本发明专利技术涉及一种用于操作热交换器(1)的方法，其中：在第一时间段内执行第一操作模式，并且在与该第一时间段交替的第二时间段内执行第二操作模式；在该第一操作模式中，第一流体流(A)以第一温度形成，以该第一温度馈送到该热交换器(1)的第一区域(2)中，并且在该热交换器(1)中部分或完全冷却；在该第一操作模式中，第二流体流(B)以第二温度形成，以该第二温度馈送到该热交换器(1)的第二区域(3)中，并且在该热交换器(1)中部分或完全加热；并且在该第二操作模式中，部分或完全停止该第一流体流(A)和该第二流体流(B)到该热交换器(1)中的该馈送。在该第二时间段内或在介于这些第二时间段中的至少一个第二时间段和随后的该第一时间段之间的第三时间段内，将热供应给该第一区域(2)，借助于布置在该热交换器(1)外部的加热装置(7)提供该热，并且该热经由位于该热交换器(1)外部的气体室(5)传递到该第一区域(2)。本发明专利技术也涵盖对应排布结构(10)和具有此类排布结构(10)的系统(100,200)。布结构(10)的系统(100,200)。布结构(10)的系统(100,200)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作热交换器的方法、具有热交换器的排布结构以及具有对应排布结构的系统
[0001]说明书
[0002]本专利技术涉及一种用于操作热交换器的方法、一种具有对应的可操作热交换器的排布结构以及一种具有根据前序相应独立权利要求的对应排布结构的系统。
现有技术
[0003]在许多应用领域中，采用低温流体操作热交换器(技术上更准确：热传递装置)，低温流体即温度显著低于0℃，具体地讲显著低于
‑
100℃的流体。下文主要参考空气分离系统的主热交换器来描述本专利技术，但本专利技术原则上也适用于在其他应用领域中使用，例如用于使用液态空气储存和回收能量或用于天然气液化的系统或石油化学中的系统。
[0004]出于下文说明的原因，本专利技术还尤其适用于液化气态空气产物(例如气态氮)的系统。具体地，对应的系统可从空气分离系统获得气态氮供应并使其液化。在这种情况下，液化之后不像在空气分离系统中那样进行精馏。因此，当克服下文说明的问题时，这些系统可完全关闭，例如当不需要对应的液化产物时，并且维持待机直至下次使用。
[0005]关于空气分离系统的主热交换器和其他热交换器的构造和操作，参考相关技术文献，例如H.
‑
W.(ed.),Industrial Gases Processing,Wiley
‑
VCH,2006，具体章节为2.2.5.6的“Apparatus(设备)”。关于热交换器的大致细节可见于例如出版物“The Standards of the Brazed Aluminium Plate
‑
Fin Heat Exchanger Manufacturers'Association”(第二版，2000年)，具体章节为1.2.1的“Components of an Exchanger(热交换器的部件)”。
[0006]在没有附加措施的情况下，空气分离系统的热交换器和其他热交换器，当相关联系统静止并且热交换器因此脱离操作时，热介质流和低温介质流通过这些热交换器执行温度均衡和升温，或者在这种情况下，不能维持在稳态操作期间对应的热交换器中形成的温度分布。例如，当热交换器恢复操作时，如果随后将低温气体馈送到受热的热交换器中，或者反过来，则由于温差差异引起的不同热膨胀而产生高热应力，这可导致热交换器损坏或在材料或制造上需要不成比例的高支出，以便避免此类损坏。
[0007]具体地，当热交换器完全升温之前脱离操作时，由于金属材料自身中的良好热传导(纵向热传导)先前热端处和先前冷端处的温度均衡。换言之，热交换器的先前热端随时间推移变得更冷并且热交换器的先前冷端变得更热，直到所述温度处于或接近平均温度。这也在附图1中再次示出。在脱离操作时，温度(此处分别为大约
‑
175℃和+20℃)在若干小时内变得彼此相等，并且几乎达到平均温度。
[0008]当以冷绝缘方式容纳的主热交换器与精馏单元一起被堵塞时，即当不再从外部供应气体时，当关闭空气分离系统时，观察到这种现象。在这种情况下，通常只有由隔热损耗产生的气体被吹冷。如果关闭用于液化气态空气产物(例如液氮)的系统，这也同样适用。
[0009]当热交换器恢复操作时，如果将热流体随后馈送到热交换器的冷却的热端处，则那里的温度突然升高。当热交换器恢复操作时，如果将相应的冷流体馈送到热交换器的加
热的冷端处，则那里的温度相应地突然降低。这导致上述材料应力，并且因此可能导致热交换器损坏。
[0010]DE 42 07 941 A1公开了一种在用于处理流体的不连续操作系统中操作热交换器的方法，其中，在被停滞时间中断的操作时间期间，至少一种制冷剂在热交换器的第一通道中从其冷端流动到其热端，并且至少一种放热流体或待冷却流体在热交换器的第二通道中从其热端流动到其冷端。在停滞时间期间，将热供应给热端并且将冷供应给冷端，使得这两个端在操作期间维持在相对接近对应温度的温度处，并且至少通过存在于系统中的流体递送所供应的冷或所供应的热。
[0011]本专利技术的目的是指定进一步改善的措施，这些措施允许对应的热交换器(特别是在上述系统中的一个系统中)在停止操作相对长的时间之后恢复操作，而不会发生上述不利影响。
技术实现思路
[0012]在这种背景下，本专利技术提出了一种用于操作热交换器的方法、一种具有对应的可操作热交换器的排布结构以及一种具有对应排布结构的系统，该排布结构具有相应独立权利要求的特征。
[0013]首先，下文说明并限定了用于描述本专利技术的一些术语。
[0014]在本文所用的术语中，“热交换器”是被设计用于在例如被引导成相对于彼此逆流的至少两个流体流之间间接传递热的设备。在本专利技术的范围内使用的热交换器可由并联和/或串联连接的一个或多个热交换器的部分形成，例如，由一个或多个板式热交换器块形成。然而，本专利技术原则上还适用于其他类型的热交换器，并且不限于板式热交换器。热交换器具有“通道”，这些通道被构造成传导流体并且通过分离板与其他通道分离或仅经由相应的封头连接在入口侧和出口侧上。通道借助于侧条与外部分离。所述通道在下文中被称为“热交换器通道”。按照惯用术语，两个术语“热交换器”和“热传递装置”在下文中同义使用。这也适用于术语“热交换”和“热传递”。
[0015]本专利技术具体涉及根据ISO 15547
‑
2:2005被称为板翅式热交换器的装置。如果下文涉及“热交换器”，则因此这应当理解为具体的是指板翅式热交换器。板翅式热交换器具有彼此叠置的多个平坦室或细长通道，其在每种情况下通过波纹形或以其他方式结构化并互连(例如焊接)的板(通常由铝制成)彼此分离。板借助于侧条稳定，并且经由所述侧条彼此连接。热交换器板的结构具体用于增加热交换表面，但也用于增加热交换器的稳定性。本专利技术具体涉及由铝制成的焊接板翅式热交换器。然而，原则上，对应的热交换器也可由其他材料(例如不锈钢)或由各种不同的材料制成。
[0016]如所提及的，本专利技术可用于已知类型的空气分离系统，但也可用于例如使用液态空气储存和回收能量的系统。使用液态空气的能量的储存和回收也被称为液态空气能量储存(LAES)。对应的系统公开于例如EP 3 032 203 A1中。用于液化氮或其他气态空气产物的系统同样从技术文献中得知。原则上，本专利技术也可用于可对应地操作热交换器的任何进一步的系统。例如，这些可以是用于天然气液化和天然气分离的系统、上述LAES系统、用于空气分离的系统、具有和不具有空气分离的所有类型(尤其用于空气和氮气)的液化电路、乙烯系统(即，特别是被配置为处理来自蒸汽裂化器的气体混合物的分离系统)、在不同压力
水平处使用例如具有乙烷或乙烯的冷却电路的系统以及提供一氧化碳电路和/或二氧化碳电路的系统。
[0017]在LAES系统中，在高压电源时的第一操作模式中空气被压缩、冷却、液化并存储在具有对应的功率消耗隔热罐系统中。在低压电源时的第二操作模式中，储存在罐系统中的液化空气被加热(尤其在借助于泵增加压力之后)并且因此转换成气态或超本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于操作热交换器(1)的方法，其中：
–
在第一时间段内执行第一操作模式，并且在与所述第一时间段交替的第二时间段内执行第二操作模式，
–
在所述第一操作模式中，第一流体流(A)以第一温度水平形成，以所述第一温度水平馈送到所述热交换器(1)的第一区域(2)中，并且在所述热交换器(1)中部分或完全冷却，
–
在所述第一操作模式中，第二流体流(B)以第二温度水平形成，以所述第二温度水平馈送到所述热交换器(1)的第二区域(3)中，并且在所述热交换器(1)中部分或完全加热，
–
在所述第二操作模式中，部分或完全停止所述第一流体流(A)和所述第二流体流(B)到所述热交换器(1)中的所述馈送，并且
–
在所述第二时间段内或在介于所述第二时间段中的至少一个第二时间段和随后的所述第一时间段之间的第三时间段内，将热供应给所述第一区域(2)，借助于布置在所述热交换器(1)外部的加热装置(7)提供所述热，其特征在于
–
借助于所述加热装置(7)提供的所述热经由气体室(5)传递到所述第一区域(2)，所述气体室位于所述热交换器(1)外部并且所述第一区域(2)布置在所述气体室中。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述热至少部分地通过对流和/或辐射经由所述气体室(3)传递到所述第一区域(2)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在不冷却的情况下操作所述第二区域(3)，同时在所述第二时间段内或在所述第三时间段内将热供应给所述第一区域(2)。4.根据权利要求3所述的方法，其中在气体液化方法的范围内操作所述热交换器(1)。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述气体液化方法包括：至少部分地液化所述第一流体流(A)并且以不变的材料组成提供所述第一流体流作为方法产物。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中至少暂时冷却所述第二区域(3)，同时在所述第二时间段内或在所述第三时间段内将热供应给所述第一区域(2)。7.根据权利要求6所述的方法，其中在气体混合物分离方法的范围内操作所述热交换器(1)。8.根据权利要求7所述的方法，其中采用一体化气体液化方法执行所述气体混合物分离方法。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中蒸发在所述气体混合物分离方法中形成的低温液体或外部提供的低温液体，并且所述液体的蒸发部分至少部分地用于冷却所述第二区域(3)。10.一种具有热交换器(1)的排布结构(10...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：林德有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。