CN105102800A - 3-d通路气体热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3-D通路气体热交换器。3-D通路气体热交换器包括：多个热交换板，其构造成具有用于交换在热交换板的一侧上形成的热的加热表面单元；和多个通道，其形成在多个热交换板之间，且其中，多个通道包括：第一通道，其构造成通过第一通道运送具有第一温度的第一流体；第二通道，其构造成通过第二通道运送第二流体，以用于将热传递至具有第一温度的第一流体；和第三通道，其构造成当第二流体的温度(T)低于预定温度值(Tref)时，通过将热传递至第二通道中的至少一些，防止第二通道中的冻结。

Description

3-D通路气体热交换器
技术领域
本发明涉及三维(3-D)通路气体热交换器，该气体热交换器通过在金属板上执行扩散结合而制成，在该金属板中，使用光蚀刻且然后将顶板焊接至金属板而形成细通道，以便汽化LNG或冷却用于化学过程的具有高温的过程气体。
更具体而言，本发明涉及3-D通路气体热交换器，其可在极端低温或高温和高压环境下使用，具有比现有的壳管式热交换器小得多的体积，可使流动至通道中的热源或热源中的冻结堵塞现象或由于温度和压力的差异导致的疲劳破裂现象最小化，且其通过强制分离和混合而具有高传热系数和改善的耐压性质。
背景技术
国际海事组织公告了MARPOL(来自船舶的污染的预防)规定，以减少来自船舶的大气污染，并且努力将大气污染减少至目前排放量的5至20%水平。因此，进行世界范围的研究，以利用液化天然气(LNG)替代现有的重质燃料油系列船用油(即，用于船舶的燃料)。
与此规则一致，在欧洲沿海出现了使用LNG作为燃料的船舶。因为小型船舶使用少量的LNG且具有短的航行服务距离，所以小型船舶具有LNG燃料储槽(其具有小容量)，且使用具有低压的燃料气体。相反，因为大型船舶需要具有大容量的LNG燃料储槽，使用非常大量的燃料且具有大的推动力，所以大型船舶需要使用利用直接驱动方法的2冲程发动机以便增大燃料效率。
为了获得具有高压的天然气，需要用于汽化极低温物质的高压热交换器。满足该需求的热交换器包括大约一百年前研发且现在仍在使用的管壳式热交换器、具有多个管束的盘管式热交换器和翅片管式热交换器(其中销附连至管)。
而且，作为相反概念，在许多工厂中，为了冷却或冷凝具有高温和高压的过程气体，主要利用制作流动到热交换器的次级侧通道中的冷源(诸如水或制冷剂)的过程。
据报告，由于以下问题，现有热交换器(诸如，壳管式热交换器或盘管式热交换器)不适于用于天然气推动的船舶的高压LNG汽化器。
第一，在设计和制造成在高压和极低温环境下使用的壳管式热交换器中，由于用于耐受高压的厚管板和相对较薄的管的热容量之间的差异，疲劳破裂很可能在接头处发生。
第二，壳管式热交换器等不可避免地依赖管的长度，以便增大加热区域，且由于低紧致性而需要大尺寸和较重的重量。
第三，由于大尺寸，用于堵塞热的入口和出口的绝缘盒的尺寸进一步增大，且因此极大地增大了成本和船舶内的安装空间。
问题同样产生在用于汽化高压和低温材料且冷凝或冷却高压和高温气体的用途中。
除上述问题外，还存在在应用印刷回路热交换器(PCHE)10时难以解决的一些问题，已知，该印刷回路热交换器10适用于在图1和2中示出的高压热交换器。因此，采用PCHE10的系统尚未出现，且此问题还存在于用于化学工厂的过程气体冷却器和用于船舶的天然气汽化器中。
第一，产生结冰，即如下现象，在该现象中，通道2的表面冻结，用于加热在极低温下流到通道1中的LNG温度的热源经过该通道2。为了避免该现象，需要具有2mm或更大的平均水力直径(即，可通过现有光蚀刻工艺制作的通道的尺寸)的大通道。具有大的平均水力直径的通道使得难以采用现有PCHE10，因为其不落入光蚀刻工艺的技术限制和经济限制内。
第二，因为用来汽化或冷却气体的热源(或冷源)以低速度长时间行进穿过小的通道2，故热传递速率因为堵塞现象和结垢现象而显著减低，在堵塞现象中，通道2被外来物质堵塞，且在结垢现象中，通道的内侧被变得显著的水垢覆盖。具体而言，此结垢问题是在PCHE以作为用于工厂的过程气体的冷却器商品化之后引起最多抱怨的问题。而且，该问题可甚至很可能发生在高压LNG汽化器中，该汽化器至今尚未研发和应用。
由于堵塞现象和结垢现象，该PCHE10必须通过高压洗涤或使用高温气体的燃烧来清洁且然后重新组装。为此，必须停止对应的船舶或工厂，但是由于系统的特性，停止整个系统是困难的。
因此，需要这些问题的解决方案。
发明内容
技术问题
因此，考虑到上述问题作出了本发明，且本发明的目的是提供一种3-D通路气体热交换器，其可使现有壳管式热交换器中固有的极低温或高温和高压环境下的疲劳破裂现象最小化、使热源供应通道中的冻结堵塞现象或归因于外来物质的堵塞和因使用的流体的变形而导致的堵塞可能性最小化、通过通道内的通气管的重复的分开和混合使热传递特性最小化、且通过将热源流过的通道的平均水力直径增大至2mm或更大的平均水力直径(即，现有PCHE的出于技术和经济原因的极限)来使体积最小化。
通过本发明实现的技术目的不限于上述目的，且根据以下说明，上面尚未描述的其他技术目的对本发明所属于的领域中的技术人员而言将变得显而易见。
问题解决方案
本发明的目的可通过一种3-D通路气体热交换器而实现，其用在船舶中，包括：多个热交换板，其构造成具有用于交换在热交换板的一侧上形成的热的加热表面单元；和多个通道，其形成在多个热交换板之间，且其中，多个通道包括：第一通道，其构造成通过第一通道运送具有第一温度的第一流体；第二通道，其构造成通过第二通道运送第二流体，以用于将热传递至具有第一温度的第一流体；和第三通道，其构造成当第二流体的温度(T)低于预定温度值(Tref)时，通过将热传递至第二通道中的至少一些来防止第二通道中的冻结。
而且，多个热交换板的形状可为矩形、方形和卵形中的至少一种，且用于提供多个通道的多个通道槽可形成在多个热交换板的一侧或两侧上。
而且，多个通道槽可通过蚀刻方法、冲压方法和机械处理方法中的至少一种来形成。
而且，多个热交换板可包括：第一热交换板，其构造成形成第一通道；第二热交换板，其配置在第一热交换板附近且构造成形成第二通道；和第三热交换板，其配置在第二热交换板附近且构造成形成第三通道。
而且，第二热交换板的加热表面单元可包括以直线延伸的实心单元和以特定角度从实心单元弯曲的交叉角度单元，该实心单元和交叉角度单元可为重复的形式，实心单元的长度可为8至200mm，且交叉角度单元的长度可为2-5mm。
而且，第一通道、第二通道和第三通道可为复数个，多个第二通道可配置在多个第一通道附近，且多个第三通道可配置在多个第二通道附近。
而且，第二通道中的各个可具有2至10mm的直径。
而且，3-D通路气体热交换器可用在船舶中，第一流体可为LNG，且第二流体可为温水、高温蒸汽和水与防冻剂的混合物中的至少一种。
而且，3-D通路气体热交换器可用在气体工厂中，第一流体可为丙烷、乙烷、氨和冷水中的至少一种，且第二流体可为高温气体。
而且，3-D通路气体热交换器还可包括覆盖物，该覆盖物用于在多个堆叠的热交换板的外侧支撑该多个热交换板。
发明的有利影响
根据本发明的3-D热交换器，因冻结导致的通道堵塞现象或因杂质导致的堵塞现象可得到显著改善，因为通道的尺寸远大于可制造普通PCHE的范围。
而且，由于从用于极低温的LNG通道和没有任何物体流过的备用通道放置在热交换介质通道(第二通道)附近，故热交换介质通道(第二通道)的一侧被保护免受冷空气影响，且周围温度的斜率变得缓和。因此，优点在于，由冻结引起的通道堵塞现象可得到改善且热应力和热冲击可得到降低。
而且，热交换板的实心部分是长的且热交换板的交叉角度部分是短的，以至于执行强制搅拌。因此，优点在于，通过流体的强制搅拌，通道由外来物质堵塞的现象和通道由水垢覆盖的现象可显著减少，且传热系数可最大化。
可通过本发明实现的效果不限于上述效果，且根据以下说明，本发明所属于的领域的技术人员将容易地明白尚未描述的其他效果。
附图说明
图1是常规热交换器的透视图。
图2是常规热交换器的前剖面图。
图3是根据本发明第一实施例的3-D通路气体热交换器的前剖面图。
图4是图3中示出的第二热交换板的加热表面单元的透视图。
图5是图4中示出的加热表面单元的平面图。
图6是根据本发明的第二实施例的3-D通路气体热交换器的前剖面图。
图7是根据本发明的第三实施例的3-D通路气体热交换器的前剖面图。
图8是应用本发明的3-D通路气体热换器的汽化系统的回路图。
具体实施方式
此后，将参照附图详细地描述本发明的示范实施例。在描述本发明的示范实施例的操作原则时，然而，当确定相关功能或构造的详细描述使本发明的主题不必要地不清楚时，将省略该详细描述。
而且，贯穿附图使用相同标号来指示具有类似功能和操作的元件。在整个说明书中，当描述一个元件与一个元件联接时，该一个元件可与该另一个元件直接联接或可通过第三个元件与该另一个元件间接联接。
而且，当叙述元件包括任何元件时，其意味着，该元件不排斥其他元件，而是还可包括另一元件，除非另外描述。
被开发以对常规壳管式热交换器进行补充的印刷回路热交换(PCHE)可产生如下现象，在该现象中，通道的表面(用于加热流入极低温下的通道中的LNG的温度的热源经过该通道)冻结，且从而要求具有2mm或更大的平均水力直径(即，可通过现有的光蚀刻工艺来制造的通道的尺寸)的较大通道以便避免该现象。然而，具有大的平均水力直径的通道使得难以采用现有的PCHE，因为其不落入光蚀刻过程的技术限制和经济限制内。
而且，在普通热交换器的热交换板中，因为堵塞现象和结垢现象，热传递速率显著降低，在堵塞现象中，通道被外来物质堵塞，在结垢现象中，通道的内侧被变得显著的水垢覆盖
本发明已被用来解决常规问题，且本发明的目的是提供3-D通路气体热交换器，其能够在现有壳管式热交换器中固有的极低温或高温和高压环境下使疲劳破裂现象最小化、使热源供应通道中的冻结堵塞现象或归因于外来物质的堵塞和因使用流体的变形而导致的堵塞可能性最小化、通过通道内的通气管的反复分开和混合来使热传递特征最大化、且通过增加现有壳管式热交换器的通道的平均水力直径来使体积最小化，通过该现有壳管式热交换器，热源流至2mm或更大的平均水力直径(即，现有的PCHE的出于技术和经济原因的限制)。
<构造和功能>
在下面描述根据本发明的第一实施例的3-D通路气体热交换器100的构造和功能。
同时，图3是根据本发明的第一实施例的3-D通路气体热交换器的前剖面图。
首先，如在图3中所示，3-D通路气体热交换器100可包括第一热交换板110、第二热交换板120、第三热交换板130和覆盖物180
图3的元件不是必须的，且可实现的具有比图3的元件少或多的元件的3-D通路热交换器100。
在下面描述在图3中示出的元件中的各个。
多个第一、第二和第三热交换板110、120和130堆叠，且覆盖物180覆盖在第一、第二和第三热交换板110、120和130的两个外侧上。
第一、第二和第三热交换板110、120和130可具有矩形、方形和卵形中的任一种，且加热表面单元形成在第一、第二和第三热交换板110、120和130中的各个中。
如有必要，第一、第二和第三热交换板110、120和130的形状可变成梯形、菱形、平行四边形或多边形或圆形的变形。
在此，各自具有半圆形的第一通道槽112形成在第一热交换板110中。而且，形成在第二热交换板120中的各个中的第二通道槽124为对称地上凹且下凹的半圆凹入槽，因此变成在图3中示出的第二通道槽124的形状。
第三通道槽132(即半圆槽)如在第一热交换板110中一样形成在第三热交换板130中的各个中。
第一、第二和第三通道槽112、124和132可通过蚀刻方法、冲压方法和机械加工方法中的至少一种来制作。
更具体而言，通过通过热交换板110、120和130的表面上裱糊光致抗蚀膜来使所需的部分感光，和然后利用光蚀刻方法来腐蚀不感光部分，从而处理第一、第二和第三通道槽112、124和132。
而且，为了促进热交换，第一和第二通道槽112、124和132以特定间隔形成。
第一到第三通道150、160和170分别形成在第一通道110、第二通道120和第三通道130中。第一到第三通道150、160和170堆叠，且形成在多个热交换板110、120和130中。
为了使热传递最大化，第一、第二和第三通道150、160和170形成在最大程度地靠近彼此的线上。
如果在船舶中使用3-D通路气体热交换器100，则LNG可流过第一通道150，且用于提供用于汽化流过第一通道150的LNG的热源的热交换介质(第二流体)流过第二通道160。温水和高温蒸汽可用作热交换介质。
相反地，不同于用在船舶中的3-D通路气体热交换器100中，如果3-D通路气体热交换器100用在气体工厂中，则制冷剂(为低温流体的诸如丙烷、乙烷、氨或水)流过第一通道150，且用于将热传递至流过第一通道150的低温流体的高温气体流过第二通道160。
第三通道170是备用通道且当第二通道160堵塞的现象时，或当第一通道150因为结垢而不对第二通道160充分地传递热时使用。
更具体而言，第三通道170靠近第二通道160配置。如果由于冻结现象，在第二通道中发生第二流体的温度(T)低于预定温度值(Tref)的情况，则为了融化第二通道160的发生了冻结现象的一部分，第三通道170将热供应至第二通道160，以便第二通道160可正常地操作。
如上所述，第一通道150通过将一对热交换板110配置成以便形成在该对第一热交换板110中的第一通道槽112面对彼此而形成。
更具体而言，以半圆形形式形成在第一热交换板110的第一加热表面单元(未示出)中的第一通道槽112配置为面对彼此，结果两个通道槽112组合以形成第一通道150中的各个，即，一个大的圆形通道。同样地，一对第三热交换板130面对彼此配置，从而形成第三通道170。
同样地，一对第二热交换板120配置成形成各自具有3-D蚀刻形状的第二通道160，如图3中所示。
第二热交换板120紧密地粘着至提供第一通道150的第一热交换板110的一侧。
而且，提供第三通道170的第三热交换板130配置在与第二热交换板120在其上紧密地粘着至第一热交换板110的侧面相反的侧面上，以便形成第三通道170。
如上所述，配置具有相同布置结构的多个第一、第二和第三热交换板110、120和130。用于在结构中支持第一、第二和第三热交换板110、120和130的覆盖物180配置在第一、第二和第三热交换板110、120和130的两个端部处。
结果，第一通道150和第二通道160接近彼此地配置，且第二通道160接近第三通道170地配置。在此，流体在正常情况下不流过第三通道170，但当堵塞现象发生时，流体流过第三通道170。
如上所述，第三通道170(即备用通道)放置在第二通道160(即热交换介质通道)的一侧上，以便保护第二通道160免受冷空气影响。因此，归因于冻结的通道堵塞现象可最小化。
同时，图4是在图3中示出的第二热交换板120的加热表面单元121的透视图。而且，图5是在图4中示出的加热表面单元121的平面图。
如在图4和5中所示，具体而言，成对的第二热交换板120的加热表面单元121堆叠以提供第二通道160，该成对的第二热交换板120的加热表面单元121构造成具有相同形状且具有形成在其中的多个通孔。
在本发明中，第二热交换板120的加热表面单元121以大约10mm的间隔向左或向右轻微弯曲大约30。
更具体而言，加热表面单元121中的各个包括以直线延伸的实心单元122和从该实心单元122以特定角度弯曲的交叉角度单元123。实心单元122和交叉角度单元123重复，以大体上形成具有波状形状的通道。
实心单元122的长度为8至200mm，且交叉角度单元123的长度为2至5mm。
如上所述，实心单元122的长度最大化地延伸，且交叉角度单元123最小化地缩短，从而可有助于制造，且可改善刚性和耐压性质，因此，可实现不容易弯曲热交换板的效果。
而且，实心单元122制作为比交叉角度单元123长，从而可显著减少堵塞现象和结垢现象，因此，可极大地改善热传递效率，在堵塞现象中，通道被外来物质堵塞，在结垢现象中，通道的内侧被水垢覆盖。
而且，通过堆叠加热表面单元121而提供的第二通道160的平均水力直径为大约2至10mm，即，2mm或更大，这是普通PCHE的极限。因此，发生在用于供应热源的第二通道160中的冻结堵塞现象可最小化。
同时，图6是根据本发明的第二实施例的3-D通路气体热交换器100的前剖面图。
如在图6中所示的，根据本发明的第二实施例的3-D通路气体热交换器100包括多个第一、第二、第三和第四热交换板110、120、130和140以及覆盖物180，该覆盖物180用于在结构中在第一、第二、第三和第四热交换板的两个端部处支承第一、第二、第三和第四热交换板110、120、130和140。
更具体而言，第一热交换板110配置在第四热交换板140的一侧上，以便形成第一通道150，在该第一热交换板110中形成半圆形通道槽112。形成第二通道160的一对第二热交换板120配置在第四热交换板140的另一侧上，以便第一通道150不与第二通道160连通。
该对第二热交换板120组合以形成第二通道160。
而且，第三热交换板130配置在第二热交换板120的与第四热交换板140与其接触的一侧相反的一侧上，从而提供第三通道170。
如上所述，配置多个第一、第二、第三和第四热交换板110、120、130和140且它们的两个端部被覆盖物180覆盖，从而提供根据本发明的第二实施例的3-D通路气体热交换器100。
同时，图7是根据本发明的第三实施例的3-D通路气体热交换器100的前剖面图。
如在图7中所示，根据本发明的第三实施例的3-D通路气体热交换器100包括第一、第二和第三热交换板110、120和130(在它们中的各个中，对称地向上和向下形成半圆形凹入槽)、第四热交换板140和覆盖物180，该覆盖物180用于在结构中在第一、第二、第三和第四热交换板的两个端部处支撑第一、第二、第三和第四热交换板110、120、130和140。在此，第一、第二、第三和第四热交换板110、120、130和140堆叠。
首先，第一热交换板110提供第一通道150，在该第一热交换板中通过3-D蚀刻形成通道槽。
而且，各自具有与第一热交换板110相同的形状的一对第二热交换板120组合以提供在图7中所示的第二通道160。
第三热交换板130像在第一热交换板110提供第一通道150过程中那样提供第三通道170。
而且，第四热交换板140介于第一和第二热交换板110和120之间且介于第二和第三热交换板120和130之间，以便第二热交换板120的第二通道160不与第一和第三通道150和170接触。
更具体而言，第四热交换板140配置在提供第一通道150的第一热交换板110的两侧上，以便第一通道150不与第二热交换板120的第二通道160连通。
而且，第四热交换板140还配置在提供第二通道160的第二热交换板120的两侧上，以便第一和第三通道150和170不与彼此连通。
如上所述，配置多个第一、第二、第三和第四热交换板110、120、130和140，且它们的两个端部被覆盖物180覆盖，从而提供根据本发明的第三实施例的3-D通路气体热交换器100。
<操作过程>
在下面参考图3来描述根据本发明第一实施例的3-D通路气体热交换器100的操作过程。
首先，具有低温的流体(第一流体)和具有高温的热交换介质(第二流体)通过外部管(未示出)到达3-D通路气体热交换器100。
接下来，具有低温的第一流体流过在热交换器100的第一热交换板110中形成的第一通道150，且传输具有低温的第一流体的热交换介质流过通过3-D蚀刻而在第二热交换板120中广泛地形成的第二通道160。
由于涡流现象，热在流过第一热交换板110的第一通道150的第一流体与流过接近第一通道150的第二通道160的热交换介质之间更迅速地交换。
此时，如果热交换介质由于冻结现象而在特定基准下或更低地流过第二通道160，则具有高温的流体通过第三热交换板130的第三通道170(即，备用通道)传输，因此解决冻结现象，以便热交换介质可正常地流过第二通道160。
最后，流过第一通道150的第一流体通过热交换而在高温下被排出到3-D通路气体热交换器100的外侧，且流过第二通道160的具有高温的热交换介质通过热交换而在低温下被排出到3-D通路气体热交换器100的外侧。
<3-D通路气体热交换器应用至汽化系统的示例>
在下面描述本发明的3-D通路气体热交换器100应用于汽化系统的示例。
首先，图8是汽化系统的回路图，本发明的3-D通路气体热交换器100应用于该汽化系统。
如在图8中所示，该汽化系统可包括热交换器100、管200、热供应管300、阀400、凸缘500和绝缘盒600。
首先，管200包括第一管210和第二管220，LNG流过第一管210，通过热交换器300汽化的天然气流过第二管220。
热供应管300包括第二进口310和第二出口320。具有高温的热交换介质通过第二进口310引入，且然后经历利用通过热交换器100中的一些的LNG的热交换过程。该热交换介质转变为具有低温的热交换介质且然后排出至第二出口320。
汽化系统中包括的热交换器的数量可为2到4个。热交换器100中的各个具有33至100%的性能。在正常情况下，一至三个热交换器100可操作，但是，如有必要，则可操作一个或两个额外的热交换器100。
凸缘500配置在绝缘盒600中的各个内，并且构造成当泄漏发生时修理热交换器100和执行识别和通风。
绝缘盒600配置在热交换器300的外侧，且构造成通过真空和绝缘来阻止热交换器300与外部空气接触，以便阻止在热交换器100的外侧发生凝露和结冰。
在下面描述汽化系统的操作过程。首先，通过第二进口310供应具有高温的热交换介质。接着，由高压泵增压的LNG仅供应至热交换器100，该热交换器100在极低温(大约-163)下通过第一进口230使用。
测量当LNG通过管200到达热交换器100且经过其时的供应的LNG出口温度和当热交换介质通过管200到达热交换器100且经过其时产生的压力差。基于测量的出口温度和压力差来检查热交换器100的第二通道160是否被堵塞。
如果作为检查的结果，热交换器100的第二通道160未堵塞，则检查绝缘盒600内的压力是否已升高。
如果作为检查的结果，绝缘盒600内的压力未升高，则在LNG与热交换介质之间交换热。相反，如果作为检查的结果，绝缘盒600内的压力升高，则切断有问题的热交换器100且驱动备用的热交换器100。
接着，在对绝缘盒600进行吹洗和通风之后，恢复有问题的热交换器100的真空，且将恢复的热交换器100用作备用的热交换器100。
同时，如果热交换器100的第二通道160在上述过程中堵塞，则切断有问题的热交换器100并驱动备用的热交换器100。
通过将热交换介质供应至有问题的热交换器100的第三通道170来对冻结进行恢复，且将恢复的热交换器100用作备用的热交换器100。
而且，LNG通过热交换而产生汽化作用，且因此LNG变成汽化天然气。该汽化天然气通过第一出口240排出。通过热交换，具有高温的热交换介质在低温下通过第二出口320排出。
因此，当在第二通道中产生正在使用的热源冻结或堵塞的现象时，正在使用的热交换器100切换至备用的热交换器100，结果，继续供应天然气燃料。而且，热被供应至第三通道170(即，备用通道)以便解决发生在第二通道160中的冻结或堵塞现象，从而允许正常的操作。结果，可进一步增大汽化系统的安全性。
<3-D通路气体热交换器应用至气体工厂的示例>
在下面描述本发明的3-D通路气体热交换器100应用至气体工厂的示例。主要描述本发明的3-D通路气体热交换器100应用至气体工厂的示例与本发明的3-D通路气体热交换器100应用至汽化系统的示例之间的不同，并且忽略或简要地给出相同构造和作用的说明。
首先，应用至气体工厂的3-D通路气体热交换器100基本上具有与应用至汽化系统的3-D通路气体热交换器100相同的构造。
气体工厂可包括热交换器100、管200、热供应管300、阀400、凸缘500和绝缘盒600。
这些元件执行与汽化系统的元件相同的功能。
在气体工厂中，不同于用于船舶的气体工厂中，冷水或制冷剂(即，具有低温的流体)流过第一管210。冷水穿过热交换器300变为高温，且因而流过第二管220。
而且，参考图3，冷水或制冷剂(即，低温流体)流过第一通道150。高温气体流过第二通道160，该高温气体用于将热传递至流过第一管道150的低温流体。
在下面简要地描述气体工厂的操作过程。首先，通过第二进口310供应高温气体。接着，低温冷水通过第一进口230供应至正在使用的热交换器100。
接着，当热交换器100的第二通道160堵塞时，检查绝缘盒600内的压力是否已升高。
如果作为检查的结果，绝缘盒600内的压力未升高，则冷水和高温气体经历热交换。如果作为检查的结果，绝缘盒600内的压力已升高，则切断有问题的热交换器100且驱动备用的热交换器100。
然后，在对绝缘盒600进行吹扫和通风之后，用对有问题的热交换器100抽真空并进行恢复，且然后将其用作备用的热交换器100。
同时，如果第二通道160在上述过程中堵塞，则切断有问题的热交换器100并驱动备用的热交换器100。
通过将高温气体供应至有问题的热交换器100的第三通道170来解决冻结，且将恢复的热交换器100用作备用的热交换器100。
而且，通过热交换，冷水变为高温水，且该水通过第一出口240排出。通过热交换，高温气体在低温下通过第二出口320排出。
上述3-D通路气体热交换器100不限于上述实施例的构造和方法，但可选择性地组合实施例中的一些或全部，以便以各种方式修改这些实施例。

Claims (10)

1.一种3-D通路气体热交换器100，包括：
多个热交换板110、120和130，其构造成具有用于交换在所述热交换板的一侧上形成的热的加热表面单元；和
多个通道150、160和170，其形成在所述多个热交换板110、120和130之间，
其中，所述多个通道150、160和170包括：
第一通道150，其构造成通过所述第一通道运送具有第一温度的第一流体；
第二通道160，其构造成通过所述第二通道运送第二流体，以用于将热传递至具有所述第一温度的所述第一流体；和
第三通道170，其构造成当所述第二流体的温度(T)低于预定温度值(Tref)时，通过将热传递至所述第二通道160中的至少一些来防止所述第二通道160中的冻结。
2.根据权利要求1所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于：
所述多个热交换板110、120和130的形状为矩形、方形和卵形中的至少一种，且
用于提供所述多个通道150、160和170的多个通道槽112、124和132形成在所述多个热交换板110、120和130的一侧或两侧上。
3.根据权利要求2所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于，所述多个通道槽112、124和132通过蚀刻方法、冲压方法和机械加工方法中的至少一种而形成。
4.根据权利要求1所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于，所述多个热交换板110、120和130包括：
第一热交换板110，其构造成形成所述第一通道150；
第二热交换板120，其配置在所述第一热交换板110附近且构造成形成所述第二通道160；和
第三热交换板130，其配置在所述第二热交换板120附近且构造成形成所述第三通道170。
5.根据权利要求4所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于：
所述第二热交换板120的加热表面单元121包括以直线延伸的实心单元122和以特定角度从所述实心单元122弯曲的交叉角度单元123，所述实心单元122和所述交叉角度单元123为重复的形式，且
所述实心单元122的长度为8至200mm，并且所述交叉角度单元123的长度为2至5mm。
6.根据权利要求1所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于：
所述第一通道150、所述第二通道160和所述第三通道170为复数个，
该多个第二通道160配置在该多个第一通道150附近，且
该多个第三通道170配置在所述多个第二通道160附近。
7.根据权利要求1所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于，所述第二通道160中的各个具有2至10mm的直径。
8.根据权利要求1所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于：
所述3-D通路气体热交换器100用在船舶中，
所述第一流体为液化天然气，且
所述第二流体为温水、高温蒸汽和水与防冻剂的混合物中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于，
所述3-D通路气体热交换器100用在气体工厂中，
所述第一流体为丙烷、乙烷、氨和冷水中的至少一种，且
所述第二流体为高温气体。
10.根据权利要求1所述的3-D通路气体热交换器，其特征在于，还包括覆盖物180，所述覆盖物180用于在多个堆叠的热交换板110、120和130的外侧支撑所述多个热交换板110、120和130。
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