Wärmerückgewinnung Molkereien, die unsere täglichen
Milchprodukte herstellen, haben einen hohen Energiebedarf. Die Energie wird
u.a. dazu benötigt, flüssige Milch in einer Sprühtrocknungsanlage zu
Milchpulver zu verarbeiten.
Die für diesen Vorgang benötigte
Trocknungsluft verläßt mit einer Temperatur von 70-80°C den Trockner und kann
mit Hilfe einer Wärmerückgewinnung einen deutlichen Beitrag zur Energiesparung
leisten.
Bei einem täglichen Einsatz einer Sprühtrocknungsanlage
ergeben sich erhebliche Energiemengen, die zum Vorheizen der Prozessluft der
Anlage verwendet werden könnten (s. Fließbild unten).
Fließbild: Sprühtrockner mit Wärmerückführungssystem
Rückführung Heutzutage ist der größte Teil der
Sprühtrocknungsanlagen mit Schlauchfiltern ausgerüstet, sodass nur eine
geringfügige Reststaubmenge durch die Schlauchfilter in die Abluft gelangt. Ein
Wärmetauscher in der Abluft zur Rückgewinnung der Wärme wird somit während
einer Betriebsdauer 20 Stunden nur geringfügig verschmutzt. Die Reinigung des
Wärmetauschers kann deshalb nach bzw. gleichzeitig mit der Reinigung des
Speisesystems erfolgen und beeinträchtigt somit nicht den Produktionsablauf.
Die Wärmerückgewinnung kann auch durch Wärmetauscher, die in der
Verbrennungsluft eines Dampfkessels, in einem Heißölkreislauf oder in direkten
Gas- bzw. Ölerhitzern installiert sind, ergänzt werden, um die Temperatur des
zirkulierenden Wassers auf bis zu 95°C anzuheben. Eine weitere Erhöhung der
Temperatur sollte jedoch vermieden werden, da in diesem Fall die
Wärmerückgewinnung als Hochdrucksystem ausgelegt werden müsste, was auch eine
ineffizientere Wärmeübertragung zur Folge hätte.
Hygieneanforderungen
Der in der Abluft des
Sprühtrockners installierte Wärmetauscher sollte den allgemeinen
Hygienerichtlinien entsprechen und zur Entfernung von möglichen
Pulverablagerungen auf der Erhitzeroberfläche auch CIP-bar sein, da sich sonst
die Wärmeübertragung mit der Zeit verschlechtert.
Um den
Hygieneanforderungen gerecht zu werden, ist der Wärmetauscher aus einzelnen
Plattenelementen aufgebaut. Jedes dieser Elemente besteht aus zwei, an
bestimmten Punkten und an den Rändern zusammengeschweißten Edelstahlblechen.
Nach dem Schweißvorgang werden die Plattenelemente hydraulisch aufgeweitet.
Dabei entstehen zwischen den verschweißten Platten Hohlräume für die
Zirkulation des heißen Wassers.
Die Plattenelemente werden parallel im
Abluftkanal plaziert, wo die heiße Luft auf der Außenseite zwischen ihnen
hindurchströmt. Dabei wird die Wärme auf das Wasser, welches im Inneren der
Plattenkörper im Gegenstrom zirkuliert, übertragen.
Die
Wärmerückgewinnung ist eine komplette Einheit, die sich vollständig in die
Gesamtanlage integrieren läßt.
Energieersparnis
Die Leistungsfähigkeit wird durch ein Steuerungssystem gewährleistet,
das, um eine maximale Energieersparnis zu erreichen, die Zirkulationsmengen,
die Temperaturen usw. erfasst und regelt.
Um eine optimale Auslegung zu
ermöglichen, müssen alle relevanten Anlagenparameter bekannt sein. Dies gilt
insbesondere bei der Umrüstung von älteren Anlagen.
Es besteht die
Chance, eine Energieeinsparung an Dampf, Elektroenergie, Heizöl bzw. Gas von
bis zu 20% der ansonsten für die Sprühtrocknung benötigten Menge zu
realisieren.
Bei den derzeit herrschenden Energiepreisen, ist eine
Amortisation in nur 2-3 Jahren durchaus realistisch.
Des weiteren
sollte nicht unerwähnt bleiben, dass eine derartige Investition den strengen
Vorschriften zur Reduzierung von CO2 Emissionen in der Molkereiindustrie
gerecht wird.
Bild 2: Niro stellt unterschiedliche, dem
jeweiligen Anwendungszweck angepasste Wärmetauscher her, davon einige auch mit
CIP-Reinigung.
Autor: Niels Krogh Andersen, Projektgruppenmanager –
Aftermarket für die Food & Dairy Abteilung, Niro A/S