回热式并联型高效预冷及液化系统

技术特征：
1.一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，包括回热式制冷模块和预冷及液化模块；所述回热式制冷模块包括至少两个相同的回热式制冷机单元和直流外部循环单元；所述回热式制冷机单元包括依次连接的压缩机装置(1)、回热器、冷端换热器(12)；所述直流外部循环单元中，包括间壁式换热通道，其中直流自制冷机单元的任意位置引出后，经过一个或多个间壁式换热通道，之后再回到各自的回热器，从而完成直流循环；所述直流外部循环单元中设有直流控制阀，以此控制直流流量大小；所述预冷及液化模块包括依次连通的待预冷物料的料源(21)、进料控制机构(22)、间壁式换热器(30)、冷端换热管路(24)以及冷料收集组件(25)，所述料源(21)内待预冷物料通过间壁式换热器(30)进行预冷，之后进入至冷料收集组件(25)中；所述液化模块还包括物料在冷端换热管路(24)中液化的装置；所述间壁式换热通道置于所述间壁式换热器(30)内部或外部，使得直流通过间壁式换热通道与间壁式换热器(30)热耦合。2.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述回热式制冷模块还包括相位控制机构，所述相位控制机构分别与每个回热式制冷机单元耦合，以此同时调节多台制冷机之间的相位差，进而调节回热器冷端的直流流量大小。3.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述直流引出回热器结构的位置为回热器的冷端，或为回热器的冷端到回热器的热端之间区段的任意位置；所述直流自间壁式换热通道引入回热式制冷机系统的位置为回热器热端至压缩机装置(1)之间区段或回热器热端到回热器冷端之间区段的任意位置；所述直流的引出位置为一个或多个位置同时引出，以此形成一股或多股直流；所述间壁式换热通道为一个或多个，间壁式换热通道为多个时，多股直流被间壁式换热通道分配。4.根据权利要求3所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述直流外部循环单元中还包括增设的膨胀机构和压缩机构，所述直流引出回热器后与所述膨胀机构连接；所述膨胀机构为单个膨胀机构或多个膨胀机构的组合；所述膨胀机构设于一股直流或分别设于多股直流上；所述膨胀机构在直流上的位置为回热器冷端或冷端至热端中间的任一位置；所述膨胀机构为小孔阀、小孔、毛细管道、狭缝、多孔介质、中的一种，以此通过摩擦阻力和局部阻力实现节流降压；所述膨胀降压机构为透平膨胀机或活塞膨胀机；所述压缩机构为单个压缩机构或多个压缩机构的组合；所述压缩机构设于一股直流上或分别设于多股直流上；所述压缩机构为容积型增压的机构或透平式速度型增压的机构。5.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述直流自间壁式换热通道引出后引入回热器，或引入低压组件后再引入回热器，或直接由高压组件驱动，以此构成循环；
所述低压组件为低压管路或通过设置单向阀形成的低压腔；所述高压组件为高压管路或通过设置单向阀形成的高压腔。6.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述回热式制冷机单元为采用回热器部件实现热量的交变式储存与释放的制冷机；所述回热式制冷机包括gm制冷机、索尔维制冷机、斯特林制冷机、vm制冷机、脉管制冷机中的一种或多种制冷机进行多级耦合的混合结构；所述脉管制冷机为gm型脉管制冷机或斯特林型脉管制冷机。7.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述回热式制冷模块为回热器内置式结构或回热器外置式结构；所述回热器内置式结构中，回热器内置于膨胀活塞中；所述回热器外置式结构中，膨胀活塞和回热器分体式设置；所述回热式制冷模块包括单级结构和多级耦合结构，所述多级耦合结构包括多级热耦合结构、多级气耦合结构、热耦合与气耦合混合结构。8.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述回热式制冷模块中的平均工作压力为0.1至2000倍的大气压；所述预冷及液化模块的工作压力为0.01至2000倍的大气压。9.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述的料源(21)包括高于预设温度的料源、冷料收集组件中蒸发的气体中的一种或者两者的组合。10.根据权利要求1所述的一种回热式并联型高效预冷及液化系统，其特征在于，所述预冷及液化模块能够进行预冷功能或液化功能，或同时进行预冷功能和液化功能，待预冷物料的液化量占待预冷物料总量的比例为0％-100％；所述待预冷物料包括气体、液体、固体中的任意一种或多种的混合；所述待预冷物料包括纯净物或多种物质组成的混合物；所述预冷及液化模块的进料数量最大值为该物料的热容与多股相位互补直流的热容在各温区相匹配的最大值，所述预冷及液化模块的进料数量实际值的范围为进料数量最大值与零之间。

技术总结
本发明涉及一种回热式并联型高效预冷及液化系统，包括回热式制冷模块和预冷及液化模块；所述回热式制冷模块包括多个相同的回热式制冷机单元以及直流外部循环单元；所述回热式制冷机单元包括依次连接的压缩装置、回热器、冷端换热器；所述直流外部循环单元中，两股或多股直流引入同一个或多个间壁式换热通道并经过多个外部通道后回到回热器，从而完成直流循环；同时通过相位控制机构，调节两台或多台制冷机之间的相位，使得冷端直流大小形成补充关系。与现有技术相比，本发明通过两台或多台制冷机并联的模式使得各个阶段的直流更为恒定，可提供更为恒定的冷量，从而与待预冷及液化物料的需冷量相匹配，降低温差，提高液化效率。率。率。


技术研发人员：曹强 王苗苗 陈超杰 李芃
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2022.08.23
技术公布日：2022/11/11