[发明专利]热交换器和金属生产系统和方法

权利要求书

1.一种冶炼熔炉热交换器，包括：

管道，用于相对于待冷却的熔炉输送冷却流体；以及

与所述管道的内部连通的至少一个导管，所述至少一个导管在使用中邻近所述熔炉的壁定位以与所述熔炉的壁一起形成通道，所述冷却流体能够穿过所述通道，所述管道和所述至少一个导管一起限定组件，所述组件能邻近于所述待冷却的熔炉并且在所述熔炉的外部安装，在所述熔炉和所述至少一个导管之间发生辐射热交换，并且由于所述冷却流体相对于所述熔炉和相对于所述至少一个导管的运动导致对流热交换，所述导管还包括呈表面积增加部件和涡流引发部件中的至少一个的形式的热传递增强部分，所述热传递增强部分布置在所述至少一个导管的壁的内侧上以位于所述通道内从而至少增强所述至少一个导管和所述冷却流体之间的对流热传递。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述导管为具有敞开侧的沟道形，在使用中所述熔炉的壁闭合所述敞开侧以形成所述通道。

3.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述至少一个导管的内表面被处理以提供高发射率从而促进从所述熔炉的壁的吸热。

4.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述至少一个导管的所述表面积增加部件呈翅片的形式。

5.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述至少一个导管的入口被成形为减小与所述冷却流体进入所述至少一个导管的内部相关的压降。

6.根据权利要求1所述的热交换器，其中所述至少一个导管具有主出口和副出口，所述冷却流体通过所述主出口进入所述管道，所述冷却流体中的一些能够穿过所述副出口以帮助自然对流热交换。

7.一种金属冶炼系统，包括：

熔炉，在所述熔炉中在高温下通过电解还原过程生产金属，

邻近于所述熔炉的根据权利要求1所述的熔炉热交换器；以及

控制系统，所述控制系统布置成同时控制所述热交换器和所述电解还原过程的电流和/或功率输入，并且包括在所述热交换器的绝热模式下至少减小冷却流体的流动并且将电流和/或功率输入减小到相对最小值。

8.根据权利要求7所述的金属冶炼系统，其中所述控制系统布置成在所述热交换器的绝热模式下停止冷却流体的流动。

9.根据权利要求7所述的金属冶炼系统，其中所述控制系统布置成在以下模式之间同时控制所述热交换器和所述电解还原过程的电流和/或功率输入：

最大模式，其中所述热交换器以较高或最大冷却操作，以及

绝热模式，其中邻近于所述熔炉的热交换器用作绝热体以减小从所述熔炉的热消散。

10.根据权利要求9所述的金属冶炼系统，其中所述控制系统还布置成：

接收指示金属的价格、生产金属所需的电力的成本和能量动态中的一项或多项的组合的输入数据，

响应所述输入数据调节与所述电解还原过程或所述热交换器关联的一个或多个控制设置，以及

根据经调节的控制设置操作所述热交换器和所述电解还原过程。

11.一种金属冶炼系统，包括：

电解槽或电解槽系列，在所述电解槽或电解槽系列中在高温下通过电解还原过程生产金属，

冷却系统，所述冷却系统布置成将冷却流体输送到所述电解槽或电解槽系列；以及

控制系统，所述控制系统布置成同时控制所述冷却系统和所述电解还原过程的电流和/或功率输入，并且包括在所述冷却系统的绝热模式下至少减小冷却流体的流动并且将电流和/或功率输入减小到相对最小值。

12.根据权利要求11所述的金属冶炼系统，其中所述控制系统布置成在所述冷却系统的绝热模式下停止冷却流体的流动。

13.根据权利要求11所述的金属冶炼系统，其中所述控制系统布置成在以下模式之间同时控制所述冷却系统和所述电解还原过程的电流和/或功率输入：

最大模式，其中所述冷却系统以较高或最大冷却操作，以及

绝热模式，其中邻近于所述电解槽系列的所述冷却系统用作绝热体以减小从所述电解槽系列的热消散。