【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于控制工艺气体的温度、特别是用于控制热交换器中的工艺气体的温度的控制装置。本专利技术此外涉及一种包括根据本专利技术的控制装置的热交换器。
技术介绍
0、现有技术
1、用于冷却热工艺气体(例如来自石化设备(如蒸汽重整器)的那些)的热交换器在现有技术中是众所周知的。这种热交换器通常设计为壳管式热交换器，其包括输送工艺气体且间接冷却的热交换器管束和旁通管，该旁通管通常居中布置并且同样输送工艺气体。在热交换器管中，通过在热交换器的壳室中传导的冷却介质将热工艺气体冷却。由于旁通管具有比热交换器管大得多的直径，因此旁通管中输送的工艺气体没有被冷却或仅被略微冷却。可替代地，旁通管也可以布设在热交换器的壳外部，结果是工艺气体流过旁通管的部分完全没有冷却。
2、所使用的冷却介质(通常是水)被转化为蒸汽，并且可以在其他地方被用作加热蒸汽或工艺蒸汽。这种类型的热交换器通常被称为废热锅炉。
3、使用穿过热交换器管和旁通管的相应量的工艺气体来控制热交换器出口处的工艺气体的温度。通常，完全依赖于控制通过旁通管的流速，并且在这种情况下，将布置在旁通管内的合适的调节装置考虑作为温度控制装置。
4、ep 0 617 230 b1披露了现有技术中已知的另一种解决方案。在此，热交换器包括至少两个管束，这些管束中的每一个都设置有专用的气体流量控制装置，控制不同管束之间的流量分布和流速，以便控制热交换器出口处的工艺气体的温度。
5、工业上经常使用的基于挡板的温度控制装置通常不能使最大可能的控
6、此外，如果相应的温度控制装置没有完全密封，那么在热交换器本身内经常出现不想要的(泄漏)流量。基于挡板的系统特别如此。
7、因此，在已知的工业应用的解决方案中，将旁通管完全关闭(没有流量通过旁通管)是太可能的。由于控制范围的这种限制，必须将主冷却表面设计得比实际需要的更大，以便补偿该始终存在的通过旁通管的热工艺气体的流量。
8、在已知的工业应用的解决方案中，将旁通管完全打开并同时中断来自主冷却表面的流量也不太可能。这种限制可能限制系统在低利用率下运行的总容量，因为只有在高于一定(相对高的)系统负载下才可以实现来自热交换器的工艺气体的所需最低出口温度。
9、考虑到温度控制装置及其致动驱动器的可能故障(这可能导致旁通管的不想要的完全打开)，对于最不利的关键设计案例，需要机械地限制旁通管的最大打开率。这种设计案例典型地是由以下事实来定义的：所讨论的设备在满负载下运行，并且特别地，热交换器管在内部具有最大的污染度。与在未污染的热交换器管的情况下相比，对于工艺气体的热传递相应地显著更差，并且经冷却的工艺气体的温度相应地更高。
10、在故障发生时例如以弹簧辅助方式关闭并因此将通过旁通管的流量降低至零的温度控制装置是不期望的，因为旁通的不受控制的关闭可能将工艺气体(未冷却的工艺气体和经冷却的工艺气体的混合物)的出口温度降低至低于下游设备部件安全运行所要求的限定最低温度。
11、ep 1 498 678披露了具有旁通管的热交换器，该旁通管密封地连接到导管，其中设计为关闭元件的活塞以可轴向移动的方式布置在导管中。活塞采用双壁设计，并且在活塞的双壁中设置有冷却剂流过的冷却通道。
12、de 10 2012 007 721 a1披露了具有杠杆控制的工艺气体冷却器挡板的工艺气体冷却器。在这种情况下，设置有挡板轴，该挡板轴借助于杠杆和连杆以这样的方式连接到驱动器主体，即，使得可以借助于驱动器主体通过工艺气体冷却器挡板从外部控制工艺气体的气体通过速度和量。
13、ep 3 159 646 a1披露了具有控制装置的热交换器，该控制装置包括连接到驱动器的节流阀用于将热交换器的气体出口温度设置到特定温度范围。在这种情况下，可以通过节流阀来控制来自旁通管的未冷却的废气流的出口速度和出口量，该节流阀被布置在旁通管的出口端并且可以借助于控制装置的驱动器进行调节，该节流阀在易于高温腐蚀的温度范围中由耐高温腐蚀的材料制成。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是至少部分地克服现有技术的缺点。
2、特别地，本专利技术的目的是提供一种用于控制工艺气体的温度的控制装置，该控制装置允许设置关于工艺气体温度的最大可能的控制范围。
3、特别地，本专利技术的目的是提供一种用于控制工艺气体的温度的控制装置，该控制装置包括对从最大地冷却的工艺气体到未冷却的工艺气体的整个温度范围的控制。
4、本专利技术的另一个目的是提供一种用于控制工艺气体的温度的控制装置，该控制装置将关于工艺气体流的泄漏流的发生最小化。
5、本专利技术的另一个目的是提供一种用于控制工艺气体的温度的控制装置，该控制装置在发生控制装置的技术故障的情况下不导致其中可能超过工艺气体的最大允许出口温度的状态。
6、本专利技术的另一目的是提供一种热交换器，该热交换器具有用于控制工艺气体的温度的控制装置并且至少部分地实现上述目的中的至少一个。
7、独立权利要求有助于至少部分地实现以上目的中的至少一个。从属权利要求提供了优选的实施例，其有助于至少部分地实现这些目的中的至少一个。根据本专利技术的一个类别的成分的优选实施例在相关的情况下对于根据本专利技术的相应的另一类别的相同命名的或对应的成分同样是优选的。
8、术语“具有(having)”、“包括/包含(comprising)”或“含有(containing)”等不排除可能存在另外的要素、成分等。不定冠词“一个/种(a)”不排除可能存在多个/种。
9、根据本专利技术的一个方面，提出了一种用于控制工艺气体的温度的控制装置，该控制装置具有
10、-外壳体；
11、-流入室，该流入室布置在该外壳体内，用于经冷却的工艺气体，其中该流入室流体连接到用于输送该经冷却的工艺气体的至少一个冷气体管线；
12、-流出室，该流出室布置在该外壳体内，用于温度受控的工艺气体；
13、-出口喷嘴，该出口喷嘴在该流出室的区域中延伸穿过该外壳体，其中该出口喷嘴被配置为将该温度受控的工艺气体从该外壳体排出；
14、-机械分离元件，该机械分离元件将该流入室和该流出室在空间上彼此分离；
15、-具有内部的内壳体，其中
16、该内部流体连接到用于输送热工艺气体的至少一个热气体管线，其中
17、该内壳体在该流入室内延伸并穿过该机械分离元件进入该流出室中，其中
18、该内壳体包括第一壳体入口开口，该第一壳体入口开口以这样的方式布置，即，使得该热工艺气体可以流入该内壳体的内部中，并且其中
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【技术保护点】
1.一种用于控制工艺气体的温度的控制装置(1，2)，该控制装置具有
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，该内壳体的第一壳体入口开口布置在该内壳体的第一端壁(31)内，并且该第一活塞入口开口布置在该活塞的第一端壁(33)内，其中所述开口相对于彼此以这样的方式布置，即，使得当使所述端壁面接触时，该热工艺气体不能流过该内壳体的第一壳体入口开口和该第一活塞入口开口。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，该内壳体的第一壳体入口开口和/或该第一活塞入口开口被设计为环形间隙。
4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于，该活塞的第一端壁具有机械地连接到此端壁的密封元件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，该活塞经由轴(35)机械地连接到该致动驱动器，并且该轴具有与其固定地连接的机械止挡元件(36)，其中该止挡元件
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，该机械止挡元件沿着该轴在该轴向方向上的位置可以改变，特别是可以根据主要操作条件而改变。
7.根据权利要求6所述的控制装
8.根据权利要求6或7中任一项所述的控制装置，其特征在于，该机械止挡元件沿着该轴在该轴向方向上的位置可以根据该至少一个冷气体管线的污染度和/或该至少一个热气体管线的污染度而改变。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，该活塞可以借助于致动驱动器(27b)在径向方向上旋转，因此使得该第二活塞入口开口的自由流动截面积能够通过该活塞在该径向方向上的旋转而改变。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，该活塞可以借助于第一致动驱动器(27a)在该轴向方向上移动，并且该活塞可以借助于第二致动驱动器(27b)在该径向方向上旋转。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，该活塞呈直中空圆柱体的形式。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的控制装置，其特征在于，该活塞呈中空截锥体的形式，其中该截锥体的直径沿着流过该活塞内部的气体流动方向减小。
13.一种热交换器，其具有根据权利要求1至12中任一项所述的控制装置(1，2)，其中该热交换器具有多个冷气体管线(13)，这些冷气体管线彼此平行布置且构造为管束并且流体连接到该流入室，并且其中该热交换器具有居中布置的热气体管线(20)，该热气体管线具有比该冷气体管线更大的直径。
14.根据权利要求13所述的热交换器，其特征在于，这些冷气体管线各自具有入口端和出口端，并且该热气体管线具有入口端和出口端，其中这些冷气体管线的出口端并入该流入室中并且该热气体管线的出口端并入该内壳体中，并且其中这些冷气体管线的入口端和该热气体管线的入口端并入工艺气体流入室中，其中该工艺气体流入室具有工艺气体入口喷嘴。
15.根据权利要求1至12中任一项所述的控制装置或根据权利要求13或14中任一项所述的热交换器对来自蒸汽重整器或自热重整器的合成气进行冷却的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种用于控制工艺气体的温度的控制装置(1，2)，该控制装置具有
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，该内壳体的第一壳体入口开口布置在该内壳体的第一端壁(31)内，并且该第一活塞入口开口布置在该活塞的第一端壁(33)内，其中所述开口相对于彼此以这样的方式布置，即，使得当使所述端壁面接触时，该热工艺气体不能流过该内壳体的第一壳体入口开口和该第一活塞入口开口。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，该内壳体的第一壳体入口开口和/或该第一活塞入口开口被设计为环形间隙。
4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于，该活塞的第一端壁具有机械地连接到此端壁的密封元件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，该活塞经由轴(35)机械地连接到该致动驱动器，并且该轴具有与其固定地连接的机械止挡元件(36)，其中该止挡元件
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，该机械止挡元件沿着该轴在该轴向方向上的位置可以改变，特别是可以根据主要操作条件而改变。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，该机械止挡元件沿着该轴在该轴向方向上的位置可以根据该经冷却的工艺气体的温度和/或未冷却的工艺气体的温度而改变。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的控制装置，其特征在于，该机械止挡元件沿着该轴在该轴向方向上的位置可以根据该至少一个冷气体管线的污染度和/或该至少一个热气体管线的污染度而改变。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥·柯西亚，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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