Effi­zi­en­te Alter­na­ti­ve bei ther­mi­schen Ver­än­de­run­gen im Prozessanlagenbau

Die rich­ti­ge Aus­le­gung elek­tri­scher Erhit­zer Sys­te­me sorgt für eine hohe Ener­gie­ef­fi­zi­enz und stellt eine größt­mög­li­che Betriebs­si­cher­heit dar.

Dabei ist es nicht wich­tig, ob der Pro­zess eine direk­te Erwär­mung unter­schied­li­cher Pro­zess­da­ten bewir­ken soll oder nur den Wär­me­ver­lust aus­glei­chen soll. Die für die Betriebs­be­din­gun­gen not­wen­di­ge Heiz­flä­che ist bestim­men­der Fak­tor bei der Fest­le­gung der not­wen­di­gen Bau­grö­ße eines  elek­tri­schen Heiz­sys­tems. Die Berück­sich­ti­gung der gefor­der­ten Tem­pe­ra­tur­dif­fe­renz zwi­schen Ein­tritts­tem­pe­ra­tur und gewünsch­ter Aus­tritts­tem­pe­ra­tur sowie die zu berück­sich­ti­gen­den Volu­men­strö­me unter­schei­den in der Kon­se­quenz die Bau­form als ein­zü­gi­ges oder mehr­zü­gi­ges Anlagendesign.

Die wär­me­tech­ni­sche Aus­le­gung eines Elek­tro­er­hit­zers basiert ganz ent­schei­dend auf den Stoff­da­ten des zu erwär­men­den Medi­ums. Die durch den Erhit­zer zu lie­fern­de Ener­gie über­trägt sich direkt und zu 100% auf das Medi­um, wich­tig dabei ist, dass die Tem­pe­ra­tur der Heiz­ele­men­te eine zuläs­si­ge errech­ne­te Grenz­tem­pe­ra­tur nicht über­schrei­ten darf. Die Kon­zen­tra­ti­on auf eine zu klei­ne Ober­flä­che führt zu einer hohen spe­zi­fi­schen Ober­flä­chen­be­las­tung und kann sowohl das Medi­um als auch die Heiz­ele­men­te schädigen.

Neben der durch Rech­ner­pro­gram­me gestütz­ten theo­re­ti­schen Aus­le­gung der Heiz­ele­men­te sor­gen unter­schied­lich posi­tio­nier­te Tem­pe­ra­tur­füh­ler für eine siche­re Über­wa­chung der Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur der Heiz­ele­men­te. Die dem Pro­zess vor­ge­schal­te­te Steue­rungs­an­la­ge über­wacht die ein­ge­stell­te maxi­ma­le Tem­pe­ra­tur und schal­tet die gesam­te Leis­tungs­en­er­gie des Erhit­zers ab, sobald ein kri­ti­sches Tem­pe­ra­tur­ver­hal­ten auf­fäl­lig wird.

Intel­li­gen­te Steue­rungs­an­la­gen die kom­pa­ti­bel mit einem Erhit­zer­de­sign kon­stru­iert wer­den, ermög­li­chen heu­te eine grad­ge­naue Pro­gram­mie­rung mit der es mög­lich ist, Wär­me nur dann zuzu­füh­ren, wenn sie auch erfor­der­lich ist. Ein Bei­trag zur Ener­gie­ef­fi­zi­enz in pro­zess­tech­ni­schen Anla­gen.

Für die Wär­me­über­tra­gung wer­den in ers­ter Linie elek­tri­sche Rohr­heiz­kör­per mit Metall­man­tel ver­wen­det. Der Rohr­heiz­kör­per ist ein Heiz­ele­ment des­sen Heiz­lei­ter wen­del­för­mig ver­ar­bei­tet wird und aus hoch­wer­ti­ger Chr­om­ni­ckel­le­gie­rung besteht. Die­se Heiz­wen­del ist zen­trisch in einem Edel­stahl­rohr posi­tio­niert. Das Volu­men zwi­schen Heiz­wen­del und Rohr­man­tel wird mit Magne­si­um­oxid ver­füllt und anschlie­ßend hoch­ver­dich­tet. Das Magne­si­um­oxid ist aller­dings hygro­sko­pisch und nimmt die Feuch­tig­keit aus der Luft rasch auf. Dadurch kann sowohl der Iso­la­ti­ons­wi­der­stand als auch die Prüf­span­nungs­fes­tig­keit stark gemin­dert wer­den. Zur Ver­mei­dung die­ser Feuch­tig­keits­auf­nah­me ver­wen­det der Her­stel­ler ein eigens ent­wi­ckel­tes Ver­schluss­mit­tel und sichert somit eine Iso­la­ti­ons­fes­tig­keit im hohen Gigaohmbereich.

Rohr­heiz­kör­per nach die­sem Fer­ti­gungs­ver­fah­ren wer­den in den Rohr­durch­mes­sern 8,5 mm,11,5mm und 16 mm her­ge­stellt. Die Ent­schei­dung, wel­cher Rohr­durch­mes­ser Ver­wen­dung fin­det hängt ganz ent­schei­dend von den gefor­der­ten Betriebs­be­din­gun­gen ab. Eben­so ent­schei­dend ist die Aus­wahl des zu ver­wen­den­den Rohr­heiz­kör­per­ma­te­ri­als, in aller Regel hoch­wer­ti­ge Edel­stahl­werk­stof­fe die den auf­zu­hei­zen­den Stof­fen und den ther­mi­schen Bedin­gun­gen ange­passt sind.

Die mecha­ni­sche Ver­bin­dung eines Rohr­heiz­kör­pers mit der Flansch­plat­te eines Erhit­zers erfolgt über eine Löt- oder Schweiß­ver­bin­dung. Da sol­che Erhit­zer nicht sel­ten in druck­füh­ren­den Anla­gen ein­ge­baut wer­den, setzt der Her­stel­ler auf abso­lu­te Schweiß­kom­pe­tenz doku­men­tiert durch die HP0 Zulas­sun­gen des Schweißteams.

Neben den Rohr­heiz­kör­pern wer­den ins­be­son­de­re für Anla­gen in denen extrem hohe Betriebs­drü­cke Berück­sich­ti­gung fin­den müs­sen, soge­nann­te Mak­ro­heiz­kör­per eingesetzt.

Die­se Heiz­ele­men­te unter­schei­den sich von den Rohr­heiz­kör­pern durch einen grö­ße­ren Rohr­durch­mes­ser, 31,0 mm, 31,5 mm oder 32mm, und stär­ke­ren Rohrwandungen.

Nicht sel­ten ist es erfor­der­lich, Elek­tro­er­hit­zer in explo­si­ons­ge­fähr­de­ten Berei­chen der Ex-Zonen         ( 1,  2 , 21 und 22)  zu instal­lie­ren. Bei die­sen Anwen­dun­gen wird der Heiz­flansch in druck­fest­ge­kap­sel­ter Aus­füh­rung der Zünd­schutz­art Exde (druck­fest) oder in einer Aus­füh­rung ExeIIC (erhöh­te Sicher­heit) mit ent­spre­chen­den Beschei­ni­gun­gen unter­schied­li­cher Zer­ti­fi­zie­rungs­stel­len konstruiert.