Der Hersteller von Phosphorprodukten Thermphos betreibt im Chemiepark Knapsack in Hürth bei Köln eine Anlage zur Herstellung von Phosphorsulfiden. Dieses Produkt wird unter anderem als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Schmierstoff-Additiven verwendet. Im Laufe des Produktionsprozesses muss eine Schmelze auf hohem Temperaturniveau gehalten werden. Dieses wurde bislang durch eine im Prozess befindliche Begleitheizung mit Widerstandsstäben gewährleistet. Die stromführenden glühenden Leiter erwärmten dabei in einem ersten Schritt die Luft in der abgeschlossenen Begleitheizung. Diese heiße Luft erhitzte eine schmelzehaltige Wanne und brachte das Produkt auf diese Weise auf die gewünschte Temperatur. Das Problem: Der Energieaufwand betrug bis zu 60 kWh. Thermphos-Standortleiter Herbert Neumann wandte sich an die Elektrowerkstatt der InfraServ Knapsack mit dem Ziel einer energieeffizienteren Lösung.

Infrarotstrahler als Heizmittel sorgten für den Durchbruch

„Wir haben zunächst verschiedene Varianten wie Wärmeleitung mit Hilfe einer Aluminiumplatte oder Lava-Steinen in Betracht gezogen. Beides hat uns indes nicht überzeugt“, erinnert sich Dennis Geyermann, Meister in der Elektrowerkstatt, an die ersten Überlegungen. „Im gemeinsamen Gespräch mit Temphos sind wir dann auf die Idee gekommen, Infrarotstrahler als Heizmittel zu verwenden.“

Bislang wurde diese Methode in der Prozessindustrie noch nicht eingesetzt. Als freie Strahler dienten sie lediglich zur Trocknung – beispielsweise von Lacken. Bei der Infrarotstrahlung entwickelt sich die Wärmewirksamkeit erst beim Auftreffen auf eine Oberfläche, in diesem Fall auf die Unterseite der Schmelzwanne. Darin sahen die Fachleute der Elektrowerkstatt die Möglichkeit, auf den energieintensiven Zwischenschritt der Lufterwärmung verzichten zu können.

Die praktische Umsetzung stellte für die Fachleute eine große Herausforderung dar. Schließlich musste die Elektrotechnik so ausgelegt sein, dass sie Temperaturen bis 600 °C standhält. Auch war nicht klar, ob die Infrarotlampen einem Aufheizen in einem geschlossenen engen Heizsystem standhalten würden. Besonders die Anschlusstechnik und die Wahl der richtigen Materialien stellte eine Herausforderung dar.

System mit vielen Vorteilen

Nach ersten Versuchen und weiteren Produktionstestphasen wurde das neue System mit 32 Infrarotstrahlern als „Heizkissen“ in die Anlage integriert. Neben der Energieeffizienz bietet die neue Technik weitere Vorteile: Die gewünschte Temperatur wird schneller erreicht und die Infrarotstrahler ermöglichen einen punktgenauen Betrieb der Anlage. Dies führt zu einer Steigerung der Produktqualität. Daher soll zukünftig auch die zweite Schmelzwanne mit diesem System ausgestattet werden.