CN100559109C - 液-固混合式除湿器和除湿方法 - Google Patents

液-固混合式除湿器和除湿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种液-固混合式除湿器，其包括通过除湿风管依次串联的除湿溶液容器和除湿转轮。其中还可再并行配置再生子系统，即通过再生风管依次串联的加热器、所述除湿转轮、除湿溶液再生容器。还提供了一种液-固混合式除湿方法，其包括：将待处理的湿空气依次输送到除湿溶液容器和除湿转轮。其中还可包括再生流程，即：将由环境来的空气加压后送入加热器中升温后，输送到所述除湿转轮中；将流出除湿转轮的热空气输送到并再生除湿溶液再生容器。所述的除湿器及除湿方法可以保证大除湿量、低露点，还可以充分利用固体除湿转轮再生后温度仍旧较高的热量加热除湿溶液再生容器中的溶液，从而做到高温再生能量的梯级利用、节能效果明显。

Description

液-固混合式除湿器和除湿方法
技术领域
本发明涉及一种用于空气除湿干燥、通风与空调工程领域的设备和空气处理新方法，具体是一种利用化学溶液除湿与固体吸附剂除湿相结合的两段式混合除湿器。
背景技术
在干燥工程中，通常采用高温加热或低温露点除湿的方法降低空气的相对湿度，需要消耗大量燃料或电能。而在空调系统中，对空气的降温处理要求冷源的温度低于房间空气的干球温度，对空气的除湿处理则要求冷源的温度低于房间空气的露点温度。传统空调系统使用同一冷源对空气进行降温和除湿处理，因而造成低温冷源能量的浪费。目前常用的空调方式，排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现热湿统一处理，同样需要消耗大量燃料或电能。
传统空气除湿和空调系统存在的高能耗问题是由系统用同一冷源对空气进行降温和除湿、除湿采用冷凝除湿方式造成的。传统的冷却除湿方法制冷功耗大、高品位能量消耗大，而且微生物污染严重，相对湿度精确控制较难。如果将空调除湿过程和降温过程分开进行，在对空气降温前先用吸附除湿的方法将其中的水蒸汽除去，再对空气进行降温。这时制冷设备仅需承担空气的显热负荷，而不必承担潜热负荷，因此所需制冷量大大减少。并且由于可以采用较高温度的冷源作为降温手段，因此制冷系统的能源效率比提高，这也可以显著节省高品位能源。
常用的吸附除湿方法有固体吸附式除湿和液体吸收式除湿两种。固体吸附式除湿(例如转轮除湿)可以达到很低的露点温度；但在转轮除湿中，由于吸附剂与空气接触吸湿的过程为近似等焓的过程，过程温升很大，使得转轮吸附材料的吸湿能力显著下降。另外，采用转轮除湿不能实现蓄能，而且再生温度通常高于120℃。液体干燥剂除湿的过程中，空气与具有吸湿能力的溶液直接接触，空气中的水蒸气被溶液干燥剂吸收，从而实现空气的除湿。高浓度的盐溶液在常温下其水蒸气的分压力低于空气中的水蒸气分压力时，就可吸附空气中的水蒸气，使自身浓度降低，其水蒸气的分压力升高。稀释了的溶液再由80℃左右的高温工质加热，蒸发掉部分水分，实现溶液干燥剂的再生(浓缩)。液体除湿剂在除湿的同时可以被冷却，因而大大提高了液体除湿剂的除湿能力。液体除湿方式可以非常方便、有效地利用低品位的热能，例如可用太阳能、工业废热驱动，而且具有很好的蓄能能力，同时能对空气起到一定的净化作用。但液体除湿的缺点是：除湿空气与液体干燥剂直接接触，可能存在微小液滴夹带的问题；另外，经过除湿处理后的空气湿度仍然较高，对某些要求低露点的场合难以应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液-固混合式除湿器及除湿方法，其可以保证大除湿量、低露点。
根据本发明的一个方面，提供了一种液-固混合式除湿器，其特征在于包括：
一个除湿溶液容器，用于盛放除湿溶液；
一个除湿转轮；
用于输送待干燥气体的除湿管路，其中所述除湿溶液容器与所述除湿转轮通过所述除湿风管串联；
一个除湿溶液再生容器；
一条再生气体管路，用于输送再生气体；
其中
所述再生气体管路通过所述再生容器，从而使所述再生气体与所述再生容器中的除湿液体发生热交换，
所述再生气体管路还通过所述除湿转轮，
所述除湿转轮被所述除湿管路所通过的部分构成一个除湿区，所述除湿转轮被所述再生气体管路所通过的部分构成一个再生区，
所述除湿溶液容器相对于所述除湿转轮位于所述除湿管路的上游，
所述除湿溶液再生容器相对于所述除湿转轮位于所述再生气体管路的下游，
所述液-固混合式除湿器进一步包括设置在所述再生气体管路位于所述再生区下游处的一个三通通风阀，所述三通风阀将流出除湿转轮的再生气体分成两股，一股进入所述除湿溶液再生容器并与所述除湿溶液再生容器中的溶液直接接触，另一股被引入通过所述除湿溶液再生容器内部的一条通道，所述通道内的气体借助所述通道的管壁与所述除湿溶液再生容器内的溶液相分隔并加热所述除湿溶液再生容器内的溶液。
根据一个进一步的实施例，所述液-固混合式除湿器进一步包括一个加热器，用于对位于所述再生区上游的再生气体管路中的再生气体进行加热。
优选的，所述的液-固混合式除湿器，其中并行地配置有除湿子系统和再生子系统，所述除湿子系统包括所述的除湿溶液容器、除湿转轮的除湿区，所述再生子系统包括通过再生风管依次串联的加热器、所述除湿转轮的再生区、除湿溶液再生容器。
根据本发明的一个实施方式，所述的液-固混合式除湿器，其中，在所述除湿转轮的再生区和除湿溶液再生容器之间的再生风路上配置有三通风阀，所述三通风阀将流出除湿转轮的再生空气分成两股气流，一路进入所述除湿溶液再生容器与溶液接触传热传质，另一路进入设置在所述除湿溶液再生容器内的一通道，所述通道通过管壁与所述除湿溶液再生容器内的溶液分隔并加热所述除湿溶液。
根据本发明的一个实施例，所述的液-固混合式除湿器还与一个泵相配合，用于将所述除湿溶液再生容器中再生后的溶液输送到所述除湿液体容器中。
优选的，所述的液-固混合式除湿器的所述除湿溶液容器之前串联第一风机，在所述加热器之前串联第二风机。
根据本发明的另一个方面，提供了一种液-固混合式除湿方法，其特征在于包括：
使待除湿的空气通过一个除湿溶液容器，从而与该除湿溶液容器中的除湿溶液相接触；
使待除湿的空气通过一个除湿转轮；
将经过所述除湿溶液容器和所述除湿转轮除湿后的干燥空气输出；
将再生气体输送到所述除湿转轮的一个再生区；
将再生气体输送到一个除湿溶液再生容器；
其中
所述除湿溶液容器相对于所述除湿转轮位于所述待除湿的空气的气流的上游，
所述除湿溶液再生容器相对于所述除湿转轮位于所述再生气体的气流的下游，
且所述液-固混合式除湿方法进一步包括：
将流出所述再生区的再生气体分成两股，使其中一股进入所述除湿溶液再生容器并与其中的除湿溶液直接接触，使其中另一股进入通过所述除湿溶液再生容器内部的一条通道并借助所述通道的管壁与所述除湿溶液再生容器内的溶液相分隔并加热所述除湿溶液再生容器内的溶液。
优选的，所述的液-固混合式除湿方法，其中包括除湿流程和再生流程，所述除湿流程包括所述的将湿空气依次输送到所述除湿溶液容器和除湿转轮的除湿区的步骤；所述再生流程包括如下步骤：将由环境来的空气加压后先送入加热器中，使其温度升高到除湿转轮所需的再生温度；将被加热后的热空气输送到所述除湿转轮的再生区中；将经由所述除湿转轮的再生区流出的热空气输送到除湿溶液再生容器；将流经所述除湿溶液再生容器的热湿空气排出。
根据本发明的一个实施方式，所述的液-固混合式除湿方法，其中，将再生风路中流出所述除湿转轮的再生区的热空气通过三通风阀分成两股气流，使其中一路如上所述进入所述除湿溶液再生容器与溶液接触，使另一路进入设置在所述除湿溶液再生容器内的一通道，所述通道通过管壁与所述除湿溶液再生容器内的溶液分隔。
根据本发明的一个实施例，所述的液-固混合式除湿方法，其中，通过一泵将所述除湿溶液再生容器中再生后的溶液输送到所述除湿溶液容器中。
根据本发明的另一个实施例，所述的液-固混合式除湿方法，其中，经过一段时间后，将所述除湿溶液容器和所述除湿溶液再生容器进行切换。
本发明的有益效果主要体现在：
本发明克服了现有液体除湿和固体除湿技术中各自存在的不足和缺陷，即：尽管液体除湿具有除湿量大、再生温度低的优点，但是液体除湿所能达到的空气露点不够低，不能满足低露点的场合；而固体除湿可以达到较低的露点，但其再生温度却较高，因而消耗能量也较多。本发明的液-固混合式除湿器将这两种除湿方式结合起来。根据本发明的一个具体实施例，高湿的空气先经过液体除湿器除湿，再经过固体除湿器进一步除湿，在保证大除湿量、低露点的同时，还可以充分利用固体除湿转轮再生后温度仍旧较高的热量，加热除湿溶液再生容器中的溶液，从而做到高温再生能量的梯级利用、节能效果明显。所述混合式除湿器的除湿和再生均可以连续进行，并且高湿空气经除湿后可以达到较低的露点温度。
附图说明
图1是本发明的液-固混合式除湿器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图描述本发明的实施例。
如图1所示，本发明的液-固混合式除湿器的一个实施例包括两个子系统：除湿子系统和再生子系统。除湿子系统包括风机1、除湿溶液容器2、除湿转轮3的除湿区A。再生子系统包括风机4、加热器5、三通风阀6、除湿转轮3的再生区B、除湿溶液再生容器7。每个部件之间通过诸如风管的管路连接起来。
其中除湿转轮3包括两个组成部分：A区为除湿区域，B区为再生区域。转轮在电机的带动下缓慢旋转，即转轮的某部分，若起始时处于除湿区A，则经过一段时间后便旋转一定角度，从而转到再生区B。
风机1和风机4可以是离心式风机，也可以是轴流式风机，或者是气体适当的风机。风机的作用是给气流升压，以克服风管和除湿器的阻力，使气流能在风管中以一定流速流动。
加热器可以是例如电加热器或蒸汽加热器。用以给流经其中的空气加热。
除湿溶液容器2和除湿溶液再生容器7分别处于除湿和再生工作模式。如图1所示，除湿溶液容器2处于除湿工作模式，除湿溶液再生容器7处于再生工作模式。
系统的工作流程可分为除湿流程和再生流程。
除湿流程为：
待处理的湿空气a由送风风机1先输入除湿溶液容器2中。湿空气在除湿溶液容器2中和其中的高浓度的溶液充分接触，湿空气的水蒸气被溶液吸收，产生除湿效果。在除湿过程中会散发热量，此热量由来自环境的冷却空气(或冷却水)带走，冷却空气(或冷却水)由进口e进入除湿溶液容器2，由出口f流出除湿溶液容器2。
经过除湿溶液容器2初步除湿后的湿空气再由除湿转轮3进行二级除湿。在除湿转轮3的除湿区A，湿空气中所含的水蒸汽被转轮中的固体除湿材料吸附，湿空气含湿量进一步减少，最终达到所要求的低湿度状态，并由出口b流出系统，供干燥或空气调节通风使用。由于经过液体和固体两级除湿，因此出口b处的空气露点较低，是经过充分干燥的空气。
再生流程为：
由环境来的空气c由风机4加压后先送入加热器5中。空气在加热器5中吸收热量，温度升高到转轮所需的再生温度。被加热后的热空气然后由风管进入除湿转轮3的再生区B中。再生区B中固体干燥剂所吸附的水分被热空气带走，除湿转轮3实现了再生。再生后的空气含湿量增加，但温度仍较高，相对于除湿溶液再生容器7来说，仍有再生能力。
根据本发明的一个具体实施方式，流出除湿转轮3的空气经过三通风阀6，分成两股气流i和h。气流i直接进入除湿溶液再生容器7，和除湿溶液再生容器7中的溶液直接接触，加热和再生溶液，蒸发出的水蒸汽被气流i带出除湿溶液再生容器7，气流i变为气流d，湿热气流d直接排放至大气。另一股气流h则进入除湿溶液再生容器7内通过管壁与溶液分隔的通道内，辅助加热溶液，使溶液更容易蒸发再生，最终由出口g排出除湿溶液再生容器7。除湿溶液再生容器7中的溶液经加热蒸发后，浓度变大，从而实现除湿溶液再生容器7的再生。
上述方法再生的除湿液体可以用多种方式实现再利用。例如，可以使除湿溶液容器2和除湿溶液再生容器7中的除湿液体进行：持续的循环交换、间歇的交换、或通过一个中介容器的交换、或以上交换方式的结合。这些不同的具体实施方式，都属于本发明的范围。
上述混合式除湿系统，根据固体除湿器和液体除湿器不同的再生温度要求，不仅分级利用了高温再生气流，大幅降低了再生所需热量，而且液体、固体两级除湿，还充分利用环境气流作为液体干燥剂除湿时的冷却气流，因此可以实现以较低的加热量、较低的加热温度获得更为干燥的空气，与单独的固体除湿和液体除湿方式相比，具有显著的节能和余热利用效益。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (6)

1、一种液-固混合式除湿器，其特征在于包括：
一个除湿溶液容器(2)，用于盛放除湿溶液；
一个除湿转轮(3)；
用于输送待干燥气体的除湿管路，其中所述除湿溶液容器(2)与所述除湿转轮(3)通过所述除湿风管串联；
一个除湿溶液再生容器(7)；
一条再生气体管路，用于输送再生气体；
其中
所述再生气体管路通过所述再生容器(7)，从而使所述再生气体与所述再生容器中的除湿液体发生热交换，
所述再生气体管路还通过所述除湿转轮(3)，
所述除湿转轮(3)被所述除湿管路所通过的部分构成一个除湿区(A)，所述除湿转轮(3)被所述再生气体管路所通过的部分构成一个再生区，
所述除湿溶液容器(2)相对于所述除湿转轮(3)位于所述除湿管路的上游，
所述除湿溶液再生容器(7)相对于所述除湿转轮(3)位于所述再生气体管路的下游，
所述液-固混合式除湿器进一步包括设置在所述再生气体管路位于所述再生区下游处的一个三通通风阀(6)，所述三通风阀(6)将流出除湿转轮(3)的再生气体分成两股，一股进入所述除湿溶液再生容器(7)并与所述除湿溶液再生容器(7)中的溶液直接接触，另一股被引入通过所述除湿溶液再生容器(7)内部的一条通道，所述通道内的气体借助所述通道的管壁与所述除湿溶液再生容器(7)内的溶液相分隔并加热所述除湿溶液再生容器(7)内的溶液。
2、根据权利要求1所述的液-固混合式除湿器，其特征在于所述液-固混合式除湿器进一步包括一个加热器(5)，用于对位于所述再生区上游的再生气体管路中的再生气体进行加热。
3、根据权利要求1所述的液-固混合式除湿器，其特征在于所述除湿器进一步包括：
连接所述除湿溶液再生容器(7)和所述除湿溶液容器(2)的一条除湿溶液交换管路，用于在所述除湿溶液再生容器(7)和所述除湿溶液容器(2)之间交流所述除湿溶液。
4、一种液-固混合式除湿方法，其特征在于包括：
使待除湿的空气通过一个除湿溶液容器(2)，从而与该除湿溶液容器(2)中的除湿溶液相接触；
使待除湿的空气通过一个除湿转轮(3)；
将经过所述除湿溶液容器(2)和所述除湿转轮(3)除湿后的干燥空气输出；
将再生气体输送到所述除湿转轮(3)的一个再生区(B)；
将再生气体输送到一个除湿溶液再生容器(7)；
其中
所述除湿溶液容器(2)相对于所述除湿转轮(3)位于所述待除湿的空气的气流的上游，
所述除湿溶液再生容器(7)相对于所述除湿转轮(3)位于所述再生气体的气流的下游，
且所述液-固混合式除湿方法进一步包括：
将流出所述再生区(B)的再生气体分成两股，使其中一股进入所述除湿溶液再生容器(7)并与其中的除湿溶液直接接触，使其中另一股进入通过所述除湿溶液再生容器(7)内部的一条通道并借助所述通道的管壁与所述除湿溶液再生容器(7)内的溶液相分隔并加热所述除湿溶液再生容器(7)内的溶液。
5、根据权利要求4所述的液-固混合式除湿方法，其特征在于，使所述再生容器(7)中的溶液与所述除湿溶液容器(2)中的溶液进行交换。
6、根据权利要求5所述的液-固混合式除湿方法，其特征在于所述交换的方式包括下列方式之一：
A)持续进行的循环交换；
B)间歇进行的交换；以及
C)通过一个中介容器进行的交换。
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