Підвищення ціни на газ, що постачається в Україну, показало, що час переходити від розмірковувань про необхідність впровадження в господарство України енергозбережувальних технологій в майбутньому до негайних дій в теперішньому.

  У хлібопекарській промисловості України використовується велика кількість хлібопекарських печей, які були розроблені ще в 30–50 рр. минулого століття. Ці печі витрачають на випікання хлібобулочних виробів в 2–3 рази більше палива, ніж печі сучасних конструкцій. Менш енерговитратними є група тунельних печей, з рециркуляційною (циклотермічною) системою обігрівання, виготовлених у Росії та колишніх НДР, Чехословаччини, Югославії, що експлуатуються в промисловості України з 70-х років. В останні 10 років на хлібопекарських підприємствах введено в експлуатацію значну кількість морально і фізично застарілих тунельних печей з газовим обігріванням, які відпрацювали свій термін на підприємствах Європи, були демонтовані і після ремонту ввезені в Україну. Висока економічність роботи більшості з цієї групи печей, на думку фахівців хлібопекарської промисловості, сумнівна. Нових сучасних енергоощадних конструкцій хлібопекарських печей закордонного виробництва, у зв’язку з їх високою вартістю, за останні роки ввезено в Україну дуже мало.

Велика кількість теплової енергії на хлібопекарських підприємствах витрачається на виробництво пари, яка використовується на технологічний процес гігротермічної обробки тістових заготовок в печах при випіканні більшості хлібобулочних виробів. Ця пара виробляється переважно в котлах старих конструкцій з малим коефіцієнтом корисної дії.

Заміна хлібопекарських печей старих конструкцій на нові енергоощадні печі – нагальне завдання виробників хлібобулочних виробів, розробників та виробників нових печей.

Звертаємо увагу на те, що в Україні створена, випробувана на хлібопекарських підприємствах практично всіх регіонів при виробітку широкого асортименту хлібобулочних виробів і вже випускається серійно  тунельна хлібопекарська піч марки А2-ХПК.

При розробці печі особлива увага приділялась розв’язанню проблем, від яких значною мірою залежить економічність її роботи. Це, передусім, зменшення витрат теплової енергії завдяки:

·             якісному спалюванню палива;

·             зменшенню викидів теплоти в атмосферу з вихідними газами;

·             зменшенню тепловиділення зовнішніми поверхнями печі;

·             зменшення нераціональних витрат теплоти в пекарній камері;

·             раціоналізації автоматизованої системи управління піччю;

·             зменшення витрат пари на гігротермічну обробку тістових заготовок та теплоти на одержання цієї пари.

Якісне спалювання газу в печі А2-ХПК забезпечується як конструкцією топкової системи, так і застосуванням сучасних газових пальників фірми Dreizler (Німеччина). Ці пальники мають діапазон співвідношення продуктивності щодо спалювання газу при максимальному та мінімальному його споживанні до 1:10. Продуктивність такого пальника в режимі “малого горіння” може бути встановлена такою, щоб забезпечити підтримання заданих температурних режимів в зонах пекарної камери без примусового його вимкнення для запобігання перегрівання пекарної камери печі при перервах в її завантаженні тістовими заготовками. Адже кожне вимкнення і повторне ввімкнення пальника, згідно з Правилами безпеки використання газового палива, призводить до повторного тривалого продування системи обігрівання печі холодним повітрям, що своєю чергою призводить до додаткових витрат теплоти. Дослідження режимів роботи печей А2-ХПК, проведені Державним центром з випробування та впровадженню паливовикористовуючого обладнання, показали, що пальники М121 ARZMarathon німецької фірми Dreizler забезпечують практично повне спалювання газу (в складі вихідних газів вміст оксиду вуглецю становить 36 ppm, втрати тепла з хімічним недопалом не більше 0,03%), викиди в атмосферу вихідних димових газів екологічно чисті (валові викиди оксиду вуглецю M_{СО рік} становлять 0,059 т/рік, оксиду азоту M_{NOx рік} – 0,03 т/рік).

Витрати теплоти, що виноситься з печі вихідними газами, безпосередньо залежать від їх кількості та температури.

Відомо, що температура вихідних газів залежить від інтенсивності тепломасообмінних процесів, що проходять в системах обігрівання піччю, як з боку продуктів спалювання палива (в топковому просторі, камері змішування гострих та відпрацьованих димових газів, в робочих нагрівальних каналах), так і безпосередньо в пекарній камері між її середовищем та тістовими заготовками, що в ній випікаються.

В печах з рециркуляційним (циклотермічним) обігріванням, до яких належить і піч А2-ХПК, значна інтенсифікація теплообміну з боку димових газів забезпечується конструкцією топкових пристроїв та камер змішування, розмірами робочих нагрівальних каналів, конструкціями пристроїв для входу і виходу димових газів, раціональними швидкостями та турбулізацією потоків димових газів тощо.

При розробці печі А2-ХПК значну увагу було приділено інтенсифікації конвективного теплообміну в першій найбільш навантаженій в тепловому відношенні температурній зоні пекарної камери, яка слугує так званою зоною “юбсмаження” при випіканні хліба із житнього чи суміші житнього та пшеничного борошна. Для цього в цій зоні замість традиційного в конвеєрних печах радіаційного теплопідводу, що відбувається за рахунок випромінювання нагрітих до високої температури стінок верхнього каналу пекарної камери, застосовано примусовий теплообмін між попередньо нагрітою в калорифері пароповітряною сумішшю (ППС) пекарної камери і тістовими заготовками виробів, що випікаються. В таблиці 1 приведені результати замірів фактичних температур димових газів за топковим простором (в камері змішування), температур вихідних димових газів на виході із системи обігрівання, середніх температур робочих стінок верхніх нагрівальних каналів зони „обсмаження” пекарних камер, середніх температур середовища зони „обсмаження” пекарних камер трьох типів печей, які експлуатуються  на підприємствах України, при випіканні в них хліба типу “Український” із суміші житнього та пшеничного борошна.

1 - Піч типу ФТЛ-2, в якій обігрівання проходить за рахунок димових газів, що після топкового простору поступово проходять через систему гріючих каналів і повністю викидаються в атмосферу. Інтенсифікація процесів теплообміну в цій печі, як з боку димових газів, так і в пекарній камері, мінімальна.

2 - Піч типу БН з рециркуляційною (циклотермічною) системою обігрівання, в якій інтенсифікуються процеси теплообміну з боку димових газів до робочих стінок нагрівальних каналів. Теплопередавання від поверхонь  робочих стінок нагрівальних каналів до тістових заготовок проходить переважно за рахунок випромінювання.

3 - Піч А2-ХПК, в якій застосовано рециркуляційну (циклотермічну) систему обігрівання з інтенсифікацією процесу теплообміну з боку димових газів і примусовий конвективний теплообмін між ППС і тістовими заготовками хліба.

Для подальшого зниження температури вихідних димових газів в печі А2-ХПК, на бажання її користувачів, застосовується теплоутилізатор, який встановлюється на димовій трубі печі. Конструкція теплоутилізатора являє собою водотрубний теплообмінник, який слугує для підігрівання води за рахунок тепла вихідних димових газів. Температура вихідних газів печі значно знижується, а тепла вода використовується надалі або в технологічному процесі приготування тіста, або (як це зроблено на печах, що експлуатуються на Київському хлібобулочному комбінаті) для живлення вбудованого в піч парогенератора. Завдяки особливій геометрії розташування водяних труб, в просторі димової труби вдалось помістити їх значну кількість, внаслідок чого збільшилась площа теплообмінної поверхні теплоутилізатора і значно інтенсифікувався процес теплопідведення від потоку димових газів до стінок водяних труб без значного збільшення аеродинамічного опору в димовій трубі. Випробування теплоутилізаторів, встановлених на димових трубах печей А2-ХПК-25, показали, що температура вихідних димових газів за їх рахунок знижується на 60 – 70⁰ С.

Для зменшення витрат теплоти за рахунок тепловиділень зовнішніми поверхнями печі, для її теплоізолювання використаний ефективний теплоізоляційний матеріал із базальтового супертонкого волокна вітчизняного виробництва. Дослідження показали, що температура зовнішніх поверхонь печі А2-ХПК-25 не перевищує 35–42⁰ С при температурі навколишнього середовища приміщення 30⁰ С, а витрати ними тепла не перевищують 4% від загальної кількості підведеного в систему обігрівання печі тепла.

Зменшення рівня нераціональних витрат тепла в пекарній камері печі А2-ХПК забезпечується заходами з максимальної ліквідації вентиляції в зонах пекарної камери. Для цього простір пекарної камери по її довжині розгороджений спеціальними жорсткими (у високотемпературних зонах) та гнучкими (в зонах з меншими температурами) заслінками, які здержують вихід пароповітряної суміші з вхідного та вихідного вічок пекарної камери та перетікання її з одної зони випікання в другу.

Велике значення для економії палива в печі має чітке підтримання в автоматичному режимі раціональних теплових та гігротермічних параметрів випікання хлібобулочних виробів по температурних зонах пекарної камери. Система автоматичного регулювання роботою печі А2-ХПК успішно виконує це завдання. Крім регулювання тепловою потужністю пальника по температурі вихідних газів, є можливість додатково використувати для цієї мети сигнали по температурі кожної із зон пекарної камери. Це особливо корисно при довготривалих перервах в завантаженні печі тістовими заготовками, щоб не допустити перегрівання пекарної камери, яке призводить до зайвих витрат палива, а також до погіршення якості продукції, що випікається. Крім того, конструктивно система автоматизації виконана з підвищеною надійністю, в ній мінімінізовано кількість елементів в схемі, для чого використані мікропроцесорні пристрої, які дозволяють “вмістити” значну частину необхідних для керування піччю елементів. Вироби відомих світових фірм (Lenze, Siemens, SchneiderElektrik, Lovato тощо), якими комплектуються шафи управління піччю, відзначаються високою надійністю в роботі, що до мінімуму знижує можливість аварійних зупинок печі, і, своєю чергою, сприяє економії енергоресурсів.

Практично в усіх хлібопекарських печах для гігротермічної обробки тістових заготовок використовується пара, яка виробляється централізовано в спеціальних парових котлах. При цьому параметри цієї пари (тиск, температура, вологість) рідко відповідають вимогам технологічного процесу гігротермічної обробки тістових заготовок в печах. Тиск пари в котлах піднімається, зазвичай, до 0,4 – 0,6 МПа, значно підвищується рівень її сухості та температура за рахунок витрат великої кількості теплової енергії. На вході в систему парозволоження печі тиск пари, зазвичай, знижується до 10–15 КПа. Завдяки високому рівню сухості пари, її витрати на парозволоження тістових заготовок, наприклад, батона із борошна вищого гатунку, для більшості сучасних тунельних печей сягають 200 кг на тонну продукції, для печей з тупиковою пекарною камерою типу ФТЛ-2 завдяки додатковому перегріванню пари на вході в піч – до 300 кг на тонну продукції.

Розробники печі А2-ХПК надавали першочергового значення вирішенню питання мінімалізації витрат пари на гігротермічну обробку тістових заготовок та теплової енергії на її виробництво. Пара, що використовується для гігротермічної обробки тістових заготовок, в печі А2-ХПК виробляється у вбудованому в її конструкцію парогенераторі. При цьому її параметри максимально відповідають вимогам технологічних параметрів гігротермічної обробки тістових заготовок – відносна вологість наближається до 100%. При випіканні батонів із борошна вищого гатунку, для гігротермічної обробки яких в тонельних хлібопекарських печах витрачається зазвичай до 220 кг пари на тонну продукції, а в печах з тупиковою пекарною камерою навіть до 400 кг пари, в печах А2-ХПК на вході в систему парозволоження печі тиск пари становить 0,12–0,15 КПа, витрата пари при цьому становить 100–120 кг на тонну продукції. Парогенератор обладнаний системою автоматичного регулювання його роботою, яка забезпечує необхідну (задається оператором  на пульті керування) кількість пари на гігротермічну обробку тістових заготовок, живлення парогенератора водою, безпеку роботи. Вода, що використовується для живлення парогенератора, як було сказано раніше, підігрівається за рахунок вихідних димових газів печі в теплоутилізаторах, встановлених на димових трубах печі.

Проведення вищезазначених заходів при розробці печі дало змогу зазначено скоротити витрати газового палива при експлуатації хлібопекарських печей А2-ХПК. Так, на Булочно-кондитерському комбінаті (БКК) м. Києва, де працюють дві печі А2-ХПК-25 в лініях виробництва батонів та хліба із суміші житнього та пшеничного борошна, витрата газу на піч (з урахуванням витрат палива на виробництво пари в парогенераторі) становить в середньому 35 Нм³ на тону вироблюваної продукції. Заміна трьох печей марки ФТЛ-2 двома печами А2-ХПК-25 дала реальну економію газу понад 45 Нм³ на одну тонну випеченої продукції при одночасному збільшенні продуктивності хлібобулочного цеху БКК.Випробування цих печей Державним центром з випробування та впровадження паливовикористовуючого обладнання показали, що коефіцієнт корисної дії їх становить не менше 85%.

  Слід сказати, що завдяки ряду заходів, проведених Київським булочно-кондитерським комбінатом, насамперед заміна морально застарілих енерговитратних печей ФТЛ-2 на нові енергозбережувальні печі А2-ХПК-25, утилізація тепла вихідних газів, заміна і модернізація парових котлів тощо, вдалось значно скоротити витрати палива на технологічні потреби виробництва. Наприклад, за січень 2003 року комбінатом було використано 431960 Нм³ природного газу, в січні 2006 року споживання газу скоротилось до 213576 Нм³ – тобто на 50%. При цьому значно виросли обсяги виробництва продукції, поліпшена її якість.

  За розрахунками фахівців ВАТ „УкрНДІпродмаш” заміна тільки 1000 шт. хлібопекарських печей типу ФТЛ-2 (це приблизно 50% печей такого типу, що працюють в хлібопекарській промисловості України) на 500 печей типу А2-ХПК-25 дасть річну економію природного газу близько 65 млн. Нм³ без зменшення обсягів виробництва хлібобулочних виробів.

П. Римаренко, ТОВ “Скіф-Контрол”;