一种LNG冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置的制作方法

本发明涉及换热，具体是涉及一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置。

背景技术：

1、液化天然气（lng）作为清洁能源，在气化外输过程中会释放大量高品位冷能。采用乙烯-丙烷双循环有机朗肯循环（orc）系统回收该部分冷能发电，是提高lng接收站能源综合利用效率的重要技术路径。在该系统中，换热装置承担着利用lng冷能分别冷凝乙烯和丙烷工质的关键作用，其性能直接决定了发电效率。

2、由于lng从进口到出口存在近170℃的宽温区跨度（通常为-162℃至+5℃），而乙烯与丙烷的适宜冷凝温度存在较大差异（乙烯约为-100℃，丙烷约为-40℃），导致换热工况极为复杂。现有的多工质换热器多采用固定的管束布局和静态的内部隔仓结构，无法根据lng沿程的实际温度分布灵活调整换热区域的划分。在lng进站温度波动或发电负荷变化时，静态的温区划分极易导致换热过程出现偏差：例如乙烯冷凝区末端温度过高导致乙烯冷凝不充分，或丙烷冷凝区前端温度过低导致冷㶲利用率低下。这种缺乏柔性的换热匹配方式，限制了双循环系统的整体㶲效率，难以适应接收站变工况运行的实际需求。

3、因此，亟需一种能够根据lng沿程温变特性，灵活调整乙烯与丙烷换热区域划分的lng冷能发电用耦合换热装置。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的问题，提供一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，通过在换热罐内设置可沿轴向移动的导流隔件，将罐内腔动态分隔为乙烯冷凝仓与丙烷冷凝仓，并利用轴向温度传感阵列实时监测lng的区间温度，反馈控制导流隔件的位移，从而精准调节两冷凝仓的轴向长度比，使乙烯与丙烷的冷凝温度始终适配lng当前的沿程温升特性，解决了静态换热分区无法匹配lng变工况运行的难题，显著提升了双循环系统的冷能回收效率。

2、为解决现有技术问题，本发明提供一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，包括：换热罐，其上设有lng进口、lng出口、乙烯工质进口、丙烷工质进口、乙烯工质出口及丙烷工质出口;导流隔件，沿换热罐的轴向移动地设置于所述换热罐内，所述导流隔件上开设有供lng穿过的导通口，并将所述换热罐分隔为沿lng流向依次布置的乙烯冷凝仓与丙烷冷凝仓，所述导流隔件内还限定有相互独立的乙烯集液腔与丙烷集液腔；乙烯补偿式换热管束，布置于所述乙烯冷凝仓内，其进口端与乙烯工质进口连通，其出口端贯穿至乙烯集液腔并与乙烯集液腔连通，所述乙烯补偿式换热管束整体能够沿其轴向伸缩；丙烷补偿式换热管束，布置于丙烷冷凝仓内，其进口端与丙烷工质进口连通，其出口端贯穿至丙烷集液腔并与丙烷集液腔连通，所述丙烷补偿式换热管束整体能够沿轴向伸缩；位移驱动器，安装于换热罐的外壁，其输出端与导流隔件传动连接，用于驱动导流隔件沿所述换热罐的轴向移动并定位于预设档位，以调节乙烯冷凝仓与丙烷冷凝仓的轴向长度比；轴向温度传感阵列，沿换热罐的轴向间隔布置于所述换热罐内，用于监测lng流经乙烯冷凝仓与丙烷冷凝仓的区间温度，并向所述位移驱动器反馈温度信号，以驱动导流隔件移动至适配当前lng温升特性的位置，实现乙烯冷凝温度、丙烷冷凝温度与lng温区的动态匹配。

3、优选地，所述换热罐内腔的两端分别设置有乙烯缓冲腔和丙烷缓冲腔，所述乙烯工质进口和所述乙烯补偿式换热管束的进口端均与所述乙烯缓冲腔连通，所述丙烷工质进口和所述丙烷补偿式换热管束的进口端均与所述丙烷缓冲腔连通。

4、优选地，所述乙烯补偿式换热管束与所述丙烷补偿式换热管束结构相同，均包括固定管与活动管；所述固定管的一端与所述换热罐固定连接，另一端与所述活动管同轴套接并通过滑动密封结构连接；所述活动管远离所述固定管的一端与所述导流隔件连接，并随所述导流隔件的轴向移动而同步位移。

5、优选地，所述换热罐的外周套设有同轴布置的隔离筒，所述隔离筒的内壁与所述换热罐的外壁之间设有分隔环；所述分隔环将所述隔离筒与所述换热罐之间的环形空间分隔为相互隔绝的乙烯收集腔与丙烷收集腔；所述乙烯集液腔和所述乙烯工质出口均与所述乙烯收集腔连通， 所述丙烷集液腔和所述丙烷工质出口均与所述丙烷收集腔连通。

6、优选地，所述换热罐上开设有沿其轴向延伸的乙烯排出口和丙烷排出口，所述乙烯排出口与所述乙烯收集腔连通，所述丙烷排出口与所述丙烷收集腔连通，所述导流隔件上还开设有乙烯连通口和丙烷连通口，所述乙烯连通口连接所述乙烯排出口和乙烯集液腔，所述丙烷连通口连接所述丙烷排出口和丙烷集液腔。

7、优选地，所述导流隔件包括：密封筒，同轴密封滑动地设置在所述换热罐中，其内周中心位置设置有隔板；第一侧板和第二侧板同轴固定设置在所述隔板的两侧，所述第一侧板与所述隔板之间形成所述乙烯集液腔，所述第二侧板与所述隔板之间形成所述丙烷集液腔。

8、优选地，所述隔板上均匀分布有导通筒，所述导通筒的两端分别贯穿所述第一侧板以及所述第二侧板，所述导通筒内形成导通口。

9、优选地，所述隔离筒上设置有沿其轴向延伸的安装口，所述位移驱动器包括：滑动密封板，密封滑动地设置在所述安装口的外侧，其内设置有穿过所述安装口并且与所述密封筒固定连接的连接杆；直线驱动组件，设置在所述隔离筒外侧并且与所述滑动密封板连接，用于驱动所述滑动密封板沿所述安装口的长度方向移动。

10、优选地，所述直线驱动组件包括:丝杆，转动地设置在所述隔离筒的外侧，其贯穿所述滑动密封板并与其螺纹连接；电机，设置在隔离筒外侧，其输出轴与所述丝杆传动连接。

11、优选地，所述换热罐内交错布置有折流板，所述折流板将所述换热罐的内腔限定为呈折线形的lng折流通道。

12、本申请相比较于现有技术的有益效果是：

13、本装置通过设置可轴向移动的导流隔件，实现了乙烯与丙烷冷凝区域的动态划分。借助轴向温度传感阵列与位移驱动器的闭环控制，装置能够实时感知lng沿程的温度分布特性，并据此自适应调整两冷凝仓的长度配比，确保乙烯与丙烷的冷凝温度始终处于各自的最佳温区范围内，有效解决了静态分区导致的温区错配问题，大幅提升了冷能回收的㶲效率。

14、同时，将集液腔集成于导流隔件内部，简化了罐内管路布局，并利用补偿式换热管束的伸缩特性，保证了设备在频繁调节工况下的结构稳定性与长期运行的可靠性，特别适用于工况波动频繁的lng接收站冷能发电系统。

1.一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述换热罐内腔的两端分别设置有乙烯缓冲腔和丙烷缓冲腔，所述乙烯工质进口和所述乙烯补偿式换热管束的进口端均与所述乙烯缓冲腔连通，所述丙烷工质进口和所述丙烷补偿式换热管束的进口端均与所述丙烷缓冲腔连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述乙烯补偿式换热管束与所述丙烷补偿式换热管束结构相同，均包括固定管与活动管；

4.根据权利要求1或2所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述换热罐的外周套设有同轴布置的隔离筒，所述隔离筒的内壁与所述换热罐的外壁之间设有分隔环；

5.根据权利要求4所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述换热罐上开设有沿其轴向延伸的乙烯排出口和丙烷排出口，所述乙烯排出口与所述乙烯收集腔连通，所述丙烷排出口与所述丙烷收集腔连通，所述导流隔件上还开设有乙烯连通口和丙烷连通口，所述乙烯连通口连接所述乙烯排出口和乙烯集液腔，所述丙烷连通口连接所述丙烷排出口和丙烷集液腔。

6.根据权利要求4所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述导流隔件包括：

7.根据权利要求6所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述隔板上均匀分布有导通筒，所述导通筒的两端分别贯穿所述第一侧板以及所述第二侧板，所述导通筒内形成导通口。

8.根据权利要求6所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述隔离筒上设置有沿其轴向延伸的安装口，所述位移驱动器包括：

9.根据权利要求8所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述直线驱动组件包括:

10.根据权利要求1或2所述的一种lng冷能发电用乙烯-丙烷双循环耦合换热装置，其特征在于，所述换热罐内交错布置有折流板，所述折流板将所述换热罐的内腔限定为呈折线形的lng折流通道。