[发明专利]换热器和包含该换热器的气体分离单元的安装方法

说明书

技术领域

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。

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

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。

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。

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。

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

本发明的目的显著地在于完全或部分地解决上述的问题。

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：

——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

——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。

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。

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。

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。

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。

根据本发明的一个实施例，防火热绝缘层由耐火陶瓷纤维形成。

因此，对于换热器，该耐火陶瓷纤维形成有效的热绝缘。

根据本发明的一个变型，耐火陶瓷可以选自由渣绵、矿绵例如岩绵或玻璃毛、人造矿物纤维、氧化铝纤维、例如莫来石制成的硅质纤维构成的组。

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。

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。

根据本发明的一个实施例，壳体通过构造用于卡扣连接或预紧装配的机械元件例如凸耳或螺钉圆柱端(螺栓末端的圆柱轴颈止端)固定至所述多个板。

因此，该机械元件使得可靠、快速地固定壳体成为可能。

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。

因此，该聚氨酯或者等效热绝层有利于换热器的有效绝缘。

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。

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”。

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。