Die Abwärmenutzung und Abluftreinigung von Öfen als Klein- feuerungsanlagen wird zunehmend aus Umweltschutzgründen wichtiger. So sind in der Verordnung über Kleinfeuerungsan- lagen nach der 1. BImSchV für erdgas-und heizölbetriebene Öfen mit aber 50 kW Nennleistung die maximalen Abgasverlu- ste festgeschrieben. Seitens des Gesetzgebers ist ab dem 1.

Januar 1998 vorgeschrieben, daß der Abgasverlustwert nur noch maximal 9% mit einer entsprechenden Untersetzung für ältere Anlagen betragen darf. Öfen der vorgestellten Größen- ordnung kommen vor allem im Lebensmittelbereich zur Anwen- dung und stellen dort aufgrund ihrer Vielzahl in ihrer Gesamtheit einen wesentlichen Energieverbraucher dar.

Allein in Deutschland gibt es ca. 25.000 Bäckereien, bei welchen der kostenintensivste und umweltbelastendste Faktor der Ofenbetrieb ist. Demzufolge besteht ein Bedarf an Möglichkeiten, die Abwärme der eingangs beschriebenen Kleinfeuerungsanlagen zu nutzen und die Energieverluste weitgehend zu minimieren.

Derzeit ist eine Vorrichtung bekannt, welche unter dem Begriff"Ökoblock"vermarktet wird. Gemäß diesem Stand der Technik wird das Rauchgas, welches in der Brennkammer durch Verbrennen des fossilen Brennstoffes zum Beheizen des Ofenraumes entsteht, in eine Kompakteinheit durch wasserge- füllte Kühlschlangen gekühlt und anschließend aber eine mit Kalkstein gefüllte Adsorber-Einheit naßchemisch im Gegen- strom gewaschen. Das in den Kühlschlangen erwärmte Wasser wird einer Speichereinheit bzw. einem Boiler zugeführt, wo die Rauchgasabwärme zur Wasseraufbereitung bzw. Raumlufthei- zung wiedergenutzt wird. Mit der der Rauchgasabwärmenutzung nachgeschalteten naßchemischen Rauchgaswäsche werden bei dem sogenannten Ökoblock speziell schwefelsaure Komponen- ten, die aber die Heizölbefeuerung in den Rauchgasstrom gelangen, an Kalk gebunden. Dabei wird aber Kohlendioxid in Folge der Verdrängungsreaktion aus dem Kalk freisetzt. Eine Bindung von Kohlendioxid beim Ökoblock wäre nur im Falle der Verwendung des teureren Brandkalkes gegeben, wobei hier aber die angesprochene CO2-Minimierung des Rauchgasstromes auf den Herstellungsgrozeß von Brandkalk mit der Freiset- zung von CO2 verlagert wird und damit keinen wirklichen Beitrag zur Senkung des C02-Ausstoßes darstellt. Eine tatsächliche Verminderung des CO2-Ausstoßes ist nur indi- rekt mit stärkerer Rauchgaswärmenutzung und der damit verbundenen Einsparung von Alternativwärmeträgern, die auf Verbrennungsprozeßen beruhen, wobei wiederum CO2 entsteht, gegeben.

Desweiteren ist an dem Ökoblock des Standes der Technik nachteilig, daß zwar die Rauchgasabwärme rückgewonnen wird, aber eine effektive Nutzung mit der auf die Warmwassererzeu- gung bzw. Raumheizung ausgerichteten Abwärmeverwertung nicht gegeben ist. Der Ökoblock des Standes der Technik hat eine vollständige Verwertung der Rauchgasabwärme bis auf Abgastemperaturen von 40 °C zum Ziel, wobei bewußt Wasser mit seiner ausreichend niedrigen Vorlauftemperatur zur Anwendung kommt. Damit sind zwangsläufig die Vorlauftempera- turen des Wärmeträgers bestimmt, die seine energetische Verwertung auf die Warmwasserbereitung bzw. Raumbeheizung begrenzt. Hierin liegt jedoch ein weiterer Nachteil begrün- det, nämlich der, daß die Rauchgasabwärmenutzung des Stan- des der Technik an einen sporadischen, diskontinuierlichen Warmwasserbedarf gebunden ist und die Raumheizung bekannt- lich jahreszeitlichen Bedarfsanforderungen unterliegt. So wird beispielsweise im Sommer überschüssige Heizungswärme anfallen, die dann schlußendlich doch an die Umgebung als Abwärme entlassen werden muß.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrich- tung zur Verfügung zu stellen, welche die Abwärme von Kleinfeuerungsanlagen sinnvoll nutzen, ohne daß die Abwärme- energienutzung saisonalen Schwankungen unterliegt.

Verfahrenstechnisch wird die vorliegende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorrichtungstechnisch wird die obige Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 14 gelöst.

Erfindungsgemäß werden die den Brennerraum einer Kleinfeue- rungsanlage, insbesondere eines Backofens, verlassenden Rauchgase einem mit einem Hochtemperatur-Wärmeträgermedium gefüllten ersten Wärmetauscher zugeführt und hierdurch auf eine erste Temperatur vorgekühlt. Die vorgekühlten Rauchga- se werden dann mindestens einem mit einem Niedertempera- tur-Wärmeträgermedium gefüllten zweiten Wärmetauscher zugeführt und hierdurch weiter auf eine zweite Temperatur, vorzugsweise aber dem Taupunkt der Rauchgase oder im Be- reich von 30 bis 70 °C abgekühlt.

Das mit einem Teil der Rauchgasenergie beladene Hochtempera- tur-Wärmeträgermedium wird zur Erwärmung von Materialien oberhalb des Siedepunktes von Wasser verwendet und das bzw. die mit einem Teil der Rauchgasenergie beladene (n) Nieder- temperatur-Wärmeträgermedium (en) wird bzw. werden für Nie- dertemperaturprozesse in der Backvorbereitung, insbesondere Auftauprozesse oder Heizung des Garraumes sowie für die Erzeugung von Heißwasser verwendet. Beide Wärmeträgermedien können bevorzugt alternativ oder zusätzlich zum Betreib einer Absorptionskälteanlage genutzt werden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 14 weist ein Sauggebläse auf, welches mit dem Ausgang des Brennerraumes einer Kleinfeue- rungsanlage zum Abführen der Rauchgase über eine Rohrlei- tung verbunden ist, sowie wenigstens einen ersten Wärmetau- scher, der mit einem Hochtemperatur-Wärmeträger gefüllt ist und der mit den Rauchgasen in Kontakt tritt und diese dadurch auf eine erste Temperatur vorkühlt, sowie wenig- stens einem zweiten Wärmeaustauscher, der mit einem Nieder- temperatur-Wärmeträger gefüllt ist und der mit dem vorge- kühlten Rauchgas in Kontakt tritt und dieses dadurch auf eine zweite Temperatur, vorzugsweise entweder über dem Taupunkt oder von ca. 30 °C bis 70 °C, weiter abkühlt.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Öfen, beispielsweise im Bäckereiwesen, durch einfache Nachrüstung mit einer unterdruckgeregelten Kreislaufgasführung der Abluft über den Backofen zu modernisieren, wobei die ausge- schleuste Abluft an der Druckseite des Kreislaufsystems abgesaugt wird, ohne daß ein neuer Ofen angeschafft und installiert werden muß.

Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine effektive Ofentechnik, eine effiziente Abwärmenutzung, sowie eine hohe nutzbare Vorlauftemperatur bzw. Energiedichte des Wär- memediums.

Dabei zeichnet sich die vorliegende Vorrichtung durch eine einfache Handhabung sowie geringe Investitions-und Be- triebskosten aus. Besonders vorteilhaft ist, daß die Vor- richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als kompakte, modulare Baueinheit bereitgestellt werden kann, so daß mit einem baukastenartigen Ausbauprogramm je nach den örtlichen Gegebenheiten entsprechend dem Bedarf und der Leistung der Ofentechnik individuell nachgerüstet werden kann.

Die Unteransprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.

Üblicherweise sind moderne Backöfen aus Kostengründen mit Umluftführung und heizöl-oder erdgasbetriebenem Strahlungs- brenner ausgestattet. Die Abluft-bzw. Abgastemperatur am Ofenausgang, insbesondere Backofenausgang, beträgt dabei bis zu 300 °C und einem aber den Abgaskamin bestimmten Unterdruck am Ausgang des Backofens von bis zu 1 mbar. Der Abgasvolumenstrom pro Quadratmeter Backfläche liegt durch- schnittlich bei 10 m3 Abgas/h.

Entscheidend ist für die vorliegende Erfindung, daß wenig- stens zwei Wärmetauscher eingesetzt werden, wobei bei dem ersten Wärmetauscher ein Hochtemperatur-Wärmeträgermedium verwendet wird, und der in Prozeßrichtung nachgeschaltete zweite Wärmetauscher ein Niedertemperatur-Wärmeträgermedium enthält.

Unter Hochtemperatur-Wärmeträgermedium ist hier ein Wärme- trägermedium mit einem Arbeitsbereich von etwa 280 °C bis etwa 20 °C, insbesondere etwa 220 °C bis etwa 20 °C zu verstehen. Als Hochtemperatur-Wärmeträgermedium wird vor- teilhaft ein Wärmeträgeröl verwendet, welches auf einem was- serstoffbehandelten Mineralöl mit Additiven, das für einen gelegentlichen unbeabsichtigten Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen ist. Ein derartiges Wärmeträgeröl wird beispiels- weise unter dem Handelsnamen"Calfo"FG vertrieben und kann auf Vorlauftemperaturen von über 270 °C erwärmt werden.

Für bestimmte Anwendungen kann anstelle eines Thermoöls auch Wasser oder Wasserdampf unter Druck eingesetzt werden.

Der Arbeitsbereich ist damit zwar auf maximale Temperaturen um ca. 160 °C eingeschränkt, wodurch sich aber keine Nach- teile ergeben, wenn diese Temperaturen für den bestimmten Endverbraucher ausreichen.

Als Niedertemperatur-Wärmeträgermedium wird ein Wärmeträger- medium mit einem Arbeitsbereich von etwa 180 °C bis etwa 10 °C, insbesondere etwa 120 °C bis etwa 10 °C bezeichnet.

Vorzugsweise kann Wasser bzw. Wasserdampf, gegebenenfalls unter Druck, als Niedertemperatur-Wärmeträgermedium einge- setzt werden.

Das Wärmeträgermedium, welches aus der zweiten Niedertempe- ratur-Wärmetauscher-Stufe stammt, weist typischerweise eine Vorlauftemperatur von ca. 90 °C auf, wobei die Vorlauftempe- raturen im Bereich von 50 °C bis 100°C einstellbar sind.

Erfindungsgemäß können auch mehrere Wärmetauscher mit Hochtemperatur-oder Niedertemperatur-Wärmeträger vorgese- hen sein, die im Bedarfsfalle auch mit unterschiedlichen Wärmeträgermedien arbeiten können. Ebenso ist es möglich sowohl im Hochtemperaturbereich als auch im Niedertempera- turbereich mehrere Wärmetauscher einzusetzen.

Selbstverständlich kann auch in allen Wärmetauschern das gleiche Wärmeträgermedium zum Einsatz kommen. Allerdings wird im Niedertemperaturbereich Wasser wegen der guten Wärmetragereigenschaften einerseits und seiner Kostengün- stigkeit und Ungiftigkeit andererseits bevorzugt.

Besonders vorteilhaft sind die Wärmetauscher als Plattenwär- metauscher ausgebildet. Alternativ eignen sich Ringkanalwär- metauscher, die in ihrer geometrischen Form besonders gut an Abgasrohre angepaßt sind. In einer bevorzugten Ausfüh- rungsform wird der Wärmetauscher als Kompakteinheit aus zwei hintereinander geschalteten, separat mit Wärmeträgerme- dium füllbaren Wärmetauschern ausgebildet, um eine effekti- ve und Endverbraucher-orientierte Wärmebereitstellung über den Wärmeträger zu sichern. So können beispielsweise ständi- ge Endverbraucher, die parallel zum Prozeß, etwa dem Back- prozeß, betrieben werden, mit der beim Backprozeß anfallen- den Abwärme beheizt werden.

Im ersten Wärmetauscher wird erfindungsgemäß ein Hochtempe- ratur-Wärmeträger, typischerweise ein Thermoöl durch die Rauchgase erwärmt. Dieses kann vorteilhaft in sogenannten Thermoöl-Öfen direkt für den Backprozeß genutzt werden.

Diese Nutzung erweist sich als besonders vorteilhaft, da sie zeitlich mit dem Anfall der größten Abwärmemenge koinzi- diert. Bei üblichen Backtemperaturen werden Rauchgastempera- turen von durchschnittlich etwa 220 bis 250 °C erreicht.

Daraus resultieren typische Vorlauftemperaturen des Hochtem- peratur-Wärmeträgers von ca. 140 bis 160 °C.

Weiter ist beim industriellen Backen und/oder Kochen z. B. der Betrieb von normalerweise mit Gas oder elektrisch beheizten Kochern oder Fettbackgeräten mit der Abwärme des Rauchgases denkbar. Derartige Fettbackgeräte weisen Be- triebstemperaturen von 200 °C bis 250 °C auf. Im Stand der Technik wurden derartige Fettbackgeräte bislang im wesentli- chen elektrisch beheizt.

Die abgestufte Wärmeentnahme gemäß der vorliegenden Erfin- dung führt bei einer Abgastemperatur von 300 °C zu einem Hochtemperatur-Wärmeträgermedium mit einer Vorlauftempera- tur von ca. 230 °C bis 290 °C. Dieses Hochtemperatur-Wärme- trägermedium kann beispielsweise aber Spiralen mit dem zu erhitzenden Fett in Kontakt gebracht werden und dieses auf die benötigte Betriebstemperatur von ca. 200 °C bis 254 °C bringen.

Eine bevorzugte Verwendung der in der ersten oder zweiten Wärmetauscherstufe rückgewonnenen Abwärme besteht in dem Betrieb einer Absorptionskälteanlage. Eine Absorptionskälte- anlage kann beispielsweise zur Herstellung von Eiswasser, zum Frosten oder zur Raumklimatisierung genutzt werden. Für Absorptionskälteanlagen wird eine stabile Vorlauftemperatur von vorzugsweise 80 bis 180 °C benötigt. Damit eignet sich bei Fehlen von anderen Endverbrauchern für Hochtemperaturan- wendungen sowohl die im Hochtemperatur-Wärmeträger gespei- cherte Energie als auch z. B. bei einer Verwendung von Wasserdampf oder Wasser unter Druck als Niedertemperatur- -Wärmeträger die in diesem gespeicherte Energie zum Betrieb der Kälteanlage. Mit Wasserdampf bzw. Wasser unter Druck als Wärmeträger lassen sich leicht Wärmeträgervorlauftempe- raturen im Bereich um 100 °C einstellen.

Die Verwendung der Abwärme zum Betrieb einer Kälteanlage bietet den Vorteil, daß die von dieser benötigten Energie- mengen mit den von der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereit- gestellten korrelieren. Auch handelt es sich um einen saisonal gleichbleibenden bzw. gegebenenfalls in der wärme- ren Jahreszeit sogar eher höheren Energiebedarf.

Das Funktionsprinzip einer Absorptionskälteanlage beruht auf der Verwendung eines Kühlmittels, in der Regel Ammoniak oder Lithiumbromid, das in einem Absorptionsmittel, überwie- gend Wasser, in einem ersten Behälter absorbiert wird.

Mittels einer Pumpe wird das Gemisch in den Desorber ge- pumpt, wo durch Wärmezufuhr das Kühlmittel aus dem Absorpti- onsmittel freigesetzt wird. Das Absorptionsmittel wird in den ersten Behälter zurückgeführt, wobei es meist verrie- selt wird, um die Absoprtion des Kühlmittels zu verbessern.

Das Kühlmittel wird in einem weiteren Behälter, in der Regel durch Kühlwasser oder Kühlluft, kondensiert. Über ein Drosselorgan wird es dann verdampft, wobei im allgemeinen ein Wärmeträger abgekühlt wird. Danach wird auch das Kühlmittel in den ersten Behälter zurückgeführt und wieder in dem Absorptionsmittel absorbiert.

Zweckmäßigerweise kann die Kälteanlage konstruktiv so angepaßt werden, daß der aber die heißen Rauchgase erwärmte Hoch-bzw. Niedertemperatur-Wärmeträger die Abwärme direkt dem in die Kälteanlage integrierten Wärmetauscher des Desorbers überträgt. Im allgemeinen ist der Desorber als rohrförmiger Behälter ausgeführt, dessen, wegen der besse- ren Wärmeübertragung gewellte Außenfläche direkt mit einer integrierten Heizung der Kälteanlage beheizt wird. Erfin- dungsgemäß ist es bevorzugt, den durch die Rauchgase der Kleinfeuerungsanlage erwärmten Wärmeträger aber Rohrleitun- gen, die zweckmäßig spiralförmig um den Desorber angeordnet sind, auf den Desorber zu übertragen. Vorzugsweise werden die Rohre in den Verteifungen der gewellten Außenfläche angeordnet. Es ist natürlich ebenso denkbar, die heißen Rauchgase direkt zur Beheizung des Desorbers einzusetzen.

Sollte der Energieeintrag durch die Abwärme nicht ausrei- chen, kann durch die integrierte Heizung, z. B. einen Gas- brenner, der Kälteanlage die fehlende Energie zugesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei der Abwärme- nutzung durch eine Absorptionskälteanlage das Rauchgas in einem gegebenenfalls zweiten Niedertemperatur-Wärmetauscher auf Temperaturen von 30 bis 70 °C weiter abgekühlt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die in dem Hochtemperatur-Wärmeträgermedium gespeicherte Rauchgase- nergie zum Betrieb von einem oder mehreren Thermoöl-Öfen eingesetzt und die in dem Niedertemperatur-Wärmeträgermedi- um gespeicherte Energie zum Betrieb einer Absorptionskälte- anlage genutzt. Die Rauchgase werden hierbei im zweiten Wär- metauscher auf Temperaturen über ihrem Taupunkt, typischer- weise ca. 70 bis 90 °C je nach Brennstoff, abgekühlt. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine für die Ableitung ohne einen Kamin ausreichende Abkühlung der Rauchgase sicherge- stellt. Erfindungsgemäß wird lediglich eine Abgasleitung benötigt.

Eine weitere kontinuierlich benötigte Energieentnahmestelle für die im Niedertemperaturbereich rückgewonnene Abwärme stellt beispielsweise auch die Beheizung eines Garraumes auf Temperaturen von 50 bis 80 °C, insbesondere ca. 64 °C bis 80 °C dar. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für die aus der zweiten Wärmetauscherstufe erhaltene Abwärme liegen beispielsweise in der Beheizung von Auftauräumen.

Selbstverständlich kann die Abwärme bei Bedarf auch zu Heizzwecken verwendet werden, wobei vorteilhafterweise der Rücklauf der Endverbraucher hierfür einer weiteren energeti- schen Nutzung zugeführt wird.

Beide Wärmeträgermedien können vorteilhaft mit eigenständi- gen Boilersystemen verbunden werden, wobei der Boiler für das Hochtemperatur-Wärmeträgermedium zweckmäßigerweise mit einem geringen Überdruck betrieben wird, um Verlusten an Wärmeträgeröl in Folge des Dampfdruckes entgegenzutreten.

Alternativ können an den bzw. die separaten Boiler verschie- dene Abnehmer angeschlossen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erweitert in dieser Hinsicht die Möglichkeiten der Abwärmenutzung enorm und erlaubt eine weitgehend indivi- duelle Anpassung an den jeweiligen Bedarf und natürlich die zur Verfügung stehende Abwärme der Kleinfeuerungsanlage.

Dabei werden durch die bevorzugte modulare Bauweise die Kosten dennoch sehr gering gehalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren erzielt eine deutliche Absenkung des Abgasverlustwertes weit unterhalb der gesetz- lich festgeschriebenen Grenzwerte, wobei die gewonnene Abwärme effektiv mit der Zuführung, z. B. in den Backvorbe- reitungsprozeß, verwertet und genutzt wird. Der Wirkungs- grad wird durch die Abgastemperatur bestimmt und liegt bei mindestens 80 %, insbesondere bei ca. 85% bzw. für Öfen mit einer Leistung von 50 kW bei einer nutzbaren Wärmemenge von ca. 7 kW.

Die Leistung der verwendeten Einzelverbraucher wie z. B.

Umwälzpumpen, Saug-Zug-Gebläse, sowie Steuerungssystem, liegt im Verbrauch für Öfen mit einer Leistung von ca. 50 kW bei maximal 1,3 kW, ist also sehr gering.

Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, das gegebenen- falls abgekühlte Rauchgas einer Reinigungsstufe zuzuführen.

Die Rauchgasreinigung geschieht erfindungsgemäß mittels eines Adsorbers, insbesondere eines Trockenbett-Adsorbers, der als Festbett-Adsorber ausgebildet ist und mit einer körnigen Kalk/Kohle-Schüttung mit Korngrößen von 5-10 mm gefüllt ist. Der Kohleanteil beträgt vorzugsweise 10%.

Dieser Adsorber bindet die sauren Bestandteile, die mit dem Heizöl bzw. Erdgas in den Rauchgasstrom eingetragen werden, an Kalk und desweiteren bewirkt die adsorptive Wirkung der Kohle einen weiteren Abbau der Immissionskomponenten.

Alternativ kann auch ein Trockenbettadsorber auf Silikagel- basis eingesetzt werden. Dieser kann wegen der besseren Tem- peraturverträglichkeit auch unmittelbar an den Ofenausgang angeschlossen werden, wodurch die Materialanforderungen an die Wärmetauscher geringer werden. Die Entsorgung verbrauch- ter Adsorbenzien ist problemlos in Müllverbrennungsanlagen gegeben.

Im eingangs dargestellten Stand der Technik, dem sogenann- ten Ökoblock, wird eine Abwärmenutzung mit nachgeschalteter naßchemischer Rauchgasreinigung eingesetzt. Die naßchemi- sche Rauchgasreinigung erfolgt im Gegenstrom, wobei das Rauchgas über eine mit Wasser berieselte Kalkstein-Schüt- tung geführt wird. Diese naßchemische Rauchgasreinigung des Standes der Technik führt einerseits zu einem zusätzlichen Wasserbedarf sowie zu einer zusätzlichen Abwassereinlei- tung, wobei die ausgewaschenen bzw. chemisch gebundenen Rauchgaskomponenten ins Abwasser gelangen.

Demgegenüber erfordert der Trockenbett-Adsorber der vorlie- genden Erfindung weder einen zusätzlichen Wasserbedarf noch eine zusätzliche Abwassereinleitung. Darüberhinaus ist er effektiver, da bei der Kalk/Kohle-Schüttung die Vorteile der chemischen Umsetzung der sauren Bestandteile mit den rein adsorptiven Eigenschaften der Kohle vereint werden bzw. bei der Silikagel-Schüttung die große Adsorptionsfähig- keit des Silikagel genutzt wird.

Die Auslegungsstandzeiten der Adsorber liegen typischerwei- se mindestens bei einem Betriebsjahr. Dabei werden in der Regel bei einer Kleinfeureungsanlage mit einer Leistung von 50 kW ca. 20 bis 100 1 Raum benötigt. Die Leistungsaufnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im wesentlichen durch den Strömungswiderstand der Adsorbereinheit bestimmt.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aufgrund der Beschreibung und Ausführungsbei- spiele, sowie anhand der Zeichnungen.

Es zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren erfin- dungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Schema bezeichnet, welches die Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung sowie die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens veranschaulicht.

Für die Zwecke des vorliegenden Beispiels soll eine Abwärme- nutzung mit anschließender Abgasreinigung am Beispiel eines ölbeheizten Backofens einer Bäckerei beschrieben werden.

Es handelt sich um einen Backofen, der bereits mit Umluft- führung betrieben wird, d. h. daß die durch die Verbrennung des Heizöls entstehenden Rauchgase wieder in den Brenner- raum zurückgeführt werden, um einerseits die mehr oder weniger fokussierte Heizleistung der heute eingesetzten Strahlungsbrenner gleichmäßig zu verteilen und, bevor die Heißluft als Abluft mit ca. 250 ° bis 300 °C aus dem Back- ofen abgezogen wird, die enthaltene Energie nutzbar zu machen. Über die sogenannte Hysterese des Brenners wird die erzeugte Heißluft bzw. die Backofentemperatur geregelt.

Im Beispielsfalle kam als Backofen 2 ein Ofen des Typs MIWE mit Strahlungsbrenner und einer Gesamtheizleistung von 55 kW zur Anwendung, dessen Abgas nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einer Abwärmenutzung und der Abluftreinigung unterworfen wurde.

Die Abgastemperatur betrug am Ofenausgang 3 ca. 300 °C, die Abgasmenge lag bei ca. 90 kg/h bei einer maximal verfügba- ren Abgaswärmemenge von ca. 8,5 kW. Der rechnerisch ermit- telte Abgasverlustwert betrug 13%.

Mittels des Saug-Zug-Gebläses 4 wurde das Abgas am Ausgang 3 des Backofens 2 druckgeregelt abgezogen, wobei der Unter- druck am Ofenausgang 3 bei 0,2 bis 0,4 mbar lag und in etwa dem Zug der Kaminwirkung entsprach, um negative Auswirkun- gen auf den Backprozeß, z. B. durch Absaugen größerer Abgasmengen auszuschließen.

Über die Rohrleitungen 5 und 6 gelangen die heißen Rauchga- se zu einem ersten Wärmetauscher 7, der mit einem Wärmeträ- geröl des Typs"Calfo"FG als Hochtemperatur-Wärmeträgerme- dium gefüllt ist, welches auf Vorlauftemperaturen bis aber 270 °C für die in Fig. 1 nicht gezeigten temperaturintensi- ven Endverbraucher erwärmt wurde und mit einer Wärmemenge von 2 kW die stationäre Temperaturführung dieser Endverbrau- cher sichert.

Als Endverbraucher werden im Beispielsfalle des Bäckereibe- triebes Fettbackgeräte an den Hochtemperatur-Wärmeträgerme- dium-Vorlauf aus Boiler 8 angeschlossen. Diese Fettbackgerä- te weisen Spiralen auf, durch die das erhitzte Hochtempera- tur-Wärmeträgermedium fließt und seine Wärme an das Fett abgibt und dieses somit auf Temperaturen zwischen ca. 200 °C und 250 °C hält.

Aus dem ersten Wärmetauscher 7 strömt das auf ca. 230 °C vorgekühlte Rauchgas über Leitung 9 in den zweiten mit einem Niedertemperatur-Wärmeträgermedium, im Beispielsfalle Wasser, gefüllten zweiten Wärmetauscher 10 und wird in dieser zweiten Stufe auf eine Austrittstemperatur von unter 50 °C gekühlt.

Das Niedertemperatur-Wärmeträgermedium der zweiten Stufe erreicht Vorlauftemperaturen von 90 °C, die dem Boiler 11 entnommen werden können. Beispielsweise kann der Heißwasser- vorlauf zu Auftau-oder zu Heizzwecken verwendet werden oder eine Kälteanlage nachgeschaltet werden. Für Raumhei- zung oder Warmwasserbereitung kann auch der Rücklauf von den Endverbrauchern genutzt werden.

Das Wärmeträgermedium in beiden Wärmetauschern wird über Umwälzpumpen P1 und P2 im Kreislauf geführt. Die Boiler 8 und 11 sind wärmegedämmt und der Hochtemperaturboiler 8 ist über ein Ausgleichsgefäß und Ventilsystem mit der Atmosphä- re verbunden, wobei es sich hier lediglich um eine Sicher- heitsmaßnahme handelt, da das Hochtemperatur-Wärmeträgerme- dium mit einem Überdruck von bis zu ca. 0,5 bar betrieben wird, um dem Dampfdruck des Wärmeträgeröls und den damit verbundenen Verlusten an Wärmeträgeröl zu begegnen.

Eine weitere sinnvolle Verwendung des Hochtemperatur-Wärme- trägermedium-Vorlaufes liegt in der allgemeinen Versorgung von temperaturintensiven Endverbrauchern im Backvorberei- tungsprozeß wie z. B. Kocher und Fettbackgeräte mit Betrieb- stemperaturen von 200 °C bis 250 °C.

Im vorliegenden Beispielsfalle sind die Wärmetauscher 7 und 10 als Plattenwärmetauscher ausgebildet und werden als Kompakteinheit mit zwei hintereinander geschalteten separat mit Wärmeträgermedium befüllbaren Wärmetauschern gebildet, um eine effektive Endverbraucher-orientierte Wärmebereit- stellung über den Wärmeträger zu sichern.

Die abgekühlten Rauchgase verlassen aber Rohrleitung 12 den zweiten Wärmetauscher 10 und werden in einen Festbettadsor- ber 13 eingeleitet, der mit einer körnigen Kalk/Kohle-Schüt- tung mit Korngrößen von ca. 5 bis 10 mm gefüllt ist. Der Kohleanteil beträgt ca. 10%. In dem Adsorber 13 werden die sauren Bestandteile, die mit dem Rauchgasstrom eingetragen werden am Kalk gebunden und die nicht an Kalk bindbaren Gasbestandteile werden aufgrund der adsorptiven Wirkung der Kohle an deren Oberfläche adsorbiert. Ein derartiger Adsor- ber 13 hat im Beispielsfalle ein Volumen von ca. 45 1 und hat Standzeiten von über einem Betriebsjahr. Erschöpfte Adsorberfüllungen können problemlos in Müllverbrennungsanla- gen entsorgt werden.

Die nunmehr abgekühlten und gereinigten Rauchgase verlassen den Adsorber 13 über Rohrleitung 14 und gelangen aber Sauggebläse 4 und schlußendlich über den Kamin 15 als gereinigte Abluft in die Atmosphäre. Es ist offensichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Notwendigkeit des Baus von Kaminen entfällt, da das Rauchgas sowohl gereinigt als auch abgekühlt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsge- mäßen Vorrichtung ist eine deutliche Absenkung des Abgasver- lustwertes weit unterhalb der gesetzlich festgeschriebenen Grenzwerte realisierbar, wobei die gewonnene Abwärme effek- tiv mit der Zuführung in den Backvorbereitungsprozeß verwer- tet und genutzt wird. Der Wirkungsgrad wird durch die Abgastemperatur bestimmt und liegt bei ca. 85% bzw. einer nutzbaren Wärmemenge von rund 7 kW.

Die Leistungsaufnahme der Einzelverbraucher, insbesondere die Umwälzpumpen, das Sauggebläse, sowie das Steuerungssy- stem liegt bei maximal ca. 1,3 kW.

Das ganze Verfahren wird regelungstechnisch gesteuert und läuft im wesentlichen ohne manuelle Eingriffe ab. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur für Bäckereibetriebe interessant sondern ebenfalls für Fleischereien, Räucherei- betriebe, sowie Heizungsanlagen für Wohn-und Geschäftshäu- ser mit einer Nennleistung der Feuerungsanlage von >50 kW.

Die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung stellt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich- tung dar. Als Kleinfeuerungsanlage sind hier mehrere Bäcke- reiöfen zusammengefaßt und mit der Ziffer 2 bezeichnet. Die mittlere Termperatur am Ausgang aus den Öfen 2 beträgt in diesem Fall etwa 220 °C bis 250 °C, je nach Backgut. Der Abzug der Rauchgase aus dem Ofen erfolgt wie oben beschrie- ben über ein Saug-Zug-Gebläse 4.

Über die Leitung 5 werden die Rauchgase zunächst einem Festbettadsorber 13 mit einer Schüttung auf Silikagelbasis zugeführt, um saure und andere schädliche Bestandteile zu binden.

Über Leitung 6 gelangen die bereits gereinigten Rauchgase in einen ersten Hochtemperaturwärmetauscher 7a, der mit einem Boiler 8 verbunden ist. An den ersten, mit Thermoöl als Hochtemperatur-Wärmeträger betriebenen Wärmetauscher 7a ist aber einen Boiler 8 ein Thermoöl-Ofen 16 als Endverbrau- cher angeschlossen. Eine Steuerung 20 sorgt dafür, daß bei Betrieb des Thermoöl-Ofens 16 diesem eine ausreichende Energiemenge des Rauchgases zur Verfügung steht. Die Vor- lauftemperatur für den Thermoöl-Ofen liegt im allgemeinen im Bereich von 140 bis 160 °C, so daß die Rauchgase in diesem Fall durch den ersten Wärmetauscher 7a auf Temperatu- ren von ca. 160 bis 180 °C abgekühlt werden.

Der in Prozeßrichtung zweite, mit Thermoöl oder alternativ auch Wasser oder Wasserdampf unter Druck als Hochtempera- tur-Wärmeträger betriebene Wärmetauscher 7b dient dem Betrieb eine Absorptionskälteanlage 17. Dazu steht der als Ringkanalwärmetauscher ausgebildete Wärmetauscher 7b direkt mit dem Desorberbehälter 18 der Absorptionskälteanlage 17 in Verbindung. In dieser Kälteanlage 17 wird die aus dem Rauchgas gewonnene Abwärme zur Desorption des in dem Absorp- tionsmittel enthaltenen Kältemittels genutzt. Das Kältemit- tel entzieht dann nach der Kondensation dem Rezipienten Wärme. Die Kühlleistung kann zur Bereitung von Eiswasser, zur Klimatisierung oder zum Frosten verwendet werden.

Sollte die im Wärmetauscher 7b rückgewonnene Abwärme zum Betrieb nicht ausreichen, kann mit einem Gasbrenner (nicht dargestellt) der Kälteanlage 17 zugeheizt werden. Zur Ermöglichung dieser parallelen Beheizung wird im Beispiels- falle der herkömmliche rohrförmige und von außen gasbeheiz- bare Desorberbehälter 18 der Kälteanlage 17 über spiralför- mig herumgewickelte Rohre mit dem Hochtemperatur-Wärmeträ- ger des Wärmetauschers 7b beheizt.

Der in Prozeßrichtung dritte, mit Wasser als Niedertempera- tur-Wärmeträger betriebene Wärmetauscher 10 ist mit einem Boiler 11 verbunden. Die hier gewonnene Abwärme kann vor- teilhaft zur Beheizung von Auftauräumen sowie zur Heißwas- serbereitung benutzt werden.

Eine nur schematisch angedeutete Steuerung 20 ist mit den Pumpen P1, P2 und P3 der Wärmetauscher 7a, 7b und 10 und mit dem Sauggebläse 4 verbunden. Die Steuerung 20 regelt die Saugleistung des Sauggebläses 4, so daß ein geeigneter Unterdruck am Ofenausgang aufrechterhalten wird. Weiterhin wird die Pumpleistung der Pumpen P1, P2 und P3 entsprechend dem Wärmebedarf der angeschlossenen Verbraucher, wobei auch einem der Verbraucher der Vorrang eingeräumt werden kann, geregelt. Es ist möglich, daß die Steuerung mit Überwa- chungssensoren verbunden wird, die beispielsweise einen verbrauchten Adsorber oder zu hohe Temperaturen am Austritt des dritten Wärmetauschers 10 anzeigen. Die hierfür einzu- setzende Meß-und Regelungstechnik ist dem Fachmann bekannt und soll hier nicht näher beschrieben werden.