СИСТЕМА ОБОГРЕВА ХЛЕБОПЕКАРНОЙ ПЕЧИ

Заявляемое техническое решение предназначено для использования в хлебопекарной промышленности и используется в печах тупикового или тоннельного типа, предназначенных для выпечки хлебобулочных или кондитерских изделий.
Из АС 1377002 SU кл. А21В 1/46 «Хлебопекарная печь» известно техническое решение системы обогрева хлебопекарной печи тупикового типа с многовитковым конвейерным подом, которая состоит из топки, нижних нагревательных каналов, где между транспортирующими и нагревательными каналами установлены нагревательные патрубки с цилиндрическими боковыми отводами, входящими в цилиндрические патрубки цилиндрических каналов. Недостатком данной системы обогрева является то, что в ней невозможно принудительное изменение температуры в отдельно взятой зоне обогрева, быстрое изменение температуры во всей зоне обогрева, а также низкий КПД использования топлива - высокая температура уходящих продуктов сгорания, трудность перевода данной печи на отопление газом.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является решение, описанное в патенте №1395256 RU кл. А21B 1/46.
Система обогрева хлебопекарной печи содержит горизонтальную топку и соединенную с ней систему воздушных каналов и водотрубную систему, нагреваемую от той же топки. Тестовые заготовки, находящиеся в формах, подвешенных на люлечном конвейере, обогреваются нагретым воздухом, температура которого в определенном объеме печного пространства зависит от степени интенсивности разогрева канально-воздушной и трубно-водяной системы обогрева объема печного пространства.
Недостатки данной системы обогрева те же, что и в предыдущем техническом решении - в ней невозможно принудительное изменение температуры в отдельно взятой зоне обогрева, а также быстрое изменение температуры во всей зоне обогрева, а также низкий КПД использования топлива - вследствие высокой температуры уходящих продуктов сгорания.
Технические результаты от использования заявляемой системы обогрева хлебопекарной печи тупикового или тоннельного типа заключаются в том, что:
1 - снижаются затраты тепловой энергии за счет того, что имеется возможность регулирования температуры пекарной среды в различных зонах печного пространства. Регулирование осуществляется как для поддержания температуры на заданном уровне, так и для быстрого ее изменения в каждой регулируемой зоне, в соответствии с условиями технологического процесса, что необходимо и для улучшения качества продукции, и для возможности быстрого перехода от одного режима к другому;
2 - повышается тепловой КПД печи за счет снижения температуры уходящих газов.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что все печное пространство поделено на зоны обогрева. В каждой зоне обогрева установлены нагреватели, объединенные в регулируемые циркуляционные контуры обогрева, температура внутри которых регулируется в соответствии с показанием датчика температуры внутри этой зоны обогрева по управляющим сигналам от контроллера. Тепловые потоки, направленные от зон конвейера с хлебо-булочными заготовкам, отражаются назад экранами, уменьшая таким образом тепловые потери.
Заявляемая система обогрева хлебопекарной печи объеме печного пространства включает в себя несколько регулируемых циркуляционных контуров, сформированных вокруг зон обогрева. Контур обогрева, в котором обеспечивается регулирование температуры в данной зоне пекарной камеры, собран из одного или нескольких (например, одного или нескольких верхнего и нижнего по отношению к конвейеру, либо одного или нескольких верхних, либо одного или нескольких нижних) нагревателей, каждый из которых может быть снабжен одним или несколькими теплоотражающими экранами. Несколько нагревателей одного контура обогрева имеют параллельное включение. Источником нагрева нагревателей является жидкий высокотемпературный носитель, который подается в его трубы. В свою очередь, жидкий высокотемпературный носитель нагревается благодаря использованию тепловой энергии, получаемой при сжигании преимущественно газообразного топлива.
Для циркуляции теплоносителя между входом и выходом каждого нагревателя имеется насос, соединяющий данные вход и выход.
Нагреватели заполнены жидким высокотемпературным носителем, который поступает в каждый циркуляционный контур из двух трубопроводов, общих для всех циркуляционных контуров.
Нагреватели могут представлять собой многоходовые трубчатые теплообменники, состоящие не менее чем из двух рядов трубок, расположенных друг относительно друга в шахматном порядке.
В заявляемую систему входят три трубопровода, через один из которых доставляется нагретый носитель, через другой - охлажденный, а в третий - собирается сливаемый из данной системы теплоноситель.
Для управления заявляемой системой обогрева хлебопекарной печи используется вычислительное устройство, имеющее в своем составе контроллер, сравнивающий заданные и реально полученные параметры температуры внутри печного пространства и уровни давления в трубах нагревателей и имеющий соединения с клапанами, установленными
между трубопроводами и циркуляционным насосом. Для каждого нагревателя предусмотрен сливной вентиль для слива носителя по команде от контроллера, или автоматический слив - при превышении допустимого давления в нагревателе.
Признак - «Система обогрева выполнена в виде нескольких и/или верхних и/или нижних нагревателей, расположенных в объеме печного пространства, и обеспечивающих конвективно-радиационный обогрев печного пространства и непосредственно заготовок» является общим и для аналогов, и для заявляемого технического решения.
Теплоотдача от нагревателей к заготовкам обеспечивается как за счет теплового излучения, так и за счет конвективного движения хлебопекарной среды, обтекающей заготовки. Конвекция печного пространства может быть как естественной, так и принудительной, за счет приточной, либо вытяжной вентиляции. Но поскольку внутри печного пространства между зонами нагрева нет сплошных перегородок, то от изменения степени нагрева каждого нагревателя температура во всем печном пространстве изменяется нелинейно, поэтому, для контроля за обогревом печного пространства в зонах нагрева, устанавливаются датчики температуры. Для повышения эффективности обогрева хлебобулочных заготовок напротив нагревателей установлены экраны. Тепловые потоки, направленные от конвейера с хлебо-булочными заготовками, отражаются экранами, имеющими постоянную или переменную площадь экранирования, ориентированными отражающей поверхностью навстречу выделяемому нагревателем тепловому потоку с отражением этого потока в сторону хлебо-булочных заготовок. Между экранами имеются зазоры, например, щели или отверстия - для обеспечения конвекции печного пространства. Также экраны могут быть установлены вертикально в виде ширм, препятствующих перемещению пекарной среды из зоны обогрева нагревателей в горизонтальном направлении.
Контроллер имеет соединения с датчиками температуры всех регулируемых циркуляционных контуров, сформированных вокруг зон обогрева.
Контроллер по результату сравнения заданной температуры и температуры с датчика температуры вырабатывает сигнал на соответствующее изменение температуры теплоносителя.
Нагреватели установлены сверху и снизу, или только снизу каждой регулируемой зоны конвейера с хлебо-булочными заготовками.
Нагреватели и датчики температуры этих секций установлены внутри печного пространства, а система регулирования температуры - насосы и связанные с ними клапаны, расположена вне печного пространства, а также вычислительное устройство, расположено вне печного пространства, но рядом с ним.
Каждый циркуляционный контур обеспечивает подвод теплоносителя, температура которого заведомо известна и вычисляется по определенному алгоритму управляющим устройством, в свой нагреватель.
На Фиг.1 изображена система обогрева хлебопекарной печи тупикового типа. На Фиг.2 изображена схема циркуляционных контуров. Где:
1 - печное пространство;
2 - конвейер с хлебо-булочными заготовками;
3 - зона нагрева;
4 - верхние нагреватели;
5 - нижние нагреватели;
6 - экраны;
7 - циркуляционный насос;
8 - труба для удаления паров упека (уходящих газов);
9 - контроллер;
10 - датчик температуры,
11 - линия соединения датчика температуры с контроллером;
12 - управляемый клапан, обеспечивающий поступление горячего теплоносителя в насос,
13 - линия соединения контроллера с управляемым регулирующим клапаном, через который подается сигнал, управляющий поступлением горячего теплоносителя в насос;
14 - трубопровод горячего теплоносителя;
15 - управляемый клапан, через который обеспечивается поступление холодного теплоносителя в насос,
16 - линия соединения контроллера с управляемым регулирующим клапаном, через который выполняется поступление холодного теплоносителя в насос;
17 - трубопровод холодного теплоносителя;
18 - датчик давления верхнего нагревателя;
19 - управляемый клапан, через который из верхнего нагревателя теплоноситель сливается в сборный трубопровод;
20 - линия соединения контроллера с управляемым регулирующим клапаном, через который подается сигнал, управляющий сливом теплоносителя из верхнего нагревателя в сборный трубопровод;
21 - датчик давления нижнего нагревателя;
22 - управляемый клапан, через который из нижнего нагревателя теплоноситель сливается в сборный трубопровод;
23 - линия соединения контроллера с управляемым регулирующим клапаном, через который подается сигнал, управляющий сливом теплоносителя из нижнего нагревателя в сборный трубопровод;
24 - сборный трубопровод.
Заявляемая система работает; следующим образом.
Оператором выбирается вариант режима выпечки, определяемый сортом хлебо-булочного изделия, размером тестовой заготовки, объемом выпекаемой продукции. Все выше указанные факторы влияют на температурный режим в печном пространстве 1, который регулируется в регулируемых зонах нагрева 2 при изменении нагрева верхних 4 и/или нижних 5 нагревателей.
В каждом циркуляционном контуре, см. Фиг.2, имеется циркуляционный насос 7, который параллельно соединен с каждым из нагревателей 4 и 5. Вход насоса соединен с регулируемыми клапанами 15 и 17, через которые горячий или холодный теплоноситель поступает из трубопровода холодного теплоносителя 17, или трубопровода горячего теплоносителя 14 по управляющим сигналам контроллера 9, с которые поступают по линиям связи 13 и 16 соответственно.
Выбор подключения нагревателя к трубопроводу осуществляется согласно выработанного контроллером 9 в соответствии с программой контроллера, который формирует управляющие сигналы в соответствии с показаниями датчиков температуры 10 и давления 18 и 21. При этом передача этих сигналов выполняется по линии соединения 11, 20 и 23 соответственно. При превышении давления внутри нагревателя 4, или нагревателя 5 повышение давления фиксируется датчиками давления 18 и 21, установленными в автоматических сливных клапанах 19 и 22, автоматически открывается автоматический сливной клапан 19 или 22 соответственно, и теплоноситель сливается в сборный трубопровод теплоносителя 24.
Пример выполнения системы обогрева хлебопекарной печи.
Система обогрева хлебопекарной печи выполнена из 12-ти регулируемых зон нагрева, при этом 9 из них состоят из верхних и нижних нагревателей, а 3 - только из верхних. Эти 12 блоков имеют 12 циркуляционных контуров, каждый из которых имеет насос, соединенный с трубопроводами горячего и холодного масла через управляемые клапаны.
Внешние габариты хлебопекарной печи тупикового типа, внутри которой хлебо-булочные заготовки перемещаются с использованием конвейера в четыре яруса: длина - 8830 мм, высота - 3408 мм.
В качестве контроллера использован контроллер «ОВЕН» ПЛК 100.
Режимы хлебопечения поддерживаются после выхода печи на расчетный температурный режим.
Источником теплоты для нагревателей является жидкий высокотемпературный теплоноситель, который подается в трубки нагревателей и имеет температуру внутри нагревателя от 223 до 286 С.
Жидкий высокотемпературный теплоноситель нагревается в генераторе горячего теплоносителя за счет использования энергии сгорания любого топлива, в частности, природного или генераторного газа, или тепловой энергии уходящих газов ДВС или ГТУ, или электрической энергии.
Нагреватели и датчики температуры этих секций установлены внутри печного пространства, а система регулирования температуры, насосы и связанные с ними клапаны, а также вычислительное устройство, расположены вне печного пространства, но рядом с ним.