Ηλεκτρικός εναλλάκτης θερμότητας

Ένας ηλεκτρικός εναλλάκτης θερμότητας για μέσα παίζει κεντρικό ρόλο σε βιομηχανικές διεργασίες στις οποίες αέριες ή υγρές ουσίες πρέπει να φτάσουν σε μια καθορισμένη θερμοκρασία. Αυτά μπορεί να είναι φυσικό αέριο, βιοαέριο, υδρογόνο, αέριο διεργασίας, υγροποιημένο φυσικό αέριο, άζωτο, αέρας, νερό ή μείγματα γλυκόλης. Η χρήση τέτοιων ηλεκτρικών εναλλακτών θερμότητας είναι ιδιαίτερα σημαντική στις βιομηχανίες χημικών, πετροχημικών και πολυμερών, στην εξόρυξη φυσικού αερίου, στην επεξεργασία τροφίμων, στη ναυπηγική βιομηχανία και σε ναυτιλιακές και βιομηχανικές εφαρμογές.

Μέσω της στοχευμένης ανταλλαγής θερμότητας, τα μέσα μπορούν όχι μόνο να θερμανθούν αποτελεσματικά, αλλά και να υπερθερμανθούν για να εξασφαλιστεί ο βέλτιστος έλεγχος της διαδικασίας. Ανάλογα με την εφαρμογή, ο ηλεκτρικός εναλλάκτης θερμότητας μπορεί να σχεδιαστεί ως ένα ηλεκτρικά θερμαινόμενο σύστημα, ένα μοντέλο με κίνηση ατμού ή μια λύση που υποστηρίζεται από ανάκτηση θερμότητας. Ο ακριβής έλεγχος της θερμοκρασίας εξασφαλίζει σταθερές συνθήκες, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τόσο την ενεργειακή απόδοση όσο και την αξιοπιστία της διεργασίας.

Ιδιαίτερα σε ευαίσθητες εφαρμογές, όπως η θέρμανση αερίου για τη μείωση της πίεσης ή οι θερμαντήρες υγρών για βιομηχανικά κυκλώματα ψύξης και θέρμανσης, οι ηλεκτρικοί εναλλάκτες θερμότητας πρέπει να πληρούν τις υψηλότερες τεχνικές απαιτήσεις. Τα υλικά, η αντοχή στη θερμοκρασία και τα συστήματα ελέγχου προσαρμόζονται με ακρίβεια στις εκάστοτε παραμέτρους λειτουργίας, ώστε να εξασφαλίζεται η μέγιστη απόδοση και διάρκεια ζωής.

1 Χημική βιομηχανία

1.1 Προθέρμανση των μέσων επεξεργασίας

• Θέρμανση επιθετικών χημικών ουσιών (π.χ. οξέα, αλκάλια) πριν από μια αντίδραση
• Έλεγχος θερμοκρασίας για ευαίσθητες χημικές διεργασίες
• Μείωση των προβλημάτων ιξώδους μέσω της προθέρμανσης

1.2. Θέρμανση διαλυτών

• Αποφυγή συμπύκνωσης ή στερεοποίησης
• Ομοιόμορφος έλεγχος της θερμοκρασίας κατά τις διεργασίες εκχύλισης
• Εξασφάλιση της ρευστότητας σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος

1.3 Θέρμανση για αντιδράσεις πολυμερισμού

• Δημιουργία της βέλτιστης θερμοκρασίας εκκίνησης για τις αντιδράσεις
• Πρόληψη ανεπιθύμητων παρενεργειών μέσω ομοιόμορφης θέρμανσης
• Ενεργειακά αποδοτική παροχή θερμότητας στην παραγωγή πλαστικών

2. Βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου

2.1 Προθέρμανση βαρέος πετρελαίου και αργού πετρελαίου

• Μείωση του ιξώδους για καλύτερη αντλησιμότητα
• Αποφυγή κατακρήμνισης παραφίνης και κεριού σε χαμηλές θερμοκρασίες
• Προετοιμασία για περαιτέρω επεξεργασία στα διυλιστήρια

2.2 Προθέρμανση αερίου σε συστήματα υψηλής πίεσης

• Πρόληψη της συμπύκνωσης κατά τη διαστολή του αερίου (π.χ. σε σταθμούς μείωσης της πίεσης)
• Αποφυγή φαινομένων παγοποίησης σε βαλβίδες και γραμμές ελέγχου
• Αποτελεσματική θέρμανση πριν από διεργασίες υγροποίησης ή αεριοποίησης αερίου

2.3 Θέρμανση λιπαντικών και υδραυλικών ελαίων

• Εξασφάλιση βέλτιστων ιδιοτήτων ροής για τις μηχανές
• Μείωση της φθοράς σε αντλίες και σωλήνες
• Χρήση σε υπεράκτια συστήματα και συστήματα αγωγών για ασφαλή λειτουργία

3. Σταθμοί παραγωγής ενέργειας και παραγωγή ενέργειας

3.1 Προθέρμανση νερού τροφοδοσίας για ατμολέβητες

• Αύξηση της απόδοσης των διεργασιών των σταθμών παραγωγής ενέργειας
• Μείωση των θερμικών καταπονήσεων στα συστήματα λεβήτων
• Βελτιστοποίηση της παραγωγής ατμού μέσω σταθερότερων συνθηκών

3.2 Ηλεκτροθερμικοί θερμαντήρες για εφαρμογές έκτακτης ανάγκης

• Παροχή θερμότητας σε καταστάσεις χωρίς ορυκτά καύσιμα
• Χρήση σε περιοχές όπου το νερό είναι σπάνιο και η θέρμανση με ατμό δεν είναι δυνατή
• Χρήση ως εφεδρικό σύστημα για την παραγωγή θερμότητας σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής

4. Βιομηχανία τροφίμων και ποτών

4.1. Θέρμανση υγρών σε διαδικασίες παραγωγής

• Θέρμανση γάλακτος, χυμών φρούτων ή υγρών τροφίμων
• Εξασφάλιση υγιεινών διεργασιών μέσω στοχευμένου ελέγχου της θερμοκρασίας
• Ενεργειακά αποδοτική θέρμανση χωρίς άμεση χρήση ατμού

4.2 Λιώσιμο λιπών, ελαίων και σοκολάτας

• Πρόληψη της κρυστάλλωσης κατά τη μεταφορά ή την αποθήκευση
• Εξασφάλιση ομοιογενών θερμοκρασιών επεξεργασίας
• Χρήση στην παραγωγή ζαχαρωδών προϊόντων και στη βιομηχανία αρτοποιίας

4.3 Θέρμανση του νερού επεξεργασίας

• Χρήση σε συστήματα CIP (cleaning in place) για υγιεινό καθαρισμό
• Παροχή ζεστού νερού για διεργασίες παστερίωσης
• Έλεγχος θερμοκρασίας σε ζυθοποιεία και γαλακτοκομεία

5. Φαρμακευτική και βιοτεχνολογία

5.1. Θέρμανση των μέσων αντίδρασης σε βιοαντιδραστήρες

• Έλεγχος θερμοκρασίας για κυτταρικές καλλιέργειες και ζυμώσεις
• Εξασφάλιση βέλτιστων συνθηκών για βιοτεχνολογικές διεργασίες
• Πρόληψη της ευαισθησίας στο ψύχος σε βιολογικές ουσίες

5.2. Θέρμανση νερού για σκοπούς αποστείρωσης

• Άμεση θέρμανση υπερκάθαρου νερού για τη φαρμακευτική παραγωγή
• Παροχή ζεστού νερού για αυτόκλειστα και συστήματα καθαρισμού
• Αξιοποίηση στην παραγωγή εμβολίων και σε εργαστηριακές εφαρμογές

6 Ναυτιλιακή και ναυτιλιακή βιομηχανία

6.1. Θέρμανση βαρέος μαζούτ για μηχανές πλοίων

• Μείωση του ιξώδους για ομοιόμορφη καύση
• Πρόληψη των επικαθίσεων και της φθοράς στα ακροφύσια έγχυσης
• Χρήση σε πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων, φορτηγά και δεξαμενόπλοια

6.2 Συστήματα θέρμανσης για το νερό έρματος

• Προστασία από τον παγετό σε ψυχρές κλιματικές ζώνες
• Αποφυγή βιολογικής μόλυνσης μέσω προσαρμογής της θερμοκρασίας
• Βελτίωση της ποιότητας του νερού για μεταφορές μεγάλων αποστάσεων

7 Υδρογόνο και τεχνολογία εναλλακτικής ενέργειας

7.1 Προθέρμανση αερίου υδρογόνου για κυψέλες καυσίμου

• Αύξηση της απόδοσης των κυψελών καυσίμου μέσω ελεγχόμενης θέρμανσης
• Αποφυγή των διακυμάνσεων της πίεσης που προκαλούνται από το ψύχος
• Αξιοποίηση σε οχήματα, βιομηχανικές εγκαταστάσεις και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας

7.2 Θερμική υποστήριξη για συστήματα μετατροπής ενέργειας σε αέριο

• Θέρμανση μεθανίου ή συνθετικών αερίων για διεργασίες μετατροπής
• Αξιοποίηση σε μονάδες ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή υδρογόνου
• Βελτίωση της απόδοσης μέσω ανάκτησης θερμότητας

Οι ηλεκτρικοί εναλλάκτες θερμότητας είναι απαραίτητοι σε πολλές βιομηχανίες που ασχολούνται με τη διήθηση και την προθέρμανση του φυσικού αερίου και άλλων τεχνικών αερίων. Χρησιμοποιούνται συχνά ιδίως στη βιομηχανία ενέργειας και φυσικού αερίου, όπου ο έλεγχος της πίεσης και της θερμοκρασίας είναι κεντρικής σημασίας. Η θέρμανση του αερίου πριν από την περαιτέρω επεξεργασία προστατεύει τα ευαίσθητα συστήματα και βελτιστοποιεί την απόδοση ολόκληρης της διαδικασίας.

Οι χημικές και πετροχημικές βιομηχανίες βασίζονται επίσης στους ηλεκτρικούς εναλλάκτες θερμότητας για να εξασφαλίσουν τη σταθερότητα και την αξιοπιστία των συστημάτων υψηλής πίεσης. Έτσι διασφαλίζεται ότι τα αέρια εισάγονται στις αντιδράσεις και άλλες διεργασίες υπό βέλτιστες συνθήκες χωρίς να προκαλούν ανεπιθύμητη ψύξη και απώλεια απόδοσης.

Η THIELMANN ENERGIETECHNIK GmbH κατασκευάζει ηλεκτρικούς εναλλάκτες θερμότητας που έχουν σχεδιαστεί για να ανταποκρίνονται στις ειδικές απαιτήσεις αυτών των απαιτητικών βιομηχανιών. Με τον στιβαρό σχεδιασμό τους και τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας, οι ηλεκτρικοί εναλλάκτες θερμότητας προσφέρουν μια ανθεκτική και ασφαλή λύση για επιχειρήσεις που εξαρτώνται από την αξιόπιστη προθέρμανση με αέριο.

Οι ηλεκτρικοί εναλλάκτες θερμότητας σχεδιάζονται και κατασκευάζονται σύμφωνα με ειδικούς κανονισμούς και πιστοποιήσεις, ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις των διεθνών αγορών. Αυτές περιλαμβάνουν ASME (με ή χωρίς U-Stamp), EN 13445 για την ευρωπαϊκή αγορά, SVTI για την Ελβετία, AS1210 για την Αυστραλία και PD5500. Αυτή η ποικιλία επιτρέπει στους προθερμαντήρες να χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα περιοχών και βιομηχανιών με συγκεκριμένες τυποποιημένες προδιαγραφές.

Καθοριστικός παράγοντας για το σχεδιασμό είναι η εξατομικευμένη αποδοχή και οι δοκιμές από γνωστές εταιρείες και ιδρύματα όπως οι BASF, OGE, Gascade, Sasol, INGL, ERI, Dolphin, Saudi Aramco, Gasco, MAN, Jenbacher, MAPNA, Siemens, DONG και TEMA. Αυτό διασφαλίζει ότι οι ηλεκτρικοί εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να αντέξουν τις απαιτητικές συνθήκες λειτουργίας στις αντίστοιχες εφαρμογές.

Ανάλογα με την εφαρμογή, οι ηλεκτρικοί εναλλάκτες θερμότητας είναι επίσης κατάλληλοι για εφαρμογές ξινών αερίων σύμφωνα με τη NACE, ώστε να διασφαλίζεται η χημική αντοχή σε διαβρωτικά περιβάλλοντα. Μπορούν επίσης να σχεδιαστούν για λειτουργία σε χαμηλές θερμοκρασίες έως και -50 °C, ώστε να μπορούν να αντιμετωπιστούν αξιόπιστα ακόμη και ακραίες συνθήκες λειτουργίας.

Οι τεχνικές προδιαγραφές περιλαμβάνουν επίσης πίεση σχεδιασμού έως 300 bar και θερμοκρασία σχεδιασμού έως 250 °C, καλύπτοντας ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών εφαρμογών. Επιπλέον, μια προσαρμοσμένη διάταξη ακροφυσίων επιτρέπει τη βέλτιστη ενσωμάτωση των ηλεκτρικών εναλλακτών θερμότητας σε υπάρχοντα συστήματα διεργασιών.

Η επιλογή των υλικών για τους ηλεκτρικούς εναλλάκτες θερμότητας εξαρτάται από τις ειδικές απαιτήσεις της εκάστοτε εφαρμογής και τις συνθήκες λειτουργίας. Μια μεγάλη ποικιλία υλικών επιτρέπει τη βέλτιστη προσαρμογή στην πίεση, τη θερμοκρασία και το μέσο.

Οι ηλεκτρικοί εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να κατασκευαστούν από ανθρακούχο χάλυβα, ανοξείδωτο χάλυβα ή από συνδυασμό και των δύο υλικών. Ο ανθρακούχος χάλυβας χαρακτηρίζεται από υψηλή μηχανική αντοχή και οικονομία και προτιμάται σε εφαρμογές με μέτριες θερμοκρασίες και μη διαβρωτικά μέσα. Ο ανοξείδωτος χάλυβας , από την άλλη πλευρά, προσφέρει εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και στις χημικές επιδράσεις και είναι ιδιαίτερα κατάλληλος για επιθετικά μέσα ή περιβάλλοντα με υψηλές απαιτήσεις καθαρότητας.

Συνδυάζοντας ειδικά τα δύο υλικά, τα πλεονεκτήματα του ανθρακούχου χάλυβα και του ανοξείδωτου χάλυβα μπορούν να ενωθούν σε ένα σύστημα προθερμαντήρα για να επιτευχθεί η βέλτιστη ισορροπία μεταξύ μηχανικής σταθερότητας, αντιδιαβρωτικής προστασίας και κόστους. Τα υλικά επιλέγονται πάντα σε στενό συντονισμό με τις απαιτήσεις λειτουργίας και τα ισχύοντα πρότυπα, ώστε να διασφαλίζεται η μέγιστη απόδοση και αντοχή.