaermer zugefuehrt werden, wobei das im Gegenstrom fliessende Frischwasser erst vorgewaermt und dann verdampft wird, und dass dieser Dampf dem Ofen wieder zugefuehrt wird. V/aehrend die Mischung von Rauchgasen und Backetmosphaere den Verdampferteil noch heiss verlaeset, wird es im Vorwaermer auf eine Temperatur unter 100 οC gekuehlt, und es kommt zum Kondensieren des Wasserdampfes. Dabei fallen aus den Rauchgasen aggressive Bestandteile aus, die zur Iblge haben, dass bei diesem Verfahren die Waermeuebertrager und die Abzugsanlage aus korrosionsbestaendigem Stahl gefertigt werden muessen. Ein weiterer Heckteil besteht darin, dass die dem Backraum zuzufuehrende frischluft kalt aus der Atmosphaere entnommen und dem Ofen zugefuehrt wird, was die Waermebilanz des Backprozesses negativ beeinflusst und nur durch erhoehten Wäermeenergieverbrauch ausgeglichen werden kann.

Aue der DE 2 450 249 ist weiter bekannt, die zur Beheizung eines ersten Durchlauftunnelofens eingesetzten Rauchgase einem zweiten zuzufuehren und nach dem Durchlauf durch den zweiten Ofen die Rauchgase zur Dampferzeugung einem Waermeuebertrager und die abgesaugte Backatmoephaere einem Vorwaermer zuzufuehren.

Bei diesem System werden die Rauchgase nicht unter den Taupunkt der aggressiven BeBtandteile abgekuehlt und es kommt nicht zum Kondensieren des Wasserdampfes, v/odurch ein Ausfallen d®r aggressiven Bestandteile aus den Rauchgasen vermieden wird.

Der HÄchteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass auch bei diesem Verfahren die dem Backraum zuzufuehrende Irischluft kalt aus der Atmosphaere entnommen werden muss, wodurch die Waermebilanz des Backprozesses ebenfalls negativ beeinflusst wird und nur durch ausaetzliche Waermeenergie ausgegliciisn werden kann.

do 1 4Job

Dieses Problem der Erwaermung der fuer den Backprozess erforderlichen Iriöchluft wurde in der DB 1 532 904 zu loeseL· versucht.

Bei diesem Verfahren erfolgt die staendige Erneuerung der Backraumatmosphaere mit aufgeheizter Irischluft dadurch, dass Irischluft teils durch einen von der abgesaugten Backatmosphaere aufgewaermten Waerraeuebertrager geleitet uud teils am Ruecklauftrum des endlosen Ofenbandes vorbeigefuehrt bzw. zur weiteren Erwaenauiig durch einen, von de;i Rauchgasen beheizten Rekuperator gefuehrt, bevor sie in den Ofen geleitet wird.

Bei diesem Verfahren wird die Abwaerme der abgesaugten Backatmosphaere nur fuer die Aufheizung der Irischluft mit einem sehr hohen Aufwand genutzt. Eine nutzung der Abwaerme der abgesaugten Backatmosphaere und der abgesaugten Ratichgase zur Erzeugung von Beschwadungsdampf ist mit diesem Verfahren nicht moeglich. Der fuer den Backprozess erforderliche Beschwadungsdampf muss in einer gesonderter. Anlage hergestellt werden, was sehr energie- und kostenaufwendig ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch nutzung der in den Rauchgasen und in der abgesaugten Backatmasplaaere enthaltenen Abwaerme den spezifischen Waermeenergieverbrauch su senken bei gleichzeitiger Brhoehung des thermischen Wirkungsgrades und der Senkung des Einsatzes von korrosionsbestaendigem Stahl.
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Darlegung des Wesens der - Erf induug

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die in den Rauchgasen und in der Backatmosphaere enthaltene Abwaerme zur Erzeugung von Dampf und gleichseitiger Erhitzung der Srischluft fuer die Errieuerui.g der Backatmosphaere verwendet wird.

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Srfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, de.ss in oii.ei. üystem von Waermeueb art rager-, die Abwaerme der t,\>;:esrx.-^:e-· Rauchgase in einer ersten Waermeuebertragerstv.i'e rtur i:rwaermuug der dem Backraun zuzufuehre^.der. irisclJLuft u-^d in einer zweiten Waermeuebertragerstnfe zur Srr eu^uu-c von Dampf genutzt wird, und dass mit dem zu verdampfenden V/asser, das in einer dritter, 7/aermeuebertref.er stufe r.uf geheizt wird, durch iiutsiog der Abwaeme der abgesaugten Baclcatmosphaere eine weitere Dampferzeugung erfolgt u:id beide erzeugten Dampf menge·.!, die in einer !lischst eile miteinander gemischt werden, der "weiteren Verwende¹-g, vorzugsweise der Besehwaduag in.d/oder der KLinabeeirflussurg. einer Ga er einrichtung sugefuehrt werden.

2ei den Rauchgasheizungen wird als E-ierrrietrr-e.rer vorsugsweise Ges oder OeI benutzt. Diese Energietraeger u^d die notwendige Verbrenmingsluftmeri^e werden dem Rp.uchgasumwaelzsystem zugefuehrt. Ausserdem gelangt noch ifelschluft in daa System. Durch die Verbrennung des linergietraegers werden die Umv;aelzgase aufgeheizt und das !Rauchgas dient der indirekten Beheizung des Backraumes. Da in diesem Kauchgasuaip/aelzsystem ein C-leichgewicht herrscht, wird der x-eil an Rauchgasen, der der Kenge des zugefuehrt e/ Enerrietraegers, der zugefuehrten Verbrenimngsluft und der

cFj eii.sedinjL.-.^enen jpalschluft entsprich"¹;, abgesaugt, v/aehre„.d die restliche Rauckgasmenge im Umwallπsysten zirkuliert. Brfindungsgemaess werden diese mit .'.uerr.ieenergie Cxicereichei te:; abgesaugten Rauchgase sowie auch die mit v/^crmee .er_oi?i angereicherte Backatmosphaere aus dem Backraum cov.-ohl nur

ZO I'rseugiuig von Danpf, der zur Seschwadunc erforderlich ist, eis auch gleichzeitig zur Aufreizung der fuer (Le.. 2ackprosess erforderlichen Frischluft verwendet. Diece Verwertung der Abwaerme der abgesaugten Hsuchgase r. -d der abgesaugten Backatmo sphaere erfolgt iu ei;: en C^^rster_u vo .

V/aermeuebertragerr., wobei die Waermeenergie der. :ir.v.c}igaso.:

der Backatmo sphaere getrennt entzogen wird- Die abgezogenen Rauchgase werden i:i einen Waermeuebortr^er ;je-

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leitet, in dem sie einen Teil der Waerme an die vorbeige fu ehr te frischluft abgeben. Die aufgebeiste Erieohluft wird dem Baokraum zur Verbesserung der Baekatmosphaere wieder zugefuehrt.

Nach Verlassen des Waermeuebertragers werden die Rauchgase in einen zweiten Waermeuebertrager geleitet« Hier wird durch Abgabe der Waermeenergie der Rauchgase an bereits aufgeheiztes Wasser Dampf hergestellt. Dieses dem Waermeuebertrager zugefuehrtβ Wasser wurde in einem dritten Waermeuebertrager durch die abgesaugte Backatmosphaere aufgeheizt. Gleichzeitig erfolgt in diesem dritten Waermeuebertrager durch den Waermeaustausoh zwischen abgesaugter Backatmosphaere und Irischwasser eine Dampfherstellung. Bs wird also sowohl im zweiten als auch im dritten Waermeuebertrager Dampf !hergestellt, Beide Dampfstroeme werden in einer Mischst eile gemischt und dem Backofen zur Besohwadung wieder zugefuehrt.

Durch den getrennten Waermeentzug aus den abgesaugten Rauchgasen und der abgesaugten Backatmoaphaere kann gewaehrleistet werden, dass die Rauchgase nicht unter einer vorgewaehlten Temperatur gekuehlt werden, so dass keine aggressiven Bestandteile ausfallen und die Herstellung dee Waermeuebertragers und des Abzuges aus korrosionsfestem Stahl nicht erforderlich ist.

Um zu garantieren, dass genau soviel Wasser zugefuehrt wird, wie verdampft werden kann, wird mittels einer bekannten Regeleinrichtung die Zufuhr von Eriechwasser geregelt. Diese Regelung erfolgt erfindungsgemaess dadurch, dass die Men&e des Wassers in den Waermeuebertragerstufen in Abhaengiglceit einer vorgewaehlten Temperatur der abgesaugten Rauchgase nach Entzug ihrer Abwaerme geregelt wird. Gleichzeitig wird erreicht, dass die Bndtemperatur der abgesaugten Rauchgase einen vorbestimmten Wert konstant erreicht, der so gewaehlt ist, dass das Ausfallen aggressiver Bestandteile verhindert wird,

Die fuer die Dampferzeugung erforderlichen zwei Waermeuebersind Kit Umgehungsleitungen versehen, in denen

das waermeabgebende Medium zum Zweck der Regelung der !,!enge des erzeugten Dampfes ganz oder teilweise umgeleitet und nicht zur Verdampfung des V/assers eingesetzt wird. Durch diese Umgehungsleitungen koennen Schv/aaku^seii in der Dampfmenge und in der Dampftemperatur verhindert werden. Um eine Erhoehung des Siedepunktes au erreichen, werden die Waermeuebertrager mit einem Betriebsdruck von 2 bis 6 bar betrieben, wodurch eine Verbesserung der '.Taermeuebertraguiig erreicht und das Auftreten von ifcssdampf verhindert wird.

Der dritte Waermeuebertrager ist mit einer zusaetzliclien Heisswass er ent nähmest eile versehen, die es ermoegüclit, jederzeit ^ach Bedarf bzw. nach Beendigung des mit dem Backofen durchgeführten Backprozesses Heisswasser su entnehmeii.

Ausfuehrungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung uaeher erl&eutert werden. Die Zeichnung zeigt einen kontinuierlich beschickt en Beckofen 1 mit sich waehrend des Backens bewegenden Backflaechei. 2, der mit einer oder mehreren Hauchgasheizungen 3 ausgestattet ist, wobei der Ur.ckraum 4 indirekt Von rezirkuliereiiden Rauchgasen T-eheizt wird, die mittels Ventilatoren 12 umgewaelzt werden. Der Backofen 1 ist in mehreren Backzo"-en unterteilt, von denen jede einen Rauchgasautritt 5 und einen Raucli^ase"-— sue 6 besitzt. Am Begii-vi des Backofens 1 befindet sich die Schwadensone 7, in der der Beschwadu '.^sdampf 24 ue^er eine Dampfleitung 8 nunefuehrt wird. V/eiterhin wird dem Backraum 4 an mehreren Stellen vorgewaermte Frischluft ueber die !frischluftleitung 9 zugefuehrt. Die Absaugung der Backatmosphaere 22 erfolgt durch die Absaugleitung mittels eines Äbsaugventilators 11. Zur Verwertung der Abwaerme des Backofens 1 wird ein Waermeuebertragersystem verwendet, bestehend aus den Waermeuebertragern 13, 14, 15·

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den Rauchgasheizungen 3 erfolgt die "Kreisetzung der Energie des zugefuehrten Bnergietraegers 16, vorzugsweiße Gas oder OeI. Die erhitzten Rauchgase gelangen ueber den Rauchgaszutritt 5 in die Heizkanaele 17 des Backofens 1, gebe^i. dort ',/aeraie zur Beheizung des Backraumes 4 ab und werdexi ue'.-er den llauchgasabzug 6 mittels Ventilatoren 12 v/ieder augesaugt, j^ischliessend wird der Seil der umgev/aelzve.,. /,.auchgase, eier der LIenge des zugegebene^ Energie-traegei'ß IC sowie der Verbrermu^gsluftmenge und der

VJ v.'aeiireud des uiawt,ol;;&:is eingedrungene^ Ealscliluftmenge entspricht, in den w'aerueue'..» ertrager 13 abgeleitet, ün. Waeriaeuebor träger 13 wird diesem ε. υ ge saugt en iLauch^asen ein Seil ihrer Jaemie ^r:ur Aufheizung der durch der, Erischluitve^tilator 19 zu&efuehrten Irischluft 20 eat zogen,

"-5 Liese der.-.rt vor^ewaermte irischluft 20 v/ird aeber die iricchluitleitung S deu Backrauin 4 zu&efuelirt '.'cch Verlassen des '.Vaenaeuebertragers 13 gelangen die abgesaugten iiauch^ase 18 in de.i V/aermeuebertra^er 14. Id Waemieuebertrager 14 wird den abgesaugten liauchgasen

'<-. eLu v:eitei-er ^eil ihrer './aeirne aur Yerdampfu.-g vo^ vorei".,it::te;., „csser 23 entzöge^, welches im Waeri^euebertrE-^er vorerhitr.t vmrde, Jach ü.tzug dieser V/aerrie verlassen die Gj₀e[;auo'.c. ...r.uc:^ase 18 durch die Abgasleitung 21 das »Ji's-jer.i.. I-ie aus den Ik.ckraum 4 abgesaugte T-ackatiaosphaere

'<-5 ^ela.iiffc ueler die Ansaugleitung 10 durch den Absaugventilator "· 1 in den V/aeiiiieuejertrager 15, den auf der Gegenseite Wasser Zi imjefuehrt wird. Im 7/aexmeuebertrager 15 wird dor &"■ ^escv^te-ii Baokatnosphaere 22 Waercieenergie zur ^aibrri j Vo Wasser, v/elches als vorerhitr.tes V/asser 23 in den. "./aer^^ie^.ertrager 14 geleitet wird, ur.d zur Yerdaiapiu: .^ einer weiteren WasseriüeriGe ent zogen Dieser :,&r..pf Γ 4 wird i.iit der. ira Y-^raermeue■.ertrager 14 erzeugten D-vr-pi' 7 A ... - ei^er laschst eile 31 gemischt und ueber die Du;..pflei-'ii ,: 8 der ^chwedenr.ov.e 7 des Backofens 1 zugefa^hrt. Des im -Yaermeue>·ertrager 15 anfallende Kondeneat wird ueber die Kondensatleitung 25 abgefuehrt.

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Dem Waermeuebertrager 15 wird soviel Wasser 26 ueber eine bekannte Regeleinrichtung 27 zugefuehrt, wie ia den Waermeuebertragern 14 und 15 verdampft wird, wobei die Regeleinrichtung 27 von der Temperatur der abgesaugten Rauchgase 18 nach JSntzug ihrer Waerme gesteuert wird.

Zur Siedepunkterhoehung icoennen die Waermeuebertrager 14 und 15 mit einem Betriebsdruck von 2 bis 6 bar betrieben werden, wodurch eine Verbesserung der Y/aermeuebertragung erreicht und das Auftreten von Nassdampf verhindert wird.

1U Die V/aermeueDertrager 14 und 15 besitzen jeweils eine Umgehungsleitung 28 mit einem Drosselorgan 29, durch die das waermeabgebende Medium ganz oder teilweise zum Zweck der Regelung der Menge des erzeugten Dampfes 24 umgeleitet werden kann, ohne die Waermeuebertrager 14 und 15 zu passieren. Der Waermeuebertrager 15 ist mit einer zusaetzjLicüen Heisswasserentnahmestelle JJO versehen, die es ermoeglieht, jederzeit nach Bedarf bzw. nach Beendigung des mit dem Backofen 1 durchgeführten Backprozesses Heisswasser zu entnehmen.

Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die Abwaerme des BacKofens 1 in einer einzigen Vorrichtung so genutzt wird, dass gleichzeitig·Irischluft 2u zur Erneuerung und damit Verbesserung der BacJcatmosphaere 22 als auch Dampf 24, der vorzugsweise zur Beschwadung in der ßchwader.zone / verwendet wird, erzeugt wird. Durch die Regelung wird erreicht, dass die Sndtemperatur der abgesaugten Rauchgase 18 einen vorüesoiniürGen Wert konstant erreicht, der so gewaenit wird, dass einerseits das Ausfallen aggressiver Bestandteile und damix die Korrosion der Abgasleitung ü1 verninaerx wird, somit muss die Abgaslei Lung "üi nicxit aus korrosionsbestaendigem Material gefertigt werden, u-id dass andererseits der in vielen Laendem gesetzlich vorgeschriebene Temperaturwert nicht unterschritte^ wird. Mit diesem Verfahren wird der spezifische Y/aermee^ergieverbrauch des Backofens gesenkt bei gleichzeitiger Senkung des Einsatzes an korrosionsbestaendigem Stahl u^d damit a.. Materialkost en,

SAD ORiBIHAL

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• λ m · ·

Λ u f s t e 1 1 u --. a

der verwendeten Besu^jszeicheu der Erfindung Verfaliren sur Verv/ertu- Z der Afrw&eme eines Backofens^

Ί	Uackofen
P	^r,kckflaeclie
3	Kaucl^aBheir.u- g
4	Lackrauu
	rauchgasautritt
	iiauchgacabcug
r-·	Scliwadenso^e
8	Damp f lei tu^ig
9	iriscliluft leitung
10	Ansaugleitung fuer Backatnosphaere
■1	A>·' sau^vent il at or
11	Ventilator
	.".,'aercieuel; ert rager
14	'„,'aermeue^ertrcger
15	„teriaeueber I; rager
16	;; er^ietraez-er
17	Heizkanal
13	al)ge sauet e Rcuchgase
19	Iriscliluftve -.tilator
20	Iriscliluft
21	Abgasleitung
11	?.ackatmo sphaere
13	vorerhitztes »iusser 26
24	Dampf
15	Kondensat
?. C	7,'fiöser
2 7	Regeleinrichtung
10	Uragehu. igsl eitur--g
29	Drosselorgan
3n	Heissv/asserejitnaliinestelle
31	I^Ti neust eile

Leerseite

Claims

Erfindungsansprue ehe

*. Verfahren cur "Verwertung der Abw&erme eines Backofens, vorzugsweise eines kontinuierlich beschickten Backofens " Mit sich v/&ehrej.d des Backens bewegenden Backflaechen, der mit einer oder mehreren Röttehg&sheisuuxgeji- ausgestattet ist und bei dem der Backraum indirekt durch Bauohgasuciwael3u::g beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

^ in ein ein Hy stern von Waermeuebertragem die Äbwaerme der

*ö aa^ea&uite.i Rauchgase (18) in einen Waerraeuebertrager (13) £ur Zrwt-eruui-G der dem Backraum zuzufuehrenden Prischluft (20) u^d in einen ¥/aerineuebertrager (14) zur Erseuguiig vo-i Dampf (24) genutzt wird, und dass mit dem zu verdampfenden Wasser, dass in einen Waermeuebertrager (15) foifgeheist wird, durch llutaung der Abwaezme der abgesaugten 3ackatnosph.aere (22) eine weitere Dampf erzeugung erfolgt und oeide erzeugten Darapfmengen, die in einer Misch-

ί stelle (31) miteinander gemischt werden, der weitexen

ί Vd i d Bhd d/d ö

Verwendung, vorzugsweise der Beschwadung xuid/oder LO lCLimabeeinflussung einer Gaereinrichtung, zugefuehrt werden,
2. Verfahr en'-zur Verwertung der Abw&erme eine» Backofen« ..lach paukt 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Γ 5 bekannten Regeleinrichtung (27) den V/aermeuebertragerstufeii (VO- und (15) nur soviel V/asser Kugefuehrt wird, \i e Wasser in den Waermeuebertragem (14) und (15) verdampft.
3. Verfahren sur Verwertung der Abv/aerme eines 'iiackofens : aci.; de_ Punkten 1 u..d 2, dadurcli /jekennzeiciuiet, dass die He.re des V/assers (26) ±u den -Yaermeuebertragerstufen (->4) vuid (15) in Abh&engigkeit einer vorgev/aehlten temperatur der abgesaugten Rauchgase (18)

Vl- i..RGli :-^v.itEug ihrer Abwaerme geregelt wird.

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4. Verfahren zur Verwertung der Abwaerme eines Backofens nach den Punkten 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfung in den Waermeuebertragerstufen (14) und/oder (15) unter.einem Druck, vorzugsweise von 2 bis 6 bar, erfolgt»
5. Verfahren zur Verwertung der Abivaerme eines Backofens nach den punkten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wa ermeueb ertrager st ufer. (14) und (15) mit einer Umgehungsleitung (28) versehen sind und das waermeabgebende Medium zum Zweck der Regelung der Menge des erzeugten Dampfes (24) ganz oder teilweise umgeleitet und nicht zur Verdampfung des Wassers eingesetzt wird.
6. Verfahren zur Verwertung der Abwaerme eines Backofens nach den Punkten 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Waermeuebertragersystem mindestens an einer Jteile (30) lleisswasser entnommen werden kann.

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