換熱器和包含該換熱器的氣體分離單元的安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及換熱器，換熱器用于通過從至少一種主流體--稱為生熱流體--至 至少一種次流體--稱為冷卻劑的熱傳遞形成氣體分離單元。此外，本發(fā)明還涉及用于安 裝基于低溫的氣體分離單元的安裝方法，氣體分離單元包括至少兩個(gè)所述的換熱器。
[0002] 本發(fā)明尤其用于基于低溫的氣體分離領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明用于空氣低溫分離領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0003] FR2844040A1描述了包括兩個(gè)換熱器的換熱器組件。每一個(gè)換熱器包括相互平行 并限定流體通道的板和限定通路的間隔件。此外，換熱器組件包括將每一換熱器與主歧管 和次歧管連接的輸入箱和輸出箱。
[0004] 此外，已有技術(shù)中的換熱器組件需要圍繞換熱器組件的熱絕緣結(jié)構(gòu)。熱絕緣結(jié)構(gòu) 通常包括金屬框架，金屬框架支撐填充有例如珍珠巖的松散絕緣材料的雙壁，該金屬框架、 該雙壁和該絕緣材料在換熱器組件的工作地點(diǎn)放置到位。
[0005] 但是，熱絕緣結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，因此，價(jià)格昂貴。特別地，金屬框架、雙壁、絕緣材料的 生產(chǎn)和組裝耗時(shí)長、價(jià)格貴。此外，已有技術(shù)的這種換熱器組件中，泄漏的低溫流體能夠到 達(dá)框架的支撐元件，該支撐元件通常由在低溫時(shí)無回彈性的鋼制成，這將導(dǎo)致所述支撐元 件的斷裂。
[0006] 此外，在由鋁合金制成的換熱器中進(jìn)行低溫空氣分離時(shí)，高壓的氧氣流可以導(dǎo)致 鋁合金在熱點(diǎn)的直接燃燒，熱點(diǎn)由于塑性變形、釬焊破裂、顆粒撞擊、流動(dòng)摩擦等而局部產(chǎn) 生?，F(xiàn)在，直接燃燒的風(fēng)險(xiǎn)隨著換熱器中的工作壓力的增加而增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的顯著地在于完全或部分地解決上述的問題。
[0008] 為此，本發(fā)明的主體為換熱器，換熱器用于通過從至少一種主流體--稱為生熱 流體--至至少一種次流體--稱為冷卻劑的熱傳遞形成氣體分離單元，換熱器至少包 括：
[0009] --多個(gè)板，板彼此平行設(shè)置，板限定出構(gòu)造用于生熱流體或冷卻劑的流動(dòng)的通 道；和
[0010] --換熱間隔件，在板之間的延伸用以限定通路，每一通路適于引導(dǎo)部分生熱流 體或者部分冷卻劑。
[0011] 換熱器特征在于：其還包括全部或部分覆蓋多個(gè)板的殼體，殼體包括至少一個(gè)所 謂的防火熱絕緣層，該防火熱絕緣層在當(dāng)換熱器工作時(shí)氧氣的溫度和壓力條件，特別是在 溫度在+65°C到_196°C、壓力在1巴至120巴絕對(duì)壓力之間的條件下基本防火。
[0012] 通常，"氧氣兼容材料"指的是在當(dāng)換熱器工作時(shí)氧氣的溫度和壓力條件下基本防 火的材料。
[0013] 因此，該換熱器具有單獨(dú)的熱絕緣，其使得在氣體分離單元工作地點(diǎn)提高氣體分 離單元的裝配速度成為可能。實(shí)際上，當(dāng)換熱器運(yùn)送到工作地點(diǎn)時(shí)，其熱絕緣層在換熱器的 生產(chǎn)地點(diǎn)已經(jīng)放置就位。
[0014] 此外，所謂的防火絕熱層限制、甚至避免在存在氧氣的情況下燃燒風(fēng)險(xiǎn)，提高了操 作員和設(shè)備的安全性。通常地，在溫度在+65°c到-196°c之間、壓力在1巴到120巴（絕對(duì) 壓力）之間時(shí)可燃性大。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，防火熱絕緣層由耐火陶瓷纖維形成。
[0016] 因此，對(duì)于換熱器，該耐火陶瓷纖維形成有效的熱絕緣。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，耐火陶瓷可以選自由渣綿、礦綿例如巖綿或玻璃毛、人造 礦物纖維、氧化鋁纖維、例如莫來石制成的硅質(zhì)纖維構(gòu)成的組。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述的至少一個(gè)防火熱絕緣層具有的厚度為20mm至 10Omm,優(yōu)選為 45mm 至 55mm。
[0019] 因此，該由耐火陶瓷形成的熱絕緣層有利于換熱器的有效熱絕緣。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，殼體通過構(gòu)造用于卡扣連接或預(yù)緊裝配的機(jī)械元件例 如凸耳或螺釘圓柱端（螺栓末端的圓柱軸頸止端）固定至所述多個(gè)板。
[0021] 因此，該機(jī)械元件使得可靠、快速地固定殼體成為可能。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，殼體還包括至少一個(gè)由聚氨酯或者等效有機(jī)熱絕緣材 料制成的熱絕緣層，所述至少一個(gè)聚氨酯層優(yōu)選具有在150mm到350mm之間的厚度。
[0023] 因此，該聚氨酯或者等效熱絕層有利于換熱器的有效絕緣。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，防火熱絕緣層覆蓋所述多個(gè)板的所謂的冷部，并且至 少一個(gè)聚氨酯熱絕緣層覆蓋所謂的熱部，熱部與冷部相對(duì)放置，當(dāng)換熱器工作時(shí)，冷部的溫 度低于熱部的溫度。
[0025] 因此，整個(gè)換熱器被有效地絕緣，其廢除了已有技術(shù)中的需要使用另外的例如珍 珠巖的熱絕緣材料包圍罩體。通常，冷部和熱部分別被稱為"冷端"和"熱端"。
[0026] 在該實(shí)施例中，防火熱絕緣層覆蓋冷部，其可燃性條件包括氧氣。而熱部被可燃的 熱絕緣層例如聚氨酯覆蓋，因?yàn)槠湓谘鯕獯嬖诘那闆r下不具有可燃性條件。因此，通過限制 嚴(yán)格需要的防火層數(shù)量，熱絕緣層的費(fèi)用被優(yōu)化。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，殼體還可以包括可燃熱絕緣層例如聚氨酯，可燃熱絕緣 層在防火熱絕緣層上延伸。實(shí)際上，防火熱絕緣層的外表面不具備可燃條件，因?yàn)樗幱诟?于空氣露點(diǎn)的溫度。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，換熱器整體為長方體形式，并且防火熱絕緣層包括熱 絕緣面板，每一熱絕緣面板包括至少兩個(gè)金屬壁和至少一個(gè)設(shè)置于兩個(gè)金屬壁之間的由絕 緣材料制成的膜，該由絕緣材料制成的膜優(yōu)選置于真空中。
[0029] 因此，該長方體形式使得尤其是在基于低溫的氣體分離單元中限定用于有效熱傳 遞的通道成為可能。
[0030] 由于金屬壁為防火且密封的，由絕緣材料制成的膜可以為可燃性材料，因?yàn)槠洳?與氧氣接觸。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，換熱器還包括構(gòu)造用于將生熱流體或冷卻劑流體引入 某些所述通道或者從某些所述通道排出的供給箱，供給箱通過機(jī)械固定裝置與多個(gè)板連 接，機(jī)械固定裝置優(yōu)選選自由螺釘、鉚釘、卡扣連接元件、預(yù)緊裝配元件構(gòu)成的組。
[0032] 因此，該供給箱可以在換熱器的工作地點(diǎn)非?？焖俚剡B接至所述多個(gè)板。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，換熱器還包括懸掛構(gòu)件例如桿、鉤或拉力螺釘，懸掛構(gòu) 件由熱絕緣材料例如玻璃纖維構(gòu)成，懸掛構(gòu)件構(gòu)造成使得其能夠從梁上懸掛換熱器，懸掛 構(gòu)件優(yōu)選通過焊接（熔焊）或釬焊固定于所述多個(gè)板。
[0034] 因此，該懸掛構(gòu)件使得在換熱器工作地點(diǎn)安全快速地裝卸換熱器成為可能。
[0035] 根據(jù)前述實(shí)施例的一個(gè)變型，懸掛構(gòu)件朝向所述多個(gè)板的邊緣設(shè)置。因此懸掛構(gòu) 件使得能夠平衡被懸掛的換熱器的重量。
[0036] 本發(fā)明的另一個(gè)主題是用于安裝基于低溫的氣體分離單元的安裝方法，氣體分離 單元包括至少兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的換熱器，安裝方法包括步驟 ：
[0037] -運(yùn)送至少兩個(gè)換熱器至分離單元工作地點(diǎn)；
[0038] -安裝包括至少兩個(gè)基本平行的水平的梁的框架，梁通過基本堅(jiān)直的立柱支承， 梁和立柱優(yōu)選為金屬的，例如由碳鋼制成。
[0039] -通過懸掛構(gòu)件從兩個(gè)梁上懸掛各換熱器，懸掛構(gòu)件由熱絕緣材料例如玻璃纖維 制成；和
[0040] -通過機(jī)械固定裝置將供給箱連接至所述多個(gè)板，機(jī)械固定裝置優(yōu)選選自由螺 釘、鉚釘、卡扣連接元件、預(yù)緊裝配元件構(gòu)成的組。
[0041] -因此，該安裝方法使得能夠在工作地點(diǎn)快速安裝基于低溫的氣體分離單元。
[0042] 另外，安裝方法允許節(jié)省安裝時(shí)間，因?yàn)橛捎诟鶕?jù)本發(fā)明的每一換熱器的有效的 絕緣，其不需要任何使用已有技術(shù)中利用帶有另外的熱絕緣材料例如珍珠巖的罩體包圍換 熱器的步驟。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，安裝方法還包括步驟：
[0044]-優(yōu)選使用焊接將管連接件分別固定到供給箱上；和 [0045]-優(yōu)選使用焊接將歧管固定到相應(yīng)的管連接件上；
[0046]因此，這樣的步驟使得能夠完全構(gòu)建根據(jù)本發(fā)明的氣體分離單元。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型，安裝方法還包括用于將經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣部件、排煙管和/ 或中心