换热器和包含该换热器的气体分离单元的安装方法 |
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| 申请号 | CN201380048485.5 | 申请日 | 2013-08-29 | 公开(公告)号 | CN104641197B | 公开(公告)日 | 2017-08-04 |
| 申请人 | 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司; | 发明人 | F·克雷萨克; B·达维迪安; F·戴尔科索; S·德绍特; J-P·特拉尼耶; M·瓦格纳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种换热器(1)，包括:平行的板(2)，限定用于加热或冷却 流体 的通路；在板(2)之间延伸并限定通路的间隔件；以及 覆盖 所述板(2)并且包括防火热绝缘层的单个壳体。 | ||||||
| 权利要求 | 1.换热器(1,101),用于通过从称作是生热流体的至少一种主流体向称作是冷却剂的至少一种次流体的热传递来形成气体分离单元，换热器(1,101)至少包括: |
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| 说明书全文 | 换热器和包含该换热器的气体分离单元的安装方法技术领域[0001] 本发明涉及换热器，换热器用于通过从至少一种主流体——称为生热流体——至至少一种次流体——称为冷却剂的热传递形成气体分离单元。此外，本发明还涉及用于安装基于低温的气体分离单元的安装方法，气体分离单元包括至少两个所述的换热器。 [0002] 本发明尤其用于基于低温的气体分离领域。特别地，本发明用于空气低温分离领域。 背景技术[0003] FR2844040A1描述了包括两个换热器的换热器组件。每一个换热器包括相互平行并限定流体通道的板和限定通路的间隔件。此外，换热器组件包括将每一换热器与主歧管和次歧管连接的输入箱和输出箱。 [0004] 此外，已有技术中的换热器组件需要围绕换热器组件的热绝缘结构。热绝缘结构通常包括金属框架，金属框架支撑填充有例如珍珠岩的松散绝缘材料的双壁，该金属框架、该双壁和该绝缘材料在换热器组件的工作地点放置到位。 [0005] 但是，热绝缘结构是复杂的，因此，价格昂贵。特别地，金属框架、双壁、绝缘材料的生产和组装耗时长、价格贵。此外，已有技术的这种换热器组件中，泄漏的低温流体能够到达框架的支撑元件，该支撑元件通常由在低温时无回弹性的钢制成，这将导致所述支撑元件的断裂。 [0006] 此外，在由铝合金制成的换热器中进行低温空气分离时，高压的氧气流可以导致铝合金在热点的直接燃烧，热点由于塑性变形、钎焊破裂、颗粒撞击、流动摩擦等而局部产生。现在，直接燃烧的风险随着换热器中的工作压力的增加而增加。 发明内容[0007] 本发明的目的显著地在于完全或部分地解决上述的问题。 [0008] 为此，本发明的主体为换热器，换热器用于通过从至少一种主流体——称为生热流体——至至少一种次流体——称为冷却剂的热传递形成气体分离单元，换热器至少包括： [0009] ——多个板，板彼此平行设置，板限定出构造用于生热流体或冷却剂的流动的通道；和 [0010] ——换热间隔件，在板之间的延伸用以限定通路，每一通路适于引导部分生热流体或者部分冷却剂。 [0011] 换热器特征在于:其还包括全部或部分覆盖多个板的壳体,壳体包括至少一个所谓的防火热绝缘层，该防火热绝缘层在当换热器工作时氧气的温度和压力条件，特别是在温度在+65℃到-196℃、压力在1巴至120巴绝对压力之间的条件下基本防火。 [0012] 通常，“氧气兼容材料”指的是在当换热器工作时氧气的温度和压力条件下基本防火的材料。 [0013] 因此，该换热器具有单独的热绝缘，其使得在气体分离单元工作地点提高气体分离单元的装配速度成为可能。实际上，当换热器运送到工作地点时，其热绝缘层在换热器的生产地点已经放置就位。 [0014] 此外，所谓的防火绝热层限制、甚至避免在存在氧气的情况下燃烧风险，提高了操作员和设备的安全性。通常地，在温度在+65℃到-196℃之间、压力在1巴到120巴(绝对压力)之间时可燃性大。 [0016] 因此，对于换热器，该耐火陶瓷纤维形成有效的热绝缘。 [0018] 根据本发明的一个实施例，所述的至少一个防火热绝缘层具有的厚度为20mm至100mm，优选为45mm至55mm。 [0019] 因此，该由耐火陶瓷形成的热绝缘层有利于换热器的有效热绝缘。 [0021] 因此，该机械元件使得可靠、快速地固定壳体成为可能。 [0022] 根据本发明的一个实施例，壳体还包括至少一个由聚氨酯或者等效有机热绝缘材料制成的热绝缘层，所述至少一个聚氨酯层优选具有在150mm到350mm之间的厚度。 [0023] 因此，该聚氨酯或者等效热绝层有利于换热器的有效绝缘。 [0024] 根据本发明的一个实施例，防火热绝缘层覆盖所述多个板的所谓的冷部，并且至少一个聚氨酯热绝缘层覆盖所谓的热部，热部与冷部相对放置，当换热器工作时，冷部的温度低于热部的温度。 [0025] 因此，整个换热器被有效地绝缘，其废除了已有技术中的需要使用另外的例如珍珠岩的热绝缘材料包围罩体。通常，冷部和热部分别被称为“冷端”和“热端”。 [0026] 在该实施例中，防火热绝缘层覆盖冷部，其可燃性条件包括氧气。而热部被可燃的热绝缘层例如聚氨酯覆盖，因为其在氧气存在的情况下不具有可燃性条件。因此，通过限制严格需要的防火层数量，热绝缘层的费用被优化。 [0027] 根据本发明的一个变型，壳体还可以包括可燃热绝缘层例如聚氨酯，可燃热绝缘层在防火热绝缘层上延伸。实际上，防火热绝缘层的外表面不具备可燃条件，因为它处于高于空气露点的温度。 [0028] 根据本发明的一个实施例，换热器整体为长方体形式，并且防火热绝缘层包括热绝缘面板，每一热绝缘面板包括至少两个金属壁和至少一个设置于两个金属壁之间的由绝缘材料制成的膜，该由绝缘材料制成的膜优选置于真空中。 [0029] 因此，该长方体形式使得尤其是在基于低温的气体分离单元中限定用于有效热传递的通道成为可能。 [0030] 由于金属壁为防火且密封的，由绝缘材料制成的膜可以为可燃性材料，因为其不与氧气接触。 [0031] 根据本发明的一个实施例，换热器还包括构造用于将生热流体或冷却剂流体引入某些所述通道或者从某些所述通道排出的供给箱，供给箱通过机械固定装置与多个板连接，机械固定装置优选选自由螺钉、铆钉、卡扣连接元件、预紧装配元件构成的组。 [0032] 因此，该供给箱可以在换热器的工作地点非常快速地连接至所述多个板。 [0033] 根据本发明的一个实施例，换热器还包括悬挂构件例如杆、钩或拉力螺钉，悬挂构件由热绝缘材料例如玻璃纤维构成，悬挂构件构造成使得其能够从梁上悬挂换热器，悬挂构件优选通过焊接(熔焊)或钎焊固定于所述多个板。 [0034] 因此，该悬挂构件使得在换热器工作地点安全快速地装卸换热器成为可能。 [0035] 根据前述实施例的一个变型，悬挂构件朝向所述多个板的边缘设置。因此悬挂构件使得能够平衡被悬挂的换热器的重量。 [0036] 本发明的另一个主题是用于安装基于低温的气体分离单元的安装方法，气体分离单元包括至少两个根据本发明的换热器，安装方法包括步骤： [0037] –运送至少两个换热器至分离单元工作地点； [0039] –通过悬挂构件从两个梁上悬挂各换热器，悬挂构件由热绝缘材料例如玻璃纤维制成；和 [0040] –通过机械固定装置将供给箱连接至所述多个板，机械固定装置优选选自由螺钉、铆钉、卡扣连接元件、预紧装配元件构成的组。 [0041] –因此，该安装方法使得能够在工作地点快速安装基于低温的气体分离单元。 [0042] 另外，安装方法允许节省安装时间，因为由于根据本发明的每一换热器的有效的绝缘，其不需要任何使用已有技术中利用带有另外的热绝缘材料例如珍珠岩的罩体包围换热器的步骤。 [0043] 根据本发明的一个实施例，安装方法还包括步骤： [0044] –优选使用焊接将管连接件分别固定到供给箱上；和 [0045] –优选使用焊接将歧管固定到相应的管连接件上； [0046] 因此，这样的步骤使得能够完全构建根据本发明的气体分离单元。 [0048] 根据下面的描述本发明将易于理解，并且其优点也会变得明显，下面的描述参照附图仅作为一个非限制性的例子给出，其中： [0049] 图1：根据本发明的换热器的爆炸立体示意图； [0050] 图2：图1中的换热器的立体示意图； [0051] 图3：在一个组装步骤期间，根据本发明的并且包含有图1中的换热器的交换器组件的一部分的立体示意图；和 [0052] 图4：在后续的装配步骤期间，图2中的交换器组件的与图2类似的视图。 具体实施方式[0053] 图1和图2示出了用于基于从至少一种主流体——称为生热流体——至至少一种次流体——称为冷却剂的热传递形成未示出的气体分离单元的换热器1。 [0054] 换热器1包含多个板2。本身已知的，板2布置为彼此平行。板2限定构造用于生热流体或者冷却剂的流动的通道(未示出)。 [0055] 图1和图2的实施例中，每一板2整体为长方形形式。换热器1整体为长方体形式。这里的换热器1的长约为6m，宽约为2m，其高约为2m。 [0056] 按照惯例，换热器的长度平行于通道中的冷却剂流动的方向测量，换热器的宽度与长度相垂直地测量。换热器的高度沿着其板的堆叠方向测量。 [0057] 换热器1还包括未示出的换热间隔件。换热间隔件在板2之间延伸，以此来限定未显示的通路。本身已知的，每一通路适于引导部分生热流体或者部分冷却剂。 [0058] 另外，换热器1包括完全覆盖多个板2的壳体4。壳体4包括由耐热陶瓷纤维形成的热绝缘层。这里由耐热陶瓷纤维形成的耐热绝缘层具有约为50mm的厚度。因此壳体4也具有约50mm的厚度。 [0059] 壳体4通过未示出的机械元件固定至多个板2，这里机械元件由设置用于卡扣连接的凸耳形成。 [0060] 壳体4还可包括压在热绝缘层上的热绝缘面板。每一热绝缘面板可以包括两个金属壁和处于金属壁之间的真空内的绝缘膜。 [0061] 换热器1还包括供给箱6，供给箱6设置用于将生热流体或冷却剂引入流体通道或从流体通道排出。供给箱6通过未示出的机械固定装置与多个板2连接。这些机械固定装置可以为螺钉。 [0062] 另外，换热器1包括分接头或管连接件8，分接头或管连接件8的功能为将供给箱6连接至主或次歧管，如下面描述的图4中所示。 [0063] 图3和图4示出了安装基于低温的气体分离单元的安装方法的步骤。这个气体分离单元包括三个换热器1。 [0064] 安装方法包括步骤： [0065] –运送换热器1至分离单元的操作地点； [0067] –通过悬挂杆14将各换热器1从两个梁11上悬挂下来，悬挂杆14由热绝缘玻璃纤维构成；和 [0068] -通过机械固定装置(在这个例子中为螺钉)将供给箱6连接至多个板2。 [0069] 这里，三个换热器1的组合构成一组换热器。 [0070] 另外，安装方法包括步骤： [0071] –将管连接件8分别固定到供给箱6，这里采用焊接；和 [0072] –将歧管16固定到相应的管连接件8，这里采用焊接。 [0073] 在安装方法实施后，基于低温的气体分离单元安装在其操作地点。 [0074] 换热器的板和翅片可由铝或耐热钢(例如 )制成。 |
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