[发明专利]包括带有支撑件的连接器的热交换器

说明书

披露了一种单组件交换器，该单组件交换器允许在第一流体与第二流体之间传递热量并且沿制造方向从下到上包括：‑至少两个分配区域(3a)和(3b)；‑至少两个收集区域(5a)和(5b)；‑邻接这些分配区域的至少两个入口连接器(11a)和(11b)、以及邻接这些收集区域的至少两个出口连接器(12a)和(12b)；‑位于每个入口连接器上的至少一个入口(1)；‑位于每个出口连接器上的至少一个出口(2)；‑交换区域(4)，该交换区域允许在该第一流体的通道与该第二流体的通道之间传递热量；其中，每个连接器在其内部上部部分中包括支撑件。

本发明涉及单组件毫米级结构交换器，也就是说没有组装接口的交换器。

更确切地，本发明涉及在工业过程中使用的毫米级结构交换器，这些工业过程要求这些装置在以下情况下运行：(i)高温/高压对、(ii)以最小压降、以及(iii)允许例如使用紧凑的板式交换器对在氧燃烧方法的情况下使用的氧进行预加热来增强工艺。

毫米级结构交换器是包括例如“级”、“壁”、“分配区域”以及“收集区域”等元件的交换器。毫米级结构交换器的通道还可以填充有例如泡沫等固体形状，以便改善热量交换。这些装置的热整合可以是大范围优化的主题，使得凭借流体在多个级上的空间分布并且使用多个分配器和收集器来优化处于不同温度的在该装置中流动的流体之间的热量交换。例如，提出的用于在玻璃炉中对氧进行预加热的毫米级结构交换器是由布置在不同级上的多个毫米级通路构成、并且由互连的通道形成。可以通过一个或多个分配器为通道供应热流体(也就是说，温度在500℃与950℃之间)。经冷却和加热的流体通过一个或多个收集器被输送到装置外。

本发明涉及的交换器是由多个不同部分(其在图1或图2中示出)构成的单组件单元。“单组件交换器”应理解为没有组装接口的交换器。交换器的入口1和出口2分别连接到入口连接器11和出口连接器12，该入口连接器和该出口连接器本身分别直接连接到分配区域3和收集区域5，该收集区域向交换区域4进行供应。交换区域4由通道构成，热流体通道与冷流体通道之间存在区别。

入口连接器11和出口连接器12可以被定义为至少50％空、优选至少70％空的容积，并且该入口连接器和出口连接器相应地使入口和分配区域相连接并且使收集区域和出口相连接。

“分配区域”应理解为被布置以便对进入或离开交换区域的通道的流量进行最佳分配的容积。

为了允许单级制造如上所述的交换器，入口连接器和出口连接器必须与分配区域和交换区域同时通过增材法制造。

然而，在不限制连接器的定位或尺寸可能性的情况下，目前没有允许连接器与交换区域和分配区域同时制造的解决方案。

因此，需要提供一种改进的交换器和/或改进的方法，利用该方法可以使连接器与交换区域和分配区域同时制造。

这点尤其重要，因为这种设备可以是多流体的(多于2种交换热量的流体)并且因此需要将相同数量的入口连接器/出口连接器布置在交换器的不同面上。

本发明的一个解决方案是单组件交换器，该单组件交换器允许在第一流体与第二流体之间传递热量并且沿制造方向从下到上包括：

-至少两个分配区域3a和3b；

-至少两个收集区域5a和5b；

-邻接这些分配区域的至少两个入口连接器11a和11b、以及邻接这些收集区域的至少两个出口连接器12；

-位于每个入口连接器上的至少一个入口1；

-位于每个出口连接器上的至少一个出口2；

-交换区域4，该交换区域允许在该第一流体的通道与该第二流体的通道之间传递热量；

其中，每个连接器在其内部上部部分中包括支撑件。

第一流体通常被称为“热”流体并且第二流体通常被称为“冷”流体。