CN112567886A - 用于加热管道中的流体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加热流体的装置(112)。该装置(112)包括：至少一个导电管道(120)，其用于接收流体；至少一个导电线圈(110)；至少一个交流电压源(114)，其被连接到线圈(110)并且被设计用于将交流电压施加到线圈(110)。线圈(110)被设计为由于施加交流电压来生成至少一个电磁场。管道(120)和线圈(110)被布置以使得线圈(110)的电磁场在管道(120)中感应出电流，电流通过在电流通过传导管材料时产生的焦耳热来加热管道(120)以便加热流体。

Description

用于加热管道中的流体的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于加热管道中的流体的装置和方法。

背景技术

已知通过直接点火来在化工行业中加热高温工艺。这些高温工艺中的大多数使用管式炉，例如蒸汽裂化器、蒸汽甲烷重整器(reformer)、脱氢装置、铂重整(platforming)等。这些炉中的烟气通常是相应工艺的CO₂排放的主要来源，并且与基于材料的工艺相关的CO₂排放(例如，来自水气变换反应)相比，烟气可以通过以电能的形式耦合所需的工艺能量来避免。已知的是，这些炉中由导电金属构成的管道可以通过电流而被直接加热。

例如，WO2015/197181A1描述了一种用于加热流体的装置，所述装置具有用于接收流体的至少一个导电管道和连接到至少一个管道的至少一个电压源。至少一个电压源被设计用于在至少一个管道中生成电流，该电流使至少一个管道升温以用于加热流体。至少一个电压源具有M个外部导体，M是大于或等于2的自然数。至少一个电压源被设计用于在外部导体上提供AC电压。这些AC电压相对于彼此相移2π/M。外部导体以导电方式连接到至少一个管道，以便形成星形电路。

JP08247546A描述了由金属产生的平坦、椭圆形和缠绕管道形成的管道。由沿着每个弯曲表面的螺旋缠绕成形的加热线圈被安装在管道行的内圆周表面和外圆周表面上，多个管道彼此相邻地安装。

然而，通过电流对管道的这种加热需要已知的高度优化的管道悬置的电绝缘，并且还需要管道的电接触来引入电流。管道的材料和横截面也基本上由工艺条件确定。然而，考虑到必要的压缩强度，大的横截面只会导致小的电阻，并且因此在低电压时具有非常高的必要电流。因此，馈线(feed line)的大导体横截面可能是必要的，这导致相同和复杂的高电流系统部分和变压器中的高损耗。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于加热流体的装置和方法，其至少大大地避免已知装置和方法的缺点。特别地，该装置和方法在技术上是简单的，以实现执行和容易执行并且也是便宜的。

该目的是通过具有独立权利要求中的特征的装置来实现的。装置的优选改进在相关联的从属权利要求和从属权利要求的依赖性引用中被特别的指定。

在下文中，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任何语法变体被以非排他的方式使用。因此，这些术语可以涉及不存在与由这些术语引入的特征分开的另外的特征的情况，或者涉及其中存在一个或多个另外的特征的情况。例如，表达“A具有B”、“A包括B”或“A包含B”可能涉及其中除了B之外，在A中没有另外的元素的情况(即，其中排他地由B构成的情况)，并且涉及其中除了B之外，还存在例如元素C、多个元素C和D或甚至更多元素的一个或多个另外的元素的情况。

还指出，例如当特征或元素首次被引入时，在它们与一个或多个元素或特征结合使用并且旨在表达元素或特征可以被提供一次或多次时，术语“至少一个”和“一个或多个”和这些术语或类似术语的语法变体通常仅被使用一次。当随后再次提及该特征或元素时，通常不再使用对应的术语“至少一个”或“一个或多个”，而不限制特征或元素可被提供一次或多次的可能性。

此外，在下文中，术语“优选地”、“特别地”、“例如”或类似术语与可选特征结合使用，而不限于替代的实施例。因此，由这些术语引入的特征是可选特征，并且不旨在通过这些特征限制权利要求的保护范围，特别是独立权利要求的保护范围。因此，如本领域技术人员将理解的，本发明也可以通过使用其它配置来执行。以类似的方式，通过“在本发明的实施例中”或通过“在本发明的示例中”所引入的特征被理解为可选特征，而不旨在限制独立权利要求的替代配置或保护范围。此外，组合特征从而与其它特征一起被引入的所有可能性，无论是可选特征还是非可选特征，都旨在保持不受这些介绍性表达的影响。

在本发明的第一方面，提出了一种用于加热流体的装置。在本发明的范围内，“流体”被理解为意指气体和/或液体介质，例如工艺气体。流体例如可以从包括以下项的组中选择：水、蒸汽、燃烧空气、烃混合物、要被裂化的烃。例如，流体可以是要被热和/或催化裂化的烃，特别地，要被热和/或催化裂化的烃的混合物。例如，流体可以是水或蒸汽，并且另外包括要被热和/或催化裂化的烃，特别地，要被热和/或催化裂化的烃的混合物。流体例如可以是要被热和/或催化裂化的烃和蒸汽的预热混合物。其他流体也是可以想到的。

“加热流体”可以被理解为意指导致流体温度变化的过程，特别地，导致流体温度的升高，例如，使流体升温。例如，通过加热，流体可以被升温到规定的或预定的温度值。规定的或预定的温度值可以是高温值。该装置可被设计成将流体加热至200℃至1100℃、优选200℃至900℃、更优选400℃至850℃范围内的温度。例如，流体可被加热至550℃至700℃范围内的温度。例如，流体可以是重整炉(reformer furnace)中的被预升温或加热到例如200℃至900℃、优选400℃至850℃范围内的温度的燃烧空气。然而，其它温度和温度范围也是可以想到的。该装置可具有每管道≥0.5MW的加热容量，其中该装置可以具有可由多个管道构成的管道系统。

装置可以是设备的一部分。例如，该设备可以从包括以下项的组中选择：蒸汽裂化器、蒸汽重整器、用于烷烃脱氢的装置。例如，该设备可被设计用于执行从包括以下项中选择的至少一种过程：蒸汽裂化、蒸汽重整、烷烃脱氢。

例如，装置可以是蒸汽裂化器的一部分。“蒸汽裂化”可以被理解为意指其中在蒸汽的存在下通过热裂化将较长链烃(例如，石脑油、丙烷、丁烷和乙烷以及瓦斯油和蜡油)转化为短链烃的过程。在蒸汽裂化中，可以产生氢气、甲烷、乙烯和丙烯以及尤其是丁烯和热解苯作为主要产物。蒸汽裂化器可被设计用于使流体升温到550℃至1100℃范围内的温度。

例如，装置可以是重整炉的一部分。“蒸汽重整”可以被理解为意指从水和含碳能量载体，特别地，诸如天然气、轻汽油、甲醇、沼气和生物质的烃，产出蒸汽和碳氧化物的过程。例如，流体可被升温到200℃至800℃、优选400℃至700℃范围内的温度。

例如，该装置可以是用于烷烃脱氢的装置的一部分。“烷烃脱氢”可以被理解为意指通过使烷烃脱氢产生烯烃的过程，例如将丁烷脱氢成丁烯(BDH)或将丙烷脱氢为丙烯(PDH)。用于烷烃脱氢的装置可以被设计用于使流体升温到400℃至700℃范围内的温度。

该装置包括：

-至少一个导电管道，其用于接收流体，

-至少一个导电线圈，

-至少一个AC电压源，其被连接到线圈并且被设计用于被施加到线圈的AC电压。

线圈被设计用于通过施加AC电压来生成至少一个电磁场。管道和线圈被布置以使得线圈的电磁场在管道中感应出电流。也被称为涡流的电流通过在电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使管道升温以加热流体。

以这种方式，管道也可以通过流过不导电的流体而被加热。

在本发明的范围内，管道可以被理解为意指被设计用于接收和输送流体的任何成形的装置。管道可以是工艺管道(process pipe)。管道可以包括至少一个管道段。管道段可以被理解为意指管道的一部分。管道的几何形状和/或表面和/或材料可以取决于要被输送的流体。“导电管道”可以被理解为意指管道，特别地，管道的材料，被设计用于传导电流。管道可被设计为重整炉的反应管道。管道可以被设计为反应管道和/或管式反应器。管道可以特别地被设计成使得在其中执行和/或进行化学反应。

装置可以包括多个管道。该装置可以包括L个管道，L是大于或等于1的自然数。例如，该装置可以包括至少一个、两个、三个、四个、五个或更多个管道。该装置可以例如包括多达几百个管道。管道可以被相同或不同地配置。管道可以包括不同数量的支管或绕组。管道可以包括不同数量的分支。管道可以被配置为所谓的单通或多通管道。管道可以包括相同或不同的几何形状和/或表面和/或材料。管道可以被互通连接并因此形成基本上平面的管道系统以用于接收流体。“管道系统”可以被理解为意指包括至少两个管道(尤其是彼此连接)的装置。“基本上平面的管道系统”可以被理解为意指在一个平面中的管道的布置，其中与平面布置的小于5％、优选小于1％的微小偏差也是可能的。管道系统可以包括输入和输出管道。管道系统可以包括用于接收流体的至少一个入口。管道系统可以包括用于排放流体的至少一个出口。“互通连接”可以被理解为意指管道彼此流体连接。因此，管道可以被布置和连接成使得流体一个接一个地流过管道。管道可以彼此并联地互连以使得流体可以并联地流过至少两个管道。管道(特别地，并联连接的管道)可以被设计成并联地输送不同的流体。特别地，并联连接的管道可以包括彼此不同的几何形状和/或表面和/或材料以用于输送不同的流体。特别地，对于流体的输送，多个或所有管道可以被配置为并联的，以使得流体可以在被配置为并联的那些管道之间被划分。串联连接和并联连接的组合也是可以想到的。

“线圈”可以被理解为意指具有电感的任何期望的元件，并且适合于在电流的流动下生成磁场和/或反之亦然。例如，线圈可包括至少一个完整或部分闭合的导体回路或绕组。“导电线圈”可以被理解为意指线圈被配置成使得当施加电压和/或电流时，线圈生成磁通量。导电线圈可以是感应线圈。导电线圈可以包括至少一个导电材料，例如铜或铝。线圈的绕组形式和绕组数量可以被选择为使得实现最大电流强度和/或最大电压和/或最大频率。特别地，与管道的直接电阻加热相比，具有增加的电压的大大减小的电流可以是可能的。

装置可以包括多个线圈。该装置可以包括M个线圈，M是大于或等于2的自然数。例如，该装置可以包括至少两个、三个、四个、五个或更多个线圈。线圈可以形成基本上平面的线圈阵列。“线圈阵列”可以被理解为意指包括至少两个线圈的线圈布置。“基本上平面的”线圈阵列可以被理解为意指在一个平面中的线圈的布置，其中与平面布置的小于5％、优选小于1％的微小偏差也是可能的。线圈阵列可适于被管道跟随的路径。特别地，线圈阵列可以适于沿着管道改变的路径过程热要求(process heat requirement)。例如，线圈阵列可以被配置为使得适于过程和被管道跟随的路径的能量输入是可能的。

“AC电压源”可以被理解为意指被设计用于提供AC电压的装置。“AC电压”可以被理解为意指随着时间定期地重复电平和极性的电压。例如，AC电压可以是正弦AC电压。AC电压源被连接到线圈，特别是被电连接的，并且被设计用于将AC电压施加到线圈。该装置可以包括多个AC电压源。在具有线圈阵列的装置的情况下，每个线圈或线圈组均可被分配AC电压源，该AC电压源被连接到相应的线圈和/或线圈组，特别地，通过至少一个电连接。在每种情况下，AC电压源可以被配置有用于适配AC电压的电平和/或频率的闭环控制的可能性。AC电压源可以是彼此独立地电可控的。因此，即使沿着被管道跟随的路径输入的能量的复杂变化并因此温度场的精确控制可变得可能。

线圈被设计用于通过施加AC电压来生成至少一个电磁场。线圈特别地被设计用于响应于AC电压的施加而生成至少一个电磁场。管道和线圈被布置成使得线圈的电磁场在管道中感应出电流。特别地，管道和线圈的间距可以使得管道被布置在线圈的电磁场中。因此在管道中生成的电流可以通过当电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使管道升温，以用于加热流体。“使管道升温”可以被理解为意指导致管道温度的变化的过程，特别地，管道温度的上升。

装置可包括至少一个热绝缘体，该至少一个热绝缘体被设计成用于将线圈(特别地，线圈阵列)与管道(特别地，管道系统)的温度解耦。“热绝缘体”可以被理解为意指至少部分地或完全地防止管道(特别地，管道系统)与线圈(特别地，线圈阵列)之间的热传导的元件。例如，基本上平面的线圈阵列可以嵌入在非导电和非磁性热绝缘化合物中。热绝缘体可包括从包括以下项中的组中选择的至少一种元素：陶瓷纤维垫、陶瓷泡沫、耐火砖、耐火混凝土。

线圈可以包括至少一个导体管道。“导体管道”可以被理解为意指被设计为要被液体和/或气体流过的装置。装置可以被设计用于通过导体管道传导至少一个冷却剂。线圈的热损失和从其中布置有管道的进程空间(process space)到线圈的通过热绝缘体的热输入可因此通过线圈的直接冷却而被移除。例如，线圈可以由铜或铝管道构成，冷却剂通过该铜或铝管道被传导。

导体管道可以具有耐压配置。因此，可以将锅炉给水直接施加到导体管道，并且在将来自导体管道的加压水节流之后直接在导体管道中或在外部蒸汽鼓中生成蒸汽。蒸汽可以用作加工蒸汽(process steam)或机器蒸汽。

管道可以被布置在气体空间中。“气体空间”可以被理解为意指被设计用于接收至少一种气体的结构空间。特别地，气体空间可以是气体可以流过的结构空间。管道可以被自由地悬在气体空间中。因此，不妨碍温度对管道的长度引起的变化。悬置和进程是本领域技术人员已知的。气体空间的长度和/或宽度和/或高度可以被配置为允许由于升温导致的管道的位置和长度及其悬置的变化。例如，管道系统可以限定平面。气体空间的“长度”可以是气体空间相对于被管道系统跟随的路径的水平的范围(extent)。气体空间的“高度”可以是在管道系统的平面中与气体空间的长度垂直的范围。气体空间的“宽度”可以是气体空间与管道系统的平面垂直的范围。与直接燃烧的辐射锅炉相比，不需要最小气体层厚度，以使得气体空间的宽度可以随着由于升温导致的其位置和长度的变化而紧密地包围管道，和/或以使得在管道破裂的情况下，可以在平面管道系统的平面中安全地移除工艺气体。装置可以被设计用于要被化学惰性和无氧惰性气体(例如氮气)流过(特别地，缓慢地)的气体空间。因此，可以保护管道免于缩放，并且同时可能在大量可燃气体累积之前安全地移除可能的微小泄漏。装置可以包括至少一个泄漏检测装置。泄漏检测装置可以被设计用于在气体空间的输出处监测气体成分。

装置可以包括多个线圈阵列和/或管道系统。线圈阵列和管道系统可以在水平方向上被交替布置成至少一个堆叠。特别地，在每种情况下，可以在两个管道系统之间布置线圈阵列。在一个实施例中，堆叠可包括在一端处的线圈阵列，例如在前侧上，该堆叠包括在堆叠的水平方向上交替的管道系统和另外的线圈阵列。同样可以在堆叠的后侧上提供线圈阵列或管道系统。在一个实施例中，堆叠可包括在前侧上的管道系统，该堆叠包括在堆叠的水平方向上交替的线圈阵列和管道系统。同样可以在堆叠的后侧上提供线圈阵列或管道系统。装置可以包括不同数量或相同数量的管道系统和线圈阵列。例如，装置可以包括N个管道系统和O个线圈阵列，N和O是大于或等于2的自然数。例如，装置可以包括至少两个、三个、四个、五个或更多个线圈阵列和管道系统。通过管道系统和线圈阵列的这样的堆叠，可以组装具有所需容量的管式炉。通过使用用于加热管道系统的线圈阵列的到管道系统的左和右侧的相应的前侧电磁场和后侧电磁场，场损耗可以保持为低的。线圈阵列的到管道系统的左和右侧的场的相互强化也可能是有利的。相应管道系统周围的对称场也可以是有利的。

堆叠可包括至少一个补偿线圈阵列。“补偿线圈阵列”可以被理解为意指被设计用于使堆叠的前侧和/或后侧电磁场被保持为尽可能小。可通过用于低温(例如预热器或反应剂蒸发器)的管道或管道系统和补偿线圈阵列的组合在自由端处闭合所述堆叠，使得残余外部电磁场尽可能小。

根据本发明的装置特别地有利，因为它结合了电加热与管道的完全机械和热解耦、很大程度地采用其中在低温下(例如在150到250℃地线圈平面中)操作加热的尝试和测试的工艺管道设计(这取决于所生成的蒸汽的期望压力)、以及使用具有改进和无延迟可控性的工艺蒸汽形式的电损耗。

在本发明的范围内，在进一步的方面，提出了一种用于加热流体的方法。在该方法中，使用根据本发明的装置。该方法包括以下步骤：

-提供用于接收流体的至少一个导电管道，

-在管道中接收流体，

-提供至少一个导电线圈，

-提供至少一个AC电压源，线圈被连接到AC电压源，并且将AC电压施加到线圈，

-通过将AC电压施加到线圈来生成至少一个电磁场，

-通过线圈的电磁场在管道中感应出电流，电流通过在电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使管道升温以加热流体。

提供所述至少一个线圈可包括提供从冷却流体可流过的导体产生的至少一个线圈。

关于实施例和定义，可以参考装置的以上描述。可以以指定的序列来执行方法步骤，还可以至少部分地同时执行一个或多个步骤，并且可以重复一个或多个步骤多次。此外，可以附加地执行另外的步骤，而不管它们是否已经在本申请中提及。

综上所述，以下实施例在本发明的范围内是特别优选的：

实施例1：一种用于加热流体的装置，包括：

-至少一个导电管道，其用于接收流体；

-至少一个导电线圈；

-至少一个AC电压源，其被连接到线圈并且被设计用于将AC电压施加到线圈；

线圈被设计用于通过施加AC电压来生成至少一个电磁场，管道和线圈被布置以使得线圈的电磁场在管道中感应出电流，电流通过在电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使管道升温以加热流体。

实施例2：根据前一实施例所述的装置，其中，装置包括多个线圈，线圈形成基本上平面的线圈阵列。

实施例3：根据前一实施例所述的装置，其中，线圈阵列适于被管道跟随的路径。

实施例4：根据两个前述实施例中的一项所述的装置，其中，装置包括多个AC电压源，线圈阵列中的每个线圈被分配一个AC电压源，AC电压源在每种情况下被配置有用于适配AC电压的电平和/或频率的闭环控制的可能性，AC电压源是彼此独立地电可控的。

实施例5：根据前一实施例中的一项所述的装置，其中，装置包括多个管道，管道被互通连接并因此形成基本上平面的管道系统用于接收流体。

实施例6：根据前一实施例所述的装置，其中，装置包括多个线圈阵列和/或管道系统，线圈阵列和管道系统在水平方向上被交替布置成至少一个堆叠。

实施例7：根据前述实施例中的一项所述的装置，其中，装置包括至少一个热绝缘体，至少一个热绝缘体被设计用于将线圈与管道的温度解耦，热绝缘体包括从包括以下项的组中选择的至少一种元素：陶瓷纤维垫、陶瓷泡沫、耐火砖、耐火混凝土。

实施例8：根据前述实施例中的一项所述的装置，其中，线圈包括至少一个导体管，装置被设计用于通过导体管传导至少一个冷却剂。

实施例9：根据前一实施例所述的装置，其中，导体管具有耐压配置。

实施例10：根据前述实施例中任一项所述的装置，其中，管道被布置在气体空间中，管道被布置为自由地悬在气体空间中。

实施例11：根据前一实施例所述的装置，其中，气体空间的长度和/或宽度和/或高度被配置成允许由于升温而导致的位置和长度的改变。

实施例12：根据两个前述实施例中的一项所述的装置，其中，装置被设计用于要被化学惰性和无氧惰性气体流过的气体空间。

实施例13：根据三个前述实施例中的一项所述的装置，其中，装置包括至少一个泄漏检测装置，泄漏检测装置被设计用于在气体空间的输出处监测气体成分。

实施例14：一种设备，包括至少一个根据前述实施例中的一项所述的装置。

实施例15：根据前一实施例所述的设备从包括以下项的组中选择：蒸汽裂化器、蒸汽重整器、用于烷烃脱氢的装置。

实施例16：一种用于通过使用根据前述实施例中的一项所述的装置来加热流体的方法，方法包括以下步骤：

-提供用于接收流体的至少一个导电管道；

-在管道中接收流体；

-提供至少一个导电线圈；

-提供至少一个AC电压源，线圈被连接到AC电压源，并且将AC电压施加到线圈；

-通过将AC电压施加到线圈来生成至少一个电磁场；

-通过线圈的电磁场在管道中感应出电流，电流通过在电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使管道升温以加热流体。

实施例17：根据前一实施例所述的方法，该至少一个线圈的提供包括提供从冷却流体可以流过的导体产生的至少一个线圈。

附图说明

本发明的进一步的细节和特征可以在下面的优选示例的描述中找到，特别地，结合从属权利要求。各个特征可以单独地实现，或者它们中的几个可以彼此组合地实现。本发明不限于这些示例。这些示例在附图中被示意性地表示。在各个附图中相同的参考表示相同或具有相同功能的元件，即，它们相对于它们的功能彼此对应。

具体地：

图1A和1B示出了根据本发明的线圈的示例和根据本发明的线圈阵列的示例的图示表示；

图2示出了根据本发明的管道系统的示例的图示表示；以及

图3A和3B示出了根据本发明的装置的示例的分解图和该装置的另一示例的透视表示。

具体实施方式

图1A示出了用于加热至少一个流体的装置112中的根据本发明的导电线圈110的示例的图示表示。流体例如可以从包括以下项中的组中选择：水、蒸汽、燃烧空气、烃混合物、要被裂化的烃。例如，流体可以是要被热裂化的烃，特别地，要被热裂化的烃的混合物。例如，流体可以是水或蒸汽，并且另外包括要被热裂化的烃，特别地，要被热裂化的烃的混合物。流体例如可以是要被热裂化的烃和蒸汽的预热混合物。其他流体也是可以想到的。例如，通过加热，流体可以被升温到规定的或预定的温度值。规定的或预定的温度值可以是高温值。例如，流体可以被加热到550℃至700℃范围内的温度。例如，流体可以是重整炉中的被预升温或加热到例如200℃至800℃、优选400℃至700℃范围内的温度的燃烧空气。然而，其他温度和温度范围也是可以想到的。

线圈110可包括至少一个完整或部分闭合的导体回路或绕组。当施加电压和/或电流时，线圈110可以生成磁通量。导电线圈可以是感应线圈。导电线圈110可以包括至少一个导电材料，例如铜或铝。线圈110可以由被冷却介质流过的管式导体构成。线圈的绕组形式和绕组数量可以被选择以使得实现最大电流强度和/或最大电压和/或最大频率。

装置112包括至少一个AC电压源114。AC电压源114被连接到线圈110，特别地，被电连接。为此目的，装置112可以包括至少一个连接元件116，例如端子和/或馈线，其电连接线圈110和AC电压源114。AC电压源114被设计用于向线圈110施加AC电压。线圈110被设计用于响应于施加AC电压而生成至少一个电磁场。

装置112可以包括多个线圈110。装置112可以包括M个线圈110，M是大于或等于2的自然数。例如，装置112可以包括至少两个、三个、四个、五个或更多个线圈110。线圈110可以形成基本上平面的线圈阵列118。线圈阵列118的示例由图1B示出。装置112可以包括多个AC电压源114。在具有线圈阵列118的装置112的情况下，每个线圈110或线圈110的组可以各自被分配AC电压源114，AC电压源114特别地通过至少一个电连接被电连接到相应的线圈110和/或线圈110的组。在每种情况下，AC电压源114可以被配置有用于适配AC电压的电平和/或频率的闭环控制的可能性。AC电压源114可以是彼此独立地电可控的。

装置112包括至少一个导电管道120用于接收流体。管道120可以是工艺管道。管道120可被设计为重整炉的反应管道。管道120可以包括至少一个管道段。管道120的几何形状和/或表面和/或材料可以取决于要被输送的流体。装置112可以包括多个管道120。装置112可以包括L个管道112，L是大于或等于2的自然数。例如，装置112可以包括至少两个、三个、四个、五个或更多个管道120。装置112可以例如包括多达几百个管道120。管道120可以被相同或不同地配置。管道120可包括不同数量的支管或绕组。管道120可包括不同数目的分支。管道120可以被配置作为所谓的单通或多通管道。管道120可包括相同或不同的几何形状和/或表面和/或材料。管道120可以被直通连接并因此形成基本上平面的管道系统122以用于接收流体。图2示出了管道系统122的示例。管道系统122可以包括输入和输出管道120。管道系统122可以包括用于接收流体的至少一个入口124。管道系统122可包括用于排放流体的至少一个出口126。管道120可以被布置和连接成使得流体一个接一个地流过管道120的。管道120可以彼此并联地互连以使得流体可以并联地流过至少两个管道120。管道120(特别地，并联连接的管道120)可以被设计成并联地输送不同的流体。特别地，并联连接的管道120可包括彼此不同的几何形状和/或表面和/或材料以用于输送不同的流体。特别地，对于流体的输送，多个或所有管道120可以被配置为并联的，以使得流体可以在被配置为并联的那些管道120之间划分。串联连接和并联连接的组合也是可以想到的。

管道120可以被布置在气体空间128中。管道120可以被自由地悬在气体空间128中。因此，可以使温度对管道120的长度引起变化成为可能。悬置和步骤是本领域技术人员已知的。气体空间128的长度130和/或高度132和/或宽度134可以被配置为允许由于升温导致的位置和长度的变化。例如，管道系统122可以限定平面。气体空间128的长度130可以是气体空间128相对于被管道系统122跟随的路径水平的范围。气体空间128的高度132可以是在管道系统122的平面中与气体空间128的长度130垂直的范围。气体空间128的宽度134可以是气体空间128与管道系统122的平面垂直的范围，参见例如图3A。与直接燃烧的辐射锅炉相比，不需要最小气体层厚度，以使得气体空间128的宽度134可以随着由于升温导致的其位置和长度的变化而紧密地包围管道120，和/或以使得在管道破裂的情况下，可以在平面管道系统122的平面中安全地移除工艺气体。装置122可以被设计用于要被化学惰性和无氧惰性气体(例如氮气)流过(特别地，缓慢地)的气体空间128。因此，可以保护管道120免于缩放，并且同时可能在大量可燃气体累积之前安全地移除可能的微小泄漏。装置112可以包括至少一个泄漏检测装置136。泄漏检测装置136可以被设计用于在气体空间128的输出处监测气体成分。

图3A和3B通过示例的方式示出了装置112在分解图(图3A)和透视表示(图3B)中的两个示例。线圈110被设计用于通过施加AC电压来生成至少一个电磁场。管道120和线圈110被布置成使得线圈110的电磁场在管道120中感应出电流。特别地，管道120和线圈110的间距可以使得管道120被布置在线圈110的电磁场中。电流可以通过当电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使管道升温，以用于加热流体。

装置112可以包括多个线圈阵列118和/或管道系统122。线圈阵列118可以适于被管道122跟随的路径。特别地，线圈阵列118可以适于沿着管道120改变的路径过程热要求。例如，线圈阵列118可以被配置为使得适于过程和被管道120跟随的路径的能量输入是可能的。

线圈阵列118和管道系统122可以在水平方向上被交替布置成至少一个堆叠138。特别地，在每种情况下，可以在两个管道系统122之间布置线圈阵列118。在图3A所示的实施例中，堆叠138可以包括在一端处的线圈阵列118，例如在前侧140上，堆叠138包括在堆叠138的水平方向上交替的管道系统122和另外的线圈阵列118。管道系统122可以被布置在堆叠138的后侧142上。然而，具有使线圈阵列118结束的实施例也是可以想到的。在图3B中所示的实施例中，堆叠138可以包括在前侧140和后侧142上的管道系统122，堆叠138包括在堆叠136的水平方向上交替的线圈阵列118和管道系统122。例如，装置112可以包括不同数量或相同数量的管道系统122和线圈阵列118。例如，装置112可以包括N个管道系统122和O个线圈阵列118，N和O是大于或等于2的自然数。例如，装置112可以包括至少两个、三个、四个、五个或更多个线圈阵列118和管道系统122。通过管道系统122和线圈阵列118的这样的堆叠，可以组装具有所需容量的管式炉。通过使用用于加热管道系统122的线圈阵列118的到管道系统122的左和右侧的相应的前侧电磁场和后侧电磁场，场损耗可以保持为低的。线圈阵列118的到管道系统122的左和右侧的相互强化也可能是有利的。相应管道系统122周围的对称场也可以是有利的。

堆叠138可包括至少一个补偿线圈阵列。补偿线圈阵列可以被设计用于使堆叠138的前侧和/或后侧电磁场被保持为尽可能小。可通过用于低温(例如预热器或反应剂蒸发器)的管道或管道系统和补偿线圈阵列的组合在自由端处闭合所述堆叠，使得残余外部电磁场尽可能小。例如，在每种情况下，堆叠138的最后一个线圈阵列118可以被配置作为补偿线圈阵列。

装置112可以包括至少一个热绝缘体144，参见例如图1B，其被设计用于将线圈110(特别地，线圈阵列118)与管道120(特别地，管道系统122)的温度解耦。例如，基本上平面的线圈阵列118可以嵌入在非导电和非磁性热绝缘化合物中。热绝缘体144可包括从包括以下项中选择的至少一种元素：陶瓷纤维垫、陶瓷泡沫、耐火砖、耐火混凝土。

线圈110可包括至少一个导体管道146，参见例如图1A和1B。装置112可以被设计用于通过导体管道146A传导至少一个冷却剂。线圈的功率损耗和从其中布置有管道120的进程空间到线圈110的通过热绝缘体144的热输入可因此通过线圈的直接冷却而被移除。例如，线圈110可以由铜或铝管道构成，冷却剂通过该铜或铝管道被传导。导体管道146可以具有耐压配置。因此，可以将锅炉给水直接施加到导体管道146，并且在将来自导体管道146的加压水节流之后直接在导体管道146中或在外部蒸汽鼓中生成蒸汽。蒸汽可以用作加工蒸汽或机器蒸汽。

参考符号的列表

110 线圈

112 装置

114 AC电压源

116 连接元件

118 线圈阵列

120 管道

122 管道系统

124 入口

126 出口

128 气体空间

130 长度

132 高度

134 宽度

136 泄漏检测装置

138 堆叠

140 前侧

142 后侧

144 热绝缘体

146 导体管道

Claims (15)

1.一种用于加热流体的装置(112)，所述装置是设备的一部分，所述设备被配置为执行从包括以下项的组中选择的至少一个过程：蒸汽裂化；蒸汽重整；以及烷烃脱氢，所述装置包括：

-至少一个导电管道(120)，其用于接收流体，

-至少一个导电线圈(110)，

-至少一个AC电压源(114)，其被连接到所述线圈(110)并且被设计用于要被施加到所述线圈(110)的AC电压，

所述线圈(110)被设计用于通过施加所述AC电压来生成至少一个电磁场，所述管道(120)和所述线圈(110)被布置以使得所述线圈(110)的所述电磁场在管道(120)中感应出电流，所述电流通过在所述电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使所述管道(120)升温以加热所述流体。

2.根据前一权利要求所述的装置(112)，其中，所述装置(112)包括多个线圈(110)，所述线圈(110)形成基本上平面的线圈阵列(118)。

3.根据前一权利要求所述的装置(112)，其中，所述线圈阵列(118)适于被所述管道(120)跟随的路径。

4.根据两个前述权利要求中的一项所述的装置(112)，其中，所述装置(112)包括多个AC电压源(114)，所述线圈阵列(118)中的每个线圈(110)被分配一个AC电压源(114)，所述AC电压源(114)在每种情况下被配置有用于适配所述AC电压的电平和/或频率的闭环控制的可能性，所述AC电压源(114)是彼此独立地电可控的。

5.根据前述权利要求中的一项所述的装置(112)，其中，所述装置(112)包括多个管道(120)，所述管道(120)被互通连接并因此形成基本上平面的管道系统(122)用于接收所述流体。

6.根据前一权利要求所述的装置(112)，其中，所述装置(112)包括多个线圈阵列(118)和/或管道系统(122)，所述线圈阵列(118)和所述管道系统(122)在水平方向上被交替布置成至少一个堆叠(138)。

7.根据前述权利要求中的一项所述的装置(112)，其中，所述装置(112)包括至少一个热绝缘体(144)，所述至少一个热绝缘体被设计用于将所述线圈(110)与所述管道(120)的温度解耦，所述热绝缘体(144)包括从包括以下项的组中选择的至少一种元素：陶瓷纤维垫、陶瓷泡沫、耐火砖、耐火混凝土。

8.根据前述权利要求中的一项所述的装置(112)，其中，所述线圈(110)包括至少一个导体管(146)，所述装置(112)被设计用于通过所述导体管(146)传导至少一个冷却剂。

9.根据前一权利要求所述的装置(112)，其中，所述导体管(146)具有耐压配置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(112)，其中，所述管道(120)被布置在气体空间(128)中，所述管道(120)被布置为自由地悬在所述气体空间(128)中。

11.根据前一权利要求所述的装置(112)，其中，所述气体空间(128)的长度(130)和/或宽度(134)和/或高度(132)被配置成允许由于升温而导致的所述位置和长度的改变。

12.根据两个前述权利要求中的一项所述的装置(112)，其中，所述装置(112)被设计用于要被化学惰性和无氧惰性气体流过的所述气体空间(128)。

13.根据三个前述权利要求中的一项所述的装置(112)，其中，所述装置(112)包括至少一个泄漏检测装置(136)，所述泄漏检测装置(136)被设计用于在所述气体空间的输出处监测气体成分。

14.一种设备，包括至少一个根据前述权利要求中的一项所述的装置(112)，所述设备从包括以下项的组中选择：蒸汽裂化器、蒸汽重整器、用于烷烃脱氢的装置。

15.一种用于通过使用根据涉及装置的前述权利要求中的一项所述的装置(112)来加热流体的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供用于接收流体的至少一个导电管道(120)，

-在所述管道(120)中接收所述流体，

-提供至少一个导电线圈(110)，

-提供至少一个AC电压源(114)，所述线圈(110)被连接到所述AC电压源(114)，并且将AC电压施加到所述线圈(110)，

-通过将所述AC电压施加到所述线圈(110)来生成至少一个电磁场，

-通过所述线圈(110)的所述电磁场在所述管道(120)中感应出电流，所述电流通过在所述电流通过传导管材料时产生的焦耳热来使所述管道(120)升温以加热所述流体。

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