Verwarmen en koelen van waterige baden

Procesbeschrijving

De meeste procesbaden moeten verwarmd worden tot een temperatuur hoger dan deze van de omgeving om efficiënt te kunnen werken. Om te verwarmen worden vooral stookolie en gas gebruikt maar in principe komt elke energiedrager in aanmerking.

Er zijn verschillende technieken om waterige baden te verwarmen:

• met centraal verwarmd water, thermische olie of stoom;
• met decentraal opgestelde (gas)branders;
• elektrische verwarming;
• met ingeblazen stoom door directe injectie: deze techniek wordt soms toegepast bij sommige zeer corrosieve baden of baden met een hoog gehalte aan zwevende stoffen.

Alle systemen hebben specifieke voor- en nadelen:

• elektrische systemen zijn compact en flexibel, gebruiken echter een veel duurdere energiebron; er is verder geen risico dat de badsamenstelling aangetast wordt door lekken;
• centraal opgestelde systemen gebruiken een goedekope brandstof; de energie-efficiëntie is afh. van de benuttingsgraad van de centrale ketel en de warmte-verliezen van het verdeelnet; bij een lek in de warmtewisselaars is er een risico op verdunning van het procesbad en van contaminatie van het circulerende warm water, thermische olie of retourcondensaat;
• decentraal opgestelde gasbranders leiden in veel gevallen tot de eliminatie van één verdeelnet (er is immers in veel gevallen toch een verdeelnet nodig voor gas voor de opwarming van drogers).

Verwarmelementen kunnen opgesteld worden in het procesbad (kwetsbaar, nemen plaats in) of de procesvloeistof kan rondgepompt worden over een warmtewisselaar die langs het bad opgesteld staat (complexer).

Voor corrosieve media zijn speciale warmtewisselaars nodig in speciale staalsoorten, titaan, tantaal, PVDF-gecoat materiaal enz.

Milieueffecten

Afval(-water)

Directe injectie van stoom voor het verwarmen van waterige procesbaden is een verouderde techniek die in onbruik geraakt is doordat het onnodig de vloeistof in de procesbaden verdunde, waardoor de standtijd van het procesbad veel korter wordt, en meer afvalwater gecreëerd wordt. Deze techniek wordt nauwelijks nog toegepast.

In sommige gevallen moeten de verwarmelementen af en toe ontkalkt worden. Dit gebeurt veelal met een oplossing van een organisch zuur.

Lucht

Emissies van rookgassen.

Energie

Voor het verwarmen van waterige baden is energie vereist. Toch is energieverbruik voor verwarming in de praktijk eerder beperkt en in veel gevallen ondergeschikt aan energieverbruik voor processen. Dit wordt geïllustreerd met typische energieverbruiken bij elektrolytisch bedekken (zie onderstaande tabel).

Tabel: Typisch energieverbruik (%) bij elektrolytisch aanbrengen van zinkdeklaag