換熱器和包含該換熱器的氣體分離單元的安裝方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及換熱器，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所述的換熱器。
[0002] 本發明尤其用于基于低溫的氣體分離領域。特別地，本發明用于空氣低溫分離領 域。
【背景技術】
[0003] FR2844040A1描述了包括兩個換熱器的換熱器組件。每一個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，已有技術中的換熱器組件需要圍繞換熱器組件的熱絕緣結構。熱絕緣結構 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放置到位。
[0005] 但是，熱絕緣結構是復雜的，因此，價格昂貴。特別地，金屬框架、雙壁、絕緣材料的 生產和組裝耗時長、價格貴。此外，已有技術的這種換熱器組件中，泄漏的低溫流體能夠到 達框架的支撐元件，該支撐元件通常由在低溫時無回彈性的鋼制成，這將導致所述支撐元 件的斷裂。
[0006] 此外，在由鋁合金制成的換熱器中進行低溫空氣分離時，高壓的氧氣流可以導致 鋁合金在熱點的直接燃燒，熱點由于塑性變形、釬焊破裂、顆粒撞擊、流動摩擦等而局部產 生。現在，直接燃燒的風險隨著換熱器中的工作壓力的增加而增加。

【發明內容】

[0007] 本發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] --多個板，板彼此平行設置，板限定出構造用于生熱流體或冷卻劑的流動的通 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板的殼體，殼體包括至少一個所 謂的防火熱絕緣層，該防火熱絕緣層在當換熱器工作時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"指的是在當換熱器工作時氧氣的溫度和壓力條件下基本防 火的材料。
[0013] 因此，該換熱器具有單獨的熱絕緣，其使得在氣體分離單元工作地點提高氣體分 離單元的裝配速度成為可能。實際上，當換熱器運送到工作地點時，其熱絕緣層在換熱器的 生產地點已經放置就位。
[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險，提高了操 作員和設備的安全性。通常地，在溫度在+65°c到-196°c之間、壓力在1巴到120巴（絕對 壓力）之間時可燃性大。
[0015] 根據本發明的一個實施例，防火熱絕緣層由耐火陶瓷纖維形成。
[0016] 因此，對于換熱器，該耐火陶瓷纖維形成有效的熱絕緣。
[0017] 根據本發明的一個變型，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纖維構成的組。
[0018] 根據本發明的一個實施例，所述的至少一個防火熱絕緣層具有的厚度為20mm至 10Omm,優選為 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] 根據本發明的一個實施例，殼體通過構造用于卡扣連接或預緊裝配的機械元件例 如凸耳或螺釘圓柱端（螺栓末端的圓柱軸頸止端）固定至所述多個板。
[0021] 因此，該機械元件使得可靠、快速地固定殼體成為可能。
[0022] 根據本發明的一個實施例，殼體還包括至少一個由聚氨酯或者等效有機熱絕緣材 料制成的熱絕緣層，所述至少一個聚氨酯層優選具有在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] 根據本發明的一個實施例，防火熱絕緣層覆蓋所述多個板的所謂的冷部，并且至 少一個聚氨酯熱絕緣層覆蓋所謂的熱部，熱部與冷部相對放置，當換熱器工作時，冷部的溫 度低于熱部的溫度。
[0025] 因此，整個換熱器被有效地絕緣，其廢除了已有技術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，因為其在氧氣存在的情況下不具有可燃性條件。因此，通過限制 嚴格需要的防火層數量，熱絕緣層的費用被優化。
[0027] 根據本發明的一個變型，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。實際上，防火熱絕緣層的外表面不具備可燃條件，因為它處于高 于空氣露點的溫度。
[0028] 根據本發明的一個實施例，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金屬壁和至少一個設置于兩個金屬壁之間的由絕 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，因為其不 與氧氣接觸。
[0031] 根據本發明的一個實施例，換熱器還包括構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，供給箱通過機械固定裝置與多個板連 接，機械固定裝置優選選自由螺釘、鉚釘、卡扣連接元件、預緊裝配元件構成的組。
[0032] 因此，該供給箱可以在換熱器的工作地點非常快速地連接至所述多個板。
[0033] 根據本發明的一個實施例，換熱器還包括懸掛構件例如桿、鉤或拉力螺釘，懸掛構 件由熱絕緣材料例如玻璃纖維構成，懸掛構件構造成使得其能夠從梁上懸掛換熱器，懸掛 構件優選通過焊接（熔焊）或釬焊固定于所述多個板。
[0034] 因此，該懸掛構件使得在換熱器工作地點安全快速地裝卸換熱器成為可能。
[0035] 根據前述實施例的一個變型，懸掛構件朝向所述多個板的邊緣設置。因此懸掛構 件使得能夠平衡被懸掛的換熱器的重量。
[0036] 本發明的另一個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 單元包括至少兩個根據本發明的換熱器，安裝方法包括步驟 ：
[0037] -運送至少兩個換熱器至分離單元工作地點；
[0038] -安裝包括至少兩個基本平行的水平的梁的框架，梁通過基本堅直的立柱支承， 梁和立柱優選為金屬的，例如由碳鋼制成。
[0039] -通過懸掛構件從兩個梁上懸掛各換熱器，懸掛構件由熱絕緣材料例如玻璃纖維 制成；和
[0040] -通過機械固定裝置將供給箱連接至所述多個板，機械固定裝置優選選自由螺 釘、鉚釘、卡扣連接元件、預緊裝配元件構成的組。
[0041] -因此，該安裝方法使得能夠在工作地點快速安裝基于低溫的氣體分離單元。
[0042] 另外，安裝方法允許節省安裝時間，因為由于根據本發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] 根據本發明的一個實施例，安裝方法還包括步驟：
[0044]-優選使用焊接將管連接件分別固定到供給箱上；和 [0045]-優選使用焊接將歧管固定到相應的管連接件上；
[0046]因此，這樣的步驟使得能夠完全構建根據本發明的氣體分離單元。
[0047] 根據本發明的一個變型，安裝方法還包括用于將經調節的空氣部件、排煙管和/ 或中心