DE3247838A1 - Temperatur-regelverfahren fuer eine gruppe umschaltbarer waermetauscher einer lufttrennanlage - Google Patents
Temperatur-regelverfahren fuer eine gruppe umschaltbarer waermetauscher einer lufttrennanlageInfo
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Description
I A- / O >5
TEMPERATUR-REGELVERFAHREN FÜR EINE GRUPPE UMSCHALTBARER WÄRMETAUSCHER EINER LUFTTRENNÄLAGE
Die Erfindung bezieht sich auf ein Temperatur-Regelverfahren für eine Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher einer Lufttrennanlage,
mit dem die wenigstens zwei zueinander parallel geschaltete Wärmetauscher umfassende Gruppe stabil betrieben
werden kann.
Der Stand der Technik und die Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines umschaltbaren
Fig. 1 schematisch den Aufbau eines umschaltbaren
Wärmetauschers einer Lufttrennalage,
Fig. 2 im Diagramm die Temperatur des Rückgases und die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und
Rückgas in verschiedenen Abschnitten des Wärmetauschers in Beziehung zur Temperatur
differenz zum bzw. beim Spülen,
Fig. 3 ein Fließbild einer Gruppe aus umschaltbaren Wärmetauschern einer Lufttrennanlage, mit der
das bekannte Verfahren durchgeführt wird, Fig. 4 im Diagramm die Beziehung zwischen der Temperatur
des Rückgases und der Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas in verschiedenen
Abschnitten des umschaltbaren Wärmetauschers mit unterschiedlicher Temperaturdifferenz des
kalten oder der Temperaturdifferenz des warmen
Endes,
Fig. 5 im Diagramm die Beziehung zwischen der Temperatur des Rückgases und der Temperaturdifferenz
zwischen Zuluft und Rückgas in verschiedenen Abschnitten des umschaltbaren Wärmetauschers
BAD ORIGINAL
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der Wärmetausehergruppe, wobei die Auslaßtemperatur
des Rückgases im Gleichgewicht ist und die Temperaturdifferenz des
kalten Endes oder die Temperatur des warmen Endes unterschiedlich ist,
Fig. 6 ein Fließbild der Gruppe umschaltbarer
Wärmetauscher einer Lufttrennanlage, bei der das erfindungsgemäße Temperatur-Regelverfahren
ausgeführt wird und
Fig. 7 im Diagramm die Beziehung zwischen dem Ver-
hältnis des Rückheizgas-Mengenstroms zum Mengenstrom der Zuluft, der Auslaßtemperatur
des Rückgases und der Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas im Bereich des
kalten Endes und im Zwischenbereich des um
schaltbaren Wärmetauschers.
Anhand der Figuren 1 bis 5 wird ein Temperatur-Regelverfahren
für eine Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher einer Lufttrennanlage erläutert.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines umkehrbaren Wärmetauschers
zur Verwendung bei einer Lufttrennanlage. Der Wärmetauscher 10 enthält fünf Kanäle A, B, C, D und E„
Die in eine nicht gezeigte Lufttrennanlage strömende Zuluft
und das aus dieser zurückströmende Rückgas strömen in vorbestimmter Richtung durch die Kanäle A und B, die zyklisch
schaltbar sind. Die aus der Zuluft in der Lufttrennanlage getrennten
Gase, nämlich Endprodukt-Sauerstoff und Endprodukt-Stickstoff,
strömen in vorbestimmter Richtung durch die Kanäle G und D. Rückheizgas strömt in vorbestimmter Richtung
durch den Kanal E.
O L *+ / Q ν? Ο
Die z.B. durch den Kanal A strömende Zuluft wird durch Wärmeaustausch mit dem Endprodukt-Sauerstoff und dem
Endprodukt-Stickstoff, die durch "die Kanäle C bzw. D strömen/ gekühlt, wobei sich das in der Zuluft enthaltene
Wasser und Kohlenstoff dioxyd an der .Wärmeubertragungsf lache des
Kanals A absetzen. Das an der Wärmeübertragungsfläche abbesetzte Eis und Trockeneis werden durch Spülen sublimiert
und entfernt, wenn beim nächsten Umschalten Rückgas durch den Kanal A strömt.
Zur wirksamen Spülung und Entfernung des Eises und Trockeneises von den Wärmeubertragungsflächen der zyklisch umschaltbaren Kanäle A und B, insbesondere des Trockeneises,
durch Verwendung des Rückgases, muß die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas unterhalb einer Temperaturdifferenz
liegen, die hoch genug ist, um das Trockeneis durch Sublimation mittels Spülen bzw. Abstreichen wirksam
zu entfernen. Gemäß Fig. 2 steigt die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas in einem umschaltbaren Wärmetauscher in Richtung von seinem warmen zu seinem kalten
Ende (ausgezogene Linie). Fällt die Temperatur des Rückgases unterhalb etwa 1250K, so steigt die Temperaturdifferenz
zwischen Zuluft und Rückgas über die Temperaturdifferenz zum Spülen oder Abstreichen (strichpunktierte Linie
in Fig. 2) in einem Bereich vom Temperaturabfallabschnitt
zum kalten Ende hin, so daß das Trockeneis durch das Spülen nur unbefriedigend entfernt wird. Um diesen Mangel
zu beheben, wird durch den Kanal E Rückheizgas geführt, so daß die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas
unterhalb die Temperaturdifferenz zum Spülen fällt (gestrichelte Linie in Fig. 2). Im allgemeinen wird ein Teil
der durch den Umschalt-Wärmetauscher 10 gekühlten Zuluft als Rückheizgas verwendet. Ebenso können Endprodukt-Gas,
unreines Stickstoffgas und andere Prozeßgase, die durch
BAD ORIGINAL
die Lufttrennanlage getrennt wurden, als Rückheizgas verwendet werden.
Bei einer Lufttrennanlage sind wenigstens zwei umschaltbare
Wärmetauscher parallel zueinander angeordnet. Selbst wenn mit Umschalt-Wärmetauschern gleicher Spezifikation
produziert wird, sind unterschiedliche Strömungswiderstände
in den Wärmetauschern unvermeidbar. Ebenso bestehen Unterschiede in den Strömungswiderständen zwischen den die
Wärmetauscher verbindenden Leitungen oder zwischen in diesen Leitungen angeordneten Ventilen, so daß die Mengenströme
der einzelnen Fluide oder Gase ungleichmäßig verteilt werden. Dies führt unvermeidlich zu einem Ungleichgewicht
der Temperatur in den verschiedenen Abschnitten der Umschaltwärmetauscher. Tritt dieser Fall ein, so ist es unmöglich,
die Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher stabil zu betreiben, weil ein bestimmter Wärmetauscher oder mehrere Wärmetauscher
überkühlt werden. Zur Vermeidung dieser Erscheinung muß daher die Temperatur der Umschalt-Wärmetauscher-Gruppe optimal geregelt
werden, um das Auftreten eines Ungleichgewichts der Temperatur in den verschiedenen Abschnitten jedes umschaltbaren
Wärmetauschers zu vermeiden.
Die Temperaturregelung umschaltbarer Wärmetauscher-Gruppen geschieht bisher folgendermaßen:
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau wird die Temperatur des
Rückheizgases am gleichen Abschnitt mit Ausnahme der Rückheizgas-Einlaßabschnitte
der umschaltbaren Wärmetauscher 10a, 10b und 10c erfaßt oder die Rückheizgas-Auslaßtemperäturen
der umschaltbaren Wärmetauscher 10a bis 10c werden durch Temperaturfühler 10a bis 10c immer dann erfaßt, wenn ihre
Kanäle durch Betätigung von Schaltventilen 20a bis 20c oder
Schaltventilen 21a bis 21c umgeschaltet werden. Die erfaßten Temperaturen ersetzen die in einem Regelgerät 30
gespeicherten Temperaturen. Gleichzeitig wird ein willkürlich gewählter umschaltbarer Wärmetauscher der Gruppe oder
der umschaltbare Wärmetauscher 10a gewählt und seine Rüökheizgas-Auslaßtemperatur
wird als Bezugs-Regeltemperatur verwendet, um durch Signale vom Regelgerät 30 die Öffnungsweite von Mengenstrom-Steuerventilen 22b und 22c zu steuern.
Hierdurch wird der Mengenstrom des Rückheizgases durch die umschaltbaren Wärmetauscher 10b und 10c gesteuert, derart,
daß die Rückheizgas-Auslaßtemperaturen der umschaltbaren Wärmetauscher. 10b und 10c in Übereinstimmung mit der Bezugs-Steuertemperatur
oder Solltemperatur gebracht werden. Wenn beispielsweise die Rückheizgas-Auslaßtemperaturen der umschaltbaren
Wärmetauscher 10b und 10c höher sind als die Bezugs-Regeltemperatur, so wird durch die Regelung des Mengenstroms
des Rückheizgases dessen Mengenstrom erhöht. Wenn umgekehrt die Rückheizgas-Auslaßtemperaturen niedriger sind,
wird durch die Regelung der Mengenstrom des Rückheizgases vermindert.
Das vorstehend beschriebene Temperatur-Regelverfahren für eine
Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher ist zwar in der Lage, die Rückheizgas-Auslaßtemperaturen der umschaltbaren Wärmetauschergruppe
so zu regeln, daß ein Ausgleich erfolgt; das Verfahren hat jedoch folgende Nachteile:
1. Bei dem beschriebenen Verfahren werden die Temperaturen
der Gruppe von Umschalt-Wärmetauschern ausgeglichen, indem nur die Temperatur des Rückheizgases am gleichen
Querschnitt verwendet wird, mit Ausnahme der Temperatur an den Rückheizgas-Einlaßabschnitten der Umschalt-Wärmetauscher
unabhängig von der Temperaturdifferenz zwischen Zuluft-Auslaßtemperatur und Rückgas-Einlaßtemperatur der
Wärmetauscher (im folgenden als Temperaturdifferenz des kalten Endes bezeichnet). Deswegen wird das Trockeneis
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unter Umständen durch das Spülen durch Rückgas nicht wirksam entfernt. Anders ausgedrückt, bei einem oder
mehreren Umschalt-Wärmetauschern, bei denen die Temperaturdifferenz
des kalten Endes zu hoch ist, um die Differenztemperatur zum Spülen zu erfüllen, wird die
Temperaturdifferenz zwischen zugeführtem und rückgeführtem Gas am gleichen Querschnitt des kalten Endabschnittes
des Umschalt-Wärmetauschers (in Fig. 4 mit ausgezogener
Linie dargestellt), höher als die Differenztemperatur zum Spülen, die in Fig. 4 strichpunktiert dargestellt
ist, wodurch es unmöglich wird, die Umschalt-Wärmetauscher-Gruppe stabil zu betreiben. Umgekehrt wird,
wenn die Temperaturdifferenz des kalten Endes der Umschal t-Wärmetaus eher gering ist, die Temperaturdifferenz
, zwischen Zuluft-Einlaßtemperatur des warmen Endes des Wärmetauschers und die Auslaßtemperatur des Rückgases und
der getrennten Gase oder des Endprodukt-Sauerstoffs und
-Stickstoffs (im folgenden als Temperaturdifferenz des warmen Endes bezeichnet) hoch. Hierdurch wird es unmöglich,
die Wärme befriedigend zurückzugewinnen. Außerdem wird die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas am gleichen
Querschnitt der Zwischenabschnitte der Umschalt-Wärmetauscher hoch, so daß ein Bereich entsteht, in dem
die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas höher als die Temperaturdifferenz zum Spülen wird (gestrichelte
Linie in Fig. 4). Dabei wird es aber unmöglich, das Trockeneis wirksam und zufriedenstellend zu entfernen,
so daß die Umkehr-Wärmetauscher-Gruppe nicht stabil betrieben werden kann. Dies zeigt, daß es eine optimale
Temperaturdifferenz zum Spülen gibt, bei der die Temperaturdifferenz
des kalten Endes der umschaltbaren Wärmetauscher die Differenz temperatur zum Spülen erfüllt, so
daß die Wärme befriedigend zurückgewonnen werden kann.
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2. Selbst wenn die Gruppe aus umschaltbaren Wärmetauschern
gemäß Fig. 5 geregelt und ein Ausgleich der Rückheizgas-Auslaßtemperaturen erreicht wird, treten in den Umschaltwärmetauschern
wegen des Strömungswiderstandes und anderer Faktoren ungleiche Verteilungen auf, so daß es unmöglich
wird, einen Ausgleich der Temperaturdifferenzen des kalten Endes und der Temperaturdifferenzen des warmen
Endes des Umschalt-Wärmetauschers zu erzielen. Anders
ausgedrückt, selbst wenn die Rückheizgas-Auslaßtemperaturen der Umschalt-Wärmetauscher so geregelt werden, daß
sie ausgeglichen werden, ist es möglich, daß die Differenztemperatur
zum Spülen in manchen Umschalt-Wärmetauschern
nicht erfüllt wird. Erfüllen ein oder mehrere Wärmetauscher nicht die Differenztemperatur zum Spülen,
so wird es bei solchen Wärmetauschern schwierig, das Trockeneis befriedigend zu entfernen. Infolgedessen
wird ein stabiler Betrieb der umkehrbaren Wärmetauschergruppe unmöglich. Selbst wenn die Differenztemperatur
zum Spülen in jedem Umschalt-Wärmetauscher erfüllt wird,
ist möglicherweise die Temperaturdifferenz des kalten Endes und die Temperaturdifferenz des warmen Endes im
Umschalt-Wärmetauscher nicht ausgeglichen. Hierdurch
werden die Wärme-Rückgewinnung und der Betrieb der Luft"-trennanlage
nachteilig beeinflußt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperatur-Regelverfahren
für eine Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher einer Lufttrennanlage anzugeben, mit dem es möglich ist, die
umschaltbaren Wärmetauscher dauernd stabil zu betreiben, einen Wärmeausgleich herbeizuführen und den Wassergehalt
und die Verunreinigungen der Zuluft, insbesondere Kohlendioxyd, wirksam zu entfernen.
Nach dem erfindungsgemäßen Temperatur-Regelverfahren für
eine Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher einer Lufttrennalage
BAD ORIGINAL
wird bei einem als Referenz dienenden, willkürlich gewählten umschaltbaren Wärmetauscher eine Bezugs-Regeltemperatur,
die eine Rückheizgas-Auslaßtemperatur des umschaltbaren Wärmetauschers ist, bei dem eine Temperaturdifferenz
des kalten Endes oder eine Temperaturdifferenz des warmen
Endes so eingestellt ist, daß sie die Differenztemperatur
zum Spülen zwischen der Temperatur der Zuluft und der Tempe- ' ratur des Rückgases erfüllt, mit einer Rückheizgas-Auslaßtemperatur
verglichen, die in dem als Referenz dienenden umschaltbaren Wärmetauscher erfaßt wurde. Der Mengenstrom
des Rückheizgases des als Referenz dienenden umschaltbaren Wärmetauschers wird so eingestellt, daß die Rückheizgas-Auslaßtemperatur
in Übereinstimmung mit der Bezugs-Regeltemperatur,
das heißt der Solltemperatur, gebracht wird. In anderen umschaltbaren Wärmetauschern wird die im als Referenz
dienenden umschaltbaren Wärmetauscher erfaßte Rückheigas-Auslaßtemperatur, die als Solltemperatur dient, mit den
in anderen umschaltbaren Wärmetauschern erfaßten Rückheizgas-Auslaßtemperaturen verglichen und die Einstellungen des
Mengenstroms des Rückheizgases in anderen umschaltbaren Wärmetauschern erfolgt derart, daß die Rückheizgas-Auslaßtemperaturen in Übereinstimmung mit der Solltemperatur gebracht
werden, derart, daß die Temperaturen in den umschaltbaren Wärmetauschern der Gruppe ausgeglichen und am Zuluftkanal
abgesetztes Eis und Trockeneis durch Spülen wirksam entfernt wird. Die Temperaturdifferenz des kalten Endes
oder die Temperaturdifferenz des warmen Endes jedes umschaltbaren
Wärmetauschers der Gruppe wird erfindungsgemäß erfaßt und die Bezugs-Regeltemperatur wird derart variiert, daß die
Temperaturdifferenz des kalten Endes des umschaltbaren Wärmetauschers, in dem die Temperaturdifferenz des kalten Endes
maximiert wird oder die Temperaturdifferenz des kalten Endes
des umschaltbaren Wärmetauschers, in dem die Temperatur des warmen Endes minimiert ist, wird auf eine zum Spülen optima-Ie
Temperaturdifferenz gebracht. Der Mengenstrom der getrennten Gase oder der Mengenstrom der Zuluft für jeden umschaltbaren
Wärmetauscher wird derart eingestellt, daß die Temperaturdifferenzen
des kalten Endes oder die Temperaturdifferenzen des warmen Endes der umschaltbaren Wärmetauscher mit-'
einander übereinstimmen,so daß die Wärme wirksam wiedergewonnen und ein stabiler Betrieb der Gruppe umschaltbarer
Wärmetauscher der Lufttrennanlage erzielt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen Temperaturausgleich
in den umschaltbaren Wärmetauschern der Gruppe und eine wirksame Entfernung des an den Wandungen des Zuluftkanals
abgesetzten Eises und Trockeneises durch Spülen.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäße Verfahrens wird
anhand der Fig. 6 erläutert, die ein Fließbild oder Schaltbild einer Gruppe von umschaltbaren Wärmetauschern einer
Lufttrennanlage zeigt, an der das erfindungsgemäße Temperatur-Regelverfahren
ausführbar ist. Die Auslaßtemperaturen der Rückheizgases umschaltbarer Wärmetauscher 10a bis 10c
werden mittels Temperaturfühlern 40a bis 40c jedesmal dann
erfaßt, wenn die Kanäle der Wärmetauscher 10a bis 10c umgeschaltet werden. Die Auslaßtemperaturen der Zuluft und die
Einlaßtemperaturen des Rückgases werden durch Temperaturfühler 41a bis 41c bzw. 42a bis 42c erfaßt, und zwar einmal
bei mehrfacher Umschaltung der Kanäle. Die durch diese Temperaturfühler
erfaßten Temperaturwerte werden dem Regelgerät 30 zugeführt, wo sie die zuvor gespeicherten Temperaturen
ersetzen. Die Temperaturregelung der Wärmetauscher 10a bis 10c geht folgendermaßen vor sich:
Ein als Referenz für die Temperaturregelung dienender umschaltbarer
Wärmetauscher (im folgenden als Bezugs-Wärmetauscher bezeichnet) wird willkürlich unter den Wärmetauschern
10a bis 10c ausgewählt. Es sei als Bezugs-Wärmetauscher der Wärmetauscher 10a gewählt. Dann wird im umschaltbaren
Wärmetauscher eine Auslaßtemperatur des Rückheizgases
BAD ORIGINAL
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erfaßt und gegen die im Regelgerät 30 gespeicherte Rückheizgas-Auslaßtemperatur
ausgetauscht. Diese wird mit einer willkürlich eingestellten Auslaßtemperatur des Rückheizgases
(im folgenden als Bezugs-Regeltemperatur bezeichnet) verglichen, bei der die Temperaturdifferenz des kalten Endes
die Spülerfordernisse erfüllt. Dieser Vergleich geschieht durch das Regelgerät 30, das die Öffnungsweite eines
Mengenstrom-Stellventils 22a und damit den Mengenstrom des Rückheizgases einstellt, derart, daß die erfaßte Auslaßtemperatur
des Rückheizgases in Übereinstimmung mit der Bezugs-Regeltemperatur
gebracht wird. Ist die erfaßte Auslaßtemperatur des Rückheizgases höher als die Bezugs-Regeltemperatur,
so wird der Mengenstrom des Rückheizgases erhöht, ist die Auslaßtemperatur dagegen niedriger, so wird der Mengenstrom
vermindert. Gleichzeitig wird in den anderen umschaltbaren Wärmetauschern 10b und 10c die Auslaßtemperatur des Rückheizgases
des Wärmetauschers 10a als Regel-Zieltemperatur verwendet. Die an den Wärmetauschern 10b und 10c erfaßten Rückheiz-Auslaßtemperaturen
ersetzen die im Regelgerät 30 gespeicherten Auslaßtemperaturen und werden durch das Steuergerät 30
mit dem Regel-Zielwert verglichen. Das Regelgerät 30 stellt die Öffnungsweite der Mengenstrom-Steuerventile 22b und 22c
und damit den Mengenstrom des Rückheizgases derart ein, daß die erfaßten Auslaßtemperaturen des Rückheizgases der Wärmetauscher
10b und 10c in Übereinstimmung mit der Regel-Zieltemperatur gebracht werden. Ist die erfaßte Auslaßtemperatur
des Rückheizgases des Wärmetauschers 10b beispielsweise größer als die Regel-Zieltemperatur, so wird der Mengenstrom
des Rückheizgases durch den Wärmetauscher 10b erhöht. Ist die Temperatur geringer, so wird der Mengenstrom umgekehrt
vermindert. Auf diese Weise können die Auslaßtemperaturen des Rückheizgases der Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher so
geregelt werden, daß ein Ausgleich der Temperaturen erzielt wird.
BAD ORIGINAL
Die Mengenströme der durch die umschaltbare Wärmetauschergruppe strömenden Gase ist infolge der Strömungswiderstände
in den Kanälen Änderungen unterworfen, so daß die Temperatur am kalten Ende der umschaltbaren Wärmetauscher vom
Bereich der zulässigen Werte der Temperaturdifferenz des kalten Endes (im folgenden als zulässige Werte des kalten
Endes bezeichnet) abweichen kann, wobei eine die Temperaturdifferenz des kalten Endes überschreitende Spültemperatur
als Obergrenze und die Temperaturdifferenz des kalten Endes
als untere Grenze eingestellt wird, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas im Zwischenabschnitt
des umschaltbaren Wärmetauschers die Differenztemperatur
zum Spülen überschreitet. Wenn die Temperaturdifferenzen des kalten Endes, die durch die Temperaturfühler 41a, 41b,
41c, 42a, 42b und 42c zum Erfassen der Auslaßtemperaturen
der Zuluft und der Einlaßtemperaturen des Rückgases innerhalb der zulässigen Werte des kalten Endes liegen, werden sie als
in einer toten Zone liegend betrachtet und es wird keine Änderung der Bezugs-Regeltemperatur ausgeführt. Es gibt dann
jedoch einen umschaltbaren Wärmetauscher, in dem die erfaßte Temperaturdifferenz des kalten Endes von.den zulässigen Werten
des kalten Endes abweicht. Dann wird die Bezugs-Regeltemperatur
geändert.
Wenn die Temperatur des kalten Endes eines umschaltbaren Wärmetauschers die Obergrenze der zulässigen Werte des
kalten Endes überschreitet oder wenn die Temperaturdifferenz des kalten Endes die Differenztemperatur zum Spülen (ausgezogene
Linie in Fig. 4) überschreitet, müssen die Einstellungen derart erfolgen, daß, wie in Fig. 7 gezeigt>
der Mengenstrom des Rückheizgases erhöht und die Auslaßtemperatur
des Rückheizgases vermindert wird, so daß die Auslaßtemperatur der Zuluft vermindert und die Temperaturdifferenz
des ka-lten Endes unter die Temperaturdifferenz zum
Spülen abgesenkt wird. Ist dies der Fall, so sollte die
Bezugs-Regeltemperatur auf einen niedrigeren Wert geändert werden.
Liegt die erfaßte Temperatur des kalten Endes unterhalb der Untergrenze der zulässigen Werte des kalten Endes oder
steigt, wie in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie angedeutet, die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas
im Zwischenabschnitt oberhalb die Spül-Differentialtemperatur,
so muß der Mengenstrom des Rückheizgases vermindert werden, um die Auslaßtemperatur des Rückheizgases
anzuheben und die Temperaturdifferenz zwischen dem Rückgas und der Zuluft unterhalb die Spül-Differenztemperatür abzusenken.
In diesem Fall sollte die Bezugs-Regeltemperatur auf einen niedrigeren Wert geändert werden.
Wird als Ergebnis der Erfassung festgestellt, daß die Temperaturdifferenzen
des kalten Endes der Wärmetauscher ausgeglichen sind, so werden sie als in einer toten Zone liegend betrachtet. Wenn jedoch die Temperaturdifferenzen des
kalten Endes der Wärmetauscher nicht abgeglichen sind (Fig. 5), so wird im Sinne eines Ausgleichs der Temperaturdifferenzen
des kalten Endes geregelt. Um in einer industriellen Anlage die Wärme zufriedenstellend rückzugewinnen, ist es wünsehenswert,
die Anlage mit einem kleinen Wert der Temperaturdifferenzen des warmen Endes der umschaltbaren Wärmetauscher
zu betreiben. Die Temperaturdifferenz des kalten Endes und
die Temperaturdifferenz des warmen Endes zeigen eine spezifische
Tendenz. Im allgemeinen sinkt die Temperaturdifferenz
des warmen Endes mit höher werdender Temperaturdifferenz am
kalten Ende. Damit ist es nach dem erfindungsgemäßen Regelverfahren
möglich, so zu regeln, daß die Temperaturdifferenzen
des kalten Endes der umschaltbaren Wärmetauscher in Übereinstimmung zueinander gebracht werden,indem die Öffnungsweite der Steuerventile 23a bis 23c und damit der Mengenstrom
des Endprodukts-Sauerstoffs eingestellt wird, indem
die Temperaturdifferenz des kalten Endes des umschaltbaren Wärmetauschers als Bezugs-Temperaturdifferenz gewählt wird, .-die
der Spül-Temperaturdifferenz sämtlicher Temperaturdifferenzen
des kalten Endes der umschaltbaren Wärmetauscher am nächsten liegt.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Temperatur-Regelverfahrens für eine Gruppe umschaltbarer Wärmetauscher einer Lufttrennanlage ist es
möglich, die Auslaßtemperaturen des Rückheizgases der Wärmetauscher auszugleichen und die Temperaturdifferenz zwischen
Zuluft und Rückgas in verschiedenen Abschnitten der Wärmetauscher der Gruppe stets unterhalb die Differenztemperatur
zum Spülen zu regeln. Weiter kann die Temperaturregelung so ausgeführt werden, daß die Temperaturdifferenzen des kalten
Endes der umschaltbaren Wärmetauscher ausgeglichen werden können, so daß das an den Wärmeübertragungsflächen der
zyklisch umgeschalteten Kanäle niedergeschlagene Trockeneis durch Spülen wirksam entfernt werden kann. Außerdem läßt sich
die Wärme mit hohem Wirkungsgrad rückgewinnen.
Zwar wurde in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Lufttrennanlage mit drei parallel zueinander geschalteten
Wärmetauschern beschrieben. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern kann in beliebig
aufgebauten Lufttrennanlagen verwendet werden, wenn wenigstens zwei umschaltbare Wärmetauscher vorgesehen sind. Zwar wurde
die Temperaturdifferenz des kalten Endes als Grenztemperatur für
die Spülbedingungen des Kohlendioxyds benutzt. Es kann jedoch ohne Schwierigkeiten auch die Temperaturdifferenz des
warmen Endes für die Spülbedingungen verwendet werden. Weiterhin können statt der Temperaturen des kalten Endes der umschaltbaren
Wärmetauscher die Temperaturdxfferenzen des warmen Endes in Übereinstimmung miteinander gebracht werden. Die
Regelung kann ferner statt mittels der Stellventile 23a bis 23c zur Einstellung des Mengenstroms des Endprodukt-Sauerstoffs
beispielsweise mit Stellventilen für den Mengenstrom des Endprodukt-Stickstoffs und mit Stellventilen für
den Mengenstrom der Zuluft ausgeführt werden.
Leerseite
Claims (3)
1.] Temperatur-Regelverfahren für eine Gruppe umschaltbarer
Wärmetauscher (10) einer Lufttrennanlage, wobei die Wärmetauschergruppe wenigstens zwei parallel zueinander
geschaltete umkehrbare Wärmetauscher (10) enthält, die je einen Zuluftkanal (A), einen Rückgaskanal (B), Trenngaskanäle
(C, D) und einen Rückheizgaskanal (E) aufweisen, von denen der Zuluft- und der Rückgaskanal (A, B)
zyklisch umschaltbar sind, und wobei die Mengenströme . des durch die Wärmetauscher strömenden Rückheizgases derart
einstellbar sind, daß die Temperaturdifferenz zwischen Zuluft und Rückgas in jedem Wärmetauscher die
Differenzialtemperatur zum Spülen zwischen Zuluft und Rückgas erfüllt, bei der an den Wänden der Zuluftkanäle
der Wärmetauscher abgelagertes Eis und Trockeneis durch
324783a
Spülen wirksam entfernt werden kann, dadurch gekennzeichnet,
- daß einer der Wärmetauscher als Bezugs-Wärmetauscher gewählt wird, daß im Bezugs-Wärmetauscher eine Bezugs-Regel
temperatur, die die Rückheizgas-Auslaßtemperatur des Wärmetauschers ist, in dem die Temperaturdifferenz
des kalten Endes oder die Temperaturdifferenz des warmen Endes des Wärmetauschers so eingestellt
ist, daß die Spül-Differenzialtemperatur zum Spülen zwischen Zuluft und Rückgas erfüllt wird, mit
einer Rückheizgas-Auslaßtemperatur verglichen wird, die in dem Bezugs-Wärmetauscher erfaßt wurde,
- daß der Mengenstrom des Rückheizgases durch den Bezugs
-Wärmetaus eher zur Temperaturregelung so eingestellt wird, daß die Rückheizgas-Auslaßtemperatur in
Übereinstimmung mit der Bezugs-Regeltemperatur gebracht wird, daß in anderen Wärmetauschern die in den
anderen Wärmetauschern erfaßten Rückheizgas-Auslaßtemperaturen
mit einer Regel-Zieltemperatur verglichen werden, die eine im Bezugs-Wärmetauscher erfaßte Rückheizgas-Auslaßtemperatur
ist, und
- daß die Mengenströme des Rückheizgases durch die anderen Wärmetauscher derart eingestellt werden, daß die
Rückheizgas-Auslaßtemperatur mit der Regel-Zieltemperatur übereinstimmt.
2. Temperatur-Regelverfahren nach Anspruch 1, ferner
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Temperaturdifferenz des kalten Endes jedes
umschaltbaren Wärmetauschers (10) der Gruppe erfaßt und die Bezugs-Regeltemperatur derart geändert wird,
daß die Temperaturdifferenz des kalten Endes des
α ·
Wärmetauschers,, in dem die Temperaturdifferenz des
kalten Endes maximiert ist, als optimale Differenzialtemperatur zum Spülen verwendet wird, und
~ äaß die Mengenströme der getrennten Gase oder der
Mengenstrom der Zuluft jedes Wärmetauschers derart eingestellt werden, daß die Temperaturdifferenzen des
kalten Endes der Wärmetauscher übereinstimmen.
3. Temperatur-Regelverfahren nach Anspruch 1, ferner
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Temperaturdifferenz des warmen Endes jedes
r umschaltbaren Wärmetauschers (10) der Gruppe erfaßt
und die Bezugs-Regeltemperatur derart geändert wird,
daß die Temperaturdifferenz des warmen Endes des Wärmetauschers,
in dem die Temperaturdifferenz des warmen Endes minimiert ist, auf eine Temperaturdifferenz des
warmen Endes gebracht wird, die so eingestellt ist, daß die Temperaturdifferenz des kalten Endes in Übereinstimmung
mit einer optimalen Differenzialtemperatur
zum Spülen gebracht wird, und
- daß die Mengenströme der getrennten Gase oder der Mengenstrom der Zuluft jedes umschaltbaren Wärmetauschers
derart eingestellt wird, daß die Temperaturdifferenzen des warmen Endes der Wärmetauscher miteinander übereinstimmen
.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209218A JPS6019439B2 (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 切替式熱交換器群の温度制御法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3247838A1 true DE3247838A1 (de) | 1983-07-14 |
| DE3247838C2 DE3247838C2 (de) | 1988-03-17 |
Family
ID=16569299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19823247838 Granted DE3247838A1 (de) | 1981-12-25 | 1982-12-23 | Temperatur-regelverfahren fuer eine gruppe umschaltbarer waermetauscher einer lufttrennanlage |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4459143A (de) |
| JP (1) | JPS6019439B2 (de) |
| DE (1) | DE3247838A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2611348A1 (fr) * | 1987-02-28 | 1988-09-02 | Linde Ag | Procede et dispositif pour la vaporisation d'un gaz liquefie |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2684089B1 (fr) * | 1991-11-26 | 1994-01-14 | Air Liquide | Procede de production combinee et a debits reglables d'azote et d'oxygene. |
| JP3002218U (ja) * | 1994-03-18 | 1994-09-20 | 株式会社イソワ | 段ボールシート用印刷機のインキ供給・回収機構 |
| GB9607792D0 (en) * | 1996-04-15 | 1996-06-19 | Boc Group Plc | Air separation apparatus |
| FR2789162B1 (fr) * | 1999-02-01 | 2001-11-09 | Air Liquide | Procede de separation d'air par distillation cryogenique |
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| DE1284432B (de) * | 1965-06-10 | 1968-12-05 | Linde Ag | Verfahren zum Entfernen von leicht kondensierbaren Bestandteilen aus bei tiefer Temperatur zu zerlegenden Gasgemischen in periodisch umschaltbaren Waermeaustauschern |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE1751383A1 (de) * | 1968-05-20 | 1971-02-18 | Linde Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Waermeaustausch bei der Tieftemperaturzerlegung von Gasgemischen |
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-
1981
- 1981-12-25 JP JP56209218A patent/JPS6019439B2/ja not_active Expired
-
1982
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- 1982-12-23 DE DE19823247838 patent/DE3247838A1/de active Granted
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4459143A (en) | 1984-07-10 |
| JPS6019439B2 (ja) | 1985-05-16 |
| DE3247838C2 (de) | 1988-03-17 |
| JPS58110997A (ja) | 1983-07-01 |
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