用于调节流体温度的系统以及包括该系统的设备的制作方法

本实用新型涉及一种用于调节流体温度的系统，所述流体例如是用于根据Hall-Héroult方法制造用于电解铝的碳阳极的沥青。

背景技术：

沥青的温度必须调节以便能够处理其粘度，并且更精确地，为了存储、运输并且使其在用于制造用于电解铝的碳阳极的设备(plant)中的不同站之间流动。

技术实现要素：

本实用新型带来了一种新的简易方案，以便调节设备中沥青的温度。

为此本实用新型涉及用于调节流体温度的系统，包括：

-主回路，传热介质在其中流动，所述主回路包括第一测量装置，其用于测量在主回路的至少一个点中的传热介质的第一温度；

-至少一个热交换网络，其包括：

·次级回路，传热介质在其中流动，所述次级回路包括第二测量装置，其用于测量在次级回路的至少一个点中的传热介质的第二温度，所述次级回路还包括主热交换器，其用于在次级回路中的传热介质和流体之间交换热量；

·将主回路连接到次级回路的桥，用于允许来自所述主回路的传热介质流向所述次级回路，以及从所述次级回路流向所述主回路；

·调节装置，用于根据所设定温度和第二测量装置所测量的第二温度的差值，以及根据第一温度和第二温度的差值，来调节流过桥的传热介质的量。

本实用新型还涉及一种包括此类系统的设备，包括至少一个流体处理设施，该设施选自罐、卸载站、管道系统和用于流体的预热螺杆，所述至少一个热交换网络的主热交换器由来自流体处理设施的流体供给以便与二级回路的传热介质交换热量。

本实用新型的其它方面和优点将从结合附图的描述中变的显而易见，该附图中：

附图说明

图1是根据本实用新型的系统的第一实施例的示意图；

图2是根据本实用新型的系统的第二实施例的示意图；

图3是根据本实用新型的系统的第三实施例的示意图。

具体实施方式

根据本实用新型的用于调节流体温度的系统100包括传热介质可在其中流动的主回路1。主回路包括第一分支11、第二分支12和将第一分支11 连接到第二分支12的第三分支13，使得传热介质可以从第一分支11通过第三分支13流动到第二分支12。

主回路1包括用于测量在主回路的至少一个点中的传热介质的第一温度T1的第一测量装置14。例如，第一测量装置14测量第一回路1的第一分支11中的温度。至少一个循环泵15放置在主回路1中，以在主回路1中保持传热介质的循环。

主回路1能连接到用于加热或冷却流体输送介质的装置16。在本说明书的其余部分中，用于加热或冷却的装置16是加热装置。

主回路1确保在适当条件下(特别是流量和温度)加热传热介质及其循环，以保持传热介质的量和性质。主回路1可以连接到在图3上可见的膨胀箱17，以便补偿传热流体的体积变化。

系统100还包括至少一个热交换网络2，其包括次级回路21，传热介质能在其中流动。次级回路21包括第一分支211、第二分支212、将第一分支 211连接到第二分支以使传热介质以一种方式流动的第三分支213，以及将第一分支连接到第二分支以使传热介质以另一种方式流动的第四分支214。次级回路21还包括用于测量次级回路的至少一个点中的传热介质的第二温度T2的第二测量装置215。例如，第二测量装置215测量次级回路21的第一分支211中的温度。如传统的一样，在次级回路21中使用至少一个循环泵216，以保持传热介质的循环。

热交换网络2还包括在主回路1和次级回路21之间的桥22。桥22代表第一分支221，例如其将主回路1的第一分支11连接到次级回路21的第一分支211，以及代表第二分支222，其将主回路1的第二分支12连接到次级回路21的第二分支212。然后，桥22构成主回路1和次级回路21之间的双向流体连接(dual-flow fluidic connection)，并且允许传热介质从主回路1朝向次级回路21流动，以及从次级回路21朝向主回路1反向流动。主热交换器23放置在次级回路21中，例如在第三分支213上，以便实现在次级回路21中的传热介质和将要热调节的流体之间的热交换。然后，次级回路 21的主热交换器23可用于加热或冷却各个消耗器。

此外，热交换网络2包括用于调节流过桥22的传热介质的量的调节装置24。调节装置可以定位在桥22的第一分支221上或第二分支222上的任何地方。调节装置24可以根据以下内容确定流过桥22从主回路1朝向次级回路21和从次级回路21朝向主回路1所需的传热介质的量：

-一方面，设定温度与次级回路2中的传热介质的第二温度T2之间的差异，

-另一方面，取决于主回路1中的传热介质的第一温度T1与次级回路 21中的传热介质的第二温度T2之间的差。

更精确地，计算设备可以连接到第一测量设备14和第二测量设备215。设置温度被输入到计算设备中。因此，计算设备能够计算流过桥22的传热介质的确定量，以使第二温度T2达到设定温度。

设定温度可以取决于为在主热交换器23中被热调节的流体确定的目标温度。

调节装置24可以特别地包括位于桥22和主回路1和次级回路21中的一个之间的三通阀241，允许传热介质在主回路1和次级回路21之间流动。例如，三通阀241一方面连接到主回路的第二分支12和第三分支13，另一方面连接到桥22的第二分支222。三通阀242可以设置成以便遵守在主回路1和次级回路21之间流动的传热介质的确定量。

现在给出示例，其中，主回路1连接到用于加热传热介质的装置，使得第一温度T1总是等于或高于第二温度T2。

假设第二温度T2低于设定温度，则调节装置24确定所需量的传热介质从主回路1通过桥22流向次级回路21以增加第二温度T2。为了保持流速恒定，相同量的传热介质可以从次级回路21流向主回路1，并且可以返回到用于加热传热介质的装置。

假设第二温度T2高于设定温度，则不需要来自主回路1的传热介质流向次级回路21。因此，所确定的传热介质的量为零。调节装置24然后防止传热介质从主回路1流向次级回路21：桥22被截断。传热介质在作为闭环的次级回路21中循环。在没有任何热输入的情况下，第二温度T2可以自然地降低，直到其满足设定温度。

可选地，如图2所示，次级回路21可以配备有次级热交换器217，用于在次级回路21中的传热介质和空气之间交换热量，以便比自然更快地降低第二温度T2。优选地，次级热交换器217被放置在主热交换器23的上游，例如在次级回路21的第一分支211上。在该替代方案中，次级回路21还可以包括由三通阀219操作的旁路回路218，以便当应当增加第二温度T2时防止传热介质流过次级热交换器217。

如图1所示，在系统100的分支上放置几个阀，以便于维护。特别地，第一回路1可以包括放置在第一分支11上的第一隔离阀30和放置在第二分支12上的第二隔离阀31，使得第三分支13可以被隔离，导致主回路1的其余部分与桥22和次级回路21隔离。类似地，次级回路21可以包括放置在第一分支211上的第三隔离阀32和放置在第二分支212上的第四隔离阀 33，使得第四分支214可以被隔离，导致次级环21的其余部分与桥22和主环1隔离。第五阀34可以按顺序放置在次级环21的第四分支214上以能够防止传热介质在次级回路21内循环：当第五阀关闭时，离开次级回路21的传热介质的量等于进入次级回路21的传热介质的量。

优选地，第一温度T1设置为恒定的，或至少在确定的温度范围内，以便保持传热介质的性质适应于系统100中的循环。

通常，系统100集成在诸如用于制造碳阳极的设备中，其中，热调节的流体是液体沥青，如图3所示。这种设备包括几个流体处理设施，特别是液体沥青储罐，卸载站，管道系统，预热螺杆和混合器，其中，沥青的温度应保持适于沥青的处理。系统100可以是几个流体处理设施所共有的。更精确地，系统100可以包括若干热交换网络2，每个网络2的主热交换器23由沥青从处理设施处供料。所有网络2通过它们自身的桥22连接到相同的主回路1，并且配备有它们自己的调节装置24。然后可以彼此独立地调节每个网络2的每个次级回路21中的第二温度T2。

此外，热交换网络2包括用于调节流过桥22的传热介质的量的调节装置24。调节装置可以定位在桥22的第一分支221上或第二分支222上的任何地方。调节装置24可以根据以下内容确定流过桥22从主回路1朝向次回路21和从次回路21朝向主回路1所需的传热介质的量：

-一方面，设定温度与次级回路2中的传热介质的第二温度T2之间的差，

-另一方面，取决于初级回路1中的传热介质的第一温度T1与次级回路21中的传热介质的第二温度T2之间的差。

更精确地，计算设备可以连接到第一测量设备14和第二测量设备215。设置温度被输入到计算设备中。因此，计算设备能够计算流过桥22的传热介质的确定量，以使第二温度T2达到设定温度。

设定温度能取决于为在主热交换器23中被热调节的流体确定的目标温度。

调节装置24可以特别地包括位于桥22与主回路1和次回路21中的一个之间的三通阀241，允许传热介质在主回路1和次回路21之间流动。例如，三通阀241一方面连接到主回路的第二分支12和第三分支13，另一方面连接到桥22的第二分支222。三通阀242可以设置成以便遵守在主回路1 和次回路21之间流动的传热介质的确定量。

现在给出示例，其中，主回路1连接到用于加热传热介质的装置，使得第一温度T1总是等于或高于第二温度T2。

假设第二温度T2低于设定温度，则调节装置24确定所需量的传热介质从主回路1通过桥22流向次回路21以增加第二温度T2。为了保持流速恒定，相同量的传热介质可以从次级回路21流向主回路1，并且能返回到用于加热传热介质的装置。

假设第二温度T2高于设定温度，则不需要来自主回路1的传热介质流向次回路21。因此，所确定的传热介质的量为零。调节装置24然后防止传热介质从主回路1流向次回路21：桥22被截断。传热介质在作为闭环的次级回路21中循环。在没有任何热输入的情况下，第二温度T2可以自然地降低，直到其满足设定温度。

可选地，如图2所示，次级回路21可以配备有次级热交换器217，用于在次级回路21中的传热介质和空气之间交换热量，以便比自然更快地降低第二温度T2。优选地，次级热交换器217被放置在主热交换器23的上游，例如在次级回路21的第一分支211上。在该替代方案中，次级回路21还可以包括由三通阀219操作的旁路回路218，以便当应当增加第二温度T2时防止传热介质流过次级热交换器217。

如图1所示，在系统100的分支上放置几个阀，以便于维护。特别地，第一回路1可以包括放置在第一分支11上的第一隔离阀30和放置在第二分支12上的第二隔离阀31，使得第三分支13能被隔离，导致主回路1的其余部分与桥22和次级回路21隔离。类似地，次级回路21可以包括放置在第一分支211上的第三隔离阀32和放置在第二分支212上的第四隔离阀33，使得第四分支214能被隔离，导致次级环21的其余部分与桥22和主环1隔离。第五阀34可以按顺序放置在次级环21的第四分支214上以能够防止传热介质在次级回路21内循环：当第五阀关闭时，离开次级回路21的传热介质的量等于进入次级回路21的传热介质的量。

优选地，第一温度T1设置为恒定的，或至少在确定的温度范围内，以便保持传热介质的性质适应于系统100中的循环。

通常，系统100集成在诸如用于制造碳阳极的设备中，其中，热调节的流体是液体沥青，如图3所示。这种设备包括几个流体处理设施，特别是液体沥青储罐，卸载站，管道系统，预热螺杆和混合器，其中，沥青的温度应保持适于沥青的处理。系统100可以是几个流体处理设施所共有的。更精确地，系统100可以包括若干热交换网络2，每个网络2的主热交换器23由沥青从处理设施处供料。所有网络2通过它们自身的桥22连接到相同的主回路1，并且配备有它们自己的调节装置24。然后可以彼此独立地调节每个网络2的每个次级回路21中的第二温度T2。