HU196895B - Method for utilizing advantageously the waste heat of continuously charged furnace - Google Patents

Description

A találmány tárgya előnyösen folyamatos adagolási! kemence hulladékhőjének hasznosítására vonatkozó eljárás, ahol a kemence a sütés folyamata alatt mozgó sütőfelületekkel rendelkezik és amelynek során a sütőteret a közvetlen fűtésen túlmenően közvetett úton, füstgáz átáramoltatásával járulékosan fűtjük és a kemence hulladékhőjéből a szekunder energiát hőcserélő segítségével nyeljük ki.

Füstgáz keringtető, átáramoltató fűtéssel ellátott ismert kemencék közös jellemzője, hogy a füstgázkeringtető rendszerből kivonják a füstgáz azon részét, amely a füstgáz fűtésen keresztül energiahordozóként kerül hasznosításra. Egyidejűleg kimondottan kenyér és péksütemények sütésére alkalmas kemencéknél a péksütemény nedvesítésére folyamatosan hozzávezetett gőzmennyiséget mint elhasznált kemenceatmoszférát folyamatosan kivonjuk a sütőtérből. A kivont füstgáz és az ugyancsak kivont sütőtératmoszféra összességükben adják a kemence huliadékhőjét, amely kémiai összetétele alapján eddig túlnyomórészt a levegőbe került kibocsátásra. Mivel a kemence eme hulladékhője igen magas szekunder energiát tartalmaz, kísérletek folynak ennek a szekunder energiának a hulladékhőből történő kinyerésére és hőtechnikai célokra történő újrafelhasználására.

így például a 28 03 901 számú német szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amely a kemencék hulladékhőjét sütési célokra hasznosítja új ra, oly módon, hogy az elszívott sütőtératmoszférát és az elszívott füstgázokat összekeverve elpárologtatóhoz és ahhoz csatlakozóan előmelegítőhöz vezeti, amelynek révén az ellenáramban folyó friss víz kezdetben felmelegszik majd elpárolog. Az eljárás során ezt a gőzt vezetik újra a kemencébe.

Az ismertetett hulladékhőhasznosítás jelentős hátrányokkaljár. A füstgáz és sütőtératmoszféra keveréke még forró állapotban, azaz 100 “C-nál magasabb hőmérsékleten hagyja el a párologtatót, majd az előmelegítőben 100 °C hőmérséklet alá hűl le és így a keverékben található vízgőz egy része óhatatlanul lecsapódik. Ennek során a füstgázból agresszív alkotóré, szék válnak ki, melyek a szekunder energia visszanyerésére szolgáló berendezések élettartamát jelentősen lerövidítik, illetve szükségessé teszik, hogy a berendezések meghatározott részeit drágább korrózióálló acélból készítsék el.

További hátránya az ismertetett eljárásnak, hogy a sütőtérbe vezetendő friss levegőt a környezetből, környezeti hőmérséklettel veszi el és vezeti a kemencébe, ami a sütési folyamat hőmérlegét igen negatívan befolyásolja és csak növelt energiafelhasználás, azaz magasabb füstgázhőmérsékletek révén egyenlíthető ki.

A 24 50 249 számú német szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amelynek során az egy első sütőkemence fűtésénél felhasznált füstgázokat egy második kemencéhez vezetik, tehát ennél az eljárásnál mindenképpen szükség van egy járulékos elősütőkemencére. A második kemencén való áthaladásuk után a füstgázokat hőcserélőbe vezetik gőz előállítás céljából, míg az elszívott sütőtér atmoszférát előmelegítőbe juttatják. Jóllehet az ismertetett rendszernél a füstgázok nem hűlnek az agresszív alkotó elemek harmatpontja alá, ezáltal nem válik ki vízgőz a füstgázok2 bői, az említett eljárás ugyancsak tartalmaz hiányosságokat.

Így többek között a kemencébe bevezetendő friss levegőt ugyancsak környezeti hőmérsékleten vonják ki az atmoszférából, úgy, hogy a sütési folyamatok hőmérlege ugyancsak negatívvá válik, ami viszont járulékos hőenergia bevezetését teszi szükségessé, ugyancsak növelt füstgáz hőmérséklet révén. Másrészt a sütőkemence hulladékhőjének meglévő szekunder energiáját nagyrészben kihasználatlanul a környezetbe engedi, ami a kemence összhatásfokára negatívan hat ki.

A gyakorlatból ismert továbbá olyan eljárás, ahol a sütőtér atmoszférát állandóan megújítják úgy, hogy a friss levegőt részben az elszívott sütőtératmoszférán keresztül hőcserélő segítségével felmelegítik és rész ben a végtelenített kemenceszalag visszatérő ágában ái’.-ezcíve illetve további felmelegítés céljából egy a füstgázok áltat fűtött rekuperátoron átvezetve juttatják ismét a kemencébe.

Ennél az eljárásnál az elszívott sütőtér-atmoszféra hulladékbőjét csupán a bevezetendő friss levegő felfűtésére hasznosítják igen nagy ráfordítással, azaz a szabad levegőbe kiengedett szekunder energia menynyisége a hulladékhő mennyiségéhez viszonyítva lényegesen magasabb, mint más ismert eljárásoknál, úgy hogy, a füstgáz melegítésnél használt primer energia megtakarítása és a hulladékhőboí kinyerhető szekunder energia vesztesége közötti arány más ismert eljárásokhoz képest nem javult jelentősen.

A sütőipari kemencék hőmérlegének és hatásfokának javítására az utóbbi időkben olyan eljárás vált ismertté, amelynél egy hőcserélő rendszerben az elszívott füstgázok hulladékból ét egy első hőcserélő fokozatban a sütőtérbe bevezetendő friss levegő felmelegítésére és egy második hőcserélő tokozatban gőzkeltésre hasznosítják, és hogy ez egy harmadik hőcserélő fokozatban felfútött elpárologtatandó vízzel az elszívott sütőtératmoszféra hulladékhőjének hasznosítása révén további gőzt állítanak elő, ahol az előállított gőzmennyiségek egymással összekeverve előnyösen más hőtechnikai egységek nedvesítésére illetve befolyásolására hasznosíthatók.

Ennek az eljárásnak azonban hátránya, hogy csak magas füstgáz hőmérsékletű sütőkemencéknél hatékony, azaz a sütőkemence füstgáz fűtéséhez növelt primer energiamennyiség szükséges, ami másik oldalon ugyancsak negatívan befolyásolja a kemence összhőenergia-mérlegét és termikus hatásfokát. További hiányosság, hogy az utóbbi hulladékhő-hasznosítás csupán az elszívott sütőtératmoszféra hulladékhőjével és az elszívott füstgázok hulladékhőjéve’ közösen képes hatékony munkavégzésre, azaz esetleges zavarok esetében a hulladékhő-hasznosftás nedvesítő gőz előállítására illetve a friss levegő melegítésére nem alkalmazható hatékonyan.

A találmánnyal célunk olyan eljárás létrehozása előnyösen folyamatos adagolású kemence hulladékhőjének hasznosítására, amely kimondottan viszonylag alacsony füstgáz hőmérsékletek mellett dolgozó kemencéknél alkalmazható és alkalmazása révén a termikus hatásfok egyidejű növelése mellett a kemence fajlagos energiafogyasztása csökkenthető.

A találmánnyal megoldandó feladatot úgy határozhatjuk meg, hogy a kivont füstgázokból és a kivont

196 895 és elvezetett sütőtératmoszférából szekunder energiát kell hőcserélők révén kinyerni a kemence működtetéséhez valamint a kemence által igényelt gőz- és forró levegő mennyiség előállításához.

A kitűzött feladatot előnyösen folyamatos adagolást! kemence hulladékhőjének hasznosítására vonatkozó eljárással oldottuk meg, ahol a kemence a sütési folyamat alatt mozgó sütőfelületekkel valamint legalább egy füstgáz fűtéssel rendelkezik és amelynek során a szekunder energiának a bulladékhőből történő kinyerésére hőcserélőket alkalmazunk. Ezt az eljárást a találmány értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a szekunder energiát két egymástól független rendszer keretén belül nyerjük ki.

Az első rendszerben forró vízkörben cirkuláló forró vizet kivont füstgázzal fűtött forróvizes hőcserélőben olyan nyomás alatt hevítünk fel, amely meghaladja a forró víz gőznyomását. Az így felhevített vizet gyűjtőtartályba vezetjük, ahol az expandál és az ennek során keletkezeit gőzt nedvesítőgőzként folyamatosan a kemencébe vezetj ü k. A gyűj tőtartályban el nem párolgó forróvíz a forróvízkörben marad. Egyidejűleg a vízkörbe vezetjük azt az előmelegített vízmennyiséget, amelyet az expandálás révén a gyűjtőtartályból kivonjuk, így stabil körfolyamatot biztosítunk.

A második rendszerben a kipárolgás elszívó vezetéken át elszívott sütőtératmoszférával egy első hőcserélőben levegőt melegítünk fel, amelyet előnyösen a kemencébe vezetünk a sütőtératmoszféra jártáséra, majd egy az elsőhöz csatlakozó második hőcserélőben olyan mennyiségű vizet vagy levegőt melegítünk fel az első hőcserélőben előhűtött sütőtératmoszférával, amíg előnyösen elétjük, hogy a sütőtératmoszférában levő vízgőzt legalább 90%-ig lecsapatjuk. A stabil forróvíz-körfolyamat biztosítására állandó értéken tartjuk a forró víz szintjét a gyűjtőtartályban úgy, hogy a vfeszinttől függően előmelegített vizet táplálunk a forróvíz-körbe.

Egy további előnyös foganatosítást mód értelmében lehetőség van arra is, hogy az előmelegítő helyett a sütőtératmoszféra szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszer második hőcserélőjében előállított forró vizet egészében vagy részben közvetlenül a forróvízkör betáplálást helyéhez vezetjük.

A füstgáz maradék szekunder energiájának a füstgáz hozzávetőleg környezeti hőmérsékletre való lehűléséig folytatott kinyerésére a találmány szerinti eljárás egy további előnyös foganatosítást módja értelmében a forrővizes hőcserélő után további hőcserélőbe vezetjük be.

Előnyös továbbá, ha a gyűj tő tartályban lévő forró víz szintjét a beszabályzandó meleg vízmennyiség vagy friss vízmennyiség függvényében úgy választjuk meg és úgy szabályozzuk, hogy ez a forró vízmennyiség a gyűjtőtartályban egyidejűleg tartalékként szolgáljon a hozzávezető vezetékben és ezzel a betáplálást helyen fellépő ingadozások kiegyenlítésére.

Mivel a gyakorlat során bebizonyosodott, hogy a kemence hulladékhőjéből kinyert szekunder energia jelentősen túllépi a kemence gőz-, forróvíz-, és forró levegő szükségletét, természetesen lehetséges és ajánlatos a maradék gőzt, a felesleges forró vizet és a felesleges forró levegőt használati meleg víz előállítására vagy további hőtechnikai célokra hasznosítani.

Λ kemence hulladékhőjéből kinyert összes szekunder energiát felhasználhatjuk más hőtechnikai célokra, ha a kemencét más, forró víztől, gőztől és forró lezegőtól eltérő energiaforrásokkal üzemeltetjük. Az is magától értetődik, hogy mindkét rendszer, fgy a kiróni füstgázok szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszer mint a sütőtératmoszféra szekunler energiájának kinyerésére szolgáló rendszer közösen, de akár egyenként is üzemeltethető, azaz ragy csak a kivont füstgáz szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszert vagy csak a kivont sütőíératmoszféra szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszert üzemeltethetjük.

, A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetjük részletesebben, amelyen a találmány szerinti eljárást megvalósító berendezés egy példaként! kiviteli alakjának blokkvázlatát tüntettük fel.

Csupán részleteiben és vázlatosan feltüntetett folyamatos adagolási! 1 kemence a sütési idő alatt mozgó 2 sütőfelületekkel valamint legalább egy, jelen példában két 6 füstgázfűtéssel rendelkezik. Az 1 kemence 3 sütőterét recirkuláló füstgázokkal fűtjük közvetett módon, amelyeket keringtető eljárással 5 keringtető ventilátorokkal keringtetünk. Az 1 kemence több sütőzónára van felosztva, melyek közül minden egyes sütőzónának különválasztott 7 recirkulációs gázbemenete van. Azon az oldalon, amelyiken a sütendő terméket a mozgó 2 sülőfelületekre helyezzük, van nedvesítőgőz 38 vezeték becsatlakoztatva. Ezen túlmenően a 3 sütőtérbe a sűtőtératmoszférajavítására előmelegített 18 levegőt vezetünk be. A sütőtératmoszféra elszívását 9 kipárolgás elszívó vezetéken keresztül végezzük 10 kipárolgás elszívó ventilátor segítségével. Az 1 kemence hulladékhőjének szekunder energiáját két egymástól független rendszerrel nyerjük ki, mégpedig egy a 9 kipárolgás elszívó vezetéken át elszívott sütőtératmoszféra hulladékhője szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszerrel valamint egy a kivont 22 füstgázok hulladékhője szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszerrel.

Mindkét rendszer úgy van kialakítva, hogy szorosan együttműködnek az 1 kemencével Aófüstgázfűtásekben 40 energiahordozót, előnyösen gázt vagy olajat égetünk el, és a felhevített füstgázokat 7 recirkulációs gázbemeneten át az 1 kemence 41 fűtőcsatomáiba vezetjük, ahol a füstgázok hőenergiájukat a 3 sütőtér fűtésére leadják és onnan a 4 recirkulációs gázkimeneten keresztül az 5 keringtető ventilátorok révén újra kikerülnek a 3 sütőtérből. Ezután a 6 füstgáz fűtések a keringésben részt nem vett füstgáz részét, amely a tökéletes égéshez szükséges légfelesleg és hamis levegő mennyiségének felel meg, összegezzük és a füstgázok hulíadékhőjénck szekunder energiáját hasznosító rendszerbe vezetjük. A hulladékhőnek ezt a részét az összegzés után füstgáz 23 terelőlapon át a 26 fonóvizes hőcserélőbe vezetjük, ahol a füstgázok olyan hőmennyiséget adnak le, hogy a 26 fonóvizes hőcserélő elhagyása után korrózió szempontjából érdektelen hőmérsékletűek lesznek, azaz, majdnem a füstgáz harmatpontjáig hűlnek le.

A lehűlt füstgázokat ezután 27 fojtószelepen keresztül 28 füstgáz ventilátortól 25 füstgáz elvezetésbe vezetjük. A 26 forróvizes hőcserélőben leadott energiát a forróvízkörben lévő forró víznek adjuk át akko3 ra nyomáson, amely meghaladja a forró víz gőznyomását a 26 forróvizes hőcserélő elhagyásakor, és ily módon hevítjük a forróvízkörben lévő forró vizet. A felhevített forró vizet 34 forró víz visszavezetésen át gyűjtőtartályba vezetjük, ahol expandál és ennek hatására a víz egy része elgőzölög, majd a gőzt 37 gőzelvezetésen keresztül 38 nedvesítő gőzként vagy 39 felesleges gőzként továbbfelhasználásra elvezetjük. A forró víz el nem gőzölgött része a 35 gyűjtőtartályban gyűlik össze és 31 betáplálást helyen keresztül ismét bejuttatjuk a forróvízkörbe. Önmagában ismert szabályozóberendezés segítségével a 35 gyűjtőtartály forróvízszintje szabályozza 29 friss víz bevezetését a forróvízkörbe. Ezt a 29 friss vizet egy az 1 kemencében elhelyezett 30 hőcserélőben felmelegítjük és 43 összekötővezetéken át a 31 betáplálást helyen keresztül ugyancsak a forróvízkörbe juttatjuk. A friss víz hozzávezető vezetékében fellépő ingadozások kiegyenlítésére a 36 forróvíz-szintet úgy szabályozzuk, hogy a 35 gyűjtőtartályban maradó 36 forróvízszint egyidejűleg tartalékként hat, úgy hogy a 29 friss víz hozzávezetése során fellépő ingadozások kiegyenlítődnek. Ily módon stabil forróvíz körfolyamatot biztosítunk.

A 34 forróvíz visszavezető vezetékben a 26 forróvizes hőcserélő és a 35 gyűjtőtartály között fennálló nyomás beállítására a 34 forróvíz visszavezető vezetékben lévő fojtást a 32 keringtető szivattyú nyomásától függően úgy változtatj uk, hogy ez a nyomás a 35 gyűjtőtartályban lévő forró víz mindenkori nyomását meghaladja.

A 3 sütőtérből a 9 kipárolgás elszívó vezetéken át a 10 kipárolgás elszívó ventilátorral kivont sütőtératmoszférát hulladékhője szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszer üzemelése során és 11 kipárolgás-átterelőlap beállításánál első 17 hőcserélőbe vezetjük 42 hozzávezetésen át. A 17 hőcserélőben vezetett sütőtér atmoszférával azonos áramirányban 15 friss levegő ventilátorral friss levegőt vezetünk és ezt a sütőtératmoszféra leadott energiájával felmelegítjük, majd az előmelegített 18 friss levegőt a 3 sütőtérbe vezetjük a sütőtératmoszféra javítása céljából. Ezt követően a lehűlt sütőtératmoszférát az első 17 hőcserélőből második 20 hőcserélőbe vezetjük, amelyben 19 vezetéken át bevezetett hideg levegőt vagy hideg vizet melegítünk fel arra a hőmérsékletre, amelyena sütőtératmoszférábanjelenlévő vízgőz túlnyomórészt lecsapódik. Az így felmelegftett vizet vagy felmelegített levegőt 21 elvezetésen át további hőtechnikai felhasználási célokra elvezetjük. Ennek során a sütőtératmoszféra olyannyira lehűl, hogy az abban jelenlévő vízgőz nagy része lecsapódik és a kondenzációs hő szintén felhasználható. A csapadékot és a lehűlt sütőtératmoszféra maradékát a második 20 hőcserélő után különválasztva vezetjük el. A sütőtératmoszféra gázai 13 kipárolgás elvezetésen át a szabadba távoznak, mfg a csapadék 14 csapadékvezetéken át hagyja el a 20 hőcserélőt és továbbfelhasználásra elvezethető.

Az 1 kemence üzembehelyezése alatt, illetve abban az esetben, ha az ismertetett két rendszer egyikét nem kívánjuk felhasználni, all kipárolgás-átterelőlap átállításával mindkét rendszer megkerülésével teljesértékű elvonás valósítható meg 12 kipárolgás megkerülő vezetéken és 13 kipárolgás elvezetésen illetve 24 füstgáz megkerülővezetéken és 25 füstgáz elvezetésen keresztül. Ha az ismertetett különleges kiviteli alak különéli a 20 hőcserélőben felmelegíte·: vizet 21 elvezetésen át közvetlenül a 31 betáplálás! helyre és ezáltal 32 keringtető szivattyún és 33 forróvíz hozzávezetővezetéken keresztül a 26 forróvizes hőcserélőhöz vezethetjük.

Az ismertetett kiviteli alaknál figyelembe kell venni, hogy az 1 kemence hulladékhője szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszerek a ráfordítási költségek vonatkozásában gazdaságosan üzemeltethetők.

Természetesen arra is lehetőség van, hogy meghatározott, nagy korrózióáilóságú anyagok alkalmazása esetén a 26 forróvizes hőcserélőt kicseréljük, úgy hogy már ebben a hőcserélőben lehűthetők a füstgázok harmatpontjuk alá. Éppígy további szekunder energia kinyerés céljából további, korrózióálló anyagból készített hőcserélő csatlakoztatható a leírt rendszer 26 fonóvizes hőcserélője mögé, amellyel a füstgáz maradék szekunder energiája is kivonható. Másrészt lehetőség nyílik arra, hogy a 17 hőcserélőt a sütőtératmoszféra szekunder energiájának kinyerésére szolgáló rendszerben úgy méretezzük, hogy már az első 17 hőcserélőben egy csaknem tökéletes kondenzáció jöjjön létre, és a sütőtératmoszférában lévő vízgőz csaknem tökéletesen lecsapódjon.

A találmány szerinti eljárás főbb előnyei közé tartozik az ismert eljárásokkal szemben, hogy a hulladékhő szekunder energiájának lehető legnagyobb része kinyerhető és az 1 kemence az 1 kemence hulladékhőjéből előállított 38 nedvesítőgőzzel, meleg levegővel valamint forró vízzel üzemeltethető anélkül, hogy további gőz-, illetve meleg levegő keltő berendezésekre lenne szükség. Az említett hőcserélők megfelelő méretezése és kiválasztása révén lehetővé válik, hogy a találmány szerinti eljárás révén járulékos gőzt, forró vizet vagy forró levegőt állítsunk elő további felhasználási célokra.

A találmány szerinti eljárás fő előnye abban rejlik, hogy a füstgáz szekunder energiájának eljárásszerű kinyerésével az eljárás olyan kemencéknél is alkalmazható, amelyek viszonylag alacsony füstgáz hőmérsékletekkel dolgoznak, úgy hogy alacsony fajlagos energiafelhasználás érhető el az 1 kemence termikus hatásfokának egyidejű növelésével.

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás előnyösen folyamatos adagolású kemence hulladékhőjének hasznosítására, ahol a kemence a sütés során mozgó sütőfel öletekkel ás legalább egy füstgázfűtéssel rendelkezik, és amelynek során a hulladékhő szekunder energiáját hőcserélőkkel nyerjük ki, azzal jellemezve, hogy a szekunder energiát két egymástól független rendszerrel nyeljük ki oly módon, hogy az első rendszerben füstgázokkal fűtött forróvizes hőcserélőben (26), forró víz gőznyomását meghaladó nyomáson forró vizet hevítünk és az így felhevített forró Vizet gyűjtőtartályban (35) expandáltatjuk és az így létrehozott gőzt nedvesítő gőzként folyamatosan a kemencébe (1) vezetjük és az expandálás során a gyűjtőtartályban (35) el nem párolgott δ

   vizet a forróvízkörben tovább keringtetjük, és azt az elpárolgott vízmennyiségnek megfelelően meleg vízzel vagy friss vízzel feltöltjük, továbbá a második rendszerben a kemence (1) kipárolgás elszívó vezetéken (9) át elvont sütőtératmoszférájával első hőcserélőben (17) levegőt melegítünk fel, amelyet a kemencébe vezetünk és egy az első hőcserélő (17) után kapcsolt második hőcserélőben (20) a lehűtött sütőlératmoszférával levegőt vagy vizet melegítünk mindaddig, míg a sütőtératmoszférában lévő vízgőzt legalább 90%-ig lecsapatjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a meleg vizet vagy friss vizet a gyűjtőtartály (35) forróvíz szintjének (36) csökkenése esetén vezetjük be a fonóvízkörbe mindaddig, amíg az eredeti forróvíz szintet (36) el nem ég ük.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a forró vízkörbe bevezetett friss vizet az előmelegítőben (30) ei ezetésből (39) kinyert felesleges gőzzel vagy forró vízzel előmelegítjük.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nedvesítőgőzt füstgázokkal előkészítő hulla Jékhő hasznosító rendszert a füstgázok harmatpontja alatti hőmérsékleten üzemeltetjük.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a füstgázokat a kemence (1) üzemi hőmérsékleté nek eléréséig a füstgáz megkerülővezetéken (24) és a sütőtératmoszférát a kipárolgás megkerülővezetéken (12) át vezetjük el.
6. 6. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzaljellemezve, hogy a gyújtőtartály (35) forróvízszintjével (36) a gyűjtőtartáiyban (35) és a friss víz hozzávezető vezetékben (29) fellépő ingadozásokat kiegyenlítjük.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezte, hogy a lehűtött füstgázok maradék szekunder energiáját a füstgázokat megközelítően a környezeti 1 őmérsékietig lehűtve nyerjük ki.