食品技术加工设备、尤其是具有热电联产的酿酒设备制造技术

本发明专利技术涉及食品技术加工设备、尤其是酿酒设备，并且涉及相应的用于以能量优化的方式供给食品技术加工设备的方法。加工设备具有用于加热载热体的热电联产单元，经由载热体可以给食品技术加工设备的耗热器供给热能。载热体可以通过至少三个串联的热交换器被加热到大于100℃、优选至少110℃。

Food technology, processing equipment, especially wine making equipment with combined heat and power

The invention relates to food technology processing equipment, in particular wine making equipment, and relates to a method for providing food technology processing equipment in an energy optimized manner. The processing equipment has a combined heat and power unit for heating the heat carrier, and heat energy can be supplied to the heat exchanger of the food technical processing equipment through the heat carrier. The heat carrier may be heated by at least three tandem heat exchangers to greater than 100 DEG C, preferably at least 110 DEG C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】食品技术加工设备、尤其是具有热电联产的酿酒设备
本专利技术涉及按照权利要求1和9的前序部分的食品技术加工设备、尤其是酿酒设备以及用于以能量优化的方式供给食品技术加工设备的方法。
技术介绍
在食品技术加工设备中，在所有子步骤中、例如在麦芽和啤酒生产以及装罐时都存在相当大的能量需求。在很多食品技术加工设备、尤其是酿酒设备中，至少一部分电能需求和热能需求已经通过热电联产单元(BHKW)来满足。图4例如示出了相应的热电联产单元的原理思路，热电联产单元这里示例性地包括内燃机以及发电机，使得通过燃烧而产生的机械功可以被转换成电能。在此，必须对驱动发动机进行冷却。如在图4中所示出的那样，可以由发动机的废热和废气经过热交换器来产生热水。有一部分会使用具有涡轮增压机的热电联产单元。在这种情况下，在压缩时被强烈地加温的气体必须重新被降温到约30℃到50℃，以便防止发动机损坏并且确保BHKW的安全并且高效的运行。利用大约80℃到90℃的热的发动机冷却水可以取出第一部分热，以便仍能够将被加温的气体进一步降温到30℃到50℃，到目前为止常常采用很大的空气冷却器，并且将剩余的热向外放出。按照现有技术，如已经提及的那样，采用多个热交换器，用来冷却热电联产单元。例如用于冷却发动机油的热交换器、用于冷却针对发动机机体的冷却媒介的热交换器以及用于冷却热电联产单元的废气的热交换器。然而，在公知的食品技术加工设备、尤其是酿酒设备中，随后应加温的例如酿酒厂的不同的耗热器的载热体只被加热到大约92℃到96℃的最大温度。然而，载热体的该温度对于在酿酒厂中以能量优化的方式且范围广泛的应用来说太低。在这里，尤其是为了例如麦芽浆设备或者麦汁锅的加热，需要100℃到超过110℃的更高温度。然而，到目前为止，例如在酿酒厂中采用以发动机驱动的热电联产单元，不是全部的发动机废热都以高压热水或蒸气的形式从发动机输出并且在循环回路中被输送以加热耗热器。在瓶子清洗机中，通常构建有内部管束式热交换器，其位于清洗液中并且因此在没有额外的泵能量的情况下(在清洗液侧)加热清洗液。这里，通常采用具有在130℃到160℃之间的温度的蒸气或高压热水作为载热体媒介。如果现在载热体媒介在温度方面被降低到例如95℃，如由热电联产单元所提供的温度那样，那么就降低了驱动力Δθ，并且要么必须(利用外部涌流)大大提高热交换器的K值，要么必须大大增加热交换器表面积。两者在瓶子清洗机中只能引起很大的花费。以这样低的温度来加热的设备因此大多具有用于清洗液加热的附加的外部热交换器或者必须加装相应的热交换器。当然，为此需要额外的泵和设备组件，以便通过外部热交换器来运输和加热清洗液。相应的解决方案成本高并且花费大。此外，热电联产单元应该始终在全负荷运行下运行，以便经济地工作，并且满足例如酿酒厂的尽可能高的电力需求份额。然而，热电联产单元大多被设计为使得它们可以满足瓶子清洗机的基本负荷热流并且必要时还可以或必须附加地产生热水，因为它们不能持续地排出废热。但是，在瓶子清洗机停止时，要么必须下调或切断热电联产单元，要么必须在将剩余热暂存之后稍后使用剩余热。无论如何，利用热电联产单元来提供瓶子清洗机的全部能量需求都非常困难，因为瓶子清洗机不能持续地运行，而较小的和较大的停止、不同的瓶子大小或者瓶子清洗机的不同清洁速度都造成不同的热流。当然，这种负荷波动也可以利用产生热水来平衡。可是，在酿造车间和酿酒厂中，在生产周的期间大多已经有太多热水，因为例如在麦汁生产(例如麦汁冷却)时在每次出汁之后都重新大量产生热水。现在如果产生附加的热水、也就是说在75℃到85℃的温度范围内的水，那么剩余水就被暂存在大的水罐中并且常常被用在周末清洁或者更大的水罐清洁中。在某些情况下，也在制冷设备中采用加温媒介，该加温媒介例如具有在大约95℃的范围内的温度。简单来说，在那里通过吸收制冷设备从热产生冷。这样运行的制冷设备应该在酿酒厂中例如产生-5℃并且在此(在不考虑泵能量的情况下)达到0.4到0.6之间的COP(coefficientofperformance(性能系数)＝对驱动热的有效制冷)。从来自热电联产单元的100kW热流，利用例如0.5的COP可以产生具有例如-5℃的温度的大约50kW制冷流。与吸收制冷机相比，为了利用压缩制冷机来提供50kW的制冷，在例如为4的COP情况下还需要低于15kW的电能。考虑到高的电做功价格，通过吸收制冷设备来提供与95℃相关的制冷更受欢迎。来自热电联产单元的驱动热并不高效。此外，吸收制冷设备不能代替例如酿酒厂的传统的制冷机。吸收制冷设备因此是额外采购的并且在本例中不被考虑。热电联产单元的废热根据可能也被用于在酿酒厂的生产中的合理的加热。在应用热电联产单元时的困难是(相对于BHKW的)载热体回流温度。也就是说，载热体已经被热电联产单元加温并且通过加热不同的耗热器来降温，在正常情况下，在重新输送到热电联产单元中时不应该超过78℃到80℃，以便确保热电联产单元的充分冷却。但是，出于各种原因，不能始终确保回流温度小于等于80℃。有些加温器件只能提供大约85℃到90℃的回流温度，因为待加热的媒介必须已经加温到80℃到85℃或者被调温到该温度(例如麦汁煮解或者巴氏杀菌)。从中得到的更高的回流温度增加了损坏热电联产单元的危险。此外，热电联产单元制造商大多不允许用于冷却热电联产单元的回流温度高于大约80℃。因而，尤其是在酿酒厂中，以能量优化的方式且范围广泛地采用热电联产单元变得困难。在启动之后，热电联产单元需要最小时间来暖机，直至其可以在全负荷下运行并且可以产生电流。热电联产单元的暖机一方面花费时间，而且在热电联产单元的较长时间的停机之后也不能立即调用高负荷(无论是电负荷还是热负荷)。此外，热电联产单元在所述时间期间还需要燃料，该燃料没有被转化成有效功。如果热电联产单元在达到其运行温度之前在额定负荷下运行，那么这可能导致发动机损坏或者至少导致高很多的磨损。
技术实现思路
考虑到现有技术，本专利技术的任务是提供一种加工设备、尤其是酿酒设备以及一种用于借助于热电联产单元以能量优化的方式供给这种设备的方法。按照本专利技术，该任务通过权利要求1和9的特征来解决。按照本专利技术，载热体经由在热电联产单元上的至少三个串联的热交换器通过热电联产单元的废热来加热，通过该载热体给食品技术加工设备的至少一个耗热器供给热能。这样，热电联产单元可以按简单的方式和方法将载热体加温到高温度。通过对外部载热体的逐级(stufenweise)的加热，(尤其是由发动机废热的至少80％)可以实现超过100℃并且甚至超过110℃(直到115℃)的很高的载热体温度。具有这样高温度的载热体尤其是适合于酿酒厂的耗热器，该耗热器需要相对高的温度。因此，也可以在酿酒车间加工中部分地或者甚至完全给麦汁煮解供给高的加温介质温度。因此，热能可以被有意义地用在酿酒车间中但是也包括酿酒厂的其它区域中，并且热能借此也可以代替初级能量。因此，被加温到高温度的载热体也特别有利地适合于具有内部热交换器的瓶子清洗机，内部热交换器在加热面裕量方面受限制并且吸收制冷设备也会在较高的驱动温度的情况下达到较高的COP。相应被加温的载热体媒介可以被导入并且被暂存到蓄能罐、尤其是蓄压罐中，而且在需要时供耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
食品技术加工设备(1)、尤其是酿酒设备，所述食品技术加工设备具有用于加热载热体(10)的热电联产单元(2)，经由所述载热体给所述食品技术加工设备(1)的耗热器供给热能，其特征在于，所述载热体(10)通过串联的至少三个热交换器(WT1、WT2、WT3)由所述热电联产单元的废热来加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.07 DE 102014220334.11.食品技术加工设备(1)、尤其是酿酒设备，所述食品技术加工设备具有用于加热载热体(10)的热电联产单元(2)，经由所述载热体给所述食品技术加工设备(1)的耗热器供给热能，其特征在于，所述载热体(10)通过串联的至少三个热交换器(WT1、WT2、WT3)由所述热电联产单元的废热来加热。2.根据权利要求1所述的食品技术加工设备，其特征在于，所述串联的至少三个热交换器是来自如下组的热交换器：用于冷却所述热电联产单元(2)的发动机油(11)的热交换器(WT1)，用于冷却针对所述热电联产单元(2)的发动机机体(3)的冷却媒介(12)的热交换器(WT2)，用于冷却所述热电联产单元(2)的废气的热交换器(WT3)，以及用于冷却所述热电联产单元(2)的经压缩的吸入气体的热交换器(WT4a)，其中优选的是，在所述载热体(10)的流通方向上观察，用于冷却发动机油的热交换器(WT1)是所述至少三个热交换器中的第一热交换器。3.根据权利要求1或2所述的食品技术加工设备，其特征在于，如下热交换器以如下顺序来布置：用于冷却发动机油的第一热交换器(WT1)，用于冷却针对发动机机体的冷却媒介的第二热交换器(WT2)，用于冷却废气的第三热交换器(WT3)，其中尤其是，在所述第一热交换器(WT1)之后并且在所述第三热交换器(WT3)之前、优选是在所述第二热交换器(WT2)与所述第三热交换器(WT3)之间，布置有用于冷却所述热电联产单元(2)的经压缩的吸入气体的热交换器(WT4a)。4.根据权利要求1、2或3所述的食品技术加工设备，其特征在于，所述加工设备(1)具有载热体循环回路K，所述载热体循环回路被构造为使得所述载热体(10)通过串联布置的所述至少三个热交换器(WT1、WT2、WT3)来加热，经由蓄能罐(7)、尤其是蓄压罐和/或直接地被导引到所述加工设备(1)的至少一个耗热器(8)，并且使得已降温的载热体(10)又能直接地和/或经由所述蓄能罐(7)被引回所述热电联产单元(2)，以进行冷却。5.根据权利要求1至4中至少一项所述的食品技术加工设备，其特征在于，在循环回路(K)中引导的载热体重新被输送给第一热交换器(WT1)、尤其是用于冷却发动机油的热交换器(WT1)之前，布置有另外的热交换器(WT5)，所述另外的热交换器能使所述载热体降温到预先确定的温度T1、优选是在75℃到80℃的范围内的温度。6.根据权利要求5所述的食品技术加工设备，其特征在于，设置有旁路(23)，所述旁路将回流的载热体(10)和/或冷却回流的载热体的冷却媒介(21)从冷却回流的载热体的热交换器(WT5)旁导引经过。7.根据权利要求1至6中至少一项所述的食品技术加工设备，其特征在于，所述热电联产单元(2)具有在所述热电联产单元(2)的发动机(3)与压缩机(4a)之间的用于冷却经压缩的吸入气体的热交换器(WT4a)，并且尤其是具有用于冷却所述热电联产单元(2)的经预先冷却的经压缩的吸入气体的第二热交换器(WT4b)，所述第二热交换器在流动方向上位于所述用于冷却经压缩的吸入气体的热交换器(WT4a)之后。8.根据上述权利要求中至少一项所述的食品技术加工设备，其特征在于，用于冷却吸入气体的第二热交换器(WT4b)具有针对冷却媒介的入口(13)和针对被加热的冷却媒介的出口(14)，其中，所述被加热的冷却媒介接着能作为冷却媒介被馈入使在循环回路(K)中被引回的载热体冷却的热交换器(WT5)的进口(16)。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔穆特·卡默洛尔，
申请(专利权)人：克朗斯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE