Heizanwendungen in industriellen Prozessen

Die Nutzung von Wärme zur Herstellung oder Erzeugung von Produkten ist die Kernkompetenz industrieller Prozesswärme. Fertigungsprozesse verbrauchen viel Energie. In ihrer einfachsten Form ist industrielle Prozesswärme die Nutzung von Wärme zur Herstellung oder Erzeugung von Produkten. Der Energieverbrauch im verarbeitenden Gewerbe wird maßgeblich durch Prozesswärme bestimmt. Wir definieren industrielle Prozesswärme, die Branchen, die sie nutzen, und ihre Anforderungen.

Was ist industrielle Prozesswärme?

Als industrielle Prozesswärme bezeichnet man Prozesse, bei denen elektrische Energie in Wärme umgewandelt wird, die direkt zur Herstellung oder Behandlung von Materialien zur Herstellung, Behandlung oder Modifizierung von Fertigwaren genutzt wird. Ein Elektroheizgerät nutzt das Joule-Prinzip, um elektrische Energie in Wärme umzuwandeln. Die Industrie nutzt vielfältige Prozesse, die unterschiedliche Heizsysteme nutzen. Prozesswärmelösungen werden in allen Branchen benötigt. Prozesswärme wird in zahlreichen Branchen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie, der Labor- und Analytikindustrie, der Lebensmittelverarbeitung, der Rüstungsindustrie, der Verpackungs- und Kunststoffindustrie, der chemischen Industrie, der Öl- und Gasindustrie und vielen weiteren.

Marathon Heater entwickelt und fertigt Prozessheizsysteme für Heizanwendungen in zahlreichen Branchen, die individuell auf die Anforderungen jedes einzelnen Kunden zugeschnitten sind und dabei Effizienz, Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleisten.

Arten der Prozesswärme

Prozesswärme lässt sich anhand der Art der verbrauchten Energie in vier Typen unterteilen: Brennstoff-, Dampf-, Elektro- und Hybridsysteme (eine Kombination verschiedener Energiearten). Prozesswärme nutzt eine von drei Methoden zur Erwärmung eines Materials durch Wärmeübertragung von einer Wärmequelle: Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung oder eine Kombination dieser Methoden.

• Dampfbasiert: Um die Wärmeübertragung zu beschleunigen, leiten dampfbasierte Heizsysteme Dampf direkt oder indirekt über Wärmerohre oder -röhren in den Prozess ein, die in direktem Kontakt mit der Prozessflüssigkeit stehen.
• Kraftstoffbasiert: Diese Systeme erzeugen Wärmeenergie durch die Verbrennung fester, flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe und übertragen diese Energie dann durch direkte oder indirekte Erwärmung auf zu verarbeitende Flüssigkeiten.
• Hybridbasiert: Hybridbasierte Heizsysteme kombinieren in der Regel verschiedene Energiearten zur effizienten Wärmeübertragung. Sie werden aufgrund ihrer höheren Effizienz und besseren Produktionsrate bevorzugt.
• Elektrobasiert: Elektrische Prozessheizsysteme nutzen direkte und indirekte Methoden zur Wärmeübertragung. Ein Elektroheizer, der nach dem Joule-Prinzip arbeitet, wandelt dabei elektrischen Strom in Wärme um. Beim direkten Verfahren fließt elektrischer Strom durch die Substanz, wobei durch den Widerstand Wärme entsteht. Beim indirekten Verfahren hingegen werden Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung zur Wärmeübertragung genutzt. Zu den häufigsten Einsatzgebieten elektrischer Heizsysteme gehören Schmelzen, Formen, Trocknen, Aushärten und Erhitzen. Die Temperatur von Flüssigkeiten und Gasen im gesamten Prozess wird durch Elektroheizer erhöht.

Bedarf an Prozesswärme in der Industrie

Aufgrund der Übernutzung nicht erneuerbarer Energiequellen herrscht eine erhebliche Verknappung dieser Ressourcen, was auch zu schädlichen NOx- und Kohlenstoffemissionen führt. Daher besteht ein erheblicher Bedarf an der Dekarbonisierung industrieller Fertigungsprozesse durch den Einsatz elektrifizierter Heizsysteme, bei denen kohlenstoffarmer oder -freier Strom als Alternative zu fossilen Brennstoffen genutzt wird. Dampf, Strom und erneuerbare Energiequellen wie Solarenergie, Biomasse usw. sind einige Quellen, aus denen Energie gewonnen und in Wärme umgewandelt wird. Nach dem Prozess bleibt äußerst wenig Asche übrig, die entsorgt werden muss. Elektrische Heizgeräte bieten effektive Lösungen für Heizanwendungen mit geringem bis mittlerem Bedarf.

Branchen, die Prozesswärme nutzen

• Öl- und Gasindustrie: Offshore- und Onshore-Bohrungen, Bohrlochheizung, hydraulisches Aufbrechen und Aufrechterhaltung der Viskosität von Petrochemikalien.
• Verpackungen und Kunststoffe: Heizgeräte werden in Form-, Füll- und Versiegelungsmaschinen, Portionsverpackungen, manipulationssicheren Verpackungen, Extrusionsanlagen und zum Erweichen von Polymeren verwendet, um ihnen eine neue Form zu geben.
• Kraftwerke: Prozesslufterhitzer für Einlassgehäuse, Überhitzung, Schwefelreduzierung, katalytisches Cracken und Regeneration, Gastrocknung usw.
• Luft- und Raumfahrt: Heizsysteme werden zum Erwärmen von Luft in Turbinensystemen, Batterien, Motoren, Cockpits usw. verwendet.
• Lebensmittel und Getränke: Zu den Anwendungen gehören Fritteusen, Öfen, Grills, Fritteusen, Kochplatten und Dampftische.
• Medizinischer Bereich: Erwärmung von Decken, Jacken, Flaschen, Überwachung von Geräten in Laboren, Erwärmung von Flüssigkeiten sowie Blut usw.
• Automobilbau: Heizgeräte werden zur Herstellung von Autoteilen wie Kupplungsscheiben, Bremsbacken usw. verwendet.
• Bauindustrie: Aufrechterhaltung der Warmwassertemperatur; Frostschutz; Frostverhütung; Rohrfrostschutz.
• Verteidigungsindustrie: Heizgeräte werden im Allgemeinen bei der Kraftstoffvorwärmung, der Temperaturhaltung in kalten Regionen sowie der Schmierölerwärmung eingesetzt.
• Gummiindustrie: Heizgeräte bieten die idealen Lösungen für Vakuumpressen, Dichtungen, Manschetten und Spritzguss.

Vorgang beim Erhitzen

Industrielle Heizgeräte erzeugen Wärme durch die Umwandlung von Energie aus Brennstoffen oder anderen Quellen. Industrielle Heizgeräte nutzen eine der drei grundlegenden Wärmeübertragungsmethoden: Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung. Wärmeleitung oder Konvektion werden üblicherweise bei Prozessen mit niedrigeren Temperaturen eingesetzt, während Strahlung bei Prozessen mit sehr hohen Temperaturen zum Einsatz kommt.

• Leitung: Konduktion bezeichnet im Allgemeinen den Prozess der Wärme- oder Energieübertragung zwischen zwei Teilchen mit unterschiedlichen Temperaturen. Die Wärmeübertragung von einem festen Teilchen auf ein anderes wird als Konduktion bezeichnet. Konduktion wird auch als Wärmeleitung oder thermische Leitung bezeichnet.
• Konvektion: Wärmeenergie wird durch eine Flüssigkeit oder ein Medium in Form einer frei fließenden oder erzwungenen Konvektion übertragen. Diese Strömung beginnt bei einer höheren Temperatur und endet bei einer niedrigeren. Konvektion ist die primäre Form der Wärmeübertragung in Flüssigkeiten und Gasen.
• Strahlung: Dabei handelt es sich um die indirekte Wärmeübertragung über elektromagnetische Wellen, ohne dass es zu physischem Kontakt zwischen der Wärmequelle und der Substanz kommt. Strahlung findet zudem in einem transparenten Medium oder im Vakuum statt. Der dritte wichtige Wärmeflussweg ist die Strahlung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wärmeleitung Wärme durch Feststoffe überträgt, Konvektion Wärme durch Flüssigkeiten und Gase überträgt und Strahlung Wärme durch den leeren Raum, sogar durch ein Vakuum, transportiert.

Bei Marathon Heater entwickeln und produzieren wir eine breite Palette von Prozesswärmesysteme für verschiedene Anwendungen in industriellen Prozessen. Kontaktieren Sie uns unter sales@tempsens.com um mehr über die Palette der von uns hergestellten Elektroheizungen zu erfahren.