SE431911B - Sett att tillvarata spillvermen fran genomgangstunnelugnar for bakningsendamal samt vermevexlare for tillempning av detta sett - Google Patents

Description

7900613-6 10 15 20 25 30 2 värmeväxlare enligt ingressen till patentkravet 2, som är sådana att det med enkla konstruktiva medel är möjligt att att åstadkomma ett bättre utnyttjande av spillvärmen.

Detta ändamål uppfylls enligt uppfinningen genom patentkravets 1 respektive patentkravets 2 kännetecknande del. Genom åtgärderna enligt uppfinningen âstadkommes att avgaserna icke endast avkyls till en temperatur av under 370 K utan även att den i avgaserna befintliga förångnings- värmen återvinnas. Även dífferensen mellan det övre värme- värdet Ho och det lägre värmevärdet Hu återvinnes följakt- ligen. Denna differens uppgår i regel till omkring 10 % av den använda energin.

Tack vare kännetecknen enligt patentkravet 3 åstadkommas en speciellt god värmeöverföring från bland- ningen av vattenånga och avgaser i förångardelen till vat- tenrören. Tack vare kännetecknen enligt patentkravet 14 förbättras den konvektiva värmeöverföringen i förångarde- len ytterligare. Kännetecknen enligt patentkravet 5 upp- fyller samma ändamål. Tack vare kännetecknen enligt patent- kravet 6 åstadkommes att vattnets förvärmning äger rum med tillräckligt stor tillförlitlighet och att speciellt även, vid behov, varmvatten med en temperatur av mindre än 373 K kan uttas. Genom åtgärderna enligt patentkravet 7 säkerställs en speciellt enkel övergång för vattnet från en kammare till den närmast efter anordnade kammaren.

Genom åtgärderna enligt patentkravet 8 säkerställs att det å ena sidan mellan angränsande kamrar äger rum en tryckutjämning, utan att några väsentliga ångmängder kan strömma från en kammare till den angränsande kammaren, vil- ket i senare fall skulle medföra en skadlig temperatur- utjämning. För att trots detta vid uppträdande tryckskíll- nader mellan två angränsande kamrar utan fara åstadkomma en tryckutjämning kan kännetecknen enligt patentkravet 9 T í1'l.5iIfl]"|-'|:;.

Tack vare Lännetwcknen enllgL patentkravcL 1U möjliggörs en speciellt enkel och snabb rengöring av värme- växlaren. 10 15 20 25 30 35 7900613-6 3 Tack vare kännetecknen enligt patentkravet 11 säkerställs att även avgaserna kan avkylas till tempera- turer avsevärt under H40 K, varvid bland annat lätta, sva- velhaltiga syror bildas och bland annat de vid baknings- processen utdrivna syrorna, såsom ättiksyra och liknande, löses i det kondenserande vattnet.

Ytterligare fördelar med och kännetecken på upp- finningen torde framgå av den följande beskrivningen av ett utföringsexempel under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig. 1 visar ett vertikalt längdsnitt genom en vär- meväxlare enligt uppfinningen utefter snittlinjen I - I i fig. 2, fig. 2 visar ett horisontellt längdsnitt genom värmeväxlaren utefter snittlinjen II - II i fig. 1, fig. 3 visar ett delsnitt utefter snittlinjen III - :II i fig. 1 och fig. H visar ett schematiskt längdsnitt genom en genomgångstunnelugn med en värmeväxlare enligt uppfinningen.

Den på ritningarna visade värmeväxlaren består av en i huvudsak rätvinkligt parallellepípedformig värmeväxlar- kåpa 1, som vid sina båda gavelsidor är försedd med en in- loppsstuts 2 för avgaser och vattenånga respektive en ut- loppsstuts 3 för avgaser. Inloppsstutsen 2 utvidgar sig i genomströmningsriktningen 4 från ett ledningstvärsnitt till i huvudsak kåpans 1 tvärsnitt. Utloppsstutsen 3 av- smalnar ävenledes i genomströmningsriktningen 4 från kå- pans 1 tvärsnitt till ett rörledningstvärsnitt.

Ovanpå den uppåt öppna väremväxlarkåpan 1 är en bruksvattenkammare 5 anbragt, som har i huvudsak samma hori- sontalsnitt som kåpan 1. Bruksvattenkammaren 5 anligger med en undre, periferiell fläns 6 mot en motsvarande övre, periferiell fläns 7 på kåpan 1. Båda flänsarna är medelst skruvar eller bultar 8 fastskruvade vid varandra.

Bruksvattenkammaren 5 är,mot genomströmningsrikt- ningen 4 sett,uppdelad i en kallvattenkammare 9, en första varmvattenkammare 10, en andra varmvattenkammare 11 och en 7900613-6 10 15 20 25 30 35 U varmvatten-ångkammare 12, nämligen genom skiljeväggar 13, som är anordnade vertikalt och vinkelrätt mot genomström- ningsriktningen U. Var och en av skiljeväggarna 13 består av en övre delvägg 10 och en nedre delvägg 15,vilka är fästa vid en täckplatta 16 respektive vid en bottenplatta 17 på bruksvattenkammaren 5. De varandra tillordnade del- väggarna 14, 15 är anordnade så, att de överlappar varandra ett avsevärt stycke, så att det mellan två och två till var- andra gränsande kamrar 9, 10 respektive 10, 11 respektive 11, 12 bildas en vertikalt gående, spaltliknande utjämnings- kanal 18. Utjämningskanalerna 18 är, såsom visas i fig. 1, belägna i huvudsak på bruksvattenkammarens 5 halva höjd.

I kallvattenkammaren 9 mynnar en anslutning 19 för färskvatten. Kamrarna 9, 10 respektive 10, 11 och 11, 12 är tvâ och två medelst U-formiga förvärmningsrör 20, 21 och 22 förbundna med varandra, varvid förvärmningsrören med sina övre, fina ändar är fästa i bruksvattenkammarens 5 bottenplatta 17, varvid tvâ och tvâ till varandra gränsande kamrar, följaktligen antingen kamrarna 9 och 10 eller kam- rarna 10 och 11 eller kamrarna 11 och 12, medelst en sats rör 20 respektive 21 respektive 22 under förbigâng av skiljeväggarna 13 är förbundna med varandra. Rören är givet- vis öppna mot respektive kamrar. Såsom visas i fig. 2, är de två och tvâ till varandra gränsande kamrarna 9 respek- tive 10 respektive 10 och 11 respektive 11 och 12 förbind- ande rören 20 respektive 21 respektive 22 anordnade tätt intill varandra, så att endast smala genomströmningsspal- ter 20' bildas mellan två angränsande förvärmningsrör 20 respektive 21 respektive 22 i varje rad. Varje enskilt, två till varandra gränsande kamrar förbindande förvärmningsrör är, såsom visas i fig. 1 och 2, anordnat i det plan som bestäms av vertikalen och genomströmningsriktningen 4. De två och tvâ till varandra gränsande kamrar förbindande för- värmningsrören är,sedda i sin helhet, såsom visas i fig. 2, anordnade vinkelrätt mot detta plan.

I varmvatten-ângkammaren 12 är vattenrör 23, 23a anbragta i bruksvattenkammarens 5 bottenplatta 17, varvid vattenrören är vertikalt anordnade och medelst en platta (n 10 15 20 25 30 35 7900613-6 E u 24 respektive 2Ha tillslutna vid sin nedre ände samt vart och ett med sin öppna ände 25 respektive 25a öppna i rikt- ning mot bruksvattenkammaren 5. Förvärmningsrören 20, 21, 22 och vattenrören 23, 23a är medelst fotstycken 26 upp- burna på värmeväxlarkåpans 1 botten 27, varvid varje fot- stycke endast anligger mot bottnen 27. Såsom visas i fig. 2, är även vattenrören 23, 23a anordnade i rader, som är vinkelräta mot avgasernas och vattenångornas genomström~ ningsriktning M. De 1 varfie sådan rad 28 respektive 29 anordnade vattenrëren 23, Zåa är belägna pä endast ett mycket litet avstånd fran varandra, exempelvis 10 mm, så att det, även i detta fall bildas smala spalter 30. Vat- tenrören 23, som har en relativt stor diameter av exempel- vis 100 mm, är i två angränsande rader 28, 29 förskjutet anordnade relativt varandra, så att de genom en spalt 30 strömmande avgaserna och vattenängorna enligt en riktninge- pil 31 träffar det intilliggande vattenröret 23 i nästa rad 29. De härigenom vid sidorna bildade tomrummen i var- annan rad utfylls med vattenrör 23a, som lämpligen har endast hälften så stor diameter som vattenrören 23.

På samma sätt är förvärmningsrören 22 i sidled så förskjutna relativt förvärmníngsrören 21 och förvärm- ningsrören 21 relativt förvärmningsrören 20 att de genom en spalt 20' strömmande avgaserna enligt en riktningspil 32 träffar det i genomströmningsriktningen H närmast be- lägena förvärmníngsröret 21 respektive 20.

Med utgångspunkt från det genom aslutningen 19 inma- tade och för uppvärmning avsedda bruksvattnet kan den med vattenrören 23 respektive 23a försedda delen betecknas så- som förångardel 33 och den med förvärmningsrören 20, 21, 22 försedda delen betecknas sasom förvärmningsdel 34. Värme- växlarkåpans 1 botten 27 lutar något från inloppsstutsen 2 till utloppsstutsen 3 gentemot horisontalplanet och är omedelbart före utloppsstutsen 3 försedd med ett avlopps- rör 35 för kondensat.

I det till inloppsstutsen 2 gränsande området är varmvatten-ångkammaren 12 försedd med en nedre varmvatten- avloppsstuts 36 och en övre ångavtappningsstuts 37. I den 10 15 20 25 30 35 79020613-6 6 första varmvattenkammaren 10 och den andra varmvattenkam- maren 11 kan ävenledes avtappningsstutsar 38, 39 för varm- vatten vara anordnade. ' Vattenrören är,såsom visas i fig. 3, insatt i mot rörens yttre diameter svarande hål 40 i bruksvattenkamma- rens 5 bottenplatta 17 och där fastsatta medelst en svets 41, så att vattenrörens 23 respektive 23a mynningar är öpp- na i riktning mot varmvatten-ångkammaren 12. För att bi- bringa de endast från bottenplattan 17 liksom nedhängande vattenrören 23 respektive 23a en tillräcklig lägesstabili- tet är det lämpligt att lägesfixera de till varandra gräns- ande vattenrören 23 respektive 23a och på samma sätt de till* varandra gränsande förvärmningsrören 20 respektive 21 respektive 22 på rätt avstånd från varandra medelst i det nedre området anbragta distansstycken 42, så att spalt- erna 20' respektive 30 icke kan förändras.

Värmeväxlaren är ansluten till en konventionell genomgângstunnelugn 43, som på konventionellt sätt består av ett långsträckt ugnshus 44 med ett genomgående bakrum i vilket ett ändlöst, drivet bakhand 46 är anordnat, som uppbär bakgods. Bakrummet H5 är uppifrån och underifrån H5, uppvärmbart medelst från en icke visad brännare kommande av- gaser, som enligt visade, heldragna strömningspilar U9a styrs genom motsvarande varmgaskanaler H7, H8 längs bak- rummets övre respektive undre sidor och härvid anger sin värme till radiatorer 47', 48' samt härefter strömmar in en avgassamlingskanal H9. 2 Från bakrummet 45 utsugs dessutom enligt punkt- streckade pilar 50 i fig. H mättad eller våt ånga som in- nehåller en rad aromatiska ämnen och pâ samma sätt som avgaserna i avgassamlingskanalen RQ strömmar in í ett sam- lingsrum 51. Från samlingsrummet 51 införs blandningen av avgas och vattenånga via inloppsstutsen 2 i värmeväxlaren och sugs härvid medelst en efter utloppsstutsen 3 anordnad sugfläkt 52 genom värmeväxlaren. Från sugfläkten 52 matas den i stor utsträckning avkylda och torra strömmen av av- gaser exempelvis till en skorsten. 10 15 20 25 30 35 7900613-6 7 Avgasernas och vattenångornas avkylning och kondens- ering i värmeväxlaren och i överensstämmelse härmed bruks- vattnets uppvärmning äter rum på följande sätt. De genom inloppsstutsen 2 i värmeväxlarkâpan 1 enligt genomström- ningsriktningspilarna H inkommande avgaserna och vatten- ångorna har en temperatur av 520 - 600 K. De träffar först vattenrörens 23 respektive 23a relativt stora tvärsnitt och sugs under kraftig virvelbildníng genom spalterna 30 med motsvarande högre hastighet. Härigenom uppstår en hög, konvektiv värmeöverföring från dessa vattenånga innehåll- ande avgaser till vattenrören, så att det vid vattenrörens 23 respektive 23a inre vägg 53 (se fig. 3) uppträder tem- peraturer av mer än 373 K, vilket medför att det i vatten- rören befintliga vattnet förångas. Väggtemperaturerna i de närmare inloppsstutsen 2 belägna vattenrören 23 respektive 23a är givetvis högre än väggtemperaturerna i de i genom- strömningsriktningen H längre bort från inloppsstutsen 2 belägna vattenrören 23 respektive 23a.

När avgaserna inklusive vattenångan under motsvar- ande avkylning har genomströmmat förångardelen 33, kommer de in i förvärmardelen 3U. Här äger den konvektiva värme- överföringen från avgaserna till förvärmníngsrören 22, 21, 20 rum, om än på en lägre temperaturnivá, men för övrigt på samma sätt som i förângardelen 33. Dessutom kondenseras emellertid här det i avgasen ingående, vid förbränningen bildade vattnet och det genom färdiggräddningen från bak- godset till vattenångan överförda vattnet, eftersom tempe- raturen vid förvärmningsrörens 22, 21, 20 ytterväggar är lägre än 373 K. I denna förvärmningsdel 34 återvinns följ- aktligen en avsevärd del av det i avgaserna och vattenângan ingående strömmar nom avloppsröret. Eftersom avgaserna även innehåller S02. avrinner även vid avkylningen bildad svavelhaltig syra CHZSO3) med det kondenserade vattnet. Dessutom avrinner med det kondenserade vattnet även mjölksyra, ättiksyra och lik- nande vid bakningen bildade syror. På grund härav är värme- växlaren i sin helhet framställd av korrosionsbeständigt vattnets förångningsvärme. Det kondenserade vattnet nedåt längs förvärmningsrören 22, 21, 20 och ut ge- 10 15 20 25 30 35 7-900633-6 .- 8 material, exempelvis av höglegerat kromnickelstål, d.v.s. 18/8-stål.

Det genom anslutningen 19 i kallvattenkammaren 9 inströmmande vattnet uppvärms något vid strömningen genom förvärmningsrören 20 till den första varmvattenkammaren 10. Vid vidaretransporten från den första varmvattenkam- maren 10 genom förvärmningsrören 21 till den andra varmvat- tenkammaren 11 åstadkommes en ytterligare uppvärmning. Vid strömningen genom den tredje raden förvärmningsrör 22 till varmvatten-ångkammaren 12 åstadkommes en ytterligare upp- värmning till strax under vattnets kokpunkt. Från varm- vatten-ångkammaren 12 rinner vattnet in i vattenrören 23 respektive 23a, där det icke längre strömmar. På grund av den redan beskrivna värmeöverföringen förångas vatten på vattenrörens 23 och 23a inre väggar 53 och stiger i form av ångblåsor uppåt in i varmvatten-ångkammaren 12. Denna ånga kondenseras vid uppstigningen genom vattnet åter, så länge detta vatten icke redan har uppnât kokpunkten. När allt i varmvatten-ångkammaren befintligt vatten håller kok- punktstemperatur, stiger dessa ängblåsor ända upp i den övre delen av kammaren 12, där det bildas en ângatmosfär av våt eller mättad ånga. Denna ånga kan utsugas genom ång- avtappningsstutsen 37 och själv på nytt användas för ång- begjutning av bakgodset i bakugnen H3. På samma sätt kan varmvatten för uppvärmningsändamål, exempelvis för rumsupp- värmning eller för uppvärmning av fett- eller chokladmassor eller för drivning av absorptionskylanläggningar för bak- gods uttas genom varmvattenavloppsstutsen 36.

Från den första respektive andra varmvattenkamma- ren 10 respektive 11 kan varmvatten med en temperatur av under 373 K, som exempelvis används för tillrörning av deg för bakgods, allt efter behov uttas genom avtappningsstut- sen 38 respektive 39.

I skiljeväggarna 13 och närmare bestämt i de övre delväggarna 14 är hål Sh upptagna med endast några få mil- limeters diameter, genom vilka å ena sidan säkerställs att samma tryck råder i samtliga kamrar 9 - 12, utan att det á andra sidan kan uppträda några nämnvärda ångströmmar med 10 15 20 25 30 7900613-6 9 motsvarande återkondensation mellan de enskilda kamrarna.

Härigenom säkerställs samtidigt även att vattenytan 55 i samtliga kamrar 9, 10, 11, 12 ligger i huvudsak på samma nivå. Om det av icke förutsebara orsaker mellan två till varandra gränsande kamrar plötsligt skulle uppstå en större tryckskillnad, kan denna utjämnas genom respektive utjäm- ningskanal 18,varvid i så fall samtidigt ett motsvarande vattenflöde äger rum till den angränsande kammaren, i vil- ken dessförinnan ett relativt undertryck har rått.

För att utifrån kunna genomföra en lätt rengöring av vattenrören 23, 23a och förvärmningsrören 20, 21, 22 är värmeväxlarkàpans längsväggar 56, 57 löstagbara. För detta ändamål är de lösbart fästa medelst snabblås 58.

Vattenytans reglering i kallvattenkammaren 9 åstad- kommes medelst en nedre nivåvakt 59 och en övre nivâvakt 60, via vilka en icke visad matarpump för vattenförsörjningen styrs. Om vattenytan i kallvattenkammaren 9 sjunker så djupt att den nedre nivävakten aktiveras, sättes pumpen i drift, så att vatten inpumpas i kammaren 9. Om vattenytan Sedan stiger tillsatt den övre nivåvakten 60 aktiveras, sätts pumpen på nytt ur drift. De båda nivåvakterna 59, 60 är, sasom visas i fig. 1, så anordnade att vattenytan är belägen ungefär mitt i utjämningskanalen 18. Vatten- transporten från kammare till kammare på det beskrivna sät- tet äger rum enligt den så kallade termosifonprincipen, enligt vilken vattenströmningen åstadkommes av temperatur- fallet från kammare till kammare och de härigenom åstad- komma tryckskillnaderna.

För att förhindra att det genom sugfläkten 52 dels på bakrummet H5 och dels på den icke visade brännaren ut- övade sugdraget med alla därmed förbundna olägenheter på förbränningen och på de konstanta fuktighetsförhållandena i bakrummet ändras, är en dragbegränsare 61 anordnad mellan avgassamlingsrummet 51 och värmeväxlaren. När ett visst sugdrag, d.v.s. ett visst undertryck, överskrids öppnas här en ventil 62, så att extra luft kan insugas från atmosfären. Arbetspunkten för ventilen 62 är inställbar, exempelvis mellan 0 och minus 10 meter vattenpelare. För 7900615-6 10 övrigt är sugfläkten 52 pâ känt sätt så utförd att även vid olika flöden pâ avgaserna och vattenängan, d.v.s. vid olika frammatníngseffekt, ett i huvudsak konstant sugdrag till ugnen bibehâlles. 5 För att för övrigt vid värmeväxlaren hålla de där uppträdande värmeförlusterna så små som möjligt kan denna givetvis, på samma sätt som ugnen 43, vara värmeisolerad. Överföríngen av ånga från värmeväxlaren till genom- gångstunnelugnens bakrum åstadkommas genom en ledning 63.

Claims (11)

10 15 20 25 30 7900613-6 11 PATENTKRAV

1. Sätt att tillvarata spillvärmen från genomgånge- tunnelugnar för bakníngsändamål, vilka är försedda med en rökgasuppvärmning, vars avgaser matas till en värmeväxlare och där avkyls för ångalstring och varvid den vid bakningen alstrade vattenângan matas till en värmeväxlare och där kon- denseras för förvärmning av det vatten som skall förångas, k ä n n e t e c k n a t av att avgaserna och vattenångan blandas och gemensamt styrs först genom en förângardel i en med åtminstone tva steg utformad värmeväxlare och härefter under kondensation av blandningens vattenandel genom ett förvärmningssteg i värmeväxlaren.

2. Värmeväxlare för tillämpning av sättet enligt patentkravet 1, med en vid den ena änden med en inlopps- stuts och vid den andra änden med en utloppsstuts för av- gaser försedd värmeväxlarkåpa, i vilken rör för förvärmning och/eller förängning av bruksvatten är anordnade, k ä n- n e t e c k n a d av att en förångardel (33) och en för- värmningsdel (34) är anordnade i följd i avgasernas och vattenångornas genomströmningsriktning (4), att förvärm- ningsrören (20, 21, 22) är anordnade på samma sätt som en tvärströms värmeväxlare och att vid den ena änden tillslut- na och i riktning mot auvarmvatten-ångkammare (12) öppna vattenrör (23, 23a) är anordnade i förångardelen vinkel- rätt mot avgasernas och vattenángornas genomströmningsrikt- ning.

3. Värmeväxlare enligt patentkravet 2, k ä n n e- t e c k n a d av att flera vinkelrätt mot genomströmnings- riktningen (H) anordnade rader (28, 29) av vattenrör (23, 23a) är anordnade i genomströmningsriktningen i följd i förångardelen (33).

4. Värmeväxlare enligt patentkravet 2 eller 3, k'ä n- n e t e c k n a d av att de i en rad (28 resp. 29) till varandra gränsande vattenrören (23, 23a) är anordnade relativt varandra under frilämnande av en spalt (30), vars bredd är betydligt mindre än rörens diameter. 7900613-6 10 15 20 25 30 12

5. Värmeväxlare enligt patentkravet 3 eller H, k ä n n e t e c k n a d av att vattenrören (23, 23a) i till varandra gränsande rader (28, 29) är fdrskjutet an- ordnade relativt varandra.

6. Värmeväxlare enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone en varmvattenkammare (10 respektive 11) är anordnade före varmvatten-ångkamma- ren (12) och en kallvattenkammare (9) är anordnad före varmvattenkammaren (10 resp. 11), varvid kamrarna genom flera förvärmningsrör (20, 21, 22) är förbundna med var- andra.

7. Värmeväxlare enligt patentkravet 6, k ä n n e - t e c k n a d av att de tvâ till varandra gränsande kamrar (9, 10 respektive 10, 11 respektive 11, 12) förbindande förvärmningsrören (20, 21, 22) är U-formiga.

8. Värmeväxlare enligt patentkravet 2 eller 6, k ä n n e t e c k n a d av att ett litet hål (54) är an- ordnat åtminstone mellan varmvatten-ångkammaren (12) och den angränsande varmvattenkammaren (11).

9. Värmeväxlare enligt patentkravet 2 eller 6, k ä n- n e t e c k n a d av att kamrarna (9-12) är åtskilda av skiljeväggar (13), som var och en består av en nedre och en övre delvägg (14 respektive 15), som vid sina överlapp- ningsställen innesluter en tvâ till varandra gränsande kam- rar (9 och 10 respektive 10 och 11 respektive 11 och 12) förbindande utjämningskanal (18).

10. t e c k n a d av att åtminstone en vägg (56, 57) i värme- Värmeväxlare enligt patentkravet 2, k ä n n e- växlarkåpan (1) är löstagbar.

11. t e c k n ard av att den består av korrosionsbeständigt Värmeväxlare enligt patentkravet 2, k ä n n e - material.