ES2708937T3 - Procedimiento para la eliminación de ingredientes orgánicos contenidos en vahos y sus productos de conversión y para la recuperación de calor a partir de vahos y un dispositivo para llevar a cabo este procedimiento - Google Patents

Procedimiento para la eliminación de ingredientes orgánicos contenidos en vahos y sus productos de conversión y para la recuperación de calor a partir de vahos y un dispositivo para llevar a cabo este procedimiento Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el tratamiento de vahos, en particular vahos de cocción, para la aplicación en instalaciones que liberan vahos que contienen vapor de agua y componentes orgánicos y sus productos de conversión, en particular en hornos de cocción, caracterizado por que el vapor de agua contenido en los vahos se condensa de un paso mediante enfriamiento directo de los vahos mediante el contacto de los vahos con al menos un medio refrigerante a contracorriente en al menos un espacio de condensación (1a, 1b) y con ello también los componentes orgánicos contenidos en los vahos y sus productos de conversión se separan en su mayor parte, fluyendo el al menos un medio refrigerante en el al menos un espacio de condensación (1a, 1b) en forma de una corriente de líquido continua con una velocidad de flujo de entre 0,5 m/min y 10,0 m/min sin formación de gotas, efectuándose la condensación del vapor de agua contenido en los vahos y la separación de los componentes orgánicos y sus productos de conversión en al menos una superficie de un agente de condensación (2a, 2b) dispuesto en el espacio de condensación (1a, 1b), y presentando el agente de condensación (2a, 2b) dispuesto en el espacio de condensación (1a, 1b) al menos una estructura de espacio hueco en forma de un sistema celular de poros abiertos, y componiéndose el material usado para el agente de condensación de una sustancia metálica y/o cerámica.

Description

DESCRIPCION
Procedimiento para la eliminacion de ingredientes organicos contenidos en vahos y sus productos de conversion y para la recuperacion de calor a partir de vahos y un dispositivo para llevar a cabo este procedimiento
La presente invencion se refiere a un procedimiento para el tratamiento y la recuperacion de calor de vahos de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, a un dispositivo para llevar a cabo este procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9 y al uso de este dispositivo segun la reivindicacion 12.
Los vahos, en particular los vahos de coccion que se originan en la industria de coccion en el espacio de coccion de los hornos de coccion, se componen normalmente de vapor de agua, aire as! como otros componentes parcialmente nocivos para el medio ambiente y activos al olor.
La proporcion de vapor de agua de los vahos de coccion procede tanto de vapor de agua generado fuera del horno de coccion, introducido en el horno de coccion, como del agua que se evapora desde el producto de coccion durante la coccion. En el caso de hornos de coccion calentados directamente, el vapor de agua adicional procede de los gases de combustion del quemador.
El vapor de agua introducido necesita para su generacion, por ejemplo, un tercio de la necesidad de calor total de la produccion de productos de coccion. El vapor de agua sirve para fines tecnologicos, entre otros para mantener la superficie de los trozos de masa elastica hasta que alcancen su volumen total, y para influir positivamente en el aspecto de los trozos de masa. Su concentracion en la atmosfera del espacio de coccion es decisiva para la calidad de los productos horneados en las distintas etapas del proceso de coccion.
La proporcion de aire de los vahos de coccion procede del entorno de los hornos de coccion. El aire penetra en el horno a traves de la flotabilidad natural en las aberturas del horno y en escapes del espacio de coccion. En el caso de hornos de coccion calentados directamente, el aire adicional procede de los gases de combustion de los quemadores.
Debido al contenido de vapor de agua, los vahos de coccion contienen una gran cantidad de energla en forma de calor de condensacion. La recuperacion de la energla obtenida en los vahos de coccion es, por tanto, de gran importancia economica y ecologica.
El vapor de agua y el aire se calientan normalmente en el espacio de coccion hasta temperaturas de mas de 100 °C y se producen en el curso del proceso de coccion en diferentes relaciones de cantidad en forma de los denominados vahos de coccion, los vahos de coccion estan cargados con componentes organicos, con sus productos de conversion as! como en caso de hornos calentados directamente con los gases de humo de los equipos de calentamiento.
En el pasado se han seguido varias propuestas de solucion para la recuperacion de calor a partir de vahos, en particular vahos de coccion.
Asl, por el documento DE 19723407 A1 se sabe como guiar los vahos de coccion junto con los gases de humo desde los equipos de calentamiento que funcionan con gasoleo o gas de hornos de coccion continuos a traves de un equipo de intercambio de calor y de purificacion de gases residuales, que estan unidos a su vez con un tanque de almacenamiento de agua de alimentacion y un generador de vapor.
El documento DE 30 13 330 A1 describe, asimismo, un procedimiento para la recuperacion de energla de calor de escape y su reciclaje en el proceso de coccion, guiandose los vahos de coccion en una primera etapa hacia un intercambiador de calor y en una segunda etapa posterior de vuelta a la zona de vapor del horno de coccion.
En el documento DE 102009014805 A1 se desvela un dispositivo para la recuperacion de energla a partir de gases residuales y vahos de coccion en combinacion con una purificacion de los gases residuales, guiandose los gases residuales y vahos de coccion, respectivamente, por modulos. Estos modulos se componen de una camara de intercambio de calor y una camara de purificacion. En este ultimo se dispone un lavaparabrisas giratorio que provoca una purificacion de los gases residuales y vahos. En el curso del proceso de purificacion se efectuan una desulfuracion de los gases de humo y una reduccion de los oxidos de nitrogeno, asl como la separacion de las partlculas finas de polvo. Los cristales del lavaparabrisas se sumergen en un bano llquido para eliminar asl los componentes solidos adheridos a los cristales.
El documento EP 0388751 A1 describe un horno de conveccion con un conducto que sirve para derivar vapor desde el horno. Este conducto puede servir con un dispositivo de rociado para rociar agua frla, de modo que se produce, a este respecto, la condensacion de los vapores.
El documento DE 88 08218 U1 se refiere a un condensador de vapor compuesto por una carcasa con un canal de vapor para guiar de salida los vapores y canales de aire frlo, que encierran lateralmente el canal de vapor. Los canales de vapor se roclan con agua de enfriamiento a traves de una boquilla.
El documento DE 3643299 C1 se refiere a un dispositivo con un fondo intermedio, en el que estan fijados tubos que se extienden en vertical y en paralelo unos con respecto a otros hacia arriba y estan abiertos en ambos extremos. El espacio limitado abajo por el fondo intermedio y lateralmente por el revestimiento de la parte de carcasa sirve para alojar agua frla y agua de enjuague para los tubos. El agua de enfriamiento se rocla a traves de un conducto de suministro hacia la parte inferior del espacio.
El documento GB 2076527 A se refiere, asimismo, a un dispositivo para el tratamiento de vapor de agua con un filtro, a traves del que se gula el vapor con el fin de separar vapores aceitosos o grasientos. El vapor de agua purificado se gula a continuacion hacia el condensador, en el que se rocla agua a traves de una boquilla y se condensa, con ello, el vapor.
El documento DE 29709784 U1 describe un equipo para la purificacion de gas de humo y la recuperacion de energla para instalaciones que funcionan con gas o quemadores de aceite compuestas por un equipo de intercambio de calor y un lavador de gases de humo. Los gases de humo se gulan a traves de un lavador de gases de humo (piedra caliza que se rocla con agua) y a continuacion se gulan hacia fuera de la instalacion.
El documento AU 2008229713 A1 describe un procedimiento para la produccion de agua carbonatada, produciendose en primer lugar gas CO2 y mezclandose in situ con agua con la produccion de agua carbonatada. Este procedimiento se realiza preferentemente en refrigeradores. El sistema descrito comprende, entre otros, una caldera que esta llenada con un llquido. El agua puede introducirse de manera fluida en la caldera esta caldera en forma de un llquido de rociado o en forma de gotas o a traves de una zona superficial.
El documento DE 2433641 describe un dispositivo para la condensacion directa de vapores en un llquido frlo. El dispositivo comprende chapas perforadas como fondos intermedios, que estan dispuestas con una distancia una sobre otra en un recipiente conjunto. El llquido se gula a una baja altura de capa transversalmente a traves de las chapas perforadas dispuestas horizontalmente y el vapor se presiona desde el lado inferior de la chapa perforada a traves de sus aberturas por el llquido.
El documento CH 442 209 se refiere a un procedimiento y a una maquina para lavar ropa. El vapor que se origina durante el lavado se opera en un separador de condensado que esta configurado como refrigerador de riego.
Los vahos, en particular vahos de coccion, presentan, ademas del alto contenido de energla, tambien - debido al proceso de coccion y horneado - proporciones de componentes organicos tales como diversos aceites, grasas, dulcificantes, protelnas, alcoholes y acidos organicos as! como sus productos de conversion, que estan presentes en los vahos de coccion en forma gaseosa, llquida o solida (cristalina, amorfa).
Estas sustancias se emiten de manera habitual directamente con los vahos al medio ambiente y pueden conducir a molestias considerables, en particular debido a su actividad odorlfera. Los vahos de coccion llegan del espacio de coccion a traves de chimeneas de vaho al medio ambiente y forman, en particular en la produccion industrial, una fuente de emision.
Los vahos nocivos para el medio ambiente y olorosos se originan habitualmente en instalaciones que se usan para la produccion de alimentos tales como por ejemplo productos de panaderla o de pastelerla. Dichas instalaciones se usan en distintos sectores de la industria de la alimentacion, tales como por ejemplo en panaderlas industriales, cocinas industriales o la industria de procesamiento de carne. Cantidades considerables de vahos se liberan tambien de las cocinas de los restaurantes, entre otros, en restaurantes de comida rapida o restaurante de autoservicio, que pueden conducir, asimismo, a una contamination medioambiental considerable.
Por medio de los procedimientos conocidos para la recuperacion de calor a partir de vahos de coccion, hasta ahora solo ha sido posible eliminar los componentes organicos nocivos para el medio ambiente continuamente a partir de los vahos de coccion. Las realizaciones tecnicas siguen fracasando hoy en dla en los ingredientes solidos de los vahos de coccion, en particular en las proporciones que contienen grasa y que contienen polvo, que obstruyen los intercambiadores de calor e impiden la transferencia de calor necesaria hasta la ineficiencia.
Asl, se describe en el documento DE 3643299 C1 un dispositivo para la deshumidificacion del aire ambiental o de los gases residuales y/o para la condensacion del vapor y de los vahos de panaderlas. El dispositivo usado para ello comprende tubos que se extienden en vertical y en paralelo unos con respecto a otros hacia arriba y estan abiertos en ambos extremos, asl como recipientes para el alojamiento de agua frla y de lavado para los tubos. El medio que va a tratarse, tal como por ejemplo vahos de coccion, fluye a traves de los tubos enfriados desde fuera hacia arriba, que sirven como intercambiadores de calor indirectos y causan, por tanto, una condensacion del agua a partir de los vahos. El dispositivo puede presentar adicionalmente en una camara inferior un equipo de rociado, que causa adicionalmente una condensacion de rociado de la proportion de vapor en el medio que fluye hacia arriba. Al mismo tiempo, mediante este rociado del medio que fluye hacia arriba con agua se eliminan del medio sustancias suspendidas arrastradas con agua. En el dispositivo descrito en este caso es desventajosa su construction compleja. En particular, este dispositivo requiere un alto esfuerzo constructivo y, dado el caso, un mayor esfuerzo de purificacion por remolinos o cepillos, lo que impide una instalacion flexible y economica en dispositivos que generan vahos.
Se conocen nuevos avances para la eliminacion de emisiones relevantes para el medio ambiente procedentes de vahos de coccion. A este respecto se liberan los vahos de coccion mediante oxidacion en una instalacion de combustion o mediante condensacion indirecta en una instalacion de refrigeracion de ingredientes nocivos para el medio ambiente. No obstante, estos procedimientos estan asociados a un considerable esfuerzo de energla adicional y, por tanto, son muy costosos.
Por tanto, es un objetivo de la presente invencion proporcionar un procedimiento y un dispositivo, que posibilita una eliminacion energeticamente eficiente de los componentes organicos nocivos para el medio ambiente y sus productos de conversion a partir de los vahos, en particular de los vahos de coccion.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la invencion mediante un procedimiento con las caracterlsticas de la reivindicacion 1 y un dispositivo con las caracterlsticas de la reivindicacion 9.
Por tanto, se proporciona una procedimiento para el tratamiento de vahos, en particular de vahos de coccion, para la aplicacion en instalaciones que liberan vahos con vapor de agua y componentes organicos y sus productos de conversion, en particular en hornos de coccion, el vapor de agua contenido en los vahos se condensa de un paso mediante enfriamiento directo de los vahos por medio del contacto de los vahos con al menos un medio refrigerante a contracorriente en al menos un espacio de condensacion. Durante el proceso de condensacion se separan en su mayor parte tambien los componentes organicos contenidos en los vahos y sus productos de conversion.
El al menos un medio refrigerante entra a este respecto en el al menos un espacio de condensacion en forma de una corriente de llquido continua con una velocidad de flujo entre 0,5 m/min y 10,0 m/min sin formation de gotas.
La condensacion del vapor de agua contenido en los vahos y la separation de los componentes organicos y sus productos de conversion se efectuan de acuerdo con la invencion en al menos una superficie de un agente de condensacion dispuesto en el espacio de condensacion, presentando el agente de condensacion dispuesto en el espacio de condensacion al menos una estructura de espacio hueco en forma de un sistema celular de poros abiertos, y componiendose el material usado para el agente de condensacion de una sustancia metalica y/o ceramica.
Por tanto, la condensacion del vapor de agua contenido en los vahos se causa en el al menos un espacio de condensacion exclusivamente mediante contacto directo de los vahos de coccion con un refrigerante, es decir, preferentemente sin uso de intercambiadores de calor.
El presente procedimiento se refiere, por tanto, a una condensacion de un paso, efectuandose la condensacion del agua a partir de los vahos dentro del al menos un espacio de condensacion casi por completo o por completo. A este respecto estan previstos intercambiadores de calor adicionales que se atraviesan, por ejemplo, por un medio refrigerante adecuado, en el espacio de condensacion.
Mediante el procedimiento se dividen los vahos en una proportion de condensado y una proportion de aire. La proportion de condensado contiene los componentes organicos separados al mismo tiempo con el vapor de agua y sus productos de conversion as! como el calor recuperado. El vapor de agua de los vahos o su condensado pueden verse en este procedimiento como un medio vehicular para los componentes organicos y sus productos de conversion.
El procedimiento de acuerdo con la invencion posibilita, por tanto, una eliminacion acoplada o simultanea de ingredientes organicos y sus productos de conversion a partir de los vahos con una recuperation de calor simultanea o retrasada a partir de los vahos. Mediante el enfriamiento directo de los vahos se separan las sustancias organicas nocivas para el medio ambiente y sus productos de conversion de los vahos y, por tanto, se eliminan de los vahos. La proporcion de aire de los vahos enfriados se compone tras el enfriamiento en su mayor parte de aire y puede evacuarse casi libre de sustancias nocivas para el medio ambiente al medio ambiente. El condensado de vaho contiene los compuestos organicos separados. Estos son biodegradables y pueden eliminarse con agua residual. No obstante, tambien es posible usar el condensado de vaho obtenido de un modo distinto al que se describe de manera detallada mas adelante.
Preferentemente, los vahos presentan durante la entrada en el espacio de condensacion una temperatura de punto de roclo 0d de al menos 50 °C, preferentemente en un intervalo entre 50 °C y 95 °C. Por la temperatura de punto de roclo se entiende, a este respecto, la temperatura a la cual se ajusta un estado de equilibrio entre agua en estado de agregacion llquido y vaporoso y por debajo de la cual comienza la formacion de condensado.
Un requisito previo para la eficiencia del presente procedimiento son grandes concentraciones de vapor de agua en los vahos de coccion, lo que puede ocurrir mediante una regulation climatica correspondiente del espacio de coccion con el enriquecimiento del vapor de agua presente en el espacio de coccion a temperaturas de punto de roclo por encima de 50 °C. Una regulacion de clima del espacio en el que se efectua la conversion de los alimentos posibilita la aplicacion del procedimiento tambien en otras instalaciones a gran escala como hornos de coccion, por ejemplo en instalaciones de asado, secado o coccion.
En el caso de procesos de coccion se selecciona la temperatura de punto de roclo como medida absoluta para la concentracion de vapor de agua en aire humedo. La temperatura de punto de roclo maxima alcanzable desde el punto de vista flsico asciende a presion atmosferica a 100 °C. En funcion de la marca, el tipo de construccion y el estado de construccion del horno de coccion se consigue realmente la temperatura de punto de roclo maxima alcanzable, por regla general se ajustan en el espacio de coccion durante el proceso de coccion, no obstante, temperaturas de punto de roclo entre 40 y 95 °C, debido a que el aire que penetra involuntariamente en el espacio de coccion o que se introduce para alcanzar efectos tecnologicos de manera dirigida en el espacio de coccion y disminuye de esta manera la concentracion de vapor de agua.
Los distintos tipos de horneado necesitan para acunar sus respectivas caracterlsticas de calidad diferentes desarrollos de la temperatura de punto de roclo durante el proceso de coccion.
En muchos tipos de horneados de pan y pequenos horneados se necesita durante los primeros uno a dos minutos del proceso de coccion una temperatura de punto de roclo lo mas alta posible. En el transcurso inmediato del proceso de coccion, se requieren en parte temperaturas de punto de roclo por debajo de 70 °C, por ejemplo para evitar la formacion de grietas en la corteza horneada. En la mitad del proceso de coccion, la influencia de la temperatura del punto de roclo en la calidad del horneado es menos relevante. En este caso es deseable maximizar la temperatura de punto de roclo de manera especlfica del producto para alcanzar en caso de temperaturas de punto de roclo lo mas altas posible la mayor eficiencia energetica posible durante la coccion. Al final del proceso de coccion se reduce la temperatura de punto de roclo habitualmente a valores de entre 60 y 80 °C para alcanzar determinadas propiedades de corteza tales como un caracter curruscante y crujiente.
El procedimiento es mas eficiente con temperaturas de punto de roclo crecientes, porque este se corresponde con la temperatura maxima alcanzable del agua caliente obtenida en el procedimiento. Preferentemente se lleva a cabo el procedimiento a temperaturas de punto de roclo por encima de 50 °C.
La mezcla vapor de agua/aire, que se forma alrededor del producto de coccion, se extrae como vahos habitualmente en distintos puntos o en distintos momentos del proceso de coccion del espacio de coccion, se acumula, a este respecto se mezcla habitualmente y con conveccion libre o forzada se lleva al aire libre. Mediante regulation climatica del espacio de coccion es posible enriquecer el vapor de agua en el espacio de coccion y de este modo en los vahos, por lo que la temperatura de punto de roclo se aumenta y de este modo se maximiza la eficiencia del presente procedimiento.
La concentracion de componentes organicos, a menudo activos al olor aumenta durante el proceso de coccion y alcanza un valor maximo en el ultimo tercio del proceso de coccion.
El procedimiento se lleva a cabo solo a presion atmosferica preferentemente de manera analoga a la presion atmosferica de los espacios de coccion correspondientes.
Los vahos se enfrlan preferentemente causando la saturation de vapor de agua hasta una temperatura por debajo de 30 °C en el al menos un espacio de condensation. El enfriamiento de aire humedo con una temperatura de punto de roclo de por ejemplo 50 °C hasta una temperatura por debajo de 30 °C discurre a partir de caer por debajo de la temperatura ambiental de 50 °C de acuerdo con el diagrama de Mollier sobre la llnea de punto de roclo. En otras palabras, a partir de 50 °C se condensa el agua excedente y la temperatura de punto de roclo del aire que queda coincide con la temperatura del aire. Por tanto, el aire residual, es decir, el aire que abandona el espacio de condensacion presenta una temperatura por debajo de 30 °C.
El procedimiento de acuerdo con la invention se diferencia de los procedimientos conocidos hasta ahora en particular en que el enfriamiento de los vahos se efectua de manera separada de un enfriamiento de gases de humo. No obstante, tambien es concebible que el enfriamiento de los vahos se efectue junto con el enfriamiento de los gases de humo.
En el presente procedimiento se realiza el enfriamiento de los vahos mediante un contacto directo de los vahos con al menos un refrigerante, en particular agua o condensado de vaho, en el al menos un espacio de condensacion, efectuandose el contacto inmediato de los vahos y del refrigerante a contracorriente. El enfriamiento de los vahos a contracorriente permite una purification permanente de los vahos de sustancias organicas y sus productos de conversion. El medio refrigerante sustituye los intercambiadores indirectos hasta ahora habituales. De este modo se elimina la limpieza y el mantenimiento requeridos regularmente de superficies de intercambiadores de calor, de modo que los intervalos entre los mantenimientos individuales de toda la instalacion pueden aumentarse y son posibles, por tanto, intervalos de production mas largos, lo que contribuye a una reduction de costes de todo el proceso de produccion.
En una forma de realization preferente del presente procedimiento se gula el al menos un medio refrigerante con una velocidad de flujo entre 1,0 m/min y 5,0 m/min, en particular preferentemente entre 1,0 m/min y 2,5 m/min a traves del al menos un espacio de condensacion. El medio refrigerante entra, por tanto, en el espacio de condensacion en forma de una corriente de llquido, en particular de una corriente de llquido continua. No se efectua una condensacion de roclo y, por tanto, tampoco una formacion de gotitas del refrigerante que entra en el espacio de condensacion. Una condensacion de roclo no serla realizable de ningun modo en el presente procedimiento, dado que los vahos entran en el espacio de condensacion con alta velocidad de flujo y con ello las gotas de roclo, en lugar de llegar a un cuerpo de llenado, se arrastran por la corriente de aire, de modo que se produce un efecto de limpieza disminuido y una carga energetica empeorada o una recuperacion de calor peor.
El medio refrigerante tal como agua o condensado de vaho puede mezclarse, asimismo, con un aditivo adecuado para la reduccion de la tension superficial. Son aditivos adecuados para ello, por ejemplo, tensioactivos o emulsionantes, que causan una mejor humectacion de la superficie de ceramica.
Otros aditivos, por ejemplo, en forma de acidos adecuados, pueden usarse para ajustar el valor de pH del refrigerante. A este respecto, es preferente un valor de pH acido del refrigerante para impedir o limitar el crecimiento de microorganismos tales como bacterias o tambien hongos.
Como se menciono anteriormente, la condensacion de los componentes organicos en los vapores y sus productos de conversion se efectua en al menos una superficie de un agente de condensacion dispuesto en el espacio de condensacion. El al menos un agente de condensacion esta dispuesto a este respecto en el espacio de condensacion de tal modo que se contacta o humedece al menos temporalmente por el refrigerante. Debido a esta humectacion, que tiene lugar al menos temporalmente, de la superficie del agente de condensacion con el refrigerante, se elimina tambien la necesidad de lavarlo, ya que las sustancias organicas condensadas o separadas estan disueltas inmediatamente en el condensado de vaho. Un aspecto esencial es, a este respecto, que la superficie de los agentes de condensacion no se seque, ya que si no se producen incrustaciones sobre la superficie del agente de condensacion.
La al menos una superficie del agente de condensacion dispuesto en el espacio de condensacion presenta una estructura de espacio hueco en forma de un sistema celular de poros abiertos. No obstante, un paquete estructurado y/o un paquete no estructurado tambien son concebibles, pero no forman parte de la invencion.
Asimismo, es posible dotar o revestir el agente de condensacion con superficies metalorganicas o biocatallticas. En una forma de realizacion preferente, el sistema celular de poros abiertos usado como agente de condensacion esta presente en forma de un sistema de poros ceramico con una porosidad de 20 ppi, preferentemente 15 ppi, en particular preferentemente de 10 ppi. Por tanto, es concebible por ejemplo el uso de espuma ceramica con un tamano de poro correspondiente, ocupando este aproximadamente el 20 % de la seccion transversal libre del espacio de condensacion, que se forma, por ejemplo, en forma de columna o de tubo.
En una forma de realizacion se usa el condensado de vaho obtenido despues de la condensacion de los vahos inmediatamente, dado el caso despues de una limpieza o filtrado precedentes, como agua caliente por ejemplo para instalaciones de calefaccion de edificios.
Asimismo, es posible transferir el condensado de vaho obtenido despues de la condensacion de los vahos a un intercambiador de calor para la obtencion de calor.
El aire que abandona el al menos un espacio de condensacion despues de la condensacion del agua de los vahos puede presentar una velocidad de flujo entre 0,5 m/s y 2,0 m/s, preferentemente entre 0,5 y 1,5 m/s, en particular preferentemente entre 0,7 m/s y 1,1 m/s. La velocidad de flujo del aire que abandona el espacio de condensacion o aire de escape, es decir, en el estado condensado en el extremo del espacio de condensacion, puede calcularse a partir del valor medido de la velocidad del aire por ejemplo en una conexion de aire de escape prevista al final del espacio de condensacion. Los valores indicados de la velocidad de flujo se influyen por la diferencia de presion en el espacio de condensacion. Asl, puede estar presente a una velocidad de flujo del aire de escape de 0,7 m/s una diferencia de presion de 100 Pa en el espacio de condensacion, mientras que a una velocidad de flujo del aire de escape de 1,1 m/s la diferencia de presion en el espacio de condensacion puede ascender a 300 Pa.
El flujo de los vahos por el espacio de condensacion, en particular por el espacio de condensacion dotado de un paquete ceramico o de una espuma ceramica como agente de condensacion es preferentemente laminar. El tipo de flujo depende de la densidad de paquete del paquete ceramico. La densidad de paquete tiene que ser a este respecto optima para impedir por ejemplo que se inunde el paquete ceramico en caso de una densidad de paquete demasiado alta.
En una forma de realizacion, la proporcion de aire, que queda despues de la limpieza mediante condensacion, del vaho se devuelve inmediatamente a la instalacion que libera los vahos, tal como por ejemplo al horno de coccion, originandose un proceso de coccion neumaticamente cerrado.
El procedimiento de acuerdo con la invencion puede realizarse con el uso de un dispositivo con las caracterlsticas de la reivindicacion 9. El presente dispositivo se usa para el tratamiento de vahos, en particular para la eliminacion de componentes organicos contenidos en los vahos y sus productos de conversion y para la recuperacion de calor a partir de vahos, en particular vahos de coccion.
Por tanto, el dispositivo presenta para el tratamiento de vahos, en particular para la eliminacion de ingredientes organicos contenidos en vahos de coccion y sus productos de conversion y la recuperacion de calor a partir de vahos, en particular vahos de coccion, para el uso en instalaciones, que liberan vahos y componentes organicos contenidos dentro y sus productos de conversion, en particular hornos de coccion, al menos un recipiente dispuesto en horizontal y/o vertical con al menos una entrada para la entrada de los vahos y al menos una salida para la salida de los vahos tratados, es decir, los vahos purificados, as! como al menos una entrada para al menos un medio refrigerante en forma de una corriente de llquido continua con una velocidad de flujo entre 0,5 m/min y 10,0 m/min sin formacion de gotitas y al menos una salida para el al menos un medio refrigerante. Las correspondientes entradas y salidas estan dispuestas, a este respecto, en el espacio de condensacion unas con respecto a otras de tal modo que los vahos y el medio refrigerante fluyen atravesando a contracorriente el espacio de condensacion. Ademas, el al menos un espacio de condensacion comprende al menos un agente de condensacion para la condensacion de los vahos y no presenta ningun intercambiador de calor, es decir, esta libre de intercambiadores de calor. El agente de condensacion dispuesto en el espacio de condensacion presenta al menos una estructura de espacio hueco en forma de un sistema celular de poros abiertos, componiendose el al menos un agente de condensacion de un material metalico y/o ceramico. El al menos un espacio de condensacion es preferentemente un recipiente cillndrico tal como una columna o un tubo u otro recipiente adecuado para la realizacion del procedimiento. Asimismo, en general es posible que el al menos un espacio de condensacion este presente en paralelo con otros espacios de condensacion.
Si el espacio de condensacion esta presente, por ejemplo, en forma de columna, pueden usarse varias columnas dispuestas en paralelo unas con respecto a otras como conjuntos de columnas. La altura de una columna y por tanto tambien de un conjunto de columnas asciende a de 100 a 1500 mm, preferentemente de 500 a 1000 mm, en particular preferentemente de 600 a 800 mm. Un conjunto de columnas presenta, por ejemplo, de 2 a 8 columnas, preferentemente de 2 a 5 columnas, en particular preferentemente 3 columnas. El diametro de un conjunto de columnas puede ascender a entre 50 y 500 mm, preferentemente 100 y 300 mm, en particular preferentemente 200 mm.
Preferentemente, el al menos un agente de condensacion esta dispuesto en el espacio de condensacion de tal modo que se contacta por el medio refrigerante al menos temporalmente, en particular a distancias temporales definidas.
Como se explico, el al menos un agente de condensacion se compone de un material en forma de un sistema celular de poros abiertos (OZS), aunque de acuerdo con la invention tampoco puede componerse de un paquete estructurado y/o no estructurado. En el caso del uso de un sistema celular de poros abiertos, los poros de este material presentan un diametro de poro medio de entre 1 y 20 mm, preferentemente entre 5 y 15 mm, en particular preferentemente entre 8 y 10 mm. El material usado puede estar presente tambien como material esponjoso con poros correspondientemente grandes. El material usado para el agente de condensacion se compone preferentemente de un material metalico y/o ceramico. El uso de material metalico sirve, ademas, para la conduction adicional de calor. El material ceramico esta presente preferentemente como material sinterizado o como espuma ceramica.
No obstante, tambien es posible que el al menos un agente de condensacion este presente en el espacio de condensacion suelto o solidificado en al menos un recipiente adecuado. Por tanto, es concebible que el agente de condensacion se introduzca, por ejemplo, en un tambor, que se mueve en el espacio de condensacion, en particular de un tambor dispuesto horizontalmente. Para el caso en el que el agente de condensacion esta presente suelto en el recipiente, el recipiente preferentemente esta llenado completamente con el agente de condensacion, de modo que el agente de condensacion puede moverse solo ligeramente, o no puede moverse de ningun modo, en el recipiente. Mediante la rotation se impide, por un lado, la formacion de canales de llquido y de aire. Por otro lado, el material de condensacion se sumerge durante la rotacion a distancias temporales continuas en un carter, formado en el lado inferior del espacio de condensacion almacenado horizontalmente, compuesto por el refrigerante, tal como agua o condensado de vaho. Esto garantiza la humectacion continua requerida del material de poro con el refrigerante.
En un espacio de condensacion dispuesto en vertical esta dispuesto el agente de condensacion suelto o fijo en al menos un recipiente adecuado. El agente de condensacion puede estar dispuesto tambien en forma de discos individuales horizontales dispuestos unos sobre otros en el recipiente, pudiendo rotarse los discos. Mediante la gula de flujo adecuada de agua/condensado de vaho y aire, que impide la configuration de canales, puede favorecerse, no obstante, la transferencia de calor y de material de tal modo que puede prescindirse de la rotacion del agente de condensacion.
El presente dispositivo comprende al menos una instalacion de intercambio de calor que esta unida con el al menos un espacio de condensacion, a traves del que se gula el condensado de vaho formado en el espacio de condensacion. El calor de los vahos condensados en el espacio de condensacion, es decir, el condensado de vaho, que presenta habitualmente temperaturas proximas o por encima de la temperatura de punto de roclo de los vahos, se obtiene en una instalacion de intercambio de calor conectada aguas abajo y se usa por ejemplo para calentar agua.
El espacio de condensacion del dispositivo de acuerdo con la invencion puede estar situado en funcion del requisito y las necesidades de espacio. Por tanto, el al menos un espacio de condensacion esta dispuesto en una forma de realizacion inmediatamente en la gula de gas de escape de los vahos hacia fuera. Es decir, un recipiente usado como espacio de condensacion esta dispuesto en vertical en la gula de gas de escape o en la chimenea de vaho y, por tanto, no existe ninguna necesidad de espacio adicional. Esto simplifica el montaje del recipiente en una pluralidad de instalaciones a gran escala.
No obstante, tambien es posible disponer el al menos un espacio de condensacion separado con respecto a la gula de gas de escape, en particular en horizontal a la gula de gas de escape. En este sentido, el recipiente usado como espacio de condensacion esta dispuesto preferentemente en el extremo de la gula de gas de escape, que se situa en una proximidad inmediata con respecto al horno de coccion u otro dispositivo calentable de generacion de vahos. El espacio de condensacion esta dispuesto, por tanto, en horizontal en el extremo inferior de la gula de gas de escape de los vahos, de modo que los vahos procedentes del horno se introducen inmediatamente en el espacio de condensacion.
La invencion se explica a continuation con referencia a las figuras en ejemplos de realization. Muestran:
la Figura 1A una vista esquematica de un espacio de condensacion en forma de un recipiente que puede usarse en un dispositivo de acuerdo con la invencion de acuerdo con una primera forma de realizacion;
la Figura 1B una vista esquematica de un espacio de condensacion en forma de un recipiente que puede usarse en un dispositivo de acuerdo con la invencion de acuerdo con una segunda forma de realizacion;
la Figura 2 una vista esquematica de un dispositivo de acuerdo con la invencion con un espacio de condensacion de acuerdo con la Figura 1A; y
la Figura 3 una vista esquematica de un dispositivo de acuerdo con la invencion con un espacio de condensacion de acuerdo con la Figura 1B.
La Figura 1A muestra un recipiente 1a como espacio de condensacion, que esta dispuesto en vertical en una primera forma de realizacion del dispositivo 10 de acuerdo con la invencion (vease la Figura 2), estando dispuesto el recipiente 1 a inmediatamente en la chimenea de vaho 8 y formando, por tanto, parte de la chimenea de vaho 8, lo que conduce a un ahorro de espacio. El recipiente 1a comprende un agente de condensacion 2, que esta producido a partir de material de poros abiertos, en este caso en particular un material sinterizado ceramico o espuma ceramica con una porosidad de 10 ppi. El agente de condensacion 2 esta presente en el recipiente vertical 1a en forma de estructuras OZS, que estan dispuestas unas sobre otras.
Los vahos de coccion L que salen del horno de coccion en el extremo inferior del recipiente vertical 1a entran en el mismo con una temperatura Tl1. Durante el fluido a traves del recipiente vertical 1a, los vahos de coccion L se enfrlan a contracorriente mediante un refrigerante K adecuado en forma de condensado o agua, que entra en el extremo superior del recipiente vertical 1a en el mismo con la temperatura Tk1.
Al fluir a traves del recipiente vertical 1a se efectua ademas del enfriamiento de los vahos de coccion L tambien su condensacion, produciendose una condensacion simultanea de vapor de agua contenido en los vahos as! como una separation de los componentes organicos contenidos en los vahos. En este sentido se efectua preferentemente una condensacion completa o casi completa de los vahos de coccion, de modo que puede prescindirse del uso de agentes de condensacion adicionales tales como por ejemplo intercambiadores de calor en el espacio de condensacion o fuera del espacio de condensacion.
Mediante la disposition de las superficies del agente de condensacion 2 y mediante el fluido de salida del condensado de vahos de las superficies del agente de condensacion 2 se lleva a cabo la autopurificacion del mismo, de modo que la interruption necesaria en procedimientos convencionales del proceso de coccion no es necesaria con fines de purification de las superficies de intercambiador de calor. Por tanto, a partir de ahora es posible hacer funcionar la instalacion de coccion con ciclos de funcionamiento esencialmente mas largos, lo que contribuye a una reduction considerable de los costes.
De acuerdo con la Figura 2, el recipiente vertical 1a forma parte de un dispositivo 10 de acuerdo con la invencion, estando unido el recipiente 1a de manera inmediata con el horno de coccion 3. Los vahos de coccion que se originan en el horno de coccion 3 se acumulan con los equipos internos al horno presentes habitualmente, tales como compuertas de vahos y cubiertas y se gula con los conductos de tubo internos al horno presentes y canales a la periferia del horno. En lugar de la conduction de salida habitual hasta la fecha de los vahos de coccion al entorno libre a traves de las denominadas chimeneas de vaho se gulan los vahos de coccion al recipiente vertical 1a.
En las formas de realizacion mencionadas es posible maximizar la concentration de los vahos de coccion L por medio de regulaciones climaticas del espacio de coccion ya presentes o instaladas posteriormente en funcion de los productos de coccion y de su ocupacion en el espacio de coccion.
Los vahos de coccion L enfriados durante del fluido a traves del recipiente 1a abandonan el recipiente 1a con una temperatura Tl2, siendo Tl2 < Tl1, y se conducen de vuelta al horno de coccion 3 (vease la Figura 2), de modo que se origina un proceso de coccion cerrado y ya no se emiten mas ingredientes de vaho al aire.
El condensado de vaho K se calienta al fluir por el recipiente 1a y abandona el recipiente 1a en su extremo inferior con la temperatura Tk2, siendo Tk2 > Tk i.
De acuerdo con la forma de realizacion de la Figura 2 se introduce el condensado de vaho K en una instalacion de intercambio de calor 4. La instalacion de intercambio de calor 4 es de tipo convencional, de modo que puede seleccionarse de manera discrecional el diseno constructivo del intercambiador de calor. En la instalacion de intercambio de calor 4 se enfrla el condensado K mediante el paso por un refrigerante adecuado, tal como por ejemplo agua. El agua de enfriamiento W se alimenta con una temperatura Twi al interior de la instalacion 4, se calienta en la instalacion 4 y abandona la instalacion 4 con la temperatura Tw2, siendo Tw2 > Tw i. El agua de enfriamiento calentada puede usarse como agua caliente para instalaciones de calefaccion de edificios o para el precalentamiento de agua de alimentacion de calderas.
El condensado de vaho K enfriado que sale de la instalacion de intercambio de calor 4 se recicla inmediatamente para el enfriamiento de los vahos de coccion y para ello se alimenta con la temperatura Tki en el extremo superior del recipiente 1a superior al mismo. El condensado de vaho de coccion K circula, por tanto, en un sistema cerrado.
La cantidad del condensado de vaho K usado como refrigerante puede regularse por un recipiente de rebose 7.
La Figura 1B muestra un recipiente 1 b como espacio de condensacion, que esta dispuesto en horizontal en una forma de realizacion adicional del dispositivo 10 de acuerdo con la invencion (vease la Figura 3). El recipiente 1b esta dispuesto a este respecto separado de la chimenea de vaho 8 y en horizontal a la misma.
El recipiente horizontal 1b comprende un tambor 5 que puede rotar, que se acciona por medio de un motor 6. En el tambor 5 esta introducido el agente de condensacion 2b de poros abiertos y fijado en el tambor 5. No obstante, tambien es concebible que todo el volumen del tambor 5 este relleno del agente de condensacion 2b suelto de tal modo que no se mueva el agente de condensacion 2b en el tambor 5.
Los vahos de coccion L se introducen con la temperatura Tl1 inmediatamente del horno de coccion al recipiente horizontal 1b, y concretamente en el extremo del recipiente 1b, que esta almacenado lo mas proximo a la chimenea de vaho de coccion 8. Despues de atravesar el recipiente 1b, produciendose el enfriamiento y la condensacion de los vahos de coccion, los vahos de coccion abandonan en el extremo opuesto el recipiente 1b con la temperatura Tl2, siendo Tl2 < Tl1. Los vahos de coccion L enfriados se conducen de vuelta al horno de coccion (vease tambien la Figura 3).
El recipiente horizontal 1b presenta en su lado inferior interior un carter 9 a partir de condensado de vaho K que sirve como refrigerante. La cantidad del refrigerante que se encuentra en el recipiente 1b y con ello la altura de llenado del carter 9 puede ajustarse de manera variable. La regulacion de la cantidad de refrigerante puede efectuarse por ejemplo mediante el recipiente de rebose 7.
Mediante la rotacion del tambor 5 se mueve asimismo el agente de condensacion 2b que se encuentra en el tambor, de modo que el mismo durante la rotacion a distancias temporales continuas se sumerge en el carter 9 formado en el lado inferior del recipiente almacenado horizontalmente. En este sentido se garantiza la humectacion continua requerida del material de poro con el refrigerante y al mismo tiempo se lava regularmente el agente de condensacion 2b, por lo que se reducen los requisitos de una purificacion externa adicional del agente de condensacion 2b.
El condensado de vaho de coccion K que funciona como refrigerante se introduce con la temperatura Tk1 en el recipiente 1b, se lleva a cabo a traves de este por ejemplo por medio de bombas, calentandose el refrigerante K a contracorriente mediante los vahos de coccion L, y abandona el recipiente 1b con la temperatura Tk2, siendo Tk2 > Tk1 .
El condensado de vaho K calentado se introduce a continuacion en una instalacion de intercambio de calor 4 y ahl se enfrla como ya se describio anteriormente para el primer ejemplo de realizacion y se recicla en el recipiente 1b.
Lista de referencias
1a recipiente vertical
1b recipiente horizontal
2a agente de condensacion en forma de paquetes para flujo vertical
2b agente de condensacion en forma de paquetes para flujo horizontal
3 horno de coccion
4 instalacion de intercambio de calor
5 tambor
6 motor para rotar el tambor 5
7 recipiente de rebose
8 chimenea de vaho
9 carter
10 dispositivo para la eliminacion de los componentes organicos y para la recuperacion de calor a partir de vahos de coccion
Ċ

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el tratamiento de vahos, en particular vahos de coccion, para la aplicacion en instalaciones que liberan vahos que contienen vapor de agua y componentes organicos y sus productos de conversion, en particular en hornos de coccion,
caracterizado por que
el vapor de agua contenido en los vahos se condensa de un paso mediante enfriamiento directo de los vahos mediante el contacto de los vahos con al menos un medio refrigerante a contracorriente en al menos un espacio de condensacion (1a, 1b) y con ello tambien los componentes organicos contenidos en los vahos y sus productos de conversion se separan en su mayor parte, fluyendo el al menos un medio refrigerante en el al menos un espacio de condensacion (1a, 1b) en forma de una corriente de llquido continua con una velocidad de flujo de entre 0,5 m/min y 10,0 m/min sin formacion de gotas,
efectuandose la condensacion del vapor de agua contenido en los vahos y la separation de los componentes organicos y sus productos de conversion en al menos una superficie de un agente de condensacion (2a, 2b) dispuesto en el espacio de condensacion (1a, 1b), y presentando el agente de condensacion (2a, 2b) dispuesto en el espacio de condensacion (1a, 1b) al menos una estructura de espacio hueco en forma de un sistema celular de poros abiertos, y componiendose el material usado para el agente de condensacion de una sustancia metalica y/o ceramica.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la condensacion del vapor de agua contenido en los vahos se causa en el al menos un espacio de condensacion (1a, 1b) sin uso de intercambiadores de calor.
3. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el al menos un medio refrigerante es agua o condensado de vaho.
4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los vahos se enfrlan causando la saturation de vapor de agua hasta una temperatura por debajo de 30 °C en el al menos un espacio de condensacion.
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un medio refrigerante fluye con una velocidad de flujo de entre 1,0 m/min y 5,0 m/min, en particular preferentemente de entre 1,0 m/min y 2,5 m/min por el al menos un espacio de condensacion.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agente de condensacion (2a, 2b) es un sistema celular de poros abiertos en forma de un vaho ceramico con una porosidad de 20 ppi, preferentemente 15 ppi, en particular preferentemente de 10 ppi.
7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el enfriamiento de los vahos se efectua de manera separada o junto con un enfriamiento de gases de humo.
8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los vahos presentan en la entrada al espacio de condensacion (1a, 1b) una temperatura de punto de roclo 0d de al menos 50 °C, preferentemente de entre 50 °C y 95 °C.
9. Dispositivo para el tratamiento de vahos de coccion para el uso en un procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores en instalaciones que liberan vahos que contienen vapor de agua y componentes organicos y sus productos de conversion, en particular hornos de coccion,
caracterizado por
al menos un espacio de condensacion (1a, 1b) dispuesto horizontal y/o verticalmente con al menos una entrada para que entren los vahos y al menos una salida para que salgan los vahos tratados as! como con al menos una entrada para al menos un medio refrigerante en forma de una corriente de llquido continua con una velocidad de flujo de entre 0,5 m/min y 10,0 m/min sin formacion de gotas y al menos una salida para el al menos un medio refrigerante, estando dispuestas las respectivas entradas y salidas unas con respecto a otras de tal modo que vahos y medio refrigerante fluyen a contracorriente a traves del espacio de condensacion, y comprendiendo el al menos un espacio de condensacion (1a, 1b) al menos un agente de condensacion (2a, 2b) para la condensacion de los vahos y para la separacion de los componentes organicos contenidos en los vahos y sus productos de conversion, presentando el agente de condensacion (2a, 2b) dispuesto en el espacio de condensacion (1a, 1b) al menos una estructura de espacio hueco en forma de un sistema celular de poros abiertos, componiendose el al menos un agente de condensacion (2a, 2b) de un material metalico y/o ceramico, y estando el al menos un espacio de condensacion (1a, 1b) libre de intercambiadores de calor.
10. Dispositivo segun una reivindicacion 9, caracterizado por que el al menos un agente de condensacion (2a, 2b) esta dispuesto en el espacio de condensacion (1a, 1 b) de tal modo que el medio refrigerante entra en contacto con el.
11. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 9 a 10 caracterizado por que el al menos un agente de condensacion (2a, 2b) se compone de una espuma ceramica.
12. Uso de un dispositivo segun al menos una de las reivindicaciones 9 a 11 para el tratamiento de vahos, en particular para la eliminacion de ingredientes organicos contenidos en los vahos y sus productos de conversion y para la recuperacion de calor a partir de vahos, en particular vahos de coccion.
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