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DE19539858A1 - Verfahren zum Betreiben eines Backofens und ein nach diesem arbeitender Backofen - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Backofens und ein nach diesem arbeitender Backofen

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DE19539858A1
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A21BAKING; EDIBLE DOUGHS
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Backofens und ein nach diesem arbeitender Backofen mit Energierückgewinnung.
Bekannt sind bei Backöfen die Verwendung von Wärmetauschern zur Rückgewinnung von Abwärmeenergie. Bei der Verwendung von Wärmetauschern treten immer die gleichen Probleme auf und zwar
  • - hohe Kondensatanteile, die nicht vollständig entsorgt werden,
  • - extreme Abkühlung der Rauchgase, so daß die Kaminanlage nicht mehr den notwendigen Zug aufweist,
  • - Veränderungen im Backverhalten treten durch einen Strömungsabriß,
  • - ungenügender Schwadenabzug, wobei Risse im Backgut die Folge sind.
Durch die hohen Backprozeßtemperaturen ergeben sich an gasbefeuerten Etagen- und Stikkenbacköfen Abgastemperaturen von ca. 280-320 °C, die für eine Wärmerückgewinnung genutzt werden können. Pro Stunde Brennerzeit fallen bei einem Ofen pro Quadratmeter Backfläche etwa 11-13 Kubikmeter Abgas an.
Bei einer durchschnittlichen Brennerlaufzeit pro Tag von 4,5 Stunden entstehen täglich 50-60 Kubikmeter Abgas pro Quadratmeter Backfläche.
Bei einer Abgastemperatur von 300°C können bei Abkühlung auf 180°C pro Quadratmeter Backfläche 2,4-2,8 kWh an Wärme zurückgewonnen werden. Damit könnten pro Tag und Quadratmeter Backfläche 60-70 Liter Warmwasser mit 45°C erzeugt werden.
Aus der DE-OS 28 03 091, ist bekannt, bei Durchlaufbacköfen die Abgase einer Rauchgasumwälzheizung und den aus dem Backraum abgeführten Backschwaden zu mischen, gemeinsam einem Wärmetauscher zuzuführen und zur Dampferzeugung zu verwenden.
Diese Art der Wärmerückgewinnung ist sehr aufwendig im Verhältnis zur zurückgewinnbaren Wärmeenergie. Dies um so mehr, da der Hauptanteil der Wärmeenergie, die Verdampfungswärme, die im Backschwaden enthalten ist, bei dieser Art der Wärmerückgewinnung nicht oder nur in sehr geringem Maße genutzt werden kann. Dieser Dampf trägt im Grunde nicht zur Energiezufuhr beim Backen bei, enthält aber sehr viel Kondensationswärme, die ungenutzt den Backofen verläßt.
Der Nachteil der bisher bekannten Lösungen besteht darin, daß bei zu starker Abkühlung der Rauchgase die Kaminanlage nicht mehr den notwendigen Zug aufweist. Aus diesen Grunde werden meist kleinere Wärmetauscher verwendet, bei denen der größte Teil der Wärmeenergie ungenutzt bleibt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Backofens und ein nach diesem Verfahren arbeitenden Backofen zu schaffen, wobei eine größtmögliche Abwärmeenergierückgewinnung erreicht werden soll und auf einen Kamin verzichtet werden kann. Weiterhin sollen gleichmäßige Zugverhältnisse im Umluftsystem und damit eine gleichmäßigere Wärmeverteilung erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Backofen mit Energierückgewinnung mittels Wärmetauscher durch einen Abluftventilator ein gleichbleibender Unterdruck erzeugt wird, wobei im Kanalsystem gleichmäßige Zugverhältnisse im Umluftsystem, eine gleichmäßige Wärmeverteilung und somit ein gleichmäßiges Backergebnis erreicht werden.
Der Backofen, als Umluftbackofen ausgebildet, weist im Abluftkanal zur Erzeugung eines Unterdruckes einen Abluftventilator, im oberen Teil des Backofens ein zum Backraum hin isolierten Speicherboiler, der als Überhitzungsschutz mit einer mit dem Abluftsystem verbundenen Warmluftabsaugung versehen ist und eine durch den Speicherboiler verlaufenden Rohrverbindung, die mit dem Schwadenabzug verbunden ist, auf.
Über einen Schwadenkondensator wird dem Schwadenabzug die Abwärme entzogen und einem Speicherboiler zugeführt. Die Abwärme wird über ein Doppelrohrsystem genutzt und diese der Verbrennungsluft zum Brenner zugeführt. Der Speicherboiler, in einer Größe von 100 l pro Quadratmeter Backfläche ausgelegt, ist im oberen Teil des Backofens oberhalb der Backkammer im Gehäuse integriert. Der Speicherboiler steht mit Wärmetauschern im Rauchgasabzug in Verbindung. Im Bereich unterhalb des Backraumes und der Brennkammer ist ein sich über den Querschnitt des Backraumes erstreckender Flachkanal angeordnet, der zur Erwärmung der Verbrennungsluft dient. Mit Hilfe des Flachkanals wird die Abwärme unterhalb der Brennkammer zur Verbrennungslufterwärmung genutzt.
Der neben der Backkammer angeordnete Gärraum ist mit einer Warmluftzuführung versehen, wobei die dem Gärraum zuzuführende Luft über das Rauchgas/Abluftabzugssystem erwärmt wird. Die Feuchte- und Wärmeregulierung für den Gärraum erfolgt aus der Restwärmeenergie. In der Warmluftzuführung für den Gärraum ein Ventilator angeordnet ist, der entsprechend dem Wärmebedarf steuerbar ist.
In der Brennkammer ist oberhalb des Brenners ein Dampfrohr angeordnet, das von dem Rauchgas erhitzt wird und das an seinem einen Ende mit einem über ein Magnetventil gesteuerten Wassereinlaß und mit seinem anderen Ende mit einer Dampfzuführung für den Backraum verbunden ist.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden.
In der Fig. 1 ist eine Etagenbackofen 1 dargestellt.
Dieser weist in seinem oberen Bereich oberhalb der Backetagen einen Speicherboiler 2 auf, der zu obersten Backetage hin mit einer Isolierung 21 versehen ist. Der Speicherboiler 2 steht mit einem Wärmetauscher 18 in Verbindung. Der Wärmetauscher 18 umgibt den Rauchgaskanal 16 und weist im unteren Bereich einen Einlaß 19 und im oberen Bereich einen Austritt 20 auf. Beide sind mit dem Speicherboiler 2 verbunden. Im Speicherboiler 2 sind jeweils ein Wärmetauscher 3 für Brauchwasser und ein Wärmetauscher 4 für die Heizung angeordnet. Der Schwadenabzug 5 der Backetagen steht mit dem im Speicherboiler 2 angeordneten Schwadenkondensator in Verbindung. Der Schwadenzugaustritt 6 ist mit dem Rauchgaswäscher 26 verbunden.
Unterhalb des Wärmetauschers 18 ist eine Luftvorwärmung 17 in Form eines Doppelmanteltauschers angeordnet, in der die Verbrennungsluft für den Brenner vorgewärmt wird.
Der Rauchgaswäscher 26 ist mit dem Rauchgasabzug 16 der Brennkammer verbunden. Im oberen Bereich weist dieser einen Kondensataustritt 11 auf, der über die Pumpe 13 und die Leitung 14 mit den Kondensatbehälter 12 verbunden ist.
Die Leitung 14 und der Kondensataustritt 11 sind mit einer innerhalb des Speicherboilers 2 liegenden Rohrschlange 25 verbunden. Der Kondensatbehälter 12 ist mit dem Kondensatabfluß 15 verbunden.
Im Rauchgaswäscher 26 wird das auf ca. 120°C heruntergekühlte Rauchgas gereinigt, neutralisiert und weiter abgekühlt. Der Ausgang des Rauchgaswäschers 26 ist mit dem Abluftkanal 8 verbunden. Im Abluftkanal 8 ist ein Ventilator 7 zur Erzeugung eines Unterdruckes angeordnet.
Am Abluftkanal 8 ist vor dem Ventilator 7 ein Bypasskanal 9 mit einer verschließbaren Klappe und ein Nebenlufteintritt 10 angeordnet. Dies dient als Überhitzungsschutz für den Speicherboiler 2. Übersteigt die Temperatur im Speicherboiler 2 einen vorbestimmten Grenzwert, wird die im Bypasskanal 9 angeordnete Klappe geöffnet. Der Nebenlufteintritt wird automatisch geschlossen. Über den sich zwischen Gehäuse und der relativ großen Oberfläche des Speicherboiler 2 befindenden Raum wird Luft gesaugt. Dies dient zur Abkühlung des Speicherboilers 2. Über die relativ großen Oberfläche des Speicherboilers 2 erfolgt ein guter Wärmeaustausch.
Unterschreitet die Temperatur den vorgegebenen Grenzwert, ist der Bypasskanal 9 verschlossen. Über den Ventilator 7 wird jetzt über den Nebenlufteinlaß 10 Luft angesaugt. Diese dient zur weiteren Abkühlung der Abluft. Damit wird eine Abkühlung auf ca. 40 bis 50°C erreicht.
Neben dem Etagenbackofen 1 ist ein Gärschrank angeordnet. Die für die Gärung benötigte Warmluft wird aus der Restwärmeenergie der Abluft gewonnen. Der Abluftkanal 8 im unteren Bereich ist dazu als Doppelrohrwärmetauscher 23 ausgelegt. Der Luftaustritt 22 ist über einen Ventilator mit dem Gärbereich verbunden. Über den Lufteintritt 24 wird die zu erwärmende Luft angesaugt.
Durch den Betrieb des Etagenbackofens 1 mit einem im Abluftkanal angeordneten Ventilator wird ein gleichbleibender Unterdruck erzeugt. Dadurch ist es möglich, nahezu vollständig die im Backprozeß anfallende Wärme auszunutzen und auf ein Kaminsystem zu verzichten.
Durch die Abkühlung und Reinigung der Rauchgase entsteht nur Abluft mit geringer Temperatur, die direkt ins Freie geleitet werden kann.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betreiben eines Backofens mit Energierückgewinnung durch Wärmetauscher dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Abluftventilator ein gleichbleibender Unterdruck erzeugt wird, wobei im Kanalsystem gleichmäßige Zugverhältnisse im Umluftsystem, eine gleichmäßige Wärmeverteilung und somit ein gleichmäßiges Backergebnis erreicht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Schwadenkondensator dem Schwadenabzug die Abwärme entzogen und einem Speicherboiler zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwärme über ein Doppelrohrsystem genutzt wird und diese der Verbrennungsluft zum Brenner zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte- und Wärmeregulierung für den Gärraum aus der Restwärmeenergie erfolgt.
5. Backofen zur Durchführung des Verfahrens, wobei der Backofen als Umluftbackofen mit nachgeschalteten Wärmtauschern ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, d a ß im Abluftkanal zur Erzeugung eines Unterdruckes ein Abluftventilator, im oberen Teil des Backofens ein zum Backraum hin isolierter Speicherboiler, der als Überhitzungsschutz mit einer mit dem Abluftsystem verbundenen Warmluftabsaugung angeordnet sind und der Schwadenabzug über eine durch den Speicherboiler verlaufenden Rohrverbindung, in der ein Schwadenkondensator angeordnet ist, mit dem Rauchgasabzug und der Rauchgasabzug über einen Rauchgaswäscher mit dem Abluftsystem verbunden ist.
6. Backofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherboiler in einer Größe von 100 Liter pro Quadratmeter Backfläche ausgelegt ist.
7. Backofen nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherboiler mit Wärmetauschern im Rauchgasabzug in Verbindung steht.
8. Backofen nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Rauchgaskanal ein Doppelmantelwärmetauscher oder im Bereich unterhalb des Backraumes und der Brennkammer ein sich über den Querschnitt des Backraumes erstreckender Flachkanal angeordnet ist, der zur Erwärmung der Verbrennungsluft dient.
9. Backofen nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der neben der Backkammer angeordnete Gärraum mit einer Warmluftzuführung versehen ist, wobei die dem Gärraum zuzuführende Luft über das Rauchgas/Abluftabzugssystem erwärmt wird.
10. Backofen nach Anspruch 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Warmluftzuführung für den Gärraum ein Ventilator angeordnet ist, der entsprechend dem Wärmebedarf steuerbar ist.
11. Backofen nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer oberhalb des Brenners ein Dampfrohr angeordnet ist, das von dem Rauchgas erhitzt wird und das an seinem einen Ende mit einem über ein Magnetventil gesteuerten Wassereinlaß und mit seinem anderen Ende mit einer Dampfzuführung für den Backraum verbunden ist.
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