特許 6411487 変更可能な部分的バイパスを利用する方法および熱交換システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6411487

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月24日

(54)【発明の名称】変更可能な部分的バイパスを利用する方法および熱交換システム

(51)【国際特許分類】

   F28F 27/02 20060101AFI20181015BHJP

   C03B 5/237 20060101ALI20181015BHJP

   C03B 5/235 20060101ALI20181015BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20181015BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20181015BHJP

【ＦＩ】

   F28F27/02 B

   C03B5/237

   C03B5/235

   F28D7/16 Z

   F27D17/00 101A

【請求項の数】23

【全頁数】50

(21)【出願番号】特願2016-524227(P2016-524227)

(86)(22)【出願日】2014年6月27日

(65)【公表番号】特表2016-531261(P2016-531261A)

(43)【公表日】2016年10月6日

(86)【国際出願番号】US2014044488

(87)【国際公開番号】WO2014210412

(87)【国際公開日】20141231

【審査請求日】2017年4月5日

(31)【優先権主張番号】61/841,252

(32)【優先日】2013年6月28日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/955,923

(32)【優先日】2013年7月31日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591036572

【氏名又は名称】レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(72)【発明者】

【氏名】カン、テキュ

【審査官】 小原 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１８７７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２６５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２５９５７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６３０２１９１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開平０２−０７５８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５０−０４９７５５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ３９／００ − ３９／０４

Ｆ２８Ｄ １／００ − １３／００

Ｆ２８Ｆ １／００ − ２７／０２

Ｆ２７Ｄ １７／００

Ｃ０３Ｂ ５／２３５− ５／２３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応剤流れの変更可能な部分的バイパスを利用する向流シェルアンドチューブ式熱交換器の内部部品の過熱を低減するための方法であって、
冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を、第１の制御弁（ＣＶ₁）で、前記冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）と前記冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）とに分割するステップと、ここで、前記第１の主流（ＭＦ₁）が、向流シェルアンドチューブ式熱交換器の管側において前記熱交換器を通って流れるものであり、
前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で前記シェルアンドチューブ式熱交換器において熱を交換し、加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）と冷却されたシェル側流体の流れとを生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するステップと、ここで、前記第１の混合流（ＣＦ₁）が前記熱交換器の第１の反応剤出口（ＲＯ₁）において前記熱交換器を出て行くものであり、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、前記第１の混合流（ＣＦ₁）の温度を測定するステップと、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）の前記測定された温度に基づいて、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）で、前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割から生じる前記第１の主流（ＭＦ₁）と前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）との相対的割合を制御するステップと、ここにおいて、より少ない熱が、前記シェル側流体から前記第１の主流（ＭＦ_１）へと伝達されるよりも、前記シェル側流体から前記第１のバイパス流（ＢＦ_１）へと伝達され、
冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を、第２の制御弁（ＣＶ₂）で、前記冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）と前記冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）とに分割するステップと、ここで、前記第２の主流（ＭＦ₂）が、前記管側においてシェルアンドチューブ式熱交換器を通って流れるものであり、
前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で前記シェルアンドチューブ式熱交換器において熱を交換し、加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）と冷却されたシェル側流体の流れとを生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するステップと、ここで、前記第２の混合流（ＣＦ₂）が前記熱交換器の第２の反応剤出口（ＲＯ₂）において前記熱交換器を出て行くものであり、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）またはその下流において、前記第２の混合流（ＣＦ₂）の温度を測定するステップと、
前記第２の混合流（ＣＦ₂）の前記測定された温度に基づいて、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）で、前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）の分割から生じる前記第２の主流（ＭＦ₂）と前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）との相対的割合を制御するステップと、
前記第１および第２の反応剤出口（ＲＯ₁，ＲＯ₂）を出て行く前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁，ＣＦ₂）を、それぞれ、炉と運転可能に関連付けられるそれぞれの第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）に向かわせるステップと、を備え、
ここにおいて、より少ない熱が、前記シェル側流体から前記第２の主流（ＭＦ₂）へと伝達されるよりも、前記シェル側流体から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）へと伝達され、
前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）から前記第１の主流およびバイパス流（ＭＦ₁、ＢＦ₁）への前記相対的割合の制御が、前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）から前記第２の主流およびバイパス流（ＭＦ₂、ＢＦ₂）への前記相対的割合の制御から独立し、
前記シェル側流体が空気であり、
前記高温のシェル側流体が復熱器または再生器から得られ、
前記第１および第２の反応剤が、同じであり、工業的に純粋な酸素、酸素の濃い空気、および天然ガスから成る群から選択され、
前記第１および第２の反応剤が工業的に純粋な酸素または酸素の濃い空気である場合、前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の前記第１および第２の反応剤が前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において燃料と燃焼され、そして、
前記第１および第２の反応剤が天然ガスである場合、前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の前記第１および第２の反応剤が前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において酸化剤と燃焼される、
方法。

【請求項2】

前記反応剤が、空気の酸素濃度より多い酸素濃度を有する酸化剤である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記反応剤が工業的に純粋な酸素である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記反応剤が酸素の濃い空気である、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記反応剤が気体燃料である、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結し、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲する第１の主入口プレナム（２９）と、
各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第２の管板（３１）の下流に延び、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第１の組の主管（３２）であって、前記第１の組の主管における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記バイパス管（３３）のうちの１つの各々の開いた下流端（３４）において、前記第１の主流（ＭＦ₁）の一部が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）へと、前記それぞれの主管（３２）の残りの下流部分に沿って流れる前記第１の混合流（ＣＦ₁）の一部を形成するために、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）のそれぞれの一部と混合し、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換が、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）を介して達成される、第１の組の主管（３２）と、
を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結し、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲する第１の主入口プレナム（２９）と、
各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第２の管板（３１）の下流に延び、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第１の組の主管（３２）であって、前記第１の組の主管における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記バイパス管（３３）のうちの１つの各々の開いた下流端（３４）において、前記第１の主流（ＭＦ₁）の一部が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）へと、前記それぞれの主管（３２）の残りの下流部分に沿って流れる前記第１の混合流（ＣＦ₁）の一部を形成するために、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）のそれぞれの一部と混合し、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換が、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）を介して達成される、第１の組の主管（３２）と、
前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、第４の管板（５０）において下流方向で終結する第２のバイパス入口プレナム（４８）と、前記第４の管板（５０）が、前記第１の管板（３１）と同じ平面において延び、
前記第２のバイパス入口プレナム（４８）と流体連通し、前記第４の管板（５０）から下流へと延び、開いた下流端（５４）で終結する第２の組のバイパス管（５３）と、
前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第２の管板（３１）において下流方向で終結し、前記第４および第２の管板（５０、３１）の間において封止する仕方で前記第２の組のバイパス管（５３）を包囲する第２の主入口プレナム（４９）と、
各々１つが、前記第２の主入口プレナム（４９）と連通し、前記第２の管板（３１）の下流に延び、前記第２の組のバイパス管（５３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第２の組の主管（５２）であって、前記第２の組の主管（５２）における各々の前記主管（５２）が第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、前記第２の組のバイパス管（５３）の前記バイパス管（５３）のうちの１つの各々の開いた下流端（５４）において、前記第２の主流（ＭＦ₂）の一部が、前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）へと、前記それぞれの主管（５２）の残りの下流部分に沿って流れる前記第２の混合流（ＣＦ₂）の一部を形成するために、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）のそれぞれの一部と混合する、第２の組の主管（５２）と、
を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、シェル（３５）の内部に配置される第１の入口プレナム（６９）と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４、１１３）と、
前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の出口プレナム（１１４、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１の入口プレナム（６９）の下流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第１の主流管（６８）と、
を備え、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）が、前記第１の入口プレナム（６９）において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合され、前記第１の混合流（ＣＦ₁）が、前記少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）を通って流れる、
請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、シェル（３５）の内部に配置される第１の入口プレナム（６９）と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４、１１３）と、
前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の出口プレナム（１１４、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１の入口プレナム（６９）の下流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第１の主流管（６８）と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）が、前記第１の入口プレナム（６９）において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合され、前記第１の混合流（ＣＦ₁）が、前記少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）を通って流れ、
前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、前記シェル（３５）の内部に配置される第２の入口プレナム（８９）と、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する第２の出口プレナム（１１５、１１３）と、
前記第２の入口プレナム（８９）と前記第２の出口プレナム（１１５、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）と、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第２の入口プレナム（８９）の下流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第２の入口プレナム（８９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第２の主流管（８８）と、
を備え、ここにおいて、前記第２の主流（ＭＦ₂）が、前記第２の入口プレナム（８９）において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合され、前記第２の混合流（ＣＦ₂）が、前記少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）を通って流れる、
請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記熱交換器が、
第１、第２、および第３のプレナム（１０９、１１１、１１３）と、ここで、前記第３のプレナム（１１３）が前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１のプレナム（１０９）からシェル（３５）の内部を通って延び、前記第２のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）と、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第２のプレナム（１１１）との間で延び、前記熱交換器の前記シェルの外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）および前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が前記第２のプレナム（１１１）において混合され、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第２および第３のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、
を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
第１、第２、および第３のプレナム（１０９、１１１、１１３）と、ここで、前記第３のプレナム（１１３）が前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１のプレナム（１０９）からシェル（３５）の内部を通って延び、前記第２のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）と、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第２のプレナム（１１１）との間で延び、前記熱交換器の前記シェルの外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）および前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が前記第２のプレナム（１１１）において混合され、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第２および第３のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、
第４、第５、および第６のプレナム（１０９、１１１、１１３）と、ここで、前記第４のプレナム（１１３）が前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、
前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第４のプレナム（１０９）から前記シェル（３５）の内部で延び、前記第５のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）と、
前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）と前記第５のプレナム（１１１）との間で延び、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第２のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、前記第２の主流（ＭＦ₂）および前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）が前記第５のプレナム（１１１）において混合され、
前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、前記第５および第６のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）と、
を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記冷却されたシェル側流体が、前記高温のシェル側流体を生成するために前記冷却されたシェル側流体を加熱するように、復熱器または再生器へと向かわされる、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

反応剤流れの変更可能な部分的バイパスを利用してその内部部品の過熱を低減するための改良された向流シェルアンドチューブ式熱交換システムであって、
冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を、前記冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）と前記冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）とに分割するように適合および構成される第１の制御弁（ＣＶ₁）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から冷却反応剤の前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１の主流入口導管（２７、６７、１０６）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から冷却反応剤の前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１のバイパス流入口導管（２６、６６、１０７）と、
熱交換空間を備えるシェル（３５）の内部と流体連通するシェル側流体の入口および出口（ＳＩ、ＳＯ）を有するシェル（３５）と、
前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、
前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための手段と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）と前記高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段によって前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で交換されるより、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間でより多くの熱を交換させることができるように構成および適合されるものであり、
加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段と、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する少なくとも１つの第１の下流反応剤管（９２、１１２）と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）から前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れる第１の出口導管と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、前記出口導管に配置される第１の温度センサ（Ｔ₁）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）による冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割によって生成される前記第１の主流（ＭＦ₁）および前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）の相対的割合を制御するように適合および構成されるプログラム可能な論理的制御装置（Ｃ）と、ここで、前記制御が、前記第１の温度センサ（Ｔ₁）によって感知される前記第１の混合流（ＣＦ₁）の温度に基づくものであり、
冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を、前記冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）と前記冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）とに分割するように適合および構成される第２の制御弁（ＣＶ₂）と、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から冷却反応剤の前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる第２の主流入口導管（４７、８７、１０６）と、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から冷却反応剤の前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第２のバイパス流入口導管（４６、４６、１０７）と、
前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と前記高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、
前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための手段と、ここにおいて、前記第２の主流（ＭＦ₂）と前記高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段によって前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で交換されるより、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間でより多くの熱を交換させることができるように構成および適合されるものであり、
加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための手段と、
前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する少なくとも１つの第２の下流反応剤管（９２、１１２）と、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）から前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れる第２の出口導管と、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）またはその下流において、前記第２の出口導管に配置される第２の温度センサ（Ｔ₂）と、ここにおいて、前記プログラム可能な論理的制御装置（Ｃ）が、前記第２の温度センサ（Ｔ₂）によって感知される前記第２の混合流（ＣＦ₂）の温度に基づいて、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）による冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）の分割によって生成される前記第２の主流（ＭＦ₂）および前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）の相対的割合を制御するように適合および構成されるものであり、そして、
前記シェル入口（ＳＩ）と流体連通している出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、ここで、前記復熱器または再生器（５）が、前記シェル側流体を加熱させ、前記シェル入口（ＳＩ）を介して前記熱交換空間に搬送させることができるように適合および構成されるものであり、を備え、
ここにおいて、より少ない熱が、前記シェル側流体から前記第２の主流（ＭＦ₂）へと伝達されるよりも、前記シェル側流体から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）へと伝達され、
前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）から前記第１の主流およびバイパス流（ＭＦ₁、ＢＦ₁）への前記相対的割合の制御が、前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）から前記第２の主流およびバイパス流（ＭＦ₂、ＢＦ₂）への前記相対的割合の制御から独立し、
前記第１および第２の反応剤が、同じであり、工業的に純粋な酸素、酸素の濃い空気、および天然ガスから成る群から選択され、
前記第１および第２の反応剤が工業的に純粋な酸素または酸素の濃い空気である場合、前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の前記第１および第２の反応剤が前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において燃料と燃焼され、そして、
前記第１および第２の反応剤が天然ガスである場合、前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の前記第１および第２の反応剤が前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において酸化剤と燃焼される、
改良された向流シェルアンドチューブ式熱交換システム。

【請求項14】

ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
２）前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と
を備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結する第１の主入口プレナム（２９）と、
２）各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記開いた下流端（３４）を越えて前記第２の管板（３１）の下流に延びる第１の組の主管（３２）と、
を備え、
ｃ）前記第１の主入口プレナム（２９）が、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲し、
ｄ）前記第１の組の主管（３２）における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、
ｅ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の組の主管（３２）の前記主管（３２）の一部を備え、ここにおいて、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が、前記開いた下流端（３４）を出て行き、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）と混合し、
ｆ）前記開いた端の下流の前記第１の組の主管（３２）の残りの部分が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にする、請求項１３に記載の熱交換システム。

【請求項15】

ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
２）前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と、
を備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結する第１の主入口プレナム（２９）と、
２）各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記開いた下流端（３４）を越えて前記第２の管板（３１）の下流に延びる第１の組の主管（３２）と
を備え、
ｃ）前記第１の主入口プレナム（２９）が、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲し、
ｄ）前記第１の組の主管（３２）における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、
ｅ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の組の主管（３２）の前記主管（３２）の一部を備え、ここにおいて、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が、前記開いた下流端（３４）を出て行き、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）と混合し、
ｆ）前記開いた端の下流の前記第１の組の主管（３２）の残りの部分が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にし、
ｇ）前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、第４の管板（５０）において下流方向で終結する第２のバイパス入口プレナム（４８）と、前記第４の管板（５０）が、前記第２の管板（３１）と同じ平面において延び、
２）前記第２のバイパス入口プレナム（４８）と流体連通し、前記第４の管板（５０）から下流へと延び、開いた下流端（５４）で終結する第２の組のバイパス管（５３）と、
を備え、
ｈ）前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第２の管板（３１）において下流方向で終結する第２の主入口プレナム（４９）と、
２）各々１つが、前記第２の主入口プレナム（４９）と連通し、前記第２の組のバイパス管（５３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、前記第２の組のバイパス管（５３）の前記開いた下流端（５４）を越えて前記第２の管板（３１）の下流に延びる第２の組の主管（５２）と、
を備え、
ｉ）前記第２の主入口プレナム（４９）が、前記第４および第２の管板（５０、３１）の間において封止する仕方で前記第２の組のバイパス管（５３）を包囲し、
ｊ）前記第２の組の主管（５２）における各々の前記主管（５２）が前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、
ｋ）加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための前記手段が、前記第２の組の主管（５２）の前記主管（５２）の一部を備え、ここにおいて、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）が、前記開いた下流端（５４）を出て行き、前記第２の組の主管（５２）と前記第２の組のバイパス管（５３）との間にある環状空間で流れる前記第２の主流（ＭＦ₂）と混合し、
ｌ）前記開いた端（５４）の下流の前記第２の組の主管（５２）の残りの部分が、前記第２の混合流（ＣＦ₂）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にする、請求項１３に記載の熱交換システム。

【請求項16】

ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１の入口導管（６６）を備え、前記第１の入口導管（６６）が前記熱交換器の内部へと延び、
ｂ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の入口導管（６６）と流体連通する第１の入口プレナム（６９）を備え、
ｃ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の入口プレナム（６９）の上流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第１の入口プレナム（６９）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の主流管（６８）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４）をさらに備え、
ｅ）前記熱交換器が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）に前記高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）をさらに備える、請求項１３に記載の熱交換システム。

【請求項17】

前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１の入口導管（６６）を備え、前記第１の入口導管（６６）が前記熱交換器の内部へと延び、
ｂ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の入口導管（６６）と流体連通する第１の入口プレナム（６９）を備え、
ｃ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の入口プレナム（６９）の上流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第１の入口プレナム（６９）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の主流管（６８）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４）をさらに備え、
ｅ）前記熱交換器が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）に前記高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）をさらに備え、
ｆ）前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第２の入口導管（８６）を備え、前記第２の入口導管（８６）が前記熱交換器の前記内部へと延び、
ｇ）加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための前記手段が、前記第２の入口導管（８６）と流体連通する第２の入口プレナム（８９）を備え、
ｈ）前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の入口プレナム（８９）の上流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第２の入口プレナム（８９）において終結するように戻って延びる、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）と前記第２の入口プレナム（８９）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の主流管（８８）を備え、
ｉ）前記熱交換器が第２の出口プレナム（１１５）をさらに備え、
ｊ）前記熱交換器が、前記第２の混合流（ＣＦ₂）に前記高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、前記第２の入口プレナム（８９）と前記第２の出口プレナム（１１５）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）をさらに備える、請求項１３に記載の熱交換システム。

【請求項18】

ａ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１のプレナム（１０９）と、前記シェル（３５）の内部で延び、前記第１のプレナム（１０９）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）とを備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）を備え、
ｃ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）の下流で前記第１の主流（ＭＦ₁）を、および、前記第１のバイパス管（１０７）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第２のプレナム（１１１）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第３のプレナム（１１３）とをさらに備え、前記少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、前記第２および第３のプレナム（１０９、１１１）の間で前記シェル（３５）の内部に延びる、請求項１３に記載の熱交換システム。

【請求項19】

ａ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１のプレナム（１０９）と、前記シェル（３５）の内部で延び、前記第１のプレナム（１０９）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）とを備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）を備え、
ｃ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）の下流で前記第１の主流（ＭＦ₁）を、および、前記第１のバイパス管（１０７）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第２のプレナム（１１１）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第３のプレナム（１１３）とをさらに備え、前記少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、前記第２および第３のプレナム（１０９、１１１）の間で前記シェル（３５）の内部に延び、
ｅ）前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる第４のプレナム（１０９）と、前記シェル（３５）の内部で延び、前記第４のプレナム（１０９）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）とを備え、
ｆ）前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第２のバイパス管（１０７）を備え、
ｇ）加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための前記手段が、前記少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を、および、前記第２のバイパス管（１０７）から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第５のプレナム（１１１）を備え、
ｈ）前記熱交換器が、少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）と、前記少なくとも１つの第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する第６のプレナム（１１３）とをさらに備え、前記少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）が、前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、前記第２の混合流（ＣＦ₂）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、前記第５および第６のプレナム（１１１、１１３）の間で前記シェル（３５）の内部に延びる、請求項１３に記載の熱交換システム。

【請求項20】

前記復熱器または再生器（５）が、シェル出口（ＳＯ）と流体連通している入口（４）を備え、前記シェル出口（ＳＯ）から冷却されたシェル側流体を受け入れ、前記高温のシェル側流体を生成するために、前記冷却されたシェル側流体を加熱する、請求項１３に記載の熱交換システム。

【請求項21】

事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉であって、ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁（２２）に配置される第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１Ａ、１１Ｂ）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、請求項１３に記載の熱交換システムとを備え、
第１および第２の冷却反応剤が、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から受け入れられる同じ冷却酸化剤であり、
前記燃焼器（２３_A、２３_B）が、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から前記気体燃料を受け入れ、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）が、前記酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れ、
前記高温のシェル側流体が、前記復熱器または再生器（５）の前記出口（６）から受け入れられる空気であり、
前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）が、それぞれ装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において前記気体燃料と燃焼される、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉。

【請求項22】

事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉であって、ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁（２２）に配置される第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、請求項１３に記載の熱交換システムとを備え、
第１および第２の冷却反応剤が、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から受け入れられる同じ気体燃料であり、
前記燃焼器（２３_A、２３_B）が、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から前記酸化剤を受け入れ、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記第２の制御弁が、前記気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れを受け入れ、
前記高温のシェル側流体が、前記復熱器または再生器（５）の前記出口（６）から受け入れられる空気であり、
前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）が、それぞれ装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において前記酸化剤と燃焼される、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉。

【請求項23】

事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉であって、ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁に配置される第１および第２の燃焼器と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、２つの請求項１３に記載の熱交換システムとを備え、
前記２つの熱交換システムのうちの第１の方の第１および第２の冷却反応剤が、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から受け入れられる同じ気体燃料であり、
前記２つの熱交換システムのうちの第２の方の前記第１および第２の冷却反応剤が、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から受け入れられる同じ酸化剤であり、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方の前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方の前記第２の制御弁（ＣＶ₂）が、前記酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れ、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方の前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方の前記第２の制御弁（ＣＶ₂）が、前記気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れ、
前記高温のシェル側流体が、前記復熱器または再生器（５）の前記出口（６）から受け入れられる空気であり、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方からの前記第１の混合流（ＣＦ₁）と、前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方からの前記第１の混合流（ＣＦ₁）とが、装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第１の燃焼器（２３_A）において燃焼され、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方からの前記第２の混合流（ＣＦ₂）と、前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方からの前記第２の混合流（ＣＦ₂）とが、前記装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第２の燃焼器（２３_B）において燃焼される、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／８４１，２５２号、および、２０１３年７月３１日に出願された米国特許出願第１３／９５５，９２３号の利益を主張するものである。

【背景技術】

【0002】

燃料の燃焼による炉への大量の熱エネルギーの送達に依存する過程では、できるだけ高いエネルギー効率を達成することが特に重要である。そのため、例えば燃焼空気を加熱するために燃焼排ガスを用いることによって、燃焼排ガスにある過剰な熱を回収することは、一般的なものとなっている。効率を向上するための別の方法は酸素燃焼によるものであり、酸素燃焼は、燃焼で通常用いられる空気を、大部分が酸素である流れで置き換えることによって、空気の窒素成分を加熱することを回避する。燃焼排ガスに失われる熱が酸素燃焼では減らされるが（燃焼排ガスがより少ないため）、熱損失の量はなおも相当にあり、その熱を回収することは有利である。

【0003】

米国特許第５，８０７，４１８号は、事前加熱のバッチおよび／またはカレットに部分的に冷却された燃焼排ガスを用いることが後に続く、燃焼排ガスによる酸化剤（少なくとも５０％のＯ₂）の「並流間接熱交換」による熱回収を開示している。米国特許第５，８０７，４１８号によって用いられている「並流間接熱交換」は、酸化剤と燃焼排ガスとの両方が同じ方向に流れている状態で酸化剤と排ガスとが壁によって分離されている熱交換器のことを、単に言っている。上記米国特許には概要が提供されてはいるが、熱交換器の構造の材料などの詳細は、熱交換器が「熱交換器を酸素の豊富な酸化剤および高温の取り扱いに対して両立させると共に安全にさせる方法で、材料を用いて構成される」という解説を除いて、提供されていない。このような熱交換器を構成することの実際の難しさを考慮すると、この教示は、当業者が実際に実施するには不十分である。この方式には、高温の燃焼ガスの未燃焼の燃料が、漏れによる酸素、または、再生器における酸素のいずれかと接することによって、壊滅的な制御不能な燃焼の許容できないほどに高い危険性をもたらす明らかな欠点がある。

【0004】

米国特許出願公開第２００９／００８４１４０号は、米国特許第５，８０７，４１８号と同様の方式を用いるが、酸化剤の事前加熱と並行してのバッチ／カレットの事前加熱があり、バッチ／カレットの熱交換器に関連する追加の開示がある。ここでも、酸化剤の熱交換器の構成についての詳細は、再生式または復熱式の熱交換器であり得ることを述べている以外、開示されていない。酸化剤の単一の流れが熱交換器へと送られ、その熱交換器で高温の燃焼ガスとの熱交換を通じて加熱される。熱交換器からの事前加熱された酸化剤の３つの流れに沿う燃料の３つの流れが、３つの対応する燃焼器によって燃焼される。したがって、いずれの場合にも、酸化剤の単一の流れが各々の熱交換器へと送られる。熱交換器の内部部品の温度を制御することへの言及はない。この取り組みも、高温の燃焼ガスの未燃焼の燃料が、漏れによる酸素、または、再生器における酸素のいずれかと接することによって、壊滅的な制御不能な燃焼の許容できないほどに高い危険性をもたらす欠点がある。

【0005】

米国特許出願公開第２００９／０２９８００号は、中間不活性ガスを通じて、燃焼排ガスと酸化剤または燃料のいずれかとの間で熱が交換される熱交換器を開示している。したがって、壁が不活性ガスから燃焼排ガスを分離しており、別の壁が酸化剤または燃料から不活性ガスを分離している。これは、壊滅的な制御不能な燃焼が起こり得る可能性を低減するが、この種類の熱交換器は、製作および維持するのが比較的より複雑とされる。いずれの場合にも、酸化剤の単一の流れが各々の熱交換器へと送られる。また、中間ガスが、酸化剤または燃料の温度の変化を抑えるために熱的緩衝材として作用することを言っている以外、熱交換器の内部部品の温度を制御することへの言及はない。

【0006】

米国特許出願公開第２０１０／０２５８２６３号は、炉のために酸化剤を事前加熱することを開示しており、ここでは、数多くの酸化剤の流れを事前加熱するための１つの大きな熱交換器を用いる代わりに、比較的少ない数の燃焼器のためのいくつかのより小さい寸法の熱交換器の使用を提案している。熱交換器の内部部品の温度を制御することへの言及はない。

【0007】

米国特許出願公開第２０１１／０１０４６２５号は、炉のために酸化剤を事前加熱することを開示しており、ここでは、熱伝達流体が、高温の燃焼排ガスによる復熱式の熱交換を通じて最初に事前加熱され、続いて、追加の熱交換器における高温の熱伝達流体による熱交換を通じて酸化剤を事前加熱する。いずれの場合にも、酸化剤の単一の流れが各々の熱交換器へと送られる。熱交換器の内部部品の温度を制御することへの言及はない。

【0008】

米国特許出願公開第２０１１／０１０４６２８号は、同様に、炉のために酸化剤を事前加熱することを開示しており、ここでは、熱伝達流体が、高温の燃焼排ガスによる復熱式の熱交換を通じて最初に事前加熱され、続いて、追加の熱交換器における高温の熱伝達流体による熱交換を通じて酸化剤を事前加熱する。同じく、各々の場合で、酸化剤の単一の流れが各々の熱交換器へと送られる。この特許出願公開は、具体的には、燃焼器の数に関連する熱交換器の数が、熱交換器から燃焼器への高温酸化剤配管の長さが熱損失を回避するために最小限とされ得るように、多くされるべきであることを開示している。熱交換器の内部部品の温度を制御することへの言及はない。

【0009】

米国特許第６，２５０，９１６号も、炉のために酸化剤を事前加熱することを開示しており、ここでは、熱伝達流体が、高温の燃焼排ガスによる復熱式の熱交換を通じて最初に事前加熱され、続いて、追加の熱交換器における高温の熱伝達流体による熱交換を通じて酸化剤を事前加熱する。同じく、各々の場合で、酸化剤の単一の流れが各々の熱交換器へと送られる。熱交換器の内部部品の温度を制御することへの言及はない。

【0010】

多くはシェルアンドチューブ式熱交換器によって熱交換を実施するための設計を提案しており、シェルアンドチューブ式熱交換器では、管側またはシェル側のいずれかの流体の温度が、熱交換器を通るある量の流体をバイパスすることによるバイパスを用いて管理される（つまり、米国特許第７，２３４，５１２号、米国特許第４，５９３，７５７号、米国特許第６，００３，９５４号、米国特許第５，６１５，７３８号、米国特許第４，９９１，６４３号、米国特許出願公開第２００９／０３２０６４２号、米国特許第６，３０２，１９１号、米国特許第６，００３，５９４号、米国特許第５，６１５，７３８号）。これらの設計の基本的な概念は図１に示されており、そこでは、管側流体の供給流れが、主流とバイパス流とに分割されている。主流は、熱交換器ＨＥの内部でシェル側の流体によって加熱または冷却され、一方、バイパス流は熱交換器ＨＥを完全にバイパスする。バイパスの後、各々の流体流れは混合される。混合された流れの温度が測定される。管側の流体がシェル側の流体によって加熱される場合、温度が所定の設定温度より高い場合、制御装置は、熱交換器をバイパスする管側の流体の量を増加するように制御弁に命令する信号を、制御弁に送る。この手法では、混合された流れの温度がある度合いに管理され得る。シェル側のバイパスは、外部弁または機械的に操作されるバッフル（つまり、米国特許第６，００３，５９４号および米国特許第５，６１５，７３８号）を用いて実現できるが、機械的に操作されるバッフルは、製作するのが複雑と思われる。他の提案（米国特許出願公開第２００９／０３２０６４２号、米国特許第４，９９１，６４３号）は、管側の内部バイパスの方法を示しているが、高度な弁を必要とする。

【0011】

シェル側の内部バイパスについてのいくつかの他の提案があるが、それらの場合のいずれでも、バイパスの目的は、より良好な流れの分配で効率を向上することであり、温度制御のためではない。

【0012】

図１で示されている提案は、いくつかの利点を提供する。比較的一定のプロセスガス温度を得ることができるため、混合された流れの温度を制御することは重要である。また、プロセスガスの温度は、熱交換器の下流に配置されるあらゆるプロセスガス搬送管の温度がそれらの材料上の限界未満に維持され得る度合いに、制御することができる。例えば、酸化性のプロセスガスの場合、下流の管は、それらの管の早期の不具合または壊滅的な不具合を回避するために、それらの管の材料上の限界未満に維持されなければならない。

【0013】

しかしながら、図１に示された完全なバイパスの技術は、いくつかの不利益を伴っている。バイパスの量が多すぎるとき、熱交換器の内部では温度のオーバーシュートがあり得る。これは、バイパスの流量が増加されるとき、熱交換器を通って流れる管側の流体の流量が、対応して低減されるためである。熱交換器内部での管側の流体の低減された流量は、管側の流体と高温のシェル側の流体との間の熱交換率を増加させることになる。その結果、混合された流れの設定温度が熱交換器の下流で超えられ得ることがないにもかかわらず、熱交換器の内部の温度は、満足できない高い度合いに到達する可能性がある。管側の流体が、酸素または酸素の濃い空気など、反応性または酸化性である場合、満足できない高い温度は、熱交換器の内部に腐食および／または制御不能な燃焼を引き起こす可能性がある。これは、早期の不具合または壊滅的な不具合の許容できないほどに高い危険性もたらす。この高い危険性は、反応性で酸化性の管側の流体が、局所的な大きな乱流をもたらす曲げ／旋回を有する流路を進むとき、悪化させられる。高度の乱流は、管側の流体が、高度の乱流に隣接する熱交換器の管側の部分と反応する、または、その管側の部分を酸化させる割合を増加させる。

【0014】

この理由のため、図１に示されている解決策は、熱交換器の内部部品が不具合を起こし得る実際の限界温度未満で良好に運転されなければならない。例えば、熱交換器内部で常に到達されている最大内部温度が５００℃（これは限界温度５８０℃より低い）しかない場合、管側の流体のおそらく２０〜３０％ぐらいのバイパスが、限界温度の５８０℃に到達する恐れなく達成され得る。熱交換器内部部品の材料限界温度より十分に低い温度で熱交換器を運転しなければならないことが必要であることは、安全に達成可能な管側のガス温度の範囲を大幅に抑えてしまう可能性がある。より高い管側の温度に到達するために、熱交換器は、特殊で非常に高価な材料から製造されなければならない。

【0015】

したがって、早期の、また潜在的に壊滅的な不具合の許容できないほどに高い危険性を呈しない方法および熱交換システムが求められている。熱交換器から事前加熱された酸化剤または燃料を受け入れる燃焼器の数に関連する熱交換器の数を減らす方法および熱交換システムもまた求められている。温度のオーバーシュートを招くことのない熱交換器の内部部品の温度を制御する方法および熱交換システムもまた求められている。妥当なコストで比較的幅広い範囲のプロセスガス温度を安全に達成できる方法および熱交換システムもまた求められている。比較的幅広い範囲のプロセスガス温度を安全に達成できる一方、熱交換器を幅広い種類の材料でなおも製造させることができる方法および熱交換システムもさらに求められている。

【発明の概要】

【0016】

本発明は、上記の要求を満たすために提供される。
反応剤流れの変更可能な部分的バイパスを利用する向流シェルアンドチューブ式熱交換器の内部部品の過熱を低減するための方法が提供される。この方法は以下のステップを含む。冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）が、第１の制御弁（ＣＶ₁）で、冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）と冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）とに分割され、第１の主流（ＭＦ₁）が、向流シェルアンドチューブ式熱交換器の管側において熱交換器を通って流れる。熱が、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間でシェルアンドチューブ式熱交換器において交換され、加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）と冷却されたシェル側流体の流れとを生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合し、第１の混合流（ＣＦ₁）が熱交換器の第１の反応剤出口（ＲＯ₁）において熱交換器を出て行く。第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、第１の混合流（ＣＦ₁）の温度が測定される。第１の混合流（ＣＦ₁）の測定された温度に基づいて、第１の制御弁（ＣＶ₁）で、第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割から生じる第１の主流（ＭＦ₁）と第１のバイパス流（ＢＦ₁）との相対的割合が制御され、ここにおいて、より少ない熱が、シェル側流体から第１の主流（ＭＦ₁）へと伝達されるよりも、シェル側流体から第１のバイパス流（ＢＦ₁）へと伝達される。

【0017】

反応剤流れの変更可能な部分的バイパスを利用してその内部部品の過熱を低減するための改良された向流シェルアンドチューブ式熱交換システムも提供され、前記熱交換システムは、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を、冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）と冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）とに分割するように適合および構成される第１の制御弁（ＣＶ₁）と、第１の制御弁（ＣＶ₁）から冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１の主流入口導管（２７、６７、１０６）と、第１の制御弁（ＣＶ₁）から冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１のバイパス流入口導管（２６、６６、１０７）と、熱交換空間を備えるシェル（３５）の内部と流体連通するシェル側流体の入口および出口（ＳＩ、ＳＯ）を有するシェル（３５）と、熱交換空間において、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、熱交換空間において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、ここにおいて、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段によって第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で交換されるより、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間でより多くの熱を交換させることができるように構成および適合される、加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段と、第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する少なくとも１つの第１の下流反応剤管（９２、１１２）と、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）から第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れる第１の出口導管と、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、出口導管に配置される第１の温度センサ（Ｔ₁）と、第１の制御弁（ＣＶ₁）による冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割によって生成される第１の主流（ＭＦ₁）および第１のバイパス流（ＢＦ₁）の相対的割合を制御するように適合および構成されるプログラム可能な論理的制御装置（Ｃ）と、前記制御が、第１の温度センサ（Ｔ₁）によって感知される第１の混合流（ＣＦ₁）の温度に基づく、を備える。

【0018】

ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁（２２）に配置される第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、請求項１８に記載の熱交換システムとを備える、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉も提供される。第１および第２の冷却反応剤は、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から受け入れられる同じ冷却酸化剤である。燃焼器（２３_A、２３_B）は、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から気体燃料を受け入れる。第１の制御弁（ＣＶ₁）は、酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。第２の制御弁（ＣＶ₂）は、酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れる。高温のシェル側流体は、復熱器または再生器（５）の出口（６）から受け入れられる空気である。第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）は、それぞれ装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において気体燃料と燃焼される。

【0019】

ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁（２２）に配置される第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、請求項１８に記載の熱交換システムとを備える、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用する別のガラス炉が提供される。第１および第２の冷却反応剤は、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から受け入れられる同じ気体燃料である。燃焼器（２３_A、２３_B）は、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から酸化剤を受け入れる。第１の制御弁（ＣＶ₁）は、気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。第２の制御弁は、気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れを受け入れる。高温のシェル側流体は、復熱器または再生器（５）の出口（６）から受け入れられる空気である。第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）は、それぞれ装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において酸化剤と燃焼される。

【0020】

ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁に配置される第１および第２の燃焼器と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、２つの請求項１８に記載の熱交換システムとを備える、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するさらに別のガラス炉が提供される。２つの熱交換システムのうちの第１の方の第１および第２の冷却反応剤は、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から受け入れられる同じ気体燃料である。２つの熱交換システムのうちの第２の方の第１および第２の冷却反応剤は、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から受け入れられる同じ酸化剤である。２つの熱交換システムのうちの第１の方の第１の制御弁（ＣＶ₁）は、酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。２つの熱交換システムのうちの第１の方の第２の制御弁（ＣＶ₂）は、酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れる。２つの熱交換システムのうちの第２の方の第１の制御弁（ＣＶ₁）は、気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。２つの熱交換システムのうちの第２の方の第２の制御弁（ＣＶ₂）は、気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れる。高温のシェル側流体は、復熱器または再生器（５）の出口（６）から受け入れられる空気である。２つの熱交換システムのうちの第１の方からの第１の混合流（ＣＦ₁）と、２つの熱交換システムのうちの第２の方からの第１の混合流（ＣＦ₁）とが、装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第１の燃焼器（２３_A）において燃焼される。２つの熱交換システムのうちの第１の方からの第２の混合流（ＣＦ₂）と、２つの熱交換システムのうちの第２の方からの第２の混合流（ＣＦ₂）とは、装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第２の燃焼器（２３_B）において燃焼される。

【0021】

熱交換システム、方法、またはガラス炉のうちの任意の１つまたは複数は、以下の態様のうちの１つまたは複数を含み得る。
− 冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）が、第２の制御弁（ＣＶ₂）で、冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）と冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）とに分割され、第２の主流（ＭＦ₂）が、管側においてシェルアンドチューブ式熱交換器を通って流れる。熱が、第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間でシェルアンドチューブ式熱交換器において交換され、加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）と冷却されたシェル側流体の流れとを生成するために、第２の主流（ＭＦ₂）を第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合し、第２の混合流（ＣＦ₂）が熱交換器の第２の反応剤出口（ＲＯ₂）において熱交換器を出て行く。第２の反応剤出口（ＲＯ₂）またはその下流において、第２の混合流（ＣＦ₂）の温度が測定される。第２の混合流（ＣＦ₂）の測定された温度に基づいて、第２の制御弁（ＣＶ₂）で、第２の供給流れ（ＦＦ₂）の分割から生じる第２の主流（ＭＦ₂）と第２のバイパス流（ＢＦ₂）との相対的割合が制御される。より少ない熱が、シェル側流体から第２の主流（ＭＦ₂）へと伝達されるよりも、シェル側流体から第２のバイパス流（ＢＦ₂）へと伝達される。第１の供給流れ（ＦＦ₁）から第１の主流およびバイパス流（ＭＦ₁、ＢＦ₁）への相対的割合の制御が、第２の供給流れ（ＦＦ₂）から第２の主流およびバイパス流（ＭＦ₂、ＢＦ₂）への相対的割合の制御から独立している。

【0022】

− 反応剤が、空気の酸素濃度より多い酸素濃度を有する酸化剤である。
− 反応剤が工業的に純粋な酸素である。
− 反応剤が酸素の濃い空気である。
− 反応剤が気体燃料である。
− シェル側流体が空気または不活性ガスである。
− シェル側流体が空気であり、高温のシェル側空気が、適度に高温の空気を生成するために、冷たいシェル側空気との熱交換を通じて、事前熱交換器において周囲空気を事前加熱するステップと、高温のシェル側空気を生成するために、高温の炉ガスとの熱交換を通じて、復熱器または再生器において適度に高温の空気を加熱するステップとによって得られる。

【0023】

− シェルアンドチューブ式熱交換器が、第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と、第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結し、第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で第１の組のバイパス管（３３）を包囲する第１の主入口プレナム（２９）と、各々１つが、第１の主入口プレナム（２９）と連通し、第２の管板（３１）の下流に延び、第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第１の組の主管（３２）とを備える。第１の組の主管における各々の主管（３２）が第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する。第１の組のバイパス管（３３）のバイパス管（３３）のうちの１つの各々の開いた下流端（３４）において、第１の主流（ＭＦ₁）の一部が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）へと、それぞれの主管（３２）の残りの下流部分に沿って流れる第１の混合流（ＣＦ₁）の一部を形成するために、第１のバイパス流（ＢＦ₁）のそれぞれの一部と混合する。第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体との間の熱交換が、第１の組の主管（３２）と第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる第１の主流（ＭＦ₁）を介して達成される。

【0024】

− シェルアンドチューブ式熱交換器が、第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と、第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結し、第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で第１の組のバイパス管（３３）を包囲する第１の主入口プレナム（２９）と、各々１つが、第１の主入口プレナム（２９）と連通し、第２の管板（３１）の下流に延び、第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第１の組の主管（３２）と、第１の組の主管における各々の主管（３２）が第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、第１の組のバイパス管（３３）のバイパス管（３３）のうちの１つの各々の開いた下流端（３４）において、第１の主流（ＭＦ₁）の一部が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）へと、それぞれの主管（３２）の残りの下流部分に沿って流れる第１の混合流（ＣＦ₁）の一部を形成するために、第１のバイパス流（ＢＦ₁）のそれぞれの一部と混合し、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体との間の熱交換が、第１の組の主管（３２）と第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる第１の主流（ＭＦ₁）を介して達成され、第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、第４の管板（５０）において下流方向で終結する第２のバイパス入口プレナム（４８）と、第４の管板（５０）が、第１の管板（３０）と同じ平面において延び、第２のバイパス入口プレナム（４８）と流体連通し、第４の管板（５０）から下流へと延び、開いた下流端（５４）で終結する第２の組のバイパス管（５３）と、第２の主流（ＭＦ_２）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結し、第４および第２の管板（５０、３１）の間において封止する仕方で第２の組のバイパス管（５３）を包囲する第２の主入口プレナム（４９）と、各々１つが、第２の主入口プレナム（４９）と連通し、第２の管板（３１）の下流に延び、第２の組のバイパス管（５３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第２の組の主管（５２）とを備える。第２の組の主管（５２）における各々の主管（５２）が第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する。第２の組のバイパス管（５３）のバイパス管（５３）のうちの１つの各々の開いた下流端（５４）において、第２の主流（ＭＦ₂）の一部が、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）へと、それぞれの主管（５２）の残りの下流部分に沿って流れる第２の混合流（ＣＦ₂）の一部を形成するために、第２のバイパス流（ＢＦ₂）のそれぞれの一部と混合する。

【0025】

− シェルアンドチューブ式熱交換器が、第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、シェル（３５）の内部に配置される第１の入口プレナム（６９）と、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４、１１３）と、第１の入口プレナム（６９）と第１の出口プレナム（１１４、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）と、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第１の入口プレナム（６９）の下流で熱交換器の内部へと延び、第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第１の主流管（６８）と、ここにおいて、第１の主流（ＭＦ₁）が、第１の入口プレナム（６９）において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合され、第１の混合流（ＣＦ₁）が、少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）を通って流れる、を備える。

【0026】

− シェルアンドチューブ式熱交換器が、第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、シェル（３５）の内部に配置される第１の入口プレナム（６９）と、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４、１１３）と、第１の入口プレナム（６９）と第１の出口プレナム（１１４、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）と、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第１の入口プレナム（６９）の下流で熱交換器の内部へと延び、第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第１の主流管（６８）と、ここにおいて、第１の主流（ＭＦ₁）が、第１の入口プレナム（６９）において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合され、第１の混合流（ＣＦ₁）が、少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）を通って流れる、第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、シェル（３５）の内部に配置される第２の入口プレナム（８９）と、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する第２の出口プレナム（１１５、１１３）と、第２の入口プレナム（８９）と第２の出口プレナム（１１５、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）と、第２の制御弁（ＣＶ₂）から第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、第２の入口プレナム（８９）の下流で熱交換器の内部へと延び、第２の入口プレナム（８９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第２の主流管（８８）と、ここにおいて、第２の主流（ＭＦ₂）が、第２の入口プレナム（８９）において、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合され、第２の混合流（ＣＦ₂）が、少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）を通って流れる、を備える。

【0027】

− 熱交換器が、第１、第２、および第３のプレナム（１０９、１１１、１１３）と、第３のプレナム（１１３）が第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する、第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第１のプレナム（１０９）からシェル（３５）の内部を通って延び、第２のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）と、第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の制御弁（ＣＶ₁）と第２のプレナム（１１１）との間で延び、熱交換器のシェルの外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、第１の主流（ＭＦ₁）および第１のバイパス流（ＢＦ₁）が第２のプレナム（１１１）において混合される、第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第２および第３のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）とを備える。

【0028】

− シェルアンドチューブ式熱交換器が、第１、第２、および第３のプレナム（１０９、１１１、１１３）と、第３のプレナム（１１３）が第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する、第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第１のプレナム（１０９）からシェル（３５）の内部を通って延び、第２のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）と、第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の制御弁（ＣＶ₁）と第２のプレナム（１１１）との間で延び、熱交換器のシェルの外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、第１の主流（ＭＦ₁）および第１のバイパス流（ＢＦ₁）が第２のプレナム（１１１）において混合される、第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第２および第３のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、第４、第５、および第６のプレナム（１０７、１１１、１１３）と、第４のプレナム（１１３）が第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する、第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、第４のプレナム（１０９）からシェル（３５）の内部で延び、第５のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）と、第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、第２の制御弁（ＣＶ₂）と第５のプレナム（１１１）との間で延び、熱交換器のシェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第２のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、第２の主流（ＭＦ₂）および第２のバイパス流（ＢＦ₂）が第５のプレナム（１１１）において混合される、第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、第５および第６のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）とを備える。

【0029】

− 高温のシェル側流体が復熱器または再生器から得られる。
− 冷却されたシェル側流体が、高温のシェル側流体を生成するために冷却されたシェル側流体を加熱するように、復熱器または再生器へと向かわされる。
− 第１および第２の反応剤出口（ＲＯ₁、ＲＯ₂）を出て行く第１の混合流（ＣＦ₁）が、炉と運転可能に関連付けられる第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）に向かわされ、ここにおいて、シェル側流体が空気であり、第１および第２の反応剤が、同じであり、工業的に純粋な酸素、酸素の濃い空気、および天然ガスから成る群から選択され、第１および第２の反応剤が工業的に純粋な酸素または酸素の濃い空気である場合、第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の第１および第２の反応剤が第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において燃料と燃焼され、第１および第２の反応剤が天然ガスである場合、第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の第１および第２の反応剤が第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において酸化剤と燃焼され、炉がガラス溶解炉である。

【0030】

− 熱交換システムが、冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を、冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）と冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）とに分割するように適合および構成される第２の制御弁（ＣＶ₂）と、第２の制御弁（ＣＶ₂）から冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる第２の主流入口導管（４７、８７、１０６）と、第２の制御弁（ＣＶ₂）から冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第２のバイパス流入口導管（４６、４６、１０７）と、熱交換空間において、第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、熱交換空間において、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、ここにおいて、第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段によって第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で交換されるより、第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間でより多くの熱を交換させることができるように構成および適合される、加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、第２の主流（ＭＦ₂）を第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための手段と、第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する少なくとも１つの第２の下流反応剤管（９２、１１２）と、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）から第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れる第２の出口導管と、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）またはその下流において、第２の出口導管に配置される第２の温度センサ（Ｔ₂）とをさらに備える。プログラム可能な論理的制御装置（Ｃ）が、第２の温度センサ（Ｔ₂）によって感知される第２の混合流（ＣＦ₂）の温度に基づいて、第２の制御弁（ＣＶ₂）による冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）の分割によって生成される第２の主流（ＭＦ₂）および第２のバイパス流（ＢＦ₂）の相対的割合を制御するように適合および構成される。

【0031】

− 熱交換空間において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、
１）第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
２）第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）とを備える。

【0032】

− 熱交換空間において、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、
１）第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結する第１の主入口プレナム（２９）と、
２）各々１つが、第１の主入口プレナム（２９）と連通し、第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、第１の組のバイパス管（３３）の開いた下流端（３４）を越えて第２の管板（３１）の下流に延びる第１の組の主管（３２）とを備える。

【0033】

− 第１の主入口プレナム（２９）が、第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で第１の組のバイパス管（３３）を包囲する。
− 第１の組の主管（３２）における各々の主管（３２）が第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する。
− 加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段が、第１の組の主管（３２）のうちの主管（３２）の一部を備え、ここにおいて、第１のバイパス流（ＢＦ₁）が、開いた下流端（３４）を出て行き、第１の組の主管（３２）と第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる第１の主流（ＭＦ₁）と混合する。
− 開いた端の下流の第１の組の主管（３２）の残りの部分が、第１の混合流（ＣＦ₁）と高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にする。

【0034】

− 熱交換空間において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、
１）第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
２）第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）とを備える。

【0035】

− 熱交換空間において、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、
１）第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結する第１の主入口プレナム（２９）と、
２）各々１つが、第１の主入口プレナム（２９）と連通し、第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、第１の組のバイパス管（３３）の開いた下流端（３４）を越えて第２の管板（３１）の下流に延びる第１の組の主管（３２）とを備える。

【0036】

− 第１の主入口プレナム（２９）が、第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で第１の組のバイパス管（３３）を包囲する。

【0037】

− 第１の組の主管（３２）における各々の主管（３２）が第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する。
− 加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段が、第１の組の主管（３２）のうちの主管（３２）の一部を備え、ここにおいて、第１のバイパス流（ＢＦ₁）が、開いた下流端（３４）を出て行き、第１の組の主管（３２）と第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる第１の主流（ＭＦ₁）と混合する。
− 開いた端の下流の第１の組の主管（３２）の残りの部分が、第１の混合流（ＣＦ₁）と高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にする。

【0038】

− 熱交換空間において、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、
１）第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、第４の管板（５０）において下流方向で終結する第２のバイパス入口プレナム（４８）と、第４の管板（５０）が、第１の管板（３１）と同じ平面において延び、
２）第２のバイパス入口プレナム（４８）と流体連通し、第４の管板（５０）から下流へと延び、開いた下流端（５４）で終結する第２の組のバイパス管（５３）とを備える。

【0039】

− 熱交換空間において、第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、
１）第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結する第２の主入口プレナム（４９）と、
２）各々１つが、第２の主入口プレナム（４９）と連通し、第２の組のバイパス管（５３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、第２の組のバイパス管（５３）の開いた下流端（５４）を越えて第２の管板（３１）の下流に延びる第２の組の主管（５２）とを備える。

【0040】

− 第２の主入口プレナム（４９）が、第４および第２の管板（５０、３１）の間において封止する仕方で第２の組のバイパス管（５３）を包囲し、
− 第２の組の主管（５２）における各々の主管（５２）が第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する。

【0041】

− 加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、第２の主流（ＭＦ₂）を第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための手段が、第２の組の主管（５２）のうちの主管（５２）の一部を備え、ここにおいて、第２のバイパス流（ＢＦ₂）が、開いた下流端（５４）を出て行き、第２の組の主管（５２）と第２の組のバイパス管（５３）との間にある環状空間で流れる第２の主流（ＭＦ₂）と混合する。

【0042】

− 開いた端（５４）の下流の第２の組の主管（５２）の残りの部分が、第２の混合流（ＣＦ₂）と高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にする。
− 熱交換空間において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１の入口導管（６６）を備え、第１の入口導管（６６）が熱交換器の内部へと延びる。
− 加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段が、第１の入口導管（６６）と流体連通する第１の入口プレナム（６９）を備える。

【0043】

− 熱交換空間において、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の入口プレナム（６９）の下流で熱交換器の内部へと延び、第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる、第１の制御弁（ＣＶ₁）と第１の入口プレナム（６９）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の主流管（６８）を備える。

【0044】

− 熱交換器が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４）をさらに備える。
− 熱交換器が、第１の混合流（ＣＦ₁）に高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、第１の入口プレナム（６９）と第１の反応剤出口（ＲＯ₁）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）をさらに備える。
− 熱交換空間において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１の入口導管（６６）を備え、第１の入口導管（６６）が熱交換器の内部へと延びる。

【0045】

− 加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段が、第１の入口導管（６６）と流体連通する第１の入口プレナム（６９）を備える。

【0046】

− 熱交換空間において、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の入口プレナム（６９）の下流で熱交換器の内部へと延び、第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる、第１の制御弁（ＣＶ₁）と第１の入口プレナム（６９）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の主流管（６８）を備える。

【0047】

− 熱交換器が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４）をさらに備える。
− 熱交換器が、第１の混合流（ＣＦ₁）に高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、第１の入口プレナム（６９）と第１の反応剤出口（ＲＯ₁）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）をさらに備える。
− 熱交換空間において、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第２の制御弁（ＣＶ₂）から第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第２の入口導管（８６）を備え、第２の入口導管（８６）が熱交換器の内部へと延びる。

【0048】

− 加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、第２の主流（ＭＦ₂）を第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための手段が、第２の入口導管（８６）と流体連通する第２の入口プレナム（８９）を備える。

【0049】

− 熱交換空間において、第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第２の入口プレナム（８９）の下流で熱交換器の内部へと延び、第２の入口プレナム（８９）において終結するように戻って延びる、第２の制御弁（ＣＶ₂）と第２の入口プレナム（８９）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の主流管（８８）を備える。

【0050】

− 熱交換器が第２の出口プレナム（１１５）をさらに備える。
− 熱交換器が、第２の混合流（ＣＦ₂）に高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、第２の入口プレナム（８９）と第２の出口プレナム（１１５）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）をさらに備える。

【0051】

− 熱交換空間において、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１のプレナム（１０９）と、シェル（３５）の内部で延び、第１のプレナム（１０９）から第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）とを備える。

【0052】

− 熱交換空間において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、熱交換器のシェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）を備える。

【0053】

− 加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段が、少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）の下流で第１の主流（ＭＦ₁）を、および、第１のバイパス管（１０７）から第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第２のプレナム（１１１）を備える。

【0054】

− 熱交換器が、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第３のプレナム（１１３）とをさらに備え、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）が、第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の混合流（ＣＦ₁）と高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、第２および第３のプレナム（１０９、１１１）の間でシェル（３５）の内部に延びる。

【0055】

− 熱交換空間において、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１のプレナム（１０９）と、シェル（３５）の内部で延び、第１のプレナム（１０９）から第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）とを備える。

【0056】

− 熱交換空間において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、熱交換器のシェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）を備える。

【0057】

− 加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段が、少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）の下流で第１の主流（ＭＦ₁）を、および、第１のバイパス管（１０７）から第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第２のプレナム（１１１）を備える。

【0058】

− 熱交換器が、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第３のプレナム（１１３）とをさらに備え、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）が、第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の混合流（ＣＦ₁）と高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、第２および第３のプレナム（１０９、１１１）の間でシェル（３５）の内部に延びる。

【0059】

− 熱交換空間において、第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第２の制御弁（ＣＶ₂）から第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる第４のプレナム（１０９）と、シェル（３５）の内部で延び、第４のプレナム（１０９）から第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）とを備える。

【0060】

− 熱交換空間において、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段が、第２の制御弁（ＣＶ₂）から第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、熱交換器のシェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第２のバイパス管（１０７）を備える。

【0061】

− 加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、第２の主流（ＭＦ₂）を第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための手段が、少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）から第２の主流（ＭＦ₂）を、および、第２のバイパス管（１０７）から第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第５のプレナム（１１１）を備える。

【0062】

− 熱交換器が、少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）と、少なくとも１つの第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する第６のプレナム（１１３）とをさらに備え、少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）が、第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、第２の混合流（ＣＦ₂）と高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、第５および第６のプレナム（１１１、１１３）の間でシェル（３５）の内部に延びる。

【0063】

− 復熱器または再生器（５）が、シェル入口（ＳＩ）と流体連通している出口（６）を有し、復熱器または再生器（５）が、シェル側流体を、加熱させ、シェル入口（ＳＩ）を介して熱交換空間に搬送させることができるように適合および構成される。
− 復熱器または再生器（５）が、シェル出口（ＳＯ）と流体連通している入口（４）を備え、シェル出口（ＳＯ）から冷却されたシェル側流体を受け入れ、高温のシェル側流体を生成するために、冷却されたシェル側流体を加熱する。

【0064】

本発明の本質および目的のさらなる理解のために、同様の要素が同じ符号または類似の符号で提供されている添付の図面と併せて、以下の詳細な説明が参照されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【0065】

【図1】流体のバイパスを利用するある先行技術の熱回収解決策の概略図。

【図2】本発明の熱回収解決策の概略図。

【図3】熱交換器の上流部分のみを示した本発明の一実施形態の概略図。

【図4】熱交換器の上流部分のみを示した本発明の別の実施形態の概略図。

【図5】熱交換器の下流部分のみを示した、図３および図４の実施形態で使用可能な本発明の実施形態の概略図。

【図6】熱交換器の下流部分のみを示した、図３および図４の実施形態で使用可能な本発明の別の実施形態の概略図。

【図7】１つだけの流体供給、主流、バイパス流、および混合流を示した本発明の別の実施形態の概略図。

【図8】酸化剤の事前加熱を利用する炉への本発明の一適用の概略図。

【図9】燃料の事前加熱を利用する炉への本発明の一適用の概略図。

【図10】酸化剤と燃料の両方の事前加熱を利用する炉への本発明の一適用の概略図。

【発明を実施するための形態】

【0066】

向流シェルアンドチューブ式熱交換器の内部部品の過熱を低減するための本発明の方法および熱交換システムは、反応剤流れの変更可能な部分的バイパスを利用する。概して、管側供給流れは、制御弁で、２つの別々の流れ、つまり、主流とバイパス流とに分割される。両方の流れは、熱交換器内部で管側に供給され、上流端と下流端との間の位置で混合される。主流の経路とバイパス流の経路とは、高温のシェル側流体とバイパス流との間でよりも、高温のシェル側流体と主流との間でより多くの熱伝達を達成するような構成、大きさ、および構造とされている。熱交換器出口またはその下流における混合流の温度に基づいて、主流とバイパス流との相対量が、混合流の温度を制御するために、制御弁で調節できる。

【0067】

供給流れの数は、１つだけ、または２つに限定されていない。むしろ、供給流れの数は、プロセス要件によって促進される。典型的には、供給流れの数は２〜１２の範囲である。対応する主流およびバイパス流への１つの供給流れの相対的割合の制御は、主流およびバイパス流への他の供給流れのうちのいずれの相対的割合の制御からも独立している。これは、主流およびバイパス流の相対的割合における調整が、他の主流およびバイパス流の相対的割合における同じ調節なしで行うことができることを意味している。

【0068】

本発明は、出口付近での管側流体の温度が熱交換器の内部部品の材料限界温度を超えてしまう可能性（これは、先行技術の解決策によって被られる）を、回避または低減する。バイパス流が加熱される度合いを減らすことによって、熱交換器を出て行く管側流体の全体としての温度は低下され得る。また、熱交換器内部の流れを再び混合することによって、先行技術の方式によって被られる温度のオーバーシュートは、流れのすべてまたは一部がバイパス流において熱交換器を部分的にバイパスするかしないかに拘らず、混合流が同じまま残るため（２つの流れが熱交換器内部で混合される位置の後）、回避または低減できる。したがって、熱がシェル側の高温流体から混合流へと伝達される速さは、主流とバイパス流との相対量における変化があるとき、変化しないことになる。

【0069】

図２において最もよく示されているように、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）は、第１の制御弁（ＣＶ₁）で、冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）と冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）との間で分割される。第１の主流（ＭＦ１）は、向流シェルアンドチューブ式熱交換器ＨＥ_invの管側において、熱交換器ＨＥ_invを通って流れる。シェルアンドチューブ式熱交換器ＨＥ_invにおける熱は、第１の主流（ＭＦ₁）と、シェル入口（ＳＩ）を通る高温のシェル側流体の流れとの間で交換される。第１の主流（ＭＦ₁）は、加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合される。第１の混合流（ＣＦ₁）は、熱交換器ＨＥ_invの第１の反応剤出口（ＲＯ₁）において熱交換器ＨＥ_invを出て行き、一方、冷却されたシェル側流体の流れは、シェル出口（ＳＯ）を介して出て行く。第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、第１の混合流（ＣＦ₁）の温度が測定される。第１の制御弁（ＣＶ₁）による第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割から生じる第１の主流（ＭＦ₁）と第１のバイパス流（ＢＦ₁）との相対的割合は、第１の混合流（ＣＦ₁）の測定された温度に基づいて制御される。

【0070】

熱交換器の他の詳細は、以下のようになっている。第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する少なくとも１つの第１の下流反応剤管（９２）がある。下流反応剤管（９２）の数は、管側流体の流れと、用いられる具体的な熱交換器設計とに依存して変わってもよい。典型的には、第１の下流反応剤管（９２）の数は２〜１２の範囲である。第１の出口導管が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）から第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れる。第１の温度センサ（Ｔ₁）が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、出口導管に配置されている。プログラム可能な論理的制御装置（Ｃ₁）が、第１の制御弁（ＣＶ₁）による冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割によって生成される第１の主流（ＭＦ₁）および第１のバイパス流（ＢＦ₁）の相対的割合を制御するように適合および構成されている。制御は、第１の温度センサ（Ｔ₁）によって感知される第１の混合流（ＣＦ₁）の温度に基づく。

【0071】

より少ない熱が、シェル側流体から第１の主流（ＭＦ₁）へと伝達されるよりも、シェル側流体から第１のバイパス流（ＢＦ₁）へと伝達される。当業者は、主流およびバイパス流が高温のシェル側流体によって加熱される度合いがいくつかの要因によって促進されることを理解するものである。非限定的に羅列すると、主流路およびバイパス流路の長さ、主流路およびバイパス流路の断面面積、主流およびバイパス流を搬送する管の厚さ、高温のシェル側流体と主流との間、または、高温のシェル側流体とバイパス流との間にある中間流体の存在、主流およびバイパス流を搬送する管を構成する材料、ならびに、２つの流路の経路がある。高温のシェル側流体とバイパスの管側流体との間の比較的少ない熱交換を達成するための３つの実施形態が図示されているが、より少ない熱交換の結果を達成するあらゆる設計が本発明の範囲内にある。

【0072】

注目の３つの熱交換器要素には、熱交換空間における第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、熱交換空間における第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、加熱された第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、第１の主流（ＭＦ₁）を第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段とがある。前述のように、幅広い異なる手法が図示された実施形態と別に取られ得るが、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段は、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段によって第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で交換されるより、第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間でより多くの熱を交換させることができるように構成および適合されている。

【0073】

本方法およびシステムは、選択的に、同様の手法で取り扱われる第２の供給流れを含んでもよい。冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）は、第２の制御弁（ＣＶ₂）で、冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）と冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）との間で分割される。第２の主流（ＭＦ₂）は、管側において、シェルアンドチューブ式熱交換器を通って流れる。シェルアンドチューブ式熱交換器における熱は、第２の主流（ＭＦ₂）と、高温のシェル側流体の流れとの間で交換される。第２の主流（ＭＦ₂）は、加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合される。第２の混合流（ＣＦ₂）は、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）において、熱交換器ＨＥ_invを出て行く。第２の反応剤出口（ＲＯ₂）またはその下流において、第２の混合流（ＣＦ₂）の温度が測定される。プログラム可能な論理的制御装置（Ｃ₂）が、第２の供給流れ（ＦＦ₂）の分割から生じる第２の主流（ＭＦ₂）と第２のバイパス流（ＢＦ₂）との相対的割合を制御するように適合および構成され、第２の制御弁（ＣＶ₂）は、第２の混合流（ＣＦ₂）の測定された温度に基づいて制御される。代替で、単一のプログラム可能な論理的制御装置（Ｃ₁）が、両方の制御機能を実施するために用いられ得る。第１の主流および第１のバイパス流と同様に、より少ない熱が、シェル側流体から第２の主流（ＭＦ₂）へと伝達されるよりも、シェル側流体から第２のバイパス流（ＢＦ₂）へと伝達される。第２の供給流れ（ＦＦ₂）から第２の主流およびバイパス流（ＭＦ₂、ＢＦ₂）への相対的割合の制御が、第２の供給流れ（ＦＦ₂）から第２の主流およびバイパス流（ＭＦ₂、ＢＦ₂）への相対的割合の制御から独立している。これは、第１の主流および第１のバイパス流の相対的割合における調整が、第２の主流および第２のバイパス流の相対的割合における同じ調節なしで行うことができることを意味している。

【0074】

熱交換器は、向流シェルアンドチューブ式熱交換器である。これは、管側流体の方向と対向している高温のシェル側流体の流れの少なくともいくつかの方向性の構成部品があることを意味している。高温のシェル側流体は、管の方向とある角度においてシェルの内部へと導入され得る一方で、内部バッフルの使用が、管側流体およびシェル側流体の所望の対向する流れの動きを付与するための場合などで検討される。

【0075】

管側の反応剤は、高温のシェル側流体との熱交換を通じて加熱されると考えられる任意の流体であり得るが、典型的には、管側の反応剤は、空気の酸素濃度より高い酸素濃度を有する酸化剤であるか、または、反応剤は燃料である。用語「反応剤」が、発明の概要、発明を実施するための形態、および特許請求の範囲を通じて用いられているが、管側流体が反応性である必要がないことに留意することは、重要である。むしろ、熱交換または燃焼の分野の当業者によって理解されるように、反応剤は選択的に不活性であり得る。したがって、不活性な「反応剤」が、本明細書で詳述されている本発明の数多くの実施形態または態様のいずれかで用いられてもよい。典型的には、酸化剤は、工業的に純粋な酸素、または、酸素の濃い空気である。燃料が熱交換器で事前加熱されない場合、燃料は、固体燃料、液体燃料、または気体燃料を含む、炉で従来から使用されている任意の燃料であってよい。燃料が熱交換器で事前加熱される場合、燃料は、メタン、天然ガス、またはプロパンなど、気体燃料である。シェル側流体は、管側流体を加熱するように意図された任意の流体であり得る一方、典型的には、空気、二酸化炭素、窒素もしくはヘリウムなどの不活性ガス、または、それらの混合である。いずれの場合でも、空気または不活性ガスは、熱交換器へと導入される前に、復熱器または再生器において最初に加熱され得る。

【0076】

ここで、具体的な熱交換器設計の３つの実施形態が説明される。

【0077】

第１の実施形態では、図３に示されているように、第１のバイパス入口プレナム（２８）が第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる。第１のバイパス入口プレナム（２８）は、第１の管板（３０）において下流方向で終結している。第１の組のバイパス管（３３）が、第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通しており、第１の管板（３０）から下流へと延びており、開いた下流端（３４）で終結している。第１の主入口プレナム（２９）は第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる。第１の主入口プレナム（２９）は、第２の管板（３１）において下流方向で終結している。第１の主入口プレナム（２９）は、第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で第１の組のバイパス管（３３）を包囲している。第１の組の主管（３２）の各々１つが、第１の主入口プレナム（２９）と流体連通しており、第２の管板（３１）の下流へと延びており、第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲している。第１の組の主管における各々の主管（３２）は第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通している。第１の組のバイパス管（３３）のバイパス管（３３）のうちの１つの各々の開いた下流端（３４）において、第１の主流（ＭＦ₁）の一部が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）へと、それぞれの主管（３２）の残りの下流部分に沿って流れる第１の混合流（ＣＦ₁）の一部を形成するために、第１のバイパス流（ＢＦ₁）のそれぞれの一部と混合する。第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体との間の熱交換が、第１の組の主管（３２）と第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる第１の主流（ＭＦ₁）を介して達成される。

【0078】

図３を引き続き参照すると、第２のバイパス入口プレナム（４８）は第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる。第２のバイパス入口プレナム（４８）は、第４の管板（５０）において下流方向で終結している。第４の管板（５０）は、第１の管板（３０）と同じ平面において延びている。第２の組のバイパス管（５３）が、第２のバイパス入口プレナム（４８）と流体連通しており、第４の管板（５０）から下流へと延びており、開いた下流端（５４）で終結している。第２の主入口プレナム（４９）は第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる。第２の主入口プレナム（４９）は、第２の管板（３１）において下流方向で終結している。第２の主入口プレナム（４９）は、第４および第２の管板（５０、３１）の間において封止する仕方で第２の組のバイパス管（５３）を包囲している。第２の組の主管（５２）の各々１つが、第２の主入口プレナム（４９）と流体連通しており、第２の管板（３１）の下流へと延びており、第２の組のバイパス管（５３）のそれぞれ１つを同軸で包囲している。第２の組の主管（５２）における各々の主管（５２）は第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通している。第２の組のバイパス管（５３）のバイパス管（５３）のうちの１つの各々の開いた下流端（５４）において、第２の主流（ＭＦ₂）の一部が、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）へと、それぞれの主管（５２）の残りの下流部分に沿って流れる第２の混合流（ＣＦ₂）の一部を形成するために、第２のバイパス流（ＢＦ₂）のそれぞれの一部と混合する。

【0079】

前述の反応剤管の数と同様に、主管およびバイパス管の数は、プロセス要件に依存して変わってもよい。典型的には、２〜１２本の主管および／またはバイパス管がある。主管のみが主流を高温のシェル側流体から分離し、一方、バイパス流の場合、主管の各々、主流自体、およびバイパス管の各々が、第１のバイパス流を高温のシェル側流体から分離しているため、第１および第２の主流（ＭＦ₁、ＭＦ₂）が、第１および第２のバイパス流（ＢＦ₁、ＢＦ₂）より高温のシェル側流体からのより大きな熱伝達に曝されることになることは、明らかである。

【0080】

第２の実施形態では、図４に示されているように、第１の入口プレナム（６９）が第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の入口プレナム（６９）がシェル（３５）の内部に配置されている。第１の出口プレナム（１１４、１１３）が、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通している。少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）が、第１の入口プレナム（６９）と第１の出口プレナム（１１４、１１３）との間で流体連通している。少なくとも１つの第１の主流管（６８）が、第１の制御弁（ＣＶ₁）から第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第１の入口プレナム（６９）の下流で熱交換器の内部へと延びており、第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びている。第１の主流（ＭＦ₁）は、第１の入口プレナム（６９）において、第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合され、第１の混合流（ＣＦ₁）は、少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）を通って流れる。

【0081】

図４を引き続き参照すると、シェル（３５）の内部に配置されている第２の入口プレナム（８９）が、第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる。第２の出口プレナム（１１５、１１３）が、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通している。少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）が、第２の入口プレナム（８９）と第２の出口プレナム（１１５、１１３）との間で流体連通している。少なくとも１つの第２の主流管（８８）が、第２の制御弁（ＣＶ₂）から第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、第２の入口プレナム（８９）の下流で熱交換器の内部へと延びており、第２の入口プレナム（８９）において終結するように戻って延びている。第２の主流（ＭＦ₂）は、第２の入口プレナム（８９）において、第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合され、第２の混合流（ＣＦ₂）は、少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）を通って流れる。

【0082】

前述の反応剤管の数と同様に、主流管（６８、８８）および反応剤管（７１、９１）の数は、プロセス要件に依存して変わってもよい。典型的には、２〜１２本の主流管（６８、８８）および／または反応剤管（７１、９１）がある。第１および第２の主流（ＭＦ₁、ＭＦ₂）のみが、第１および第２のバイパス流（ＢＦ₁、ＢＦ₂）よりも、高温のシェル側流体と熱伝達接触してさらなる距離を移動するため、主流（ＭＦ₁、ＭＦ₂）が、バイパス流（ＢＦ₁、ＢＦ₂）より高温のシェル側流体からのより大きな熱伝達に曝されることになることは、明らかである。

【0083】

運転中、酸化剤流れまたは燃料流れの流量に対するシェル側流体の流量の割合は、シェル側流体の種類、酸化剤の種類、シェル側流体の温度、事前加熱の前の酸化剤の温度、事前加熱の前の燃料の温度、所望の高温の酸化剤および高温の燃料の温度、プロセス要件、ならびに、熱交換器の具体的な構成を含む様々な要素に、取るに足らない形で依存している。典型的には、割合は少なくとも２：１である。

【0084】

シェル側流体の温度および高温燃焼ガスの温度も、シェル側流体の種類、燃焼ガスの種類、復熱器または再生器における熱交換前のシェル側流体の温度、高温燃焼ガスの温度、プロセス要件、および復熱器または再生器の具体的な構成を含む様々な要素に、取るに足らない形で依存している。より高い温度が可能である一方、典型的には、高温のシェル側流体は約７３０℃までの温度にある。典型的には、事前加熱の前の酸化剤および燃料は周囲温度にある。事前加熱の後、酸化剤は、典型的には約７００℃までの温度にあるが、より高い温度がなおも可能である。事前加熱の後、燃料は、典型的には約４５０℃までの温度にある。高温のシェル側流体と酸化剤の流れおよび燃料の流れとの間の熱交換の後、冷却されたシェル側流体は、典型的には、約２００〜３００℃の温度にある。

【0085】

選択的に、酸化剤の流れの各々は第１の熱交換器で事前加熱され、一方、燃料流れの各々は第２の熱交換器で事前加熱される。高温のシェル側流体の流れは並列に配置でき、それによって高温のシェル側流体の２つの流れが２つの熱交換器へと向かわされる。高温のシェル側流体の流れは、代わりに、直列で配置されてもよく、それによって、酸化剤の流れおよび燃料の流れの一方が、第１の熱交換器において、高温のシェル側流体との熱交換を通じて事前加熱され、第１の熱交換器を出て行くいくらか冷却された高温のシェル側流体が、第２の熱交換器において、酸化剤の流れおよび燃料の流れの他方を事前加熱するために用いられる。

【0086】

選択的に、シェル側流体は再循環されてもよい。再循環されることにより、シェル側流体と酸化剤流れおよび／または燃料流れとの間で熱交換が実施された後、回路を完結するために再生器または復熱器へと戻されることを意味している。この場合、空気以外のシェル側流体はよりコスト効率が良くなる。シェル側流体は、例えば、ヘリウムなどの高い熱伝導性の流体を選択することによって、導管間の熱伝達を最適化するように選択されてもよい。代替で、全体の熱伝達は、二酸化炭素など、高い熱容量の流体を選択することで最適化されてもよい。選択的に、シェル側流体は、任意の他の不活性ガス、または、ヘリウム、二酸化炭素、および他の不活性ガスのいずれかの混合物である。

【0087】

代替で、シェル側流体は空気であり、高温のシェル側空気は、適度に高温の空気を生成するために、冷たいシェル側空気との熱交換を通じて、事前熱交換器において周囲空気を事前加熱することで得られる。次に、適度に高温の空気は、高温のシェル側空気を生成するために、高温の燃焼／炉ガスとの熱交換を通じて、復熱器または再生器において加熱される。

【0088】

熱交換器の全体設計は、事前加熱された酸化剤（および／または燃料）を受け入れる複合燃焼器の全出力に基づいて最適化される。これは、酸化剤（または燃料）管の直径、酸化剤（または燃料）管の数、酸化剤（または燃料）管のピッチ（つまり、管から管への間隔）、および、酸化剤（または燃料）の直径に対する長さの比が、事前加熱された酸化剤（または燃料）を受け入れる燃焼器の全体の合わせた出力に基づいて最適化されることを意味している。これらの変数が最適化されると、熱交換器には単一のシェルが設けられる。そして、酸化剤（または燃料）の管が、熱交換器によって事前加熱される酸化剤（または燃料）の流れの数に基づいた組に分割され、各々の組が分離した酸化剤（または燃料）の流れを受け入れる。この設計の最適化は、事前加熱された酸化剤または燃料が供給される燃焼器に基づいて各々１つが個々に最適化されている熱交換器の組み合わせであって、組み合わされた熱交換器の数と等しいシェルの数を含む組み合わせとは、区別できる。熱交換器の組み合わせは、本発明の最適化された熱交換器より効率が悪い。シェルアンドチューブ式熱交換器は、円形、楕円形、矩形、および正方形を含むがこれらに限定されない、熱交換器の技術で従来から用いられている断面構成を有してもよい。

【0089】

第１の実施形態または第２の実施形態が選択されるかに拘らず、図５に最もよく示されているように、主管３２または反応剤管７１からの酸化剤（または燃料）の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）は、場合により、関連付けられた帽蓋１１５、１１７で包囲および封止されている関連付けられた集合空間１１４、１１６へと排出する（酸化剤または燃料の他の流れと関連付けられた帽蓋は、図６では示されていない）。帽蓋１１５、１１７の各々（他の流れの帽蓋を含む）は、シェル３６に直接的に連結されている。下流の管板９３と酸化剤（または燃料）の管９２（場合により、主管３２または反応剤管７１の下流部分を構成している）との組み合わせは、空間１２０を通って流れる高温のシェル側流体を混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）から分離している。管板９３とシェル３５の下流端との間にある空間１２２は、必然的にデッドスペースである。当業者は、特定の酸化剤（または燃料）の流れを集めるための具体的な構成／構造／装置が熱交換器の分野でよく知られている幅広い様々な技術から選択され得ることを認識するものである。この場合、各々の酸化剤（または燃料）の流れは、当然ながら、他の酸化剤（または燃料）の流れから分離されて維持される。

【0090】

各々の個々に分離して制御される酸化剤（または燃料）の流れの流量は、典型的には、プロセス要件に応答して、時間と共に変化させられる。酸化剤（または燃料）の流れのうちの１つまたはすべて未満の流れの流量が小さくされる場合、より遅い酸化剤（または燃料）の流れの流量は、他のより速い流量の流れより比較的より高い温度に加熱されるより遅い流量の流れを引き起こす。これは、熱交換器内部での酸化剤（または燃料）のより長い滞留時間が、高温の熱伝達流体とより遅い流量の流れとの間でより大きな熱伝達を可能にするためである。反対に、より大きい酸化剤（または燃料）の流れの流量は、より速い流量の流れのより短い滞留時間のため、他のより遅い流量の流れより比較的より低い温度に、より速い流量の流れを加熱させる。

【0091】

本発明の性能に拘らず、より大きい（または、より小さい）流量の流れを搬送する各々の酸化剤（または燃料）の管の熱膨張または熱収縮は、より大きい（または、より小さい）流量の流れが、他の流れより低い（または、高い）温度へと加熱され得るため、他の酸化剤（または燃料）流の熱膨張または熱収縮と異なる可能性がある。異なる熱膨張および／または熱収縮が酸化剤（または燃料）の管およびシェルに過度の応力を与え得る可能性を回避するために、酸化剤（または燃料）の管の各々の組には、別々の熱膨張連結部が設けられてもよい。この方法で、別々の連結部は、熱交換器を過度の応力に曝すことなく、異なる組の管の異なる膨張および収縮を可能にできる。図６に最もよく示されているように、酸化剤または燃料の各々の流れは、関連付けられた帽蓋１１５、１１７で包囲および封止されている関連付けられた集合空間１１４、１１６へと排出する（酸化剤または燃料の他の流れと関連付けられた帽蓋は、図６では示されていない）。各々の帽蓋１１５、１１７（他の流れのための帽蓋を含む）は、異なる熱膨張／熱収縮を受け入れるために、関連付けられた膨張連結部９４、９６を介して、シェル３６に連結されている。

【0092】

図６の熱交換器には、図５のもののように、下流の管板９３が設けられていない。より正確に言えば、熱交換器は「管板状」の分割体１１８を備えており、その分割体１１８は、一方において、高温のシェル側流体が流れるシェルの内部部分１２０と、他方において、分割体１１８とシェル３５の下流端との間にある空間１２２との間にある、不完全な封止を提供する。分割体１１８は、酸化剤（または燃料）の管９２がオリフィスを貫いての膨張または収縮を通じて滑ることができるように、より幅広い寸法があることだけを伴って、酸化剤（または燃料）の管９２の断面に近似している断面を有したオリフィスを備えている。高温のシェル側流体を熱交換器の排出端における集合空間１１４、１１６の酸化剤（または燃料）から分離するために（図５に示されているような）管板９３を使用する代わりに、酸化剤（または燃料）の管９２、膨張連結部９４、９６、および分割体１１８の組み合わせは、酸化剤と高温のシェル側流体とを分離して維持する。

【0093】

第３の実施形態では、図７に示しているように、熱交換器は、第１、第２、および第３のプレナム（１０９、１１１、１１３）を備えている。第３のプレナム（１１３）は、第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通している。少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）が、第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第１のプレナム（１０９）からシェル（３５）の内部を通って延びており、第２のプレナム（１１１）と流体連通している。第１のバイパス管（１０７）が、第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の制御弁（ＣＶ₁）と第２のプレナム（１１１）との間で延びており、熱交換器のシェルの外側に少なくとも一部延びている。第１の主流（ＭＦ₁）および第１のバイパス流（ＢＦ₁）が第２のプレナム（１１１）において混合される。少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）が、第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第２および第３のプレナム（１１１、１１３）の間で延びている。

【0094】

シェルアンドチューブ式熱交換器は、第２の供給流れ（ＦＦ₂）のための複製の要素を備えてもよい。分かりやすくする理由のために、図７は複製の要素を示していない。第１の主流（ＭＦ₁）および第１のバイパス流（ＭＦ₁）が、第１の主流（ＭＦ₁）および第１のバイパス流（ＢＦ₁）と並列に配置された同様の第２の主流（ＭＦ₂）および第２のバイパス流（ＢＦ₂）で複製され得ることは、理解されるものである。前述のように、異なる供給流れの数は限定されていない。したがって、図８の実施形態の設計が、プロセス要件に適合するためにモジュール式で拡大または縮小されてもよいことは、理解され得る。

【0095】

前述の反応剤管の数と同様に、上流および下流の反応剤管（１１０、１１２）の数は、限定されておらず、プロセス要件と選択された具体的な熱交換器設計とに依存して変わってもよい。典型的には、上流および下流の反応剤管（１１０、１１２）の数は２〜１２の範囲である。

【0096】

第１、第２、または第３の実施形態が選択されるかに拘らず、高温のシェル側流体は、典型的には、復熱器または再生器（５）から得られる。選択的には、冷却されたシェル側流体が、高温のシェル側流体を生成するために冷却されたシェル側流体を加熱するように、復熱器または再生器へと戻して再利用される。

【0097】

熱交換の方法およびシステムは、比較的より冷たい管側流体と比較的より暖かいシェル側流体との間の熱交換を必要とする幅広い様々なプロセスに適用され得る一方、燃焼器のために、より具体的には、溶鉱炉、金属溶解炉、またはガラス炉などの溶解炉と関連付けられた燃焼器のために、酸化剤または燃料のいずれかの事前加熱と共に有利に使用される。

【0098】

炉への本発明のある一般化された図示の適用が、図８に示されている。高温燃焼ガス１が、熱伝達流体（つまり、シェル側流体）３を復熱器または再生器５で事前加熱する。その結果得られた高温のシェル側流体７は、酸化剤を事前加熱するための熱交換器９へと流れ、そこで低温の酸化剤の流れ１１_A、１１_B、１１_C、１１_Dと熱交換する。その結果得られた高温の酸化剤の流れ１３_A、１３_B、１３_C、１３_Dは、燃焼器２３_A、２３_B、２３_C、２３_Dへと向かわされる。燃料の流れ１９_A、１９_B、１９_C、１９_Dが燃焼器２３_A、２３_B、２３_C、２３_Dへと向かわされ、そこで、燃料は高温の酸化剤と共に燃焼して高温燃焼ガス１を生成する。高温のシェル側流体は、熱交換器９において冷却され、選択的に、ループを完結するために、シェル側流体３として復熱器または再生器５へと再循環される。

【0099】

炉への本発明の別の一般化された図示の適用が、図９に示されている。高温燃焼ガス１が、シェル側流体３を復熱器または再生器５で事前加熱する。その結果得られた高温のシェル側流体７は、燃料を事前加熱するための熱交換器１７へと流れ、そこで低温燃料の流れ１９_A、１９_B、１９_C、１９_Dと熱交換する。その結果得られた高温燃料の流れ２１_A、２１_B、２１_C、２１_Dは燃焼器２３_A、２３_B、２３_C、２３_Dへと向かわされ、そこで、高温燃料は酸化剤の流れ１１_A、１１_B、１１_C、１１_Dと燃焼する。高温のシェル側流体は、熱交換器１７において冷却され、選択的に、ループを完結するために、シェル側流体３として復熱器または再生器５へと再循環される。

【0100】

炉への本発明の別の一般化された図示の適用が、図１０に示されている。高温燃焼ガス１が、シェル側流体３を復熱器または再生器５で事前加熱する。その結果得られた高温のシェル側流体７は、酸化剤を事前加熱するための熱交換器９へと流れ、そこで低温の酸化剤の流れ１１_A、１１_B、１１_C、１１_Dと熱交換する。その結果得られた高温の酸化剤の流れ１３_A、１３_B、１３_C、１３_Dは、燃焼器２３_A、２３_B、２３_C、２３_Dへと向かわされる。高温のシェル側流体は、熱交換器９で冷却され、燃料を事前加熱するための熱交換器１７へと向かわされ、そこで低温の燃料の流れ１９_A、１９_B、１９_C、１９_Dと熱交換する。その結果得られた高温の燃料の流れ２１_A、２１_B、２１_C、２１_Dが燃焼器２３_A、２３_B、２３_C、２３_Dへと向かわされ、そこで、高温の燃料は高温の酸化剤と燃焼して高温燃焼ガス１を生成する。選択的に、シェル側流体３（復熱器または再生器５における加熱の前）は、熱交換器１７における熱交換の後、冷却されたシェル側流体であり得る。

【0101】

図８〜図１０は、酸化剤の４つの流れ１１_A、１１_B、１１_C、１１_Dごとに対する１つの熱交換器と、燃料の４つの流れ１９_A、１９_B、１９_C、１９_Dごとに対する１つの熱交換器とを示しているが、本発明はこのような方法に限定されていない。より正確に言えば、各熱交換器は、２つまたは３つ程の少ない数の酸化剤の流れ１１_A、１１_B、１１_C、１１_Dまたは燃料の流れ１９_A、１９_B、１９_C、１９_Dを取り扱ってもよいし、あるいは、４つを超える数を取り扱ってもよい。また、図８〜図１０は４つの燃焼器だけを示しているが、２つまたは３つ程の少ない数、あるいは、数十の多くの数があってもよい。ガラス溶解炉の場合では、典型的には、炉の一方の側のすべての燃焼器（事前加熱された酸化剤および／または燃料を利用する燃焼器）は、事前加熱された酸化剤と事前加熱された燃料とを一対の熱交換器（１つが酸化剤用で、１つが燃料用）から受け入れるが、反対の側のすべての燃焼器は、事前加熱された酸化剤と事前加熱された燃料とを異なる対の熱交換器（ここでも、１つが酸化剤用で、１つが燃料用）から受け入れる。また、図１０は、シェル側流体３が燃料を事前加熱するために使用される前の酸化剤の事前加熱を示しているが、この順番は逆にされてもよい。

【0102】

図２に示された制御方式が図８の炉に適用されるとき、第１の制御弁（ＣＶ₁）は、酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。第２の制御弁（ＣＶ₂）は、酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れる。高温のシェル側流体は、復熱器または再生器（５）の出口（６）から受け入れられる空気である。第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）は、それぞれ装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において気体燃料と燃焼される。酸化剤の他の流れ（１１_C、１１_D）が熱交換器で同様に事前加熱され得ることは、理解されるものである。

【0103】

図２に示された制御方式が図９の炉に適用されるとき、第１の制御弁（ＣＶ₁）は、気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。第２の制御弁は、気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れを受け入れる。高温のシェル側流体は、復熱器または再生器（５）の出口（６）から受け入れられる空気である。第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）は、それぞれ装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において酸化剤と燃焼される。燃料の他の流れ（１９_C、１９_D）が熱交換器で同様に事前加熱され得ることは、理解されるものである。

【0104】

図２に示された制御方式が図１０の炉に適用されるとき、２つの熱交換システムのうちの第１の方の第１の制御弁（ＣＶ₁）は、酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。２つの熱交換システムのうちの第１の方の第２の制御弁（ＣＶ₂）は、酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れる。２つの熱交換システムのうちの第２の方の第１の制御弁（ＣＶ₁）は、気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れる。２つの熱交換システムのうちの第２の方の第２の制御弁（ＣＶ₂）は、気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れる。高温のシェル側流体は、復熱器または再生器（５）の出口（６）から受け入れられる空気である。２つの熱交換システムのうちの第１の方からの第１の混合流（ＣＦ₁）と、２つの熱交換システムのうちの第２の方からの第１の混合流（ＣＦ₁）とが、装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第１の燃焼器（２３_A）において燃焼される。２つの熱交換システムのうちの第１の方からの第２の混合流（ＣＦ₂）と、２つの熱交換システムのうちの第２の方からの第２の混合流（ＣＦ₂）とは、装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、第２の燃焼器（２３_B）において燃焼される。燃料の他の流れ（１９_C、１９_D）と酸化剤の他の流れ（１１_C、１１_D）が熱交換器で同様に事前加熱され得ることは、理解されるものである。

【0105】

燃焼器は、燃料を酸化剤と燃焼するのに適した任意の燃焼器、具体的には、例えば米国特許第６，９１０，８７９号、米国特許出願公開第２００７−０１７２７８１号、および米国特許出願公開第２００７−０２８１２５４号によって開示されているものといった、金属炉またはガラス炉など、溶解炉で使用するのに適した燃焼器であり得る。

【0106】

本発明は、その特定の実施形態と併せて説明されてきたが、多くの代替、改良、および変形が、前述の記載に鑑みて当業者には明らかとなるものである。したがって、すべてのこのような代替、改良、および変形を、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内にあるとして包含することが、意図されている。本発明は、開示された要素を適切に備え得る、それら要素から成り得る、または、それら要素から必然的に成り得るものであり、開示されていない要素がなくても実施され得る。さらに、第１および第２など、順番に言及する言葉がある場合、それらは例示の意味で理解されるべきであり、限定する意味で理解されるべきではない。例えば、ある複数のステップが単一のステップへと組み合わされ得ることは、当業者によって認識できる。

【0107】

単数形の「１つ（ａ、ａｎ、およびｔｈｅ）」は、文脈がそうではないことを明確に指示していない場合、複数の指示対象を含んでいる。

【0108】

請求項における「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、実質的に特定される請求要素が非排他的な列挙であること、つまり、他のものが、追加的に含まれてもよく、「備える」の範囲内に留まり得ることを意味する非制限的な移行部の用語である。「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書では、より限定される移行部の用語「必然的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」および「成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」を必ず包含するとして定義され、そのため、「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「必然的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」または「成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」によって置き換えられてもよく、「備える（Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の明示的に定義された範囲内に留まり得る。

【0109】

請求項における「提供する（Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ）」は、何かを備え付ける、供給する、利用可能にする、または準備することを意味するように定義される。ステップは、反対に、請求項において表明言語のない場合に任意の主体によって実施され得る。

【0110】

選択的な、または、選択的には、実質的に記載された事象または状況が起こり得るか、または、起こり得ないことを意味する。記載は、事象または状況が起こる例と、事象または状況が起こらない例とを含んでいる。

【0111】

範囲は、本明細書では、およそのある特定の値から、および／または、およその別の特定の値までとして表され得る。このような範囲が表現されるとき、他の実施形態は、前記範囲内のすべての組み合わせと共に、ある特定の値から、および／または、他の特定の値までであることは、理解されるものである。

【0112】

本明細書で特定されたすべての参考文献は、各々が引用される特定の情報についても同様に、それらの全体において参照により本出願へと、本明細書によって各々組み込まれている。

以下に、出願時の特許請求の範囲の記載事項を付記する。
［１］ 反応剤流れの変更可能な部分的バイパスを利用する向流シェルアンドチューブ式熱交換器の内部部品の過熱を低減するための方法であって、
冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を、第１の制御弁（ＣＶ₁）で、前記冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）と前記冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）とに分割するステップと、ここで、前記第１の主流（ＭＦ₁）が、向流シェルアンドチューブ式熱交換器の管側において前記熱交換器を通って流れるものであり、
前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で前記シェルアンドチューブ式熱交換器において熱を交換し、加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）と冷却されたシェル側流体の流れとを生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するステップと、ここで、前記第１の混合流（ＣＦ₁）が前記熱交換器の第１の反応剤出口（ＲＯ₁）において前記熱交換器を出て行くものであり、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、前記第１の混合流（ＣＦ₁）の温度を測定するステップと、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）の前記測定された温度に基づいて、前記制御弁（ＣＶ₁）で、前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割から生じる前記第１の主流（ＭＦ₁）と前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）との相対的割合を制御するステップと、ここにおいて、より少ない熱が、前記シェル側流体から前記第１の主流（ＭＦ₁）へと伝達されるよりも、前記シェル側流体から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）へと伝達されるものである、
を備える方法。
［２］ 冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を、第２の制御弁（ＣＶ₂）で、前記冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）と前記冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）とに分割するステップと、前記第２の主流（ＭＦ₂）が、前記管側においてシェルアンドチューブ式熱交換器を通って流れる、
前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で前記シェルアンドチューブ式熱交換器において熱を交換し、加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）と冷却されたシェル側流体の流れとを生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するステップと、前記第２の混合流（ＣＦ₂）が前記熱交換器の第２の反応剤出口（ＲＯ₂）において前記熱交換器を出て行く、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）またはその下流において、前記第２の混合流（ＣＦ₂）の温度を測定するステップと、
前記第２の混合流（ＣＦ₂）の前記測定された温度に基づいて、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）で、前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）の分割から生じる前記第２の主流（ＭＦ₂）と前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）との相対的割合を制御するステップと
をさらに備え、ここにおいて、
より少ない熱が、前記シェル側流体から前記第２の主流（ＭＦ₂）へと伝達されるよりも、前記シェル側流体から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）へと伝達される、
前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）から前記第１の主流およびバイパス流（ＭＦ₁、ＢＦ₁）への前記相対的割合の制御が、前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）から前記第２の主流およびバイパス流（ＭＦ₂、ＢＦ₂）への前記相対的割合の制御から独立している、［１］に記載の方法。
［３］ 前記反応剤が、空気の酸素濃度より多い酸素濃度を有する酸化剤である、［１］に記載の方法。
［４］ 前記反応剤が工業的に純粋な酸素である、［３］に記載の方法。
［５］ 前記反応剤が酸素の濃い空気である、［３］に記載の方法。
［６］ 前記反応剤が気体燃料である、［１］に記載の方法。
［７］ 前記シェル側流体が空気または不活性ガスである、［１］に記載の方法。
［８］ 前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結し、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲する第１の主入口プレナム（２９）と、
各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第２の管板（３１）の下流に延び、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第１の組の主管（３２）と、前記第１の組の主管における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記バイパス管（３３）のうちの１つの各々の開いた下流端（３４）において、前記第１の主流（ＭＦ₁）の一部が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）へと、前記それぞれの主管（３２）の残りの下流部分に沿って流れる前記第１の混合流（ＣＦ₁）の一部を形成するために、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）のそれぞれの一部と混合し、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換が、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）を介して達成される、
を備える、［１］に記載の方法。
［９］ 前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結し、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲する第１の主入口プレナム（２９）と、
各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第２の管板（３１）の下流に延び、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第１の組の主管（３２）と、前記第１の組の主管における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記バイパス管（３３）のうちの１つの各々の開いた下流端（３４）において、前記第１の主流（ＭＦ₁）の一部が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）へと、前記それぞれの主管（３２）の残りの下流部分に沿って流れる前記第１の混合流（ＣＦ₁）の一部を形成するために、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）のそれぞれの一部と混合し、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換が、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）を介して達成される、
前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、第４の管板（５０）において下流方向で終結する第２のバイパス入口プレナム（４８）と、前記第４の管板（５０）が、前記第１の管板（３１）と同じ平面において延び、
前記第２のバイパス入口プレナム（４８）と流体連通し、前記第４の管板（３１）から下流へと延び、開いた下流端（５４）で終結する第２の組のバイパス管（５３）と、
前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第２の管板（３１）において下流方向で終結し、前記第４および第２の管板（５０、３１）の間において封止する仕方で前記第２の組のバイパス管（５３）を包囲する第２の主入口プレナム（４９）と、
各々１つが、前記第２の主入口プレナム（４９）と連通し、前記第２の管板（３１）の下流に延び、前記第２の組のバイパス管（５３）のそれぞれ１つを同軸で包囲する第２の組の主管（５２）と、前記第２の組の主管（５２）における各々の前記主管（５２）が第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、前記第２の組のバイパス管（５３）の前記バイパス管（５３）のうちの１つの各々の開いた下流端（５４）において、前記第２の主流（ＭＦ₂）の一部が、前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）へと、前記それぞれの主管（５２）の残りの下流部分に沿って流れる前記第２の混合流（ＣＦ₂）の一部を形成するために、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）のそれぞれの一部と混合する、
を備える、［２］に記載の方法。
［１０］ 前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、シェル（３５）の内部に配置される第１の入口プレナム（６９）と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４、１１３）と、
前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の出口プレナム（１１４、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１の入口プレナム（６９）の下流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第１の主流管（６８）と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）が、前記第１の入口プレナム（６９）において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合され、前記第１の混合流（ＣＦ₁）が、前記少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）を通って流れる、
を備える、［１］に記載の方法。
［１１］ 前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、シェル（３５）の内部に配置される第１の入口プレナム（６９）と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４、１１３）と、
前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の出口プレナム（１１４、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１の入口プレナム（６９）の下流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第１の主流管（６８）と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）が、前記第１の入口プレナム（６９）において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合され、前記第１の混合流（ＣＦ₁）が、前記少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）を通って流れる、
前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、前記シェル（３５）の内部に配置される第２の入口プレナム（８９）と、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する第２の出口プレナム（１１５、１１３）と、
前記第２の入口プレナム（８９）と前記第２の出口プレナム（１１５、１１３）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）と、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第２の入口プレナム（８９）の下流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第２の入口プレナム（８９）において終結するように戻って延びる少なくとも１つの第２の主流管（８８）と、ここにおいて、前記第２の主流（ＭＦ₂）が、前記第２の入口プレナム（８９）において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合され、前記第２の混合流（ＣＦ₂）が、前記少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）を通って流れる、
を備える、［２］に記載の方法。
［１２］ 前記熱交換器が、
第１、第２、および第３のプレナム（１０９、１１１、１１３）と、前記第３のプレナム（１１３）が前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１のプレナム（１０９）から前記シェル（３５）の内部を通って延び、前記第２のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）と、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第２のプレナム（１１１）との間で延び、前記熱交換器の前記シェルの外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）および前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が前記第２のプレナム（１１１）において混合される、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第２および第３のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と
を備える、［１］に記載の方法。
［１３］ 前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
第１、第２、および第３のプレナム（１０９、１１１、１１３）と、前記第３のプレナム（１１３）が前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する、
前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、前記第１のプレナム（１０９）から前記シェル（３５）の内部を通って延び、前記第２のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）と、
前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第２のプレナム（１１１）との間で延び、前記熱交換器の前記シェルの外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）および前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が前記第２のプレナム（１１１）において混合される、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第２および第３のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、
第４、第５、および第６のプレナム（１０７、１１１、１１３）と、前記第４のプレナム（１１３）が前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する、
前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第４のプレナム（１０９）から前記シェル（３５）の内部で延び、前記第５のプレナム（１１１）と流体連通する少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）と、
前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）と前記第５のプレナム（１１１）との間で延び、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第２のバイパス管（１０７）と、ここにおいて、前記第２の主流（ＭＦ₂）および前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）が前記第５のプレナム（１１１）において混合される、
前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、前記第５および第６のプレナム（１１１、１１３）の間で延びる、少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）と
を備える、［２］に記載の方法。
［１４］ 前記高温のシェル側流体が復熱器または再生器から得られる、［１］に記載の方法。
［１５］ 前記冷却されたシェル側流体が、前記高温のシェル側流体を生成するために前記冷却されたシェル側流体を加熱するように、復熱器または再生器へと向かわされる、［１４］に記載の方法。
［１６］ 前記シェル側流体が空気であり、高温のシェル側空気が、
適度に高温の空気を生成するために、前記冷たいシェル側空気との熱交換を通じて、事前熱交換器において周囲空気を事前加熱するステップと、
前記高温のシェル側空気を生成するために、高温の炉ガスとの熱交換を通じて、復熱器または再生器において前記適度に高温の空気を加熱するステップと
によって得られる、［１］に記載の方法。
［１７］ 前記第１および第２の反応剤出口（ＲＯ₁、ＲＯ₂）を出て行く前記第１の混合流（ＣＦ₁）を、炉と運転可能に関連付けられる第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）に向かわせるステップをさらに備え、ここにおいて、
前記シェル側流体が空気であり、
前記第１および第２の反応剤が、同じであり、工業的に純粋な酸素、酸素の濃い空気、および天然ガスから成る群から選択され、
前記第１および第２の反応剤が工業的に純粋な酸素または酸素の濃い空気である場合、前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の前記第１および第２の反応剤が前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において燃料と燃焼され、
前記第１および第２の反応剤が天然ガスである場合、前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）の前記第１および第２の反応剤が前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において酸化剤と燃焼され、
前記炉がガラス溶解炉である、［２］に記載の方法。
［１８］ 反応剤流れの変更可能な部分的バイパスを利用してその内部部品の過熱を低減するための改良された向流シェルアンドチューブ式熱交換システムであって、
冷却反応剤の第１の供給流れ（ＦＦ₁）を、前記冷却反応剤の第１の主流（ＭＦ₁）と前記冷却反応剤の第１のバイパス流（ＢＦ₁）とに分割するように適合および構成される第１の制御弁（ＣＶ₁）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から冷却反応剤の前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１の主流入口導管（２７、６７、１０６）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から冷却反応剤の前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１のバイパス流入口導管（２６、６６、１０７）と、
熱交換空間を備えるシェル（３５）の内部と流体連通するシェル側流体の入口および出口（ＳＩ、ＳＯ）を有するシェル（３５）と、
前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、
前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための手段と、ここにおいて、前記第１の主流（ＭＦ₁）と前記高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段によって前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で交換されるより、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間でより多くの熱を交換させることができるように構成および適合されるものであり、
加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための手段と、
前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する少なくとも１つの第１の下流反応剤管（９２、１１２）と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）から前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れる第１の出口導管と、
前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）またはその下流において、前記出口導管に配置される第１の温度センサ（Ｔ₁）と、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）による冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）の分割によって生成される前記第１の主流（ＭＦ₁）および前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）の相対的割合を制御するように適合および構成されるプログラム可能な論理的制御装置（Ｃ）と、ここで、前記制御が、前記第１の温度センサ（Ｔ₁）によって感知される前記第１の混合流（ＣＦ₁）の温度に基づくものであり、
を備える、改良された向流シェルアンドチューブ式熱交換システム。
［１９］ 冷却反応剤の第２の供給流れ（ＦＦ₂）を、前記冷却反応剤の第２の主流（ＭＦ₂）と前記冷却反応剤の第２のバイパス流（ＢＦ₂）とに分割するように適合および構成される第２の制御弁（ＣＶ₂）と、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から冷却反応剤の前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる第２の主流入口導管（４７、８７、１０６）と、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から冷却反応剤の前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第２のバイパス流入口導管（４６、４６、１０７）と、
前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と前記高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための手段と、
前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための手段と、ここにおいて、前記第２の主流（ＭＦ₂）と前記高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段によって前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で交換されるより、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間でより多くの熱を交換させることができるように構成および適合されるものであり、
加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための手段と、
前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する少なくとも１つの第２の下流反応剤管（９２、１１２）と、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）から前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れる第２の出口導管と、
前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）またはその下流において、前記第２の出口導管に配置される第２の温度センサ（Ｔ₂）と、ここにおいて、前記プログラム可能な論理的制御装置（Ｃ）が、前記第２の温度センサ（Ｔ₂）によって感知される前記第２の混合流（ＣＦ₂）の温度に基づいて、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）による冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）の分割によって生成される前記第２の主流（ＭＦ₂）および前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）の相対的割合を制御するように適合および構成されるものであり、
をさらに備える、［１８］に記載の熱交換システム。
［２０］ ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
２）前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と を備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結する第１の主入口プレナム（２９）と、
２）各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記開いた下流端（３４）を越えて前記第２の管板（３１）の下流に延びる第１の組の主管（３２）と
を備え、
ｃ）前記第１の主入口プレナム（２９）が、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲し、
ｄ）前記第１の組の主管（３２）における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、
ｅ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の組の主管（３２）の前記主管（３２）の一部を備え、ここにおいて、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が、前記開いた下流端（３４）を出て行き、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）と混合し、
ｆ）前記開いた端の下流の前記第１の組の主管（３２）の残りの部分が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にする、［１８］に記載の熱交換システム。
［２１］ ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、第１の管板（３０）において下流方向で終結する第１のバイパス入口プレナム（２８）と、
２）前記第１のバイパス入口プレナム（２８）と流体連通し、前記第１の管板（３０）から下流へと延び、開いた下流端（３４）で終結する第１の組のバイパス管（３３）と を備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れ、第２の管板（３１）において下流方向で終結する第１の主入口プレナム（２９）と、
２）各々１つが、前記第１の主入口プレナム（２９）と連通し、前記第１の組のバイパス管（３３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、前記第１の組のバイパス管（３３）の前記開いた下流端（３４）を越えて前記第２の管板（３１）の下流に延びる第１の組の主管（３２）と
を備え、
ｃ）前記第１の主入口プレナム（２９）が、前記第１および第２の管板（３０、３１）の間において封止する仕方で前記第１の組のバイパス管（３３）を包囲し、
ｄ）前記第１の組の主管（３２）における各々の前記主管（３２）が前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通し、
ｅ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の組の主管（３２）の前記主管（３２）の一部を備え、ここにおいて、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）が、前記開いた下流端（３４）を出て行き、前記第１の組の主管（３２）と前記第１の組のバイパス管（３３）との間にある環状空間で流れる前記第１の主流（ＭＦ₁）と混合し、
ｆ）前記開いた端の下流の前記第１の組の主管（３２）の残りの部分が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にし、
ｇ）前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、第４の管板（５０）において下流方向で終結する第２のバイパス入口プレナム（４８）と、前記第４の管板（５０）が、前記第２の管板（３１）と同じ平面において延び、
２）前記第２のバイパス入口プレナム（４８）と流体連通し、前記第４の管板（５０）から下流へと延び、開いた下流端（５４）で終結する第２の組のバイパス管（５３）と を備え、
ｈ）前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、
１）前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れ、前記第２の管板（３１）において下流方向で終結する第２の主入口プレナム（４９）と、
２）各々１つが、前記第２の主入口プレナム（４９）と連通し、前記第２の組のバイパス管（５３）のそれぞれ１つを同軸で包囲し、前記第２の組のバイパス管（５３）の前記開いた下流端（５４）を越えて前記第２の管板（３１）の下流に延びる第２の組の主管（５２）と
を備え、
ｉ）前記第２の主入口プレナム（４９）が、前記第４および第２の管板（５０、３１）の間において封止する仕方で前記第２の組のバイパス管（５３）を包囲し、
ｊ）前記第２の組の主管（５２）における各々の前記主管（５２）が前記第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通し、
ｋ）加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための前記手段が、前記第２の組の主管（５２）の前記主管（５２）の一部を備え、ここにおいて、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）が、前記開いた下流端（５４）を出て行き、前記第２の組の主管（５２）と前記第２の組のバイパス管（５３）との間にある環状空間で流れる前記第２の主流（ＭＦ₂）と混合し、
ｌ）前記開いた端（５４）の下流の前記第２の組の主管（５２）の残りの部分が、前記第２の混合流（ＣＦ₂）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にする、［１８］に記載の熱交換システム。
［２２］ ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１の入口導管（６６）を備え、前記第１の入口導管（６６）が前記熱交換器の内部へと延び、
ｂ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の入口導管（６６）と流体連通する第１の入口プレナム（６９）を備え、
ｃ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の入口プレナム（６９）の上流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第１の入口プレナム（６９）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の主流管（６８）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４）をさらに備え、
ｅ）前記熱交換器が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）に前記高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）をさらに備える、［１８］に記載の熱交換システム。
［２３］ 前記シェルアンドチューブ式熱交換器が、
ａ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第１の入口導管（６６）を備え、前記第１の入口導管（６６）が前記熱交換器の内部へと延び、
ｂ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記第１の入口導管（６６）と流体連通する第１の入口プレナム（６９）を備え、
ｃ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の入口プレナム（６９）の上流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第１の入口プレナム（６９）において終結するように戻って延びる、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）と前記第１の入口プレナム（６９）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の主流管（６８）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第１の出口プレナム（１１４）をさらに備え、
ｅ）前記熱交換器が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）に前記高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、前記第１の入口プレナム（６９）と前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）との間で流体連通する少なくとも１つの第１の反応剤管（７１）をさらに備え、
ｆ）前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第２の入口導管（８６）を備え、前記第２の入口導管（８６）が前記熱交換器の前記内部へと延び、
ｇ）加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための前記手段が、前記第２の入口導管（８６）と流体連通する第２の入口プレナム（８９）を備え、
ｈ）前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の入口プレナム（８９）の下流で前記熱交換器の内部へと延び、前記第２の入口プレナム（８９）において終結するように戻って延びる、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）と前記第２の入口プレナム（８９）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の主流管（８８）を備え、
ｉ）前記熱交換器が第２の出口プレナム（１１５）をさらに備え、
ｊ）前記熱交換器が、前記第２の混合流（ＣＦ₂）に前記高温のシェル側流体と熱を交換させることができる、前記第２の入口プレナム（８９）と前記第２の出口プレナム（１１５）との間で流体連通する少なくとも１つの第２の反応剤管（９１）をさらに備える、［１８］に記載の熱交換システム。
［２４］ ａ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１のプレナム（１０９）と、前記シェル（３５）の内部で延び、前記第１のプレナム（１０９）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）とを備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）を備え、
ｃ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）の下流で前記第１の主流（ＭＦ₁）を、および、前記第１のバイパス管（１０７）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第２のプレナム（１１１）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第３のプレナム（１１３）とをさらに備え、前記少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、前記第２および第３のプレナム（１０９、１１１）の間で前記シェル（３５）の内部に延びる、［１８］に記載の熱交換システム。
［２５］ ａ）前記熱交換空間において、前記第１の主流（ＭＦ₁）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる第１のプレナム（１０９）と、前記シェル（３５）の内部で延び、前記第１のプレナム（１０９）から前記第１の主流（ＭＦ₁）を受け入れる少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）とを備え、
ｂ）前記熱交換空間において、前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第１の制御弁（ＣＶ₁）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れ、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第１のバイパス管（１０７）を備え、
ｃ）加熱された反応剤の第１の混合流（ＣＦ₁）を生成するために、前記第１の主流（ＭＦ₁）を前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）と混合するための前記手段が、前記少なくとも１つの第１の上流反応剤管（１１０）の下流で前記第１の主流（ＭＦ₁）を、および、前記第１のバイパス管（１０７）から前記第１のバイパス流（ＢＦ₁）を受け入れる第２のプレナム（１１１）を備え、
ｄ）前記熱交換器が、少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）と、前記第１の反応剤出口（ＲＯ₁）と流体連通する第３のプレナム（１１３）とをさらに備え、前記少なくとも１つの第１の下流反応剤管（１１２）が、前記第１の混合流（ＣＦ₁）を受け入れ、前記第１の混合流（ＣＦ₁）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、前記第２および第３のプレナム（１０９、１１１）の間で前記シェル（３５）の内部に延び、
ｅ）前記熱交換空間において、前記第２の主流（ＭＦ₂）と高温のシェル側流体の流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる第４のプレナム（１０９）と、前記シェル（３５）の内部で延び、前記第４のプレナム（１０９）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を受け入れる少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）とを備え、
ｆ）前記熱交換空間において、前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と高温のシェル側流体の前記流れとの間で熱を交換するための前記手段が、前記第２の制御弁（ＣＶ₂）から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れ、前記熱交換器の前記シェル（３５）の外側に少なくとも一部延びる第２のバイパス管（１０７）を備え、
ｇ）加熱された反応剤の第２の混合流（ＣＦ₂）を生成するために、前記第２の主流（ＭＦ₂）を前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）と混合するための前記手段が、前記少なくとも１つの第２の上流反応剤管（１１０）から前記第２の主流（ＭＦ₂）を、および、前記第２のバイパス管（１０７）から前記第２のバイパス流（ＢＦ₂）を受け入れる第５のプレナム（１１１）を備え、
ｈ）前記熱交換器が、少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）と、前記少なくとも１つの第２の反応剤出口（ＲＯ₂）と流体連通する第６のプレナム（１１３）とをさらに備え、前記少なくとも１つの第２の下流反応剤管（１１２）が、前記第２の混合流（ＣＦ₂）を受け入れ、前記第２の混合流（ＣＦ₂）と前記高温のシェル側流体との間の熱交換を可能にするために、前記第５および第６のプレナム（１１１、１１３）の間で前記シェル（３５）の内部に延びる、［１８］に記載の熱交換システム。
［２６］ 前記シェル入口（ＳＩ）と流体連通している出口（６）を有する復熱器または再生器（５）をさらに備え、前記復熱器または再生器（４）が、前記シェル側流体を、加熱させ、前記シェル入口（ＳＩ）を介して前記熱交換空間に搬送させることができるように適合および構成される、［１８］に記載の熱交換システム。
［２７］ 前記復熱器または再生器（５）が、前記シェル出口（ＳＯ）と流体連通している入口（４）を備え、前記シェル出口（ＳＯ）から冷却されたシェル側流体を受け入れ、前記高温のシェル側流体を生成するために、前記冷却されたシェル側流体を加熱する、［２６］に記載の熱交換システム。
［２８］ 事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉であって、ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁（２２）に配置される第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１Ａ、１１Ｂ）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、［１８］に記載の熱交換システムとを備え、
第１および第２の冷却反応剤が、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から受け入れられる同じ冷却酸化剤であり、
前記燃焼器（２３_A、２３_B）が、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から前記気体燃料を受け入れ、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記第２の制御弁（ＣＶ₂）が、前記酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れ、
前記高温のシェル側流体が、前記復熱器または再生器（５）の前記出口（６）から受け入れられる空気であり、
前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）が、それぞれ前記装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において前記気体燃料と燃焼される、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉。
［２９］ 事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉であって、ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁（２２）に配置される第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、［１８］に記載の熱交換システムとを備え、
第１および第２の冷却反応剤が、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から受け入れられる同じ気体燃料であり、
前記燃焼器（２３_A、２３_B）が、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から前記酸化剤を受け入れ、
前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記第２の制御弁が、前記気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れを受け入れ、
前記高温のシェル側流体が、前記復熱器または再生器（５）の前記出口（６）から受け入れられる空気であり、
前記第１および第２の混合流（ＣＦ₁、ＣＦ₂）が、それぞれ前記装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第１および第２の燃焼器（２３_A、２３_B）において前記酸化剤と燃焼される、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉。
［３０］ 事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉であって、ガラス製造装入物または溶融ガラスを収容するように適合および構成される燃焼空間を包囲する炉の壁に配置される第１および第２の燃焼器と、気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）と、工業的に純粋な酸素および酸素の濃い空気から成る群から選択される酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）と、出口（６）を有する復熱器または再生器（５）と、２つの［１８］に記載の熱交換システムとを備え、
前記２つの熱交換システムのうちの第１の方の第１および第２の冷却反応剤が、前記気体燃料の供給源（１９_A、１９_B）から受け入れられる同じ気体燃料であり、
前記２つの熱交換システムのうちの第２の方の前記第１および第２の冷却反応剤が、前記酸化剤の供給源（１１_A、１１_B）から受け入れられる同じ酸化剤であり、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方の前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記酸化剤の供給源（１１_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方の前記第２の制御弁（ＣＶ₂）が、前記酸化剤の供給源（１１_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れ、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方の前記第１の制御弁（ＣＶ₁）が、前記気体燃料の供給源（１９_A）から、冷却反応剤の前記第１の供給流れ（ＦＦ₁）を受け入れ、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方の前記第２の制御弁（ＣＶ₂）が、前記気体燃料の供給源（１９_B）から、冷却反応剤の前記第２の供給流れ（ＦＦ₂）を受け入れ、
前記高温のシェル側流体が、前記復熱器または再生器（５）の前記出口（６）から受け入れられる空気であり、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方からの前記第１の混合流（ＣＦ₁）と、前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方からの前記第１の混合流（ＣＦ₁）とが、前記装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第１の燃焼器（２３_A）において燃焼され、
前記２つの熱交換システムのうちの前記第１の方からの前記第２の混合流（ＣＦ₂）と、前記２つの熱交換システムのうちの前記第２の方からの前記第２の混合流（ＣＦ₂）とが、前記装入物または溶融ガラスを加熱するように熱を生成するために、前記第２の燃焼器（２３_B）において燃焼される、事前加熱された１つまたは複数の反応剤を利用するガラス炉。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】