EP2476492B1

EP2476492B1 - Behälterreinigungsanlage

Info

Publication number: EP2476492B1
Application number: EP11194229.8A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Messer; Holger Joost
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: EP2476492A1; DE102011002721A1; CN102580966A; DE102011002721B4; CN102580966B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Behälterreinigungsanlage der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.
Behälterreinigungsanlagen, beispielsweise Reinigungsanlagen für Mehrwegbehälter in der Getränkeindustrie, sind relativ energieaufwändig im Betrieb. Diese Behälterreinigungsanlagen enthalten meist eine Mehrzahl von Behandlungsstufen, in denen die Behälter mit Reinigungsmittel bzw. Reinigungslauge behandelt werden, wobei in den meisten Behandlungsstufen das Reinigungsmittel eine erhöhte Temperatur aufweisen muss. Da das Reinigungsmittel anschließend verworfen, d.h. dem Abwasser zugeführt wird, sind bereits Bestrebungen bekannt, beispielsweise aus der DE 32 05 956 , diese Behälterreinigungsanlagen energiesparender, insbesondere Wärmeenergie sparender, zu betreiben. Der Ansatz für eine energiesparende Ausgestaltung liegt jedoch bei den bekannten Behälterreinigungsanlagen in der Rückgewinnung von Abwärme. Dagegen erfolgt die Erwärmung der Behandlungsflüssigkeiten auf konventionelle Art, d.h. beispielsweise durch eine brennstoffbefeuerte Heizeinrichtung oder dergleichen.
In der DE 20 2008 014330 U1 wird eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer Brauerei beschrieben, die Mittel zur Umsetzung eines Biogases in thermische und elektrische Energie und Mittel zur Bereitstellung eines Restbedarfes an elektrischer und thermischer Energie aus regenerativen Quellen umfasst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behälterreinigungsanlage energiesparend zu betreiben.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Blockheizkraftwerke mit ihrer Kraft-Wärme-Kupplung sind energetisch sehr sinnvoll, da sowohl elektrischer Strom als auch Wärme am Ort des Verbrauches erzeugt werden und die oft sehr hohen Übertragungsverluste vermieden werden. Bislang sind Blockheizkraftwerke überwiegend zur Beheizung und zur Stromversorgung von Gebäuden eingesetzt worden, ein Einsatz für Prozessenergie wurde zwar auch schon realisiert, stößt jedoch aufgrund der Tatsache, dass Blockheizkraftwerke nur begrenzt bedarfsgerecht Energie bereitstellen können, auf enge Grenzen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Möglichkeit vorgeschlagen, eine dieser Grenzen zu umgehen. Blockheizkraftwerke können im Allgemeinen keine geringen Temperaturdifferenzen verarbeiten. Sie wären deshalb für Wärmekreisläufe zum Erwärmen einer Hauptreinigungsstufe bei einer Behälterreinigungsanlage nur bedingt geeignet, da nach dem Aufheizen der Behandlungsflüssigkeit in der Hauptreinigungsstufe der Rücklauf nur auf ca. 83°C abgekühlt ist. Das Blockheizkraftwerk kann jedoch dieses relativ gering abgekühlte Wärmemedium nur schlecht wieder verarbeiten. Durch die erfindungsgemäße Lösung, eine Vorbehandlungsstufe als Rücklaufkühler zu betreiben, kann die Rücklauftemperatur so weit abgesenkt werden, bevorzugt auf etwa 70°C oder weniger, dass das Blockheizkraftwerk den Rücklauf besser verarbeiten kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dem Unteranspruch zu entnehmen.
Die Versorgung der Hauptreinigungsstufe und/oder der Vorbehandlungsstufe über Wärmetauscher stellt die konstruktiv einfachste Möglichkeit dar. Um als Rücklaufkühler in optimaler Effektivität zu wirken, wird der Wärmetauscher der Vorbehandlungsstufe auf eine vorbestimmte Temperaturerniedrigung bzw. auf eine vorbestimmte Ausgangstemperatur ausgelegt.
Schließlich ist eine Umgehungsleitung des Wärmetauschers der Vorbehandlungsstufe sinnvoll, sollte für die Hauptreinigungsstufe eine Energiemenge benötigt werden, die größer als die übliche Energiemenge ist, so dass eine Rücklaufkühlung nicht erforderlich und/oder nicht effizient ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung hier erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockschema einer erfindungsgemäßen Behälterreinigungsanlage 1. Die Behälterreinigungsanlage 1 enthält die üblichen Reinigungs- und Behandlungszonen, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nur die wesentlichsten Zonen gezeigt sind. Dies sind insbesondere eine Hauptreinigungsstufe 2, in der die Behälter, insbesondere Mehrwegbehälter für den Getränkeverkauf, einer Hauptreinigung unterworfen werden. Die Hauptreinigung erfolgt mittels einer Behandlungsflüssigkeit, insbesondere einer Hauptlauge, mit einer Temperatur von z. B. 80°C. Die Lauge kann als Tauchbad oder in irgendeiner anderen Form mit den Behältern in Kontakt gebracht werden.
Der Hauptreinigungsstufe 2 sind eine oder mehrere Vorbehandlungsstufen 3 vorgeschaltet, in denen die Behälter durch Behandlungsflüssigkeit, wie beispielsweise ebenfalls eine Lauge oder einfaches Wasser, vorbehandelt, und zwar wiederum in jeder geeigneten Form, wie beispielsweise Tauchen oder Abspritzen oder Überschwallen oder dgl.. Gleichzeitig sollen die Behälter für die Behandlung in der Hauptreinigungsstufe 2 vorgewärmt werden, so dass Thermospannungen vermieden werden können, die beispielsweise bei Glasbehältern zu einem erhöhten Glasbruch führen, und das Vorbehandlungsergebnis verbessert wird.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Vorbehandlungsstufen 3 vorgesehen, und zwar ein Vorweichbad 3a und eine Vorlaugestufe 3b. Die Betriebstemperaturen der beiden Vorbehandlungsstufen 3 sind geringer als in der Hauptbehandlungsstufe 2 und liegen beispielsweise in der Vorbehandlungsstufe 3a bei etwa 40°C und in der Vorbehandlungsstufe 3b bei etwa 65°C.
Die Behälterreinigungsanlage 1 enthält weiterhin ein Blockheizkraftwerk 4 üblicher Konstruktion, das zumindest die Wärmeenergie für den Betrieb der Behälterreinigung bereitstellt und die Anlage gegebenenfalls auch mit elektrischem Strom versorgt. Das Blockheizkraftwerk 4 ist zu diesem Zweck über einen Wärmekreislauf 5 mit Vor- und Rücklauf 5a, 5b mit der Behälterreinigungsanlage 1 verbunden. In den Wärmekreislauf 5 wird Wasser mit einer Temperatur von z. B. 90°C eingespeist.
Zum Erwärmen bzw. zum Aufrechterhalten der Temperatur der Hauptreinigungsstufe 2 ist die Hauptreinigungsstufe 2 über einen Wärmetauscher 6 mit dem Vorlauf 5a des Wärmekreislaufs 5 verbunden. Der Wärmetauscher 6 kann von jeder beliebigen Konstruktion sein und ist über eine Pumpe 7 und eine Kreislaufleitung 7a mit der Hauptreinigungsstufe 2 verbunden. Die Pumpe 7 fördert die Behandlungsflüssigkeit der Hauptreinigungsstufe 2 aus dem Behandlungsbereich durch den Wärmetauscher 6 und wieder in den Behandlungsbereich zurück. Das Wärmemedium des Wärmekreislaufs 5 wird dadurch auf z. B. 83°C abgekühlt, wobei diese Temperaturverringerung zu gering ist, um vom Blockheizkraftwerk 4 effektiv verarbeitet zu werden.
Deshalb ist in den Rücklauf 5b des Wärmekreislaufs 5 nach dem ersten Wärmetauscher 6 ein weiterer Wärmetauscher 8 eingeschaltet, der als Rücklaufkühler für das Wärmeträgermedium im Wärmekreislauf 5 wirkt. Als Kühlmittel dienen die kühleren Behandlungsflüssigkeiten in der Vorbehandlungsstufe 3, insbesondere die Behandlungsflüssigkeit der Vorweichlauge in der Vorbehandlungsstufe 3b, die mit ca. 65°C etwas kühler ist als der Rücklauf 5b aus dem ersten Wärmetauscher 6. Auch der Wärmetauscher 8 ist über eine Pumpe 9 und eine Kreislaufleitung 9a mit der Vorbehandlungsstufe 3b verbunden. Auf diese Weise kann der Rücklauf des Wärmeträgermediums aus dem Wärmekreislauf 5 auf einen Bereich zwischen 68°C bis 88°C, insbesondere etwa 70°C gekühlt werden, wobei dies zur Vorlauftemperatur von 90°C einen ausreichenden Temperaturabstand darstellt, wie er vom Blockheizkraftwerk 4 besser verarbeitet werden kann.
Der zweite Wärmetauscher 8 wird bevorzugt mit einer Umgehungsleitung 10 gekoppelt, durch die der Rücklauf aus dem ersten Wärmetauscher 6 den zweiten Wärmetauscher 8 umgehen kann, wenn der Rücklauf aus dem ersten Wärmetauscher 6, beispielsweise beim Aufheizen der Hauptreinigungsstufe 2, bereits ausreichend gekühlt wurde, um das Blockheizkraftwerk 4 wirtschaftlich betreiben zu können.
Bevorzugt wird die Pumpe 9 je nach Rücklauftemperatur aus dem ersten Wärmetauscher 6 gesteuert, so dass die Kühlwirkung, die der zweite Wärmetauscher 8 auf das Wärmeträgermedium im Wärmekreislauf 5 ausübt, den Temperaturverhältnissen bzw. dem Wärmebedarf der Hauptreinigungsstufe 2 angepasst werden kann, um dem Blockheizkraftwerk immer Wärmeträgermedium zurückzuführen, das in einem vom Kraftwerk wirtschaftlich verarbeitbaren Temperaturbereich liegt.
Eine beispielhafte Behälterreinigungsanlage wird z. B. wie folgt betrieben. Die erste Vorbehandlungsstufe 3a wird mit etwa 40° und die zweite Vorbehandlungsstufe 3b, die Vorwärmlauge mit etwa 65° betrieben, wobei sich in der zweiten Vorbehandlungsstufe 3b 10,3 m³ Vorwärmlauge befinden. Die Hauptreinigung erfolgt bei 80°C, wobei sich in der Hauptreinigungsstufe 56, 24 m³ Lauge befinden. Durch die die Vorbehandlungs- und Hauptreinigungsstufen durchlaufenden Behälter werden beispielsweise aus dem Vorweichbad 3a 308 kW an Wärmeenergie in die Vorlaugestufe 3b verschleppt und aus dieser wird eine Wärmeenergiemenge von 171 kW in die Hauptreinigung verschleppt.
Der vom Blockheizkraftwerk 4 in den Wärmekreislauf 5 eingespeiste Wärmeträger hat 90°C und wird mit 21 bis 24 m³/h bereitgestellt und verlässt den Wärmekreislauf 5 mit 68 bis 88°C (Mittelwert 70,5°C). Durch den ersten Wärmetauscher 6 wird der Wärmeträger auf 83°C abgekühlt.

Die Pumpenleistungen der Pumpen 7 und 9 betragen 80 m³/h.

Die angegebenen Werte können jedoch je nach Maschinentyp bzw. je nach Art der zu reinigenden Behälter stark schwanken. So kann beispielsweise die Temperatur der Reinigungsflüssigkeit zwischen 58 und 85°C liegen.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und gezeichnete Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise beide Vorbehandlungsstufen als Rückkühler eingesetzt werden. Die Temperaturbereiche können den entsprechenden und erforderlichen Betriebstemperaturen der Hauptreinigungsstufe bzw. der Vorbehandlungsstufe(n) angepasst werden. Die oben angeführten Temperaturen können schwanken, je nach Typ des eingesetzten Blockheizkraftwerkes bzw. der eingestellten Temperaturen in der Reinigungsanlage.

Claims

Behälterreinigungsanlage (1) mit wenigstens einer Hauptreinigungsstufe (2) und wenigstens einer Vorbehandlungsstufe (3), die jeweils mit erwärmten Behandlungsflüssigkeiten arbeiten, wobei die Hauptreinigungsstufe (2) und die Vorbehandlungsstufe (3) zur Versorgung mit Wärmeenergie über einen gemeinsamen Wärmekreislauf (5) mit Vor- und Rücklauf (5a, 5b) an ein Blockheizkraftwerk (4) angeschlossen sind, wobei die Vorbehandlungsstufe (3) im Rücklauf (5b) nach der Hauptreinigungsstufe (2) angeschlossen ist, wobei die
Behälterreinigungsanlage weiterhin einen ersten Wärmetauscher (6) für die Versorgung der Hauptreinigungsstufe (2) mit Wärmeenergie
und einen zweiten Wärmetauscher (8) für die Versorgung der Vorbehandlungsstufe (3) mit Wärmeenergie, der dem ersten Wärmetauscher (6) nachgeschaltet ist und
auf eine vorbestimmte Temperaturerniedrigung des Wärmemediums im Wärmekreislauf (5) ausgelegt ist, umfasst.
Behälterreinigungsanlage nach Anspruch 1 wobei in dem Wärmekreislauf (5) eine Umgehungsleitung (10) des Wärmetauschers (8) der Vorbehandlungsstufe (3) vorgesehen ist.