CN103055662A - 一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，将总气流按一定比例分流成第一股气流与第二股气流，第一股气流通过除湿装置去除所含的水分，第二股气流从旁路引到除湿装置的出气口端，与进入除湿装置除湿处理后的第一股气流混合，从而使总气流的含湿量或相对湿度得到调节。与现有技术相比，本发明克服了常规的不分流式气体除湿技术所带来的设备投入成本大，能耗高或吸附剂用量大等问题，本发明的设备及运行成本低、能够实现自动化管理。
Description
技术领域
本发明涉及气流湿度调节和污染气体控制技术领域，尤其是涉及一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法。
背景技术
气流湿度调节是指除去气流中所含的一定量水分以控制气流的含湿量或降低气流相对湿度从而满足后续的工艺或环境对气流含水量的要求的工艺过程。
现代工业生产中，很多情况下各类工艺所使用或处理气流对其含水量有一定的要求，当气流中的含水量过高或相对湿度较大时，易出现结露等现象，影响生产或处理过程的正常操作条件、造成金属材料电化学腐蚀或影响产品品质等不良后果；其中工业生产中的气动阀门、化工、医药产品包装线的保护气、自动化仪表生产等过程对气体湿度的要求都很高，必须严格控制气流中的含水量才能满足要求。而对于部分生产行业，如印刷行业(相对湿度要求45％)、光学仪器生产(相对湿度要求45％-55％)、纸类行业(相对湿度要求55％-60％)和皮革行业(相对湿度要求45％-50％)等，对于气流含湿量有一定的要求并不是很苛刻。此外在环境保护污染气体控制的有机气体吸附净化工艺中，污染气流的相对湿度对于污染物的吸附容量也存在一定的影响，相对湿度小于50％时，对吸附容量影响不大，但相对湿度大于80％时，很多物质的的吸附容量下降40％以上，因此，以比较小的代价对待处理气流进行湿度控制具有重要的意义。
常用的气体除湿工艺有冷却冷凝除湿，吸附除湿，吸收除湿，膜分离技术等。目前对于大气量气流的常用除湿方法以冷却冷凝除湿，吸附除湿为主，且采用的是将全部待处理气体通入除湿系统中进行除湿的方法，该方法可以实现对气体湿度的深度调节，但应用于大气流量，除湿要求不高的场合时，存在设备投入大，运行能耗高等问题，如对于5万m3/h，35℃相对湿度70％的气流，如果需将其相对湿度降低到55％以下的话，每公斤干载气需除水6.2克，全部气流通过除湿设备的话仅设备风机的动力损失就需要17kw以上，且排放的气流尽管绝对湿度得到了降低，但相对湿度仍接近100％，直接进入后续工艺仍然存在冷凝结露等问题，还需升温后才能满足对气流相对湿度的要求。同样，如设定的处理后排气相对湿度只要求控制在50％左右而不需要控制到30％以下时，采用吸附除湿方法进行全气流脱水处理后所排放气流的含湿量大多数情况下远低于设定的湿度值，从而大大增加了气体设备投资和运行费用。因此，对于一些气流量较大，去湿要求不高的气体湿度调节场合，迫切需要一些投资运行费用较低的调节气流含湿量方法的出现。
发明内容
本发明的目的就是为了在气体湿度调节要求不是非常苛刻的工况条件下，克服常规的不分流式气体除湿技术所带来的设备投入成本大，能耗高或吸附剂用量大等问题而提出一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，将总气流按一定比例分流成第一股气流与第二股气流，第一股气流通过除湿装置去除所含的水分，第二股气流从旁路引到除湿装置的出气口端，与进入除湿装置除湿处理后的第一股气流混合，从而使总气流的含湿量或相对湿度得到调节。
第一股气流占总气流的体积分数为0.1～0.9。
第一股气流及第二股气流的流量通过管道上的气体流量控制阀与气体流量计控制。
所述的除湿装置对第一股气流的除湿方式包括冷凝除湿法或吸附除湿法。
将总气流分流成第一股气流与第二股气流是采用调节阀或辅助风机实现的。
第二股气流与经过除湿处理的第一股气流混合的方式为静态混合或动态混合。
通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流的分流比例和除湿装置的操作参数进行自动调节。
当除湿装置对第一股气流采用冷凝除湿法进行处理时，所述的除湿装置为冷凝除湿器，该冷凝除湿器的冷凝温度为7～25℃。
当除湿装置对第一股气流采用吸附除湿法进行处理时，所述的除湿装置为吸附除湿器，该吸附除湿器中吸附床层采用的吸附剂包括分子筛、氧化铝或硅胶，所述的吸附床层的高度为0.2～1.2m，吸附周期为2～24h。
通过阀门和流量计控制进入除湿装置中的第一股气流的流量，根据进入除湿装置中的第一股气流占总气流的体积百分数，可设计计算出除湿器的参数，如采用冷凝除湿，即确定出冷凝温度、制冷剂用量、换热面积和通风动力等；如采用吸附除湿，即确定出所用吸附床的面积、床层厚度和吸附周期及通风动力等。
未经除湿处理的总气流的相对湿度大于60％，而经除湿处理后的总气流的相对湿度在40％～50％之间。
本发明一方面减少运行费用，另一方面降低设备成本。如对35℃相对湿度70％的气流，如果需将其相对湿度降低到55％以下的话，采用全流量处理时需将气体冷却到约25.4℃除去水后再升温回到35℃才能达到目的，而采用分流气流处理方式时，只需对41％的分流气体冷却到19℃除水后再与其余59％未处理的气流混合后形成28.4℃相对湿度约82％气流，在相同的除水效果情况下，可节约气流冷却冷凝能耗约13.7％，气流动力能耗约50％，具有显著的节能效应。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)由于对流量较大的待处理气体采用了分流的处理措施，因而减小了除湿器尤其是吸附式除湿设备的设计规模，降低了设备的建设投入；
(2)与不分流式的气体除湿装置相比较，在发明所应用的工况条件下，即对于湿度的要求不是十分苛刻的条件下，分流式的气体除湿装置能够降低能源的消耗，降低设备的运行成本；
(3)由于分流式除湿器的设备规模小于全流式装置，因而有效减低设备费用；
(4)通过阀门和流量计控制进入除湿装置的气体流量，以保证出口气体湿度的稳定和达标，基本能实现自动化管理。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图中，1为气体流量控制阀，2为气体流量计，3为除湿装置，4为气体混合器，A为总气流，B为第一股气流，C为第二股气流。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
比较例1
常规不分流冷凝除湿法
待处理气体参数：气流量10000kg空气/h，温度40℃，相对湿度60％。
处理要求：处理后气流40℃时的相对湿度不大于50％
40℃，相对湿度60％的湿空气含水量为33.57g/kg干空气，要求处理后相对湿度为50％，即处理后气体含水量为27.97g/kg干空气，每公斤干空气载气脱水5.6g。计算不同温度时水的饱和蒸汽压可知，需将全部气流冷却至27.5℃才能满足除水要求。假定在10-40℃温度区间内空气的比热容1.005kJ/℃kg变化不大，则对于流量为10000kg/h此冷却冷凝过程所需能量为125625kJ/h。10000kg/h空气流中56kg水冷凝需冷量126168KJ/h，合计需冷却能量251793kJ/h。
比较例2
采用吸附除湿法处理待处理气体
待处理气体参数：气流量10000kg空气/h，温度40℃，相对湿度60％。
处理要求：处理后气流，40度时相对湿度不大于40％。吸附剂采用硅胶，设计吸附容量为20g/100g硅胶；再生方式采用加热再生，温度控制在105-110℃。
全流处理时，正常气流负荷条件下，对于40℃、相对湿度60％的入气气流，1m高度硅胶吸湿剂床的相对湿度25％的破点保护作用时间约2.7小时，而对于相对湿度40％的破点保护作用时间约为2.9小时。全流处理时，达到相对湿度40％时床层的工作时间为2.9小时，且排出气流的相对湿度是由10％左右逐渐升高到40％左右的。
实施例1～16
采用分流式冷凝除湿法处理待处理气体。
待处理气体参数：气流量10000kg空气/h，温度40℃，相对湿度60％。
处理要求：处理后气流40℃时的相对湿度不大于50％
采用分流冷却冷凝时，不同分流冷却冷凝温度对应的冷凝气流分流比情况及与全流处理时的能耗对比情况如表1所示。
表1不同分流冷却冷凝温度对应的冷凝气流分流比及能耗情况
由表1可见，在控制分流冷却冷凝出口气体温度于10℃到25℃的范围内时，采用气体分流冷却冷凝工艺所需的冷却能量值均小于前述的全流式冷却除湿工艺。从冷量需求的角度看，最适宜的分流比例为冷凝部分占总气体流量的29％。冷凝器冷凝温度为17-18℃，此工况下，冷量需求量减少约25％。
实施例17
采用吸附除湿法处理待处理气体
待处理气体参数：气流量10000kg空气/h，温度40℃，相对湿度60％。
处理要求：处理后气流，40度时相对湿度不大于40％。吸附剂采用硅胶，设计吸附容量为20g/100g硅胶；再生方式采用加热再生，温度控制在105-110℃。
分流处理时，采用硅胶脱水装置出口湿度小于25％的气流与未处理气流混合以达到控制处理气流相对湿度小于40％的目的，此时的分流比为57％。如吸湿床的气流负荷(单位吸附床面积单位时间通过的气流流量)保持不变，保护作用时间仍为2.7小时，但该工作状态所需的吸湿床气流断面积仅为全气流处理时的57％，即吸附床的规模和加热再生时的能耗均有大幅下降，具体而言，吸附剂的装填量下降43％，再生能耗下降30％。而如果采用与全气流处理时相同规模的吸湿床设备，则吸湿设备的保护作用时间会因气流负荷的下降而增加到5小时以上，保护作用时间在原来全流处理2.9小时的基础上增加了70％。由此可见，采用分流式吸湿方法可以充分利用工艺的吸湿能力，以较小的设备投入和运行费用经济有效的达到去湿要求不高的气体湿度调节目的。
实施例18
一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其工艺流程如图1所示，将总气流A按一定比例分流成第一股气流B与第二股气流C(第一股气流B占总气流A的体积分数为0.3)，第一股气流B通过除湿装置3去除所含的水分，第二股气流C从旁路引到除湿装置3的出气口端，与进入除湿装置3除湿处理后的第一股气流B在气体混合器4混合，从而使总气流A的含湿量或相对湿度得到调节。第一股气流B及第二股气流C的流量通过管道上的气体流量控制阀1与气体流量计2控制。将总气流A分流成第一股气流B与第二股气流C是采用调节阀实现的。第二股气流C与经过除湿处理的第一股气流B混合的方式为静态混合。
除湿装置3对第一股气流B的除湿方式为冷凝除湿法。除湿装置3为冷凝除湿器，该冷凝除湿器的冷凝温度为10～20℃。
通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流A的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流A的分流比例和除湿装置3的操作参数进行自动调节。
实施例19
一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其工艺流程如图1所示，将总气流A按一定比例分流成第一股气流B与第二股气流C(第一股气流B占总气流A的体积分数为0.5)，第一股气流B通过除湿装置3去除所含的水分，第二股气流C从旁路引到除湿装置3的出气口端，与进入除湿装置3除湿处理后的第一股气流B在气体混合器4混合，从而使总气流A的含湿量或相对湿度得到调节。第一股气流B及第二股气流C的流量通过管道上的气体流量控制阀1与气体流量计2控制。将总气流A分流成第一股气流B与第二股气流C是采用辅助风机实现的。第二股气流C与经过除湿处理的第一股气流B混合的方式为动态混合。
除湿装置3对第一股气流B的除湿方式为吸附除湿法。除湿装置3为吸附除湿器，该吸附除湿器中吸附床层采用的吸附剂为分子筛，吸附床层的高度为0.5m。
通过气体流量控制阀1与气体流量计2控制进入除湿装置3中的第一股气流B的流量，根据进入除湿装置3中的第一股气流B占总气流A的体积百分数，可设计计算出除湿器的其余参数，即确定出所用吸附床的面积及通风动力等。
通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流A的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流A的分流比例和除湿装置3的操作参数进行自动调节。
实施例20
一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其工艺流程如图1所示，通过气体流量控制阀1与气体流量计2控制进入除湿装置3中的第一股气流B的流量，其中，第一股气流B占总气流A的体积分数为0.1，根据进入除湿装置3中的第一股气流B占总气流A的体积百分数，可设计计算出除湿器的参数，即确定出冷凝温度、制冷剂用量、换热面积和通风动力等。第一股气流B通过除湿装置3去除所含的水分，第二股气流C从旁路引到除湿装置3的出气口端，与进入除湿装置3除湿处理后的第一股气流B在气体混合器4混合，从而使总气流A的含湿量或相对湿度得到调节。第一股气流B及第二股气流C的流量通过管道上的气体流量控制阀1与气体流量计2控制。将总气流A分流成第一股气流B与第二股气流C是采用调节阀实现的。第二股气流C与经过除湿处理的第一股气流B混合的方式为静态混合。
除湿装置3对第一股气流B的除湿方式为冷凝除湿法。除湿装置3为冷凝除湿器，该冷凝除湿器的冷凝温度为7～10℃。
通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流A的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流A的分流比例和除湿装置3的操作参数进行自动调节。
实施例21
一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其工艺流程如图1所示，通过气体流量控制阀1与气体流量计2控制进入除湿装置3中的第一股气流B的流量，其中，第一股气流B占总气流A的体积分数为0.8，根据进入除湿装置3中的第一股气流B占总气流A的体积百分数，可设计计算出除湿器的参数，即确定出冷凝温度、制冷剂用量、换热面积和通风动力等。第一股气流B通过除湿装置3去除所含的水分，第二股气流C从旁路引到除湿装置3的出气口端，与进入除湿装置3除湿处理后的第一股气流B在气体混合器4混合，从而使总气流A的含湿量或相对湿度得到调节。第一股气流B及第二股气流C的流量通过管道上的气体流量控制阀1与气体流量计2控制。将总气流A分流成第一股气流B与第二股气流C是采用调节阀实现的。第二股气流C与经过除湿处理的第一股气流B混合的方式为静态混合。
除湿装置3对第一股气流B的除湿方式为冷凝除湿法。除湿装置3为冷凝除湿器，该冷凝除湿器的冷凝温度为15～20℃。
通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流A的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流A的分流比例和除湿装置3的操作参数进行自动调节。
实施例22
一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其工艺流程如图1所示，通过气体流量控制阀1与气体流量计2控制进入除湿装置3中的第一股气流B的流量，其中，第一股气流B占总气流A的体积分数为0.7，根据进入除湿装置3中的第一股气流B占总气流A的体积百分数，可设计计算出除湿器的参数，即确定出所用吸附床的面积、床层厚度和吸附周期及通风动力等。第一股气流B通过除湿装置3去除所含的水分，第二股气流C从旁路引到除湿装置3的出气口端，与进入除湿装置3除湿处理后的第一股气流B在气体混合器4混合，从而使总气流A的含湿量或相对湿度得到调节。第一股气流B及第二股气流C的流量通过管道上的气体流量控制阀1与气体流量计2控制。将总气流A分流成第一股气流B与第二股气流C是采用辅助风机实现的。第二股气流C与经过除湿处理的第一股气流B混合的方式为动态混合。
除湿装置3对第一股气流B的除湿方式为吸附除湿法。除湿装置3为吸附除湿器，该吸附除湿器中吸附床层采用的吸附剂为氧化铝，吸附床层的高度为0.9m，吸附周期为12h。
通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流A的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流A的分流比例和除湿装置3的操作参数进行自动调节。
实施例23
一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其工艺流程如图1所示，通过气体流量控制阀1与气体流量计2控制进入除湿装置3中的第一股气流B的流量，其中，第一股气流B占总气流A的体积分数为0.6，根据进入除湿装置3中的第一股气流B占总气流A的体积百分数，可设计计算出除湿器的参数，即确定出所用吸附床的面积、床层厚度和吸附周期及通风动力等。第一股气流B通过除湿装置3去除所含的水分，第二股气流C从旁路引到除湿装置3的出气口端，与进入除湿装置3除湿处理后的第一股气流B在气体混合器4混合，从而使总气流A的含湿量或相对湿度得到调节。第一股气流B及第二股气流C的流量通过管道上的气体流量控制阀1与气体流量计2控制。将总气流A分流成第一股气流B与第二股气流C是采用辅助风机实现的。第二股气流C与经过除湿处理的第一股气流B混合的方式为动态混合。
除湿装置3对第一股气流B的除湿方式为吸附除湿法。除湿装置3为吸附除湿器，该吸附除湿器中吸附床层采用的吸附剂为硅胶，吸附床层的高度为1.2m，吸附周期为8h。
通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流A的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流A的分流比例和除湿装置3的操作参数进行自动调节。
Claims (9)
1.一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，将总气流按一定比例分流成第一股气流与第二股气流，第一股气流通过除湿装置去除所含的水分，第二股气流从旁路引到除湿装置的出气口端，与进入除湿装置除湿处理后的第一股气流混合，从而使总气流的含湿量或相对湿度得到调节。
2.根据权利要求1所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，第一股气流占总气流的体积分数为0.1～0.9。
3.根据权利要求1所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，第一股气流及第二股气流的流量通过管道上的气体流量控制阀与气体流量计控制。
4.根据权利要求1所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，所述的除湿装置对第一股气流的除湿方式包括冷凝除湿法或吸附除湿法。
5.根据权利要求1所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，将总气流分流成第一股气流与第二股气流是采用调节阀或辅助风机实现的。
6.根据权利要求1所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，第二股气流与经过除湿处理的第一股气流混合的方式为静态混合或动态混合。
7.根据权利要求1所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，通过含湿量传感器对经过除湿处理前后的总气流的含湿量进行检测，通过检测结果对总气流的分流比例和除湿装置的操作参数进行自动调节。
8.根据权利要求4所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，当除湿装置对第一股气流采用冷凝除湿法进行处理时，所述的除湿装置为冷凝除湿器，该冷凝除湿器的冷凝温度为7～25℃。
9.根据权利要求4所述的一种调节气流含湿量或相对湿度的分流式气流处理方法，其特征在于，当除湿装置对第一股气流采用吸附除湿法进行处理时，所述的除湿装置为吸附除湿器，该吸附除湿器中吸附床层采用的吸附剂包括分子筛、氧化铝或硅胶，所述的吸附床层的高度为0.2～1.2m，吸附周期为2～24h。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130424 |