CN103977675A - 一种吸附除湿工艺方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及除湿技术，尤其涉及吸附除湿的工艺方法及装置，工艺方法主要包括循环加热升温、循环脱水再生、排出水分、冷却步骤，其装置主要包括固定床或旋转床等形式的吸附除湿器，共同接通所述吸附除湿器的除湿气路和再生回路，再生回路上设有提供热量的再生加热器，以及接通所述再生回路的排水设备，当吸附除湿器内的除湿剂吸湿并达到饱和时，通过再生回路对其加热再生，然后向外界排放高热含湿气体或者通过冷凝器对再生回路内的高热含湿气体实施冷凝脱水，最后再对吸附除湿器实施冷却处理，为下一次除湿工作做准备。本发明能有效克服现有技术的能源消耗较大的不足，节能环保，并达到了良好的除湿效果。

Description

一种吸附除湿工艺方法及装置

技术领域

本发明涉及适用热能、化工、冶金、电子、机械、轻工等行业的除湿技术，更具体地涉及一种吸附除湿的工艺方法及装置。

背景技术

除湿技术常用于对含湿气体进行处理以得到干燥气体。除了常见的人居环境空气除湿、各种设施如工厂车间、仓库的空气除湿之外，许多工业部门出于各种目的经常需要对化工原料气、能源气体如天然气和煤气、以及各种工业气体进行除湿处理。例如，在化工生产中需要对原料气除湿至-60℃露点以下以防止水分降低催化剂的活性，在能源工业中对压缩天然气进行除湿主要是为了防止天然气水合物的形成，在钢铁工业中需要对高炉鼓风用空气除湿以提高钢铁产品的质量，电子、机械等行业常用的压缩空气站生产的压缩空气必须除湿后才能使用。另外，利用除湿技术对含湿气体进行处理的目的有时是为了从含湿气体中收集水分。

目前主要有三种类型的工业除湿设备：冷冻式、吸附式、吸收式。冷冻除湿是将气体冷却至露点以下，使水分凝结析出。冷冻除湿的优点是除湿量较大，缺点是制冷设备价格高、电耗大，气温低于约15℃时除湿能力明显下降、容易结霜，制冷压缩机运转噪声大。吸收除湿是用液体吸湿剂如三甘醇、氯化锂溶液来吸收水分，缺点是腐蚀性较大。吸附除湿是用固体吸湿剂吸附去除气体中的水分。硅胶是最常用的吸湿剂，其吸湿量可达自身重量的40%。其它吸湿剂有沸石分子筛、活性氧化铝、氯化钙、氯化钾、氯化锂等，其形态通常为颗粒状或者用粘结、溶胶-凝胶等方法结合在基材或支撑材料上的层状等。吸附除湿器是包含固体吸湿剂的除湿设备，固体吸湿剂的装载量可为数公斤至数百公斤，其基本形式有固定床式、移动床式、流化床式、旋转床式（如除湿转轮）等，其特殊形式有多段移动床式、多段流化床式、双流化床式等。在1900年以前，工业规模的固定床式吸附除湿装置已经在空气和工业气体除湿方面得到了应用。大约在1960年，旋转床式吸附除湿装置开始应用于民用和工业设施的空气湿度调节。吸附除湿的优点是设备费用低，气温越低时除湿效果越好，缺点是吸湿剂饱和后的加热再生过程能耗大。

工业上加热再生吸湿剂的主要困难在于：

（1）脱附热（水分从吸湿剂脱附进入气相所需的热量）大于蒸发潜热（液态水的蒸发所需的热量）。对于硅胶，脱附热大约为2500 kJ/kg-水。再生加热必须提供足够的热量来满足水分脱附的吸热需求。

（2）吸湿剂是热的不良导体。例如，硅胶的导热系数仅为0.14 W/m·K（相当于隔热材料石棉的导热系数）。吸湿剂颗粒的加热升温是一个较为缓慢的过程。

（3）吸湿剂大多是微孔类材料。例如，硅胶的微孔平均孔径为20 Å，微孔孔容达0.6-1 cm³/g，内表面积达600-800 m²/g。吸湿剂吸附的水分是被储留在这些微孔内。加热再生时，这些水分必须从微孔向外扩散才能进入气相。微孔扩散是一个极为缓慢的过程，通常为吸湿剂脱水再生过程的速率控制步骤。

（4）再生温度一般高于100℃，并低于吸湿剂的耐热温度。例如，硅胶的再生温度约为100-150℃，耐热温度约为200-250℃（不同吸湿剂产品的再生温度、耐热温度有所不同）。再生加热时要力求均匀。如果局部过热超出耐热温度，将破坏吸湿剂的结构而造成性能下降。

长期以来，工业上普遍采用的再生加热方式是热空气再生法（或叫做热风再生法、热气体再生法）。例如，固定床式空气除湿器的再生工艺大致为：将加热至约150℃的空气通入除湿器使吸湿剂床层逐渐升温达到约100℃的再生温度，该预热升温过程一般需0.5至1小时；吸湿剂床达到再生温度后，继续通入150℃的热空气以提供水分脱附所需的热量，150℃的热空气向吸湿剂床释放显热后降温至约80℃，吸湿剂床脱附的水分由约80℃热空气携带向外界排放，该脱附过程一般需2小时以上。热空气再生法的优点是吸湿剂床可以得到较为均匀的加热，缺点是必须通入大量的热空气以提供足够的热量，整个再生过程持续排放废气，因而能源消耗较大。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的能源消耗较大的不足，提供一种用于从气体中去除水分的能源消耗较低的吸附除湿方案。

该方案具备循环加热升温、循环脱水再生、排出水分、冷却的必要技术特征。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种吸附除湿工艺方法，首先将含湿气体通入吸附除湿器进行除湿处理，然后对吸附除湿器内部的已吸附水分的吸湿剂进行脱水再生，其特征在于，上述对吸附除湿器内部的已吸附水分的吸湿剂进行脱水再生包括如下步骤：

步骤一：循环加热升温，使气体在吸湿剂和再生加热器之间循环流动，将再生加热器提供的热量传递给吸湿剂，从而使吸湿剂升温达到再生温度；

步骤二：循环脱水再生，继续使气体在吸附除湿器和再生加热器之间循环流动，将再生加热器提供的热量传递给吸湿剂以维持吸湿剂的再生温度，吸湿剂受热后水分向气相扩散，在吸湿剂和再生加热器之间循环流动的循环气体的含湿量逐渐升高；

步骤三：排出水分。

步骤四：冷却，将吸湿剂冷却至常温。

其中，步骤三间歇性或连续性地进行，当循环气体的含湿量达到60g/kg-干气体或以上时，即含湿量≥60g/kg-干气体时，在步骤一或步骤二进行的同时，开始步骤三的操作。

优选地，当循环气体的含湿量达到150g/kg-干气体或以上时，即含湿量≥150g/kg-干气体时，在步骤一或步骤二进行的同时，开始步骤三的操作。

进一步地，所述步骤三中，采用以下方式之一排出水分：（a）冷凝排水方式：对再生回路中的循环气体的一部分进行冷凝处理，冷凝水被收集或向外排放；（b）直接排放方式：向外界排出再生回路中的循环气体的一部分，当需要回收循环气体和/或水分时，这些排出的循环气体被冷凝，冷凝水被收集或向外排放，未凝气体被回收或向外排放。

基于上述除湿工艺方法，本发明还公开下列吸附除湿装置：一种吸附除湿装置，包括除湿气路，所述除湿气路上连接有待除湿气体进口、吸附除湿器、已除湿气体出口，所述除湿气路上还设有若干个阀门，现有技术中，除湿气路上一般设置有除湿风机，含湿气体通过除湿风机送入除湿气路并流经吸附除湿器内，由于吸附除湿器内部含有吸湿剂，含湿气体能被干燥处理，含湿气体被干燥除湿后从已除湿气体出口排出外界，另外，还包括再生回路、再生加热器、循环风机、以及排水设备，所述循环风机和再生加热器设置在所述再生回路上，循环风机能够促使再生回路上的气体流动，再生加热器使再生回路上的流动气体能够被再生加热器加热。随着除湿气路的连续工作，吸附除湿器内的吸湿剂逐渐饱和，为了对吸湿剂进行加热再生，可以利用再生回路内的热气体对其加热，因此，所述再生回路接通所述吸附除湿装置的输入端和输出端，气体能在再生回路和所述吸附除湿器之间循环流动并进行热交换，最终使得吸附除湿器内部的吸湿剂得以循环脱水并再生。另外，由于所述除湿气路上还设有若干个阀门，当吸附除湿装置进行除湿工作时，可以通过阀门隔开所述除湿气路和再生回路，再生回路不工作；当吸附除湿装置进行再生工作时，可以通过打开阀门使再生回路与吸附除湿器接通，进而让气体能够在再生回路和吸附除湿器之间循环，循环过程中可以通过阀门阻挡吸附除湿器内的气体通过除湿气路排出至已除湿气体出口，保证吸附除湿器能够被充分地循环脱水再生。气体在吸湿剂和再生加热器之间循环流动可将再生加热器提供的热量传递给吸湿剂以维持吸湿剂的再生温度，吸湿剂颗粒受热后水分向气相扩散，在吸湿剂和再生加热器之间循环流动的循环气体的含湿量逐渐升高。

需要说明的是，所述“吸附除湿器”包括所有类型的吸附除湿器。例如，当吸附除湿器为单塔固定床式时，所述的吸附除湿装置即为一种除湿与再生交替进行的间歇式除湿装置；当吸附除湿器为旋转床式，所述的吸附除湿装置即为一种连续除湿装置。

由于所述排水设备与再生回路连通，并且进一步地，所述排水设备包括排气口或冷凝器，所述排气口或冷凝器与再生回路连接，所述冷凝器上还设有冷凝水排放口，因此在循环脱水期间，当循环气体的含湿量达到一定程度时，可以调节阀门的开度，间歇地或连续地使部分在再生回路循环的含湿热气体流入冷凝器，并且含湿热气体流经冷凝器后，气体所含水蒸气被冷凝，冷凝水从冷凝水排放口排出/被收集，含湿热气体因此而被干燥处理；再生回路继续同时进行上述循环脱水再生和排出水分的操作直至无冷凝水排出后再进行下一步的冷却操作，当吸附除湿器被加热再生后，可停止再生加热器的传热工作，让再生回路上的气体继续在冷凝器和吸附除湿器之间循环流动从而冷却吸附除湿器，或者是直接往除湿气路上通入冷却气体，直接冷却吸附除湿器，吸附除湿器降温至常温后进入下一个操作周期。需要说明的是，本发明中的“排水设备”是指排出水分或水蒸气的设备。

优选地，所述吸附除湿器内部由若干个相互隔开的吸湿剂床构成，所述再生加热器包括换热列管，所述换热列管穿过所述吸附除湿器内部并避开所述吸湿剂床。在加热再生操作时，换热列管内可通入加热介质，在除湿操作时，换热列管内可通入冷却介质，因此可以额外地提供一种对吸附除湿器的加热再生和冷却的处理方式，使吸附除湿装置更具实用性。

优选地，所述再生回路设置在吸附除湿器内部，即再生回路从吸附除湿器内部接通吸附除湿器的输入端和输出端，并且由吸附除湿器内部的两个相互连通的腔体构成，所述除湿风机驱使气体在所述两个腔体之间循环流动，所述两个腔体内设有吸湿剂床，所述再生加热器包括换热列管，所述换热列管穿过所述吸附除湿器内部并避开所述吸湿剂床。其有益效果是省去了外部的循环管道和阀门，因此降低了散热损失，所述再生加热器包括换热列管，所述换热列管穿过所述吸附除湿器内部并避开所述吸湿剂床，在加热再生操作时，换热列管内可通入加热介质，在除湿操作时，换热列管内可通入冷却介质。

进一步地，由于上述吸附除湿装置的工作方式为间歇式，即由于除湿装置内仅仅设置有一个吸附除湿装置和一条除湿气路，因此当吸附除湿器需要进行加热再生处理时，就必须先通过阀门关闭除湿风机的送风口和已除湿气体出口，使除湿气路不能展开除湿工作，才能通过再生回路对吸附除湿器进行加热再生，加热再生期间吸附除湿装置因此而不能展开除湿工作，故，所述除湿气路的数量为至少两条，各条除湿气路相互并联连接并且通过所述若干阀门分隔，所述再生回路分别接通所述各条除湿气路上的吸附除湿器，气体能单独地在任意一个吸附除湿器和所述再生回路之间循环流动并进行热交换。目的是当一条除湿气路工作时，另一条除湿气路可以暂时受阀门的关闭，除湿气路之间相互隔绝，即吸附除湿器之间也相互隔绝，因此，当一条除湿气路进行除湿工作时，通过关闭相关阀门与所述再生回路隔绝，另一条除湿气路通过打开相关阀门单独地与再生回路接通，进而进行加热再生工作，按照上述方式，各个吸附除湿器可以交替地进行除湿工作和加热再生，使吸附除湿装置能够连续不间断地进行除湿工作，更具进步性。

进一步地，虽然涉及到两个吸附除湿器的交替切换工作，上述能连续进行除湿工作的吸附除湿装置在环保节能方面还有所欠缺，首先必须认识到，吸附除湿器进行除湿工作并逐步达到饱和后，其温度不高，而后续在加热再生过程中几乎是从常温被升温至100℃的温度，每次的加热再生工作都需要再生加热器消耗大量的能源；另一方面，再生完成后的吸附除湿器有约100℃的温度，需要冷却至常温才能投入除湿操作，现有技术在冷却操作时是将冷空气通入再生完成后的吸附除湿器，由此产生的热空气直接向外界排放，吸附除湿器的显热被全部浪费掉；结合上述原因，所述除湿气路为至少三条，各个吸附除湿器之间还连接有回热气路，同样地，在实际应用中，回热气路上可设置循环风机，促使气体通过所述回热气路在两吸附除湿器之间循环流动，以使两吸附除湿器能进行热交换。因此，通过回热气路使两个吸附除湿器之间的接通，能够使得两个吸附除湿器之间进行热交换，尤其要针对的是刚完成加热再生的吸附除湿器与准备进行加热再生的吸附除湿器之间的热交换，使刚完成加热再生的吸附除湿器的高热量传递给准备进行加热再生的吸附除湿器，使准备进行加热再生的吸附除湿器在加热再生之前先充分预热，而剩下的一条除湿气路继续进行除湿工作，因此，三条以上的除湿气路可以按照上述方式轮流交替切换，故，在保证除湿装置可以连续进行除湿工作的情况下，还可以充分利用余热，降低了再生加热器所需要的能量，降低了除湿装置的再生加热能耗，使装置环保节能。

进一步地，所述吸附除湿器为除湿转轮，所述除湿气路连接所述除湿转轮的吸湿区，所述再生回路接通所述除湿转轮的再生区。需要说明的是，现有技术中，所述除湿转轮内部由吸湿材料制成，除湿转轮表面分隔有吸湿区、再生区，所述除湿转轮通过活动部分的转动能带动吸湿材料在各个区域间循环回转，在现有技术的使用上，所述除湿转轮吸湿区一端的接口连接于所述除湿风机的送气口，另一端的接口连接于所述已除湿气体出口，因此而构成了除湿气路。随着转轮的转动，吸湿区那部分转轮转入再生区，再生回路中循环风机连续运行，使再生气体在再生加热器和再生区之间循环流动，维持再生区的再生温度，使转入再生区的吸附了水分的那部分转轮首先被循环加热升温，然后被循环脱水再生，随后，已脱水再生的那部分气体随着转轮的转动重新回到吸湿区，转轮式除湿装置的优点是能够连续地进行除湿和再生操作。

进一步地，为了进一步降低能耗，本发明的吸附除湿装置还可引入现有技术中的热泵系统，热泵系统为冷媒液循环系统，系统中通常安装有压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等。本方案中，所述再生加热器为设置在所述热泵系统上的冷凝器，因此对于再生回路而言，热泵系统上的冷凝器起到了再生加热器的作用；另外，所述再生回路的冷凝器为设置在热泵系统上的第一蒸发器，因此对于除湿气路和再生回路的冷凝支路而言，起到了冷却器的作用。

进一步地，现有技术的除湿转轮与制冷循环耦合运行技术方案是将蒸发器设置在除湿转轮的除湿区前的除湿气路上，由于在该处的被除湿气体为常温，因此蒸发器内的冷媒液温度必须低于约10℃，因而造成压缩机的负荷较大，因此，进一步地，所述热泵系统还设有第二蒸发器，所述第二蒸发器与第一蒸发器串联或并联连接，所述第二蒸发器设置在除湿气路上并位于所述吸附除湿器与已除湿气体出口之间。第一蒸发器和第二蒸发器连接后，均起到吸热功能，而第二蒸发器位于所述吸附除湿器与已除湿气体出口之间，可以在除湿气路上吸收来自吸附除湿器或除湿转轮的热量，并且把热量重新送回热泵系统中，由于通过吸附除湿器或除湿转轮后的气体温度会有所上升，气体继续流过第二蒸发器并与其进行热交换后，使得冷媒液温度可以高于10℃，因而压缩机的负荷较小。

进一步地，所述第二蒸发器的出气端与所述吸附除湿器的进气端接通，流经所述第二蒸发器的已除湿气体能回流至吸附除湿器，可降低吸附除湿器的温度，有效改善除湿效果。

进一步地，所述再生回路上设置有用于向再生回路补充循环气体或者加入冷却气体的进气口。当再生回路需要补充气体时，可打开充气道上的阀门，来自于外界的气体、或其它气源、或除湿气路的待除湿气体或已除湿气体的一部分可经所述充气道间歇地或连续地补充进入循环加热的再生回路中。

进一步地，所述再生回路上接通有用于降低再生回路气压的排气口。除湿装置用于空气除湿时，除湿操作一般为常压，用于能源气体、化工原料气、工业气体的除湿处理时，除湿操作一般为加压条件下的操作，再生操作时再生回路中被循环加热的气体为除湿操作时的同种气体，再生操作时吸附除湿器和再生回路内的压力可能升高，这是因为再生加热时气体温度升高所引起的压力升高，以及吸附态的水转化为水蒸气所引起的压力升高，取决于吸附除湿器、再生加热器、循环风机等设备的压力等级，吸附除湿器和/或再生回路可能压力过高而需要减压，这种情况下可利用调压管接通所述再生回路与外界，排气管上设置有调节阀，打开调节阀可以排放部分循环气体，其可采用的形式包括手动阀门、电磁阀、自力式压力调节阀或者由PLC控制的根据压力和/或湿度传感器信号而动作的阀门，对空气除湿时，调压管的排气口通向大气，或在进行能源气体、化工原料气、工业气体除湿处理时，调压管的排气口可通向回收设备。

基于与上述方案存在相同的必要技术特征，并进一步拓展上述方案的适用性，本发明还公开另一种吸附除湿装置，包括除湿气路，所述除湿气路上连接有待除湿气体进口、吸附除湿器、已除湿气体出口，所述除湿气路上还设有若干个阀门，还包括再生回路、再生加热器、以及排水设备，所述再生加热器设置在所述再生回路上，所述再生回路接通吸附除湿器的输入端和输出端，所述再生回路布置成通过所述再生加热器的发热驱使气体在所述再生回路上循环流动，即在再生回路上构成了气压差，从而可以控制气体从气压较大的位置流向气压较小的位置，实现了自然对流换热方式，因此不但省去了循环风机，而且兼具对吸附除湿器的加热再生的功能，当加热器同时发热，还可以促使吸附除湿器内部气压增大，把气体排出并送往与再生回路接通的冷凝支路上，并通过冷凝器进行冷凝干燥处理。同样地，由于所述排水设备与再生回路连通，所述排水设备包括排气口或冷凝器，所述排气口或冷凝器连接所述再生回路，因此在循环脱水期间，当循环气体的含湿量达到一定程度时，可以调节阀门的开度，间歇地或连续地使部分在再生回路循环的含湿热气体流入冷凝器，并且含湿热气体流经冷凝器后，气体所含水蒸气被冷凝，冷凝水从冷凝器的冷凝水排放口排出/被收集，含湿热气体因此而被干燥处理；再生回路继续同时进行上述循环脱水再生和排出水分的操作直至无冷凝水排出后再进行下一步的冷却操作，当吸附除湿器被加热再生后，可停止再生加热器的传热工作，让再生回路上的气体继续在冷凝器和吸附除湿器之间循环流动从而冷却吸附除湿器，或者是直接往除湿气路上通入冷却气体，直接冷却吸附除湿器，吸附除湿器降温至常温后进入下一个操作周期。

优选地，所述再生回路由所述吸附除湿器内部的两个相互连通的腔体构成，所述两个腔体内设有吸湿剂床，所述再生加热器分别设置在所述两个腔体内并且避开所述吸湿剂床。

基于与上述方案存在相同的必要技术特征，并进一步拓展上述方案的适用性，本发明还公开另一种吸附除湿装置，包括待除湿气体进口、吸附除湿器、已除湿气体出口，还包括再生回路、再生加热器、循环风机、排水设备，以及环形气路，所述吸附除湿器数量为若干个并且串接在所述环形气路上，各个吸附除湿器的排气端分别接通所述已除湿气体出口，各个吸附除湿器的进气端分别接通所述待除湿气体进口，各个吸附除湿器之间设有阀门，所述循环风机和再生加热器设置在所述再生回路上，所述再生回路分别接通所述各个吸附除湿器的输入端和输出端，循环风机驱使气体在再生回路上循环流动，所述排水设备与再生回路连通，所述排水设备包括排气口或冷凝器，所述排气口或冷凝器连接所述再生回路。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）循环加热升温：

现有技术的热空气再生法在预热升温阶段排放废气的显热损失约占了再生加热器提供热量的40%。本发明吸附除湿装置的循环加热升温过程中无需向外排放废气，避免了排气显热损失。循环加热升温过程中唯一的热损失是设备外表面的散热损失，当设备有良好保温时，散热损失很小。因此，本发明在预热升温阶段中再生加热器提供的热量几乎全部得到了有效利用。

（2）循环脱水再生：

现有技术的热空气再生法在达到了再生温度后的脱水再生阶段排放废气温度一般为60-80℃，废气含湿量一般在45g/kg-干空气以下。也就是说，每排出45g水分的同时排出1kg的60-80℃废气，热量损失较大。这主要是因为依靠空气的显热向吸湿剂床提供的热量不足以使更多的水分脱附。例如，将25℃，含湿量15g/kg，相对湿度75%的外界空气用再生加热器加热至150℃后通入吸湿剂床，150℃热空气向吸湿剂床释放显热降温至约80℃后携带从吸湿剂脱附的水分向外界排放。空气从150℃降温至80℃的显热约为70 kJ/kg-干空气（设备外表面散热损失约占其中的2.5%），水分的脱附热为2500 kJ/kg-水，因此，上述参数状态下，1 kg的热空气向吸湿剂床释放的显热至多只足以脱附27 g的水分，加上热空气本来含有的水分15g/kg，所排出废气的含湿量即为42g/kg。此参数状态下，空气从150℃至80℃的显热得到了有效利用，空气的80℃以下的显热作为废热向大气排放而被浪费掉，能量利用效率仅为56%。长期以来，本领域技术人员认为使用热空气再生吸湿剂后热空气携带了脱附的水分，所以必须立即将大量的约80℃温度的热空气向大气排放，同时也认识到热空气再生法中再生加热器提供的热量仅有约一半得到有效利用，再生能耗大，但过去解决该问题的努力方向局限于如何回收再生排气的显热和潜热。本发明认为：由于热空气再生吸湿剂后热空气携带的从吸湿剂脱附的水分较少，所以无需立即向大气排放，可以使气体在吸湿剂和再生加热器之间循环流动，将再生加热器提供的热量传递给吸湿剂，只有当循环气体达到较高的含湿量后才予以排放（或冷凝），这样就减少了废气排放量和显热损失。例如：首先将25℃，含湿量15g/kg，相对湿度75%的空气用再生加热器加热至150℃，含湿量15g/kg，相对湿度2.5%后通入吸湿剂床，150℃热空气向吸湿剂床释放显热降温后携带脱附水分从吸附除湿器排出时温度为80℃，含湿量42g/kg，相对湿度13%；该80℃空气再次进入热交换部件，被加热至150℃，含湿量42g/kg，相对湿度7.5%后循环进入吸附除湿器，再次从吸附除湿器排出时温度为80℃，含湿量69g/kg，相对湿度20%；如此多次循环，循环气体中的含湿量逐渐升高。当循环气体达到温度80℃，含湿量150g/kg，相对湿度40%的状态向大气排放时，每去除135g水分的同时向大气排放1 kg的热空气。与现有技术的热空气再生法中每去除27 g水分的同时排放1 kg的热空气相比较，本发明显著地减少了排气显热损失。采用本发明的另外一个好处是循环气体含有较高的水蒸气浓度，其冷凝潜热的回收利用较为容易。

（3）移除吸附热：

除湿操作时产生的吸附热可使吸湿剂床升温约5-10℃，降低了除湿效果，尤其在高温高湿情况下，吸附除湿能力可能明显下降。在具体实施方式中给出的实施例2、7、9可移除吸附热，使除湿效果更加稳定。

（4）回收余热：

（a）再生排气（或本发明中的循环气体）的显热和潜热的回收：

现有技术的热空气再生法的再生排气参数一般为：温度60-80℃，含湿量45g/kg以下，露点低于39℃。该参数状态下，用常规余热回收设备只能回收再生排气显热的约30%，难以回收利用潜热。而且传热温差小，需要较大的换热面积，经济上并不可行。本发明的再生回路内循环气体在吸附除湿器出口处的参数一般为：温度80℃，含湿量150g/kg以上，露点高于60℃。用常规余热回收设备较容易回收循环气体的水蒸气冷凝潜热。本发明的实施例5、6、7、9具有回收再生回路内循环气体显热和潜热的优点。

（b）加热再生完成后的吸湿剂床的显热的回收：

加热再生完成后的吸附除湿器有约100℃的温度，需要冷却至常温才能投入除湿操作。现有技术在冷却操作时是将冷空气通入再生完成后的吸附除湿器，由此产生的热空气直接向大气排放，吸附除湿器的显热被全部浪费掉。本发明的实施例5、9可回收刚完成再生后的吸附除湿器（或刚完成再生的那部分转轮）的显热用于预热下一个将要加热再生的吸附除湿器（或将要加热再生的那部分转轮），节省了再生加热所需热量。

（c）除湿操作时产生的吸附热的回收：

吸附热使已除湿气体产生的温升不大，一般难以利用。本发明的实施例6、7、9中制冷/热泵循环工质与已除湿气体的温差可达20℃，可回收部分吸附热。实施例8在同时需要供热和除湿的低温高湿季节应用于室内空气除湿时，吸附热提高了室内空气温度，实际上吸附热也被回收利用了。

（5）吸附除湿器与制冷或热泵循环耦合运行：

现有技术的除湿转轮与制冷或热泵循环耦合运行方案是将蒸发器设置在除湿转轮的除湿区前的除湿气路上。由于在该处的被除湿气体为常温，因此蒸发器内工质温度必须低于约10℃，压缩机负荷较大。本发明是将蒸发器设置在除湿转轮除湿区后的已除湿气路上，在此处的气体温度高于除湿转轮除湿区前的气体温度，因此蒸发器内工质温度可以高于10℃，压缩机负荷较小，可调节范围较大。

附图说明

图1是实施例1再生回路中配备冷凝器的间歇式除湿装置的示意图。

图2是实施例2内置换热列管的间歇式除湿装置的示意图。

图3是实施例3内置换热列管和循环风机的间歇式除湿装置的示意图。

图4是实施例4自然对流换热方式的间歇式除湿装置的示意图。

图5是实施例5具有回热的转轮式连续除湿装置的示意图。

图6是实施例6转轮与制冷/热泵循环耦合运行连续除湿装置的示意图。

图7是实施例7具有回风的转轮与制冷/热泵循环耦合运行连续除湿装置的示意图。

图8是实施例8由两个吸附除湿器构成的连续除湿装置的示意图。

图9是实施例9由三个吸附除湿器与制冷/热泵循环耦合运行的连续除湿装置的示意图。

图10是实施例10由三个吸附除湿器串联构成的连续除湿装置的示意图。

符号说明：

1、A、B、C 吸附除湿器或除湿转轮

100吸附除湿器内的隔板

101、102、103、104吸附除湿器内的吸湿剂床。

105、106吸附除湿器内的再生加热器。

107 吸附除湿器内的循环风机。

108 吸附除湿器的待除湿气体进口端阀门

109 吸附除湿器的已除湿气体出口端阀门

110 吸附除湿器外循环管路阀门

111 除湿转轮吸湿区

112 除湿转轮预热区

113 除湿转轮再生区

114 除湿转轮冷却区

2 除湿风机

3、4、5 循环风机或风机

301 循环风机3的进风端阀门

302 循环风机3的排风端阀门

6 再生加热器

601 再生加热器的进气端阀门

602 再生加热器的出气端阀门

7 冷凝器

701 冷凝器的被冷凝气体进口端阀门

702 冷凝器的被冷凝气体出口端阀门

8 调节阀

901 制冷或热泵循环的压缩机

902 制冷或热泵循环的冷凝器

903、904 制冷或热泵循环的膨胀阀

905、906 制冷或热泵循环的蒸发器

907、908 制冷或热泵循环的单向阀

909、910 制冷或热泵循环的调节阀

10 待除湿气体进口

11 已除湿气体出口

12换热介质进口

13换热介质出口

14冷凝水排放口

15进气口

16、17 排气口

18~63 阀门

64 进气总管

65 排气总管

66 环形气路。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例 1

如图1所示，为本发明中一种再生回路中配备冷凝器的间歇式除湿装置示意图，该除湿装置包括吸附除湿器1（内有由吸湿剂颗粒构成的吸湿剂床101）、待除湿气体进口10、已除湿气体出口11、除湿风机2、循环风机3、再生加热器6、冷凝器7。待除湿气体进口10、除湿风机2、吸附除湿器1、已除湿气体出口11通过管道连接，构成除湿气路。吸附除湿器1、循环风机3、再生加热器6通过管道相连，构成再生回路；冷凝器7的两端通过管道与再生回路相连，构成冷凝支路，用阀门301、701、702可调节流经冷凝器7的被冷凝气体流量，该间歇式除湿装置的一个操作周期包括了除湿、再生步骤：

（A）除湿：打开阀门108、109，关闭其它阀门，运行除湿风机2，使由进口10进入的待除湿气体流经吸附除湿器1，气体中的水分被吸湿剂床101吸附去除，已除湿气体经出口11排出，吸湿剂床101将近饱和时，进行下一步的再生操作。

（B）再生：

（1）循环加热升温：停止运行除湿风机2，打开阀门301、602，关闭其它阀门，运行循环风机3，使气体在吸附除湿器1和再生加热器6之间循环流动，将再生加热器6提供的热量传递给吸附除湿器1，从而使吸湿剂床101逐渐升温达到再生温度。

（2）循环脱水再生：继续运行循环风机3，使气体在吸附除湿器1和再生加热器6之间循环流动，将再生加热器6提供的热量传递给吸附除湿器1以维持吸湿剂床101的再生温度。吸湿剂床101内的吸湿剂颗粒受热后颗粒内部产生较高的水蒸气分压，该水蒸气分压高于循环气体中的水蒸气分压。在水蒸气分压差的驱动下，吸湿剂颗粒内水分向气相扩散，循环气体中的含湿量逐渐升高。

（3）排出水分：在步骤（1）或（2）操作期间，当循环气体的含湿量达到60g/kg-干气体或以上时，可以开始调节阀门301、701、702的开度，间歇地或连续地使部分循环气体流经冷凝器7，气体所含水蒸气被冷凝，冷凝水从排放口14排出。继续同时进行上述循环脱水再生和排出水分的操作直至无冷凝水排出后进行下一步的冷却操作。

（4）冷却：再生加热器6停止加热，打开阀门108、109，关闭其它阀门，运行除湿风机2，向吸附除湿器1通入冷气体进行冷却；或者打开阀门602、701、702，关闭其它阀门，运行循环风机3，使气体在吸附除湿器1和冷凝器7之间循环流动从而冷却吸附除湿器1。吸附除湿器1降温至常温后进入下一个操作周期。

除湿装置用于空气除湿时，除湿操作一般为常压，用于能源气体、化工原料气、工业气体的除湿处理时，除湿操作一般为加压条件下的操作。再生操作时再生回路中被循环加热的气体为除湿操作时的同种气体。再生操作时吸附除湿器和再生回路内的压力可能升高，这是因为（a）再生加热时气体温度升高所引起的压力升高，以及（b）吸附态的水转化为水蒸气所引起的压力升高，取决于吸附除湿器、再生加热器、循环风机等设备的压力等级，吸附除湿器和/或再生回路可能压力过高而需要减压，优选地，图1所示装置以及本发明的所有具体实施方式都可设置一个用于排放部分循环气体和/或水蒸气的排气口16，优选地，还可以在排气口16设置调节阀8，调节阀8可采用的形式包括由PLC控制的根据压力和/或湿度传感器信号而动作的阀门、自力式压力调节阀、电磁阀或手动阀门，亦可以省略调节阀8，只设置适宜直径的排气口16来排放部分的循环气体和/或水蒸气（此时其排气量由再生回路内气体压力所控制）。对空气除湿时，排气口16通向大气；进行能源气体、化工原料气、工业气体除湿处理时，排气口16通向（冷凝）回收设备。

在上述的循环加热升温阶段，当吸湿剂床101的温度达到约60℃时，可能有少量的水分开始脱附，但再生加热器6提供的热量主要用于吸湿剂床101升温所需的显热，循环加热升温阶段的标志是吸湿剂床101的温度持续上升。在循环脱水再生阶段，吸湿剂床101的温度则基本稳定在再生温度，再生加热器6提供的热量主要用于水分的脱附热，空气除湿器加热再生时，循环空气被再生加热器6加热达到约150℃后通入吸附除湿器1，150℃热空气向吸湿剂床101释放显热降温至约80℃后从吸附除湿器1排出，然后循环进入再生加热器6，再次被加热至150℃为一个循环。每一个循环中再生加热器6向循环气体提供的加热量为70 kJ/kg-干空气，设备外表面散热损失约占此加热量的2.5%，水分的脱附热为2500 kJ/kg-水，因此，每一个循环中每公斤的循环空气向吸湿剂床释放的显热只足以脱附27 g的水分。提高再生加热器6加热的气体温度到150℃以上可以增加每个循环的脱水量，但加热温度的提高受吸湿剂耐热温度的限制。吸湿剂为硅胶、沸石分子筛、活性氧化铝时，再生加热器6加热的最高气体温度分别为约180、400、300℃。

在上述的循环脱水再生阶段，当吸湿剂床101的温度达到约100℃时，吸湿剂颗粒内部的水蒸气分压可达1个大气压；当吸湿剂床101的温度高于100℃时，吸湿剂颗粒内部的水蒸气分压可大于1个大气压。在吸附除湿器1和再生加热器6之间循环流动的循环气体中的水蒸气分压的数量级为0.01 – 0.1个大气压。因此，循环气体中的少量水分对于吸湿剂颗粒的水分脱附过程的影响很小。在循环脱水再生阶段，循环气体中的含湿量会逐渐升高。

在上述的排出水分操作中，部分循环气体流经冷凝器7，气体所含水蒸气被冷凝，冷凝水从排放口14排出。循环气体被冷凝排出水分后返回再生回路时需要由再生加热器6提供热量来重新加热升温，因此，被冷凝的循环气体的含湿量越高，则能耗越低。一般循环气体达到60g/kg-干气体的含湿量，优选地，达到150g/kg-干气体（温度80℃，相对湿度40%，露点60℃）或以上后，才开始排出水分操作。含湿量为150g/kg-干气体的参数状态下，流经冷凝器7的气体流量约为循环气体总流量的20%。

上述的循环风机3也可采用轴流式风机，并且可将该轴流式风机设置在吸附除湿器1内。虽然现有技术一般采用除湿气流流向与再生气流流向为逆向的方式，但对于本发明，除湿气流流向与再生气流流向是否为逆向并不重要。对于本发明的所有具体实施方案，循环风机3都可以选用双向轴流式风机，并且在再生加热时循环风机3交替地正转和反转可使吸湿剂床101得到更加均匀的加热。再生加热器6可以采用任何形式的加热设备，例如电加热器、换热器、燃用气体、液体或固体燃料的加热器、利用新能源或可再生能源的加热器如太阳能集热器等。

本实施例描述的单塔间歇式除湿装置适用于热能、化工、冶金等行业的非连续使用干燥气体的场合。

实施例 2

如图2所示，为本发明的另一种间歇式吸附除湿装置。

吸附除湿器1内有由吸湿剂颗粒构成的吸湿剂床101、102以及与吸湿剂床101、102间隔排列的换热列管105、106，吸湿剂床101、102不与换热列管105、106的换热表面相接触以避免吸湿剂床101、102局部过热；循环风机3为双向轴流式风机；换热介质由进口12进入，由出口13排出。该装置的一个操作周期包括了除湿、再生步骤：

（A）除湿：换热列管105、106内通入冷却介质，打开阀门108、109，关闭其它阀门，运行除湿风机2，使由进口10进入的待除湿气体流经吸附除湿器1，气体中的水分被吸湿剂床101、102吸附去除，并且气体被换热列管105、106冷却，已除湿气体经出口11排出。吸湿剂床101、102将近饱和时，进行下一步的再生操作。

（B）再生：

（1）循环加热升温：打开阀门301、302，关闭其它阀门，换热列管105、106内通入加热介质，运行循环风机3，使气体在再生回路内循环流动，将换热列管105、106提供的热量传递给吸湿剂床101、102，从而使吸湿剂床101、102逐渐升温达到再生温度。

（2）循环脱水再生：继续运行循环风机3，使气体在再生回路内循环流动，将换热列管105、106提供的热量传递给吸湿剂床101、102以维持吸湿剂床101、102的再生温度。吸湿剂床101、102内的吸湿剂颗粒受热后水分向气相扩散，循环气体的含湿量逐渐升高。

（3）排出水分：当循环气体的含湿量达到60g/kg-干气体或以上后，间歇地或连续地开启调节阀8，排放部分的循环气体和/或水蒸气。继续进行上述循环脱水再生和排出水分的操作直至循环气体的含湿量不再增加后进行下一步的冷却和干燥操作。

（4）冷却和干燥：运行除湿风机2，向吸附除湿器1通入冷气体进行冷却，同时使部分冷气体流经循环风机3使其干燥；或者换热列管105、106内通入冷却介质，运行循环风机3，冷却吸湿剂床101、102。吸附除湿器1降温至常温后进入下一个操作周期。

上述除湿操作时换热列管105、106内通入的冷却介质可以是冷水、冷空气等；再生操作时换热列管105、106内通入的加热介质可以是高温蒸汽、热空气、热烟气、导热油等任何有适当温度的气体或液体。

上述除湿操作中换热列管105、106内通入冷却介质的作用是移除吸附热。气体吸附时气体分子运动的动能大部分转化为热能，因此，吸附是一个放热过程，所释放的热量称为吸附热。由于吸附热的产生，除湿操作时吸湿剂床和已除湿气体的温升一般可达5-10℃（甚至更高，取决于气体的温度、湿度、吸湿剂性能等因素），温升在一定程度上降低了除湿效果。换热列管105、106内通入冷却介质移除吸附热可改善除湿效果。在除湿操作时如果吸湿剂床101、102温升过大，在运行除湿风机2向吸附除湿器1通入待除湿气体进行除湿操作的同时，打开阀门301、302，运行循环风机3，使部分已除湿气体回流，可进一步提高冷却效果。当吸附除湿器1采用流化床型时，吸湿剂床101、102可合并为一个流化床，换热列管105、106直接置于流化床内，可大幅度提高除湿冷却以及再生加热时换热列管105、106与吸湿剂床101、102之间的传热效率，而且吸湿剂颗粒处于流态化状态时吸湿剂颗粒与换热列管105、106相接触亦不会出现局部过热。

在上述的排出水分操作中，经调节阀8向外排出的是约60-80℃温度的循环气体与水蒸气的混合物，因此，被排出的循环气体的含湿量越高，则再生能耗越低。一般循环气体的含湿量达到60g/kg-干气体或以上后，优选地，达到150g/kg-干气体或以上后，才开始排出水分操作。经调节阀8向外排出循环气体与水蒸气的混合物后，再生回路内的循环气体量逐渐降低，水蒸气浓度逐渐升高，吸湿剂颗粒内部与循环气体之间的水蒸气分压差逐渐减小以致吸湿剂不能彻底脱水再生。但一般来说吸湿剂无需彻底再生，只要大部分水分脱附，即可投入除湿操作。如果吸湿剂需要彻底再生，可以在进行循环脱水再生操作的同时，打开阀门108，运行除湿风机2，向再生回路补充循环气体。当然，实施例2所示装置也可以类似于实施例1的装置那样设置冷凝支路来排出水分。实施例1所示装置采用冷凝排水方式，其调节阀8的主要作用是减压；实施例2所示装置采用直接排放水蒸气的方式来排出水分，其调节阀8的作用主要是排放水蒸气。本发明的所有具体实施方案均可采用冷凝排水方式或直接排放方式来排出水分。冷凝排水方式的优点是无需架设进气和排气管道；直接排放方式的优点是不需设置冷凝器。图2所示装置以及本发明的所有具体实施方式中的用于排放水蒸气的调节阀8可采用任何形式的阀门，亦可以省略调节阀8，只设置适宜直径的排气口16（此时其排气量由再生回路内气体压力所控制）。当采用直接排放水蒸气方式来排出水分时，应采用较高的再生操作温度，使再生回路的最低温度处具有高于100℃的温度。

本实施例未提及的部分与实施例1类似，其工作原理和应用场合与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例 3

如图3所示，为本发明的另一种间歇式吸附除湿装置。

吸附除湿器1内有由吸湿剂颗粒构成的吸湿剂床101、102、103、104以及换热列管105、循环风机107；隔板100将吸附除湿器1内部分隔为两个腔体。运行循环风机107可使气体在吸附除湿器1内循环流动。该除湿装置的一个操作周期亦包括了除湿、再生步骤。当需要排出水分时，可以打开阀门701，由于吸附除湿器1内气体压力高于冷凝器7内压力，吸附除湿器1内气体进入冷凝器7，气体所含水蒸气被冷凝，冷凝水从排放口14排出。内置换热列管和循环风机的除湿装置的优点是省去了外部的循环管道和阀门，因此降低了散热损失。图3所示装置仅为一种较佳实施方式，本领域的普通技术人员容易进行各种变动，例如，改变吸附除湿器的形式、再生加热器和循环风机的形式、数量和安装位置以及隔板的形式和数量（或取消隔板），都可以借助循环风机的强迫对流使得气体在再生加热器和吸湿剂床之间循环流动，达到类似的效果。根据本实施例的讲授所能做出的各种变动均包含在本发明权利要求的保护范围之内。

本实施例未提及的部分与实施例2类似，其工作原理和应用场合与实施例2相同，此处不再赘述。

实施例 4

由于在吸湿剂的加热再生过程中，吸湿剂本身的微孔结构决定了吸湿剂内部的传热传质是极为缓慢的，通常为其加热再生的速率控制步骤，吸湿剂外部的条件如循环气体流速一般影响不大，因此，取消循环风机而仅仅依靠用再生加热器对部分循环气体加热所造成的温度差引起的自然对流来使得气体在再生加热器和吸湿剂床之间循环流动是可行的。如图4所示，为本发明的一种自然对流换热方式的间歇式吸附除湿装置。吸附除湿器1内有由吸湿剂颗粒构成的吸湿剂床101、102以及再生加热器105、106；隔板100将吸附除湿器1内部分隔为左、右两个腔体。再生加热开始时，关闭所有阀门，再生加热器105、106交替地加热。当再生加热器105加热、再生加热器106停止加热时，右腔体的气体受热后的密度小于左腔体的气体密度，因此，右腔体的气体向上运动，左腔体的气体向下运动，使吸附除湿器1内气体产生循环流动。当再生加热器105停止加热、再生加热器106加热时，循环流动的方向相反。当循环气体的含湿量达到60g/kg-干气体或以上时，可以开始排出水分操作：打开阀门110、701、702并调节流经冷凝器7的气体流量，再生加热器105、106同时加热，吸附除湿器1内部的气体向上运动，外部管道里的气体向下流动，部分循环气体流经冷凝器7，水分被冷凝排出。自然对流换热的除湿装置的优点是加热均匀，散热损失小，省略了循环风机后设备费用和耗电量更低，用于能源气体、化工原料气、工业气体的除湿处理时安全性更高。图4所示装置仅为一种较佳实施方式，本领域的普通技术人员容易进行各种变动，例如改变吸附除湿器的形式、再生加热器的形式、数量和安装位置以及隔板的形式和数量（或取消隔板），都可以借助气体受热所产生的自然对流使得气体在再生加热器和吸湿剂床之间循环流动，达到类似的效果。例如，吸附除湿器内仅设置一个吸湿剂床和一个再生加热器，该再生加热器位于吸湿剂床的下方，不与吸湿剂床接触，再生加热器加热时通过气体的自然对流将热量传递至吸湿剂床内部，吸湿剂床受热产生水蒸气使气压升高，水蒸气进入冷凝器被冷凝排出。又如，平板式太阳能集热器可作为再生加热器来加热再生回路内的循环气体，吸附除湿器制作为长方形，并安装在平板式太阳能集热器的背光的一面，太阳能集热器内的最高端和最低端分别与吸附除湿器内的最高端和最低端接通，太阳能集热器内气体被太阳辐射加热升温而向上运动后流入吸附除湿器，吸附除湿器内较冷的气体向下运动而循环进入太阳能集热器，从而以自然对流换热的方式实现太阳能加热再生吸附除湿器。需要说明的是，在此不可能列出本发明的所有实施方式，其它的任何根据本发明的原理和实质内容所设计的具体实施方式均包含在本发明权利要求的保护范围之内。

本实施例未提及的部分与实施例3类似，此处不再赘述。

实施例 5

如图5所示，为本发明的一种具有回热的转轮式连续除湿装置。包括除湿转轮1、除湿气路、回热气路和再生回路。主要由吸湿材料制成的缓慢地旋转的除湿转轮1的表面依次分隔为吸湿区111、预热区112、再生区113、冷却区114。除湿气路中从进口10进入的待除湿气体由除湿风机2送入除湿区111除湿，已除湿气体从出口11排出。随着转轮的转动，在除湿区111吸附了水分的那部分转轮转入预热区112。在预热区112预热后，这部分转轮转入再生区113。再生回路中循环风机3连续运行，使气体在再生加热器6和再生区113之间循环流动，维持再生区113的再生温度，使转入再生区113的吸附了水分的那部分转轮首先被循环加热升温，然后被循环脱水再生。随后，已脱水再生的那部分转轮转入冷却区114冷却后又回到吸湿区111。回热气路中在风机4的负压作用下，来自于外界的气体由进气口15进入除湿转轮1的冷却区114，回收刚完成脱水再生后的那部分转轮的显热，然后作为冷却介质进入冷凝器7，回收再生回路的冷凝支路内循环气体的显热和潜热，吸热升温后的气体再进入除湿转轮1的预热区112，加热位于预热区112的那部分转轮，然后经风机4的出风口17向外界排出。上述除湿操作和再生操作是连续地进行的，这是转轮式除湿装置的突出优点。现有的除湿转轮大多只是分隔为两个区：吸湿区和再生区，这些两个区的除湿转轮的再生可利用本发明的再生回路；有些除湿转轮是分隔为三个区：吸湿区、预热区和再生区，这些三个区的除湿转轮的再生除了可利用本发明的再生回路外，还可以设置回热气路。当除湿转轮是用于室内空气除湿时，回热气路可使用室内空气。

应该注意到本实施例中的再生区113只具有一个再生气进气口和一个再生气出气口连接至再生回路，图5中的再生区113可以看作任何形式的装载有需要再生的吸湿剂的吸附除湿器或吸附除湿器的再生区，例如，多段移动床式吸附除湿器的再生段、多段流化床式吸附除湿器的再生部、双流化床式除湿器的再生塔等。显然，与图5中的再生回路相同的实施方案也可以用于其它类型的吸附除湿设备的再生区（或再生段、再生部、再生塔、再生器等）的循环加热再生。

图5所示装置的再生回路及冷凝支路与图1装置的相同，其说明可参见图1装置的相关部分。本实施例适用于空气的连续除湿。本实施例未提及的部分与实施例1类似，此处不再赘述。

实施例 6

为了进一步降低能耗，本发明设计的一种转轮与制冷/热泵循环耦合运行连续除湿装置如图6所示。制冷/热泵循环（即冷媒回路）包括压缩机901、冷凝器902、膨胀阀903、第一蒸发器905、第二蒸发器906。制冷/热泵循环的冷媒液被压缩机901压缩为高温高压状态后在冷凝器902放热（对于再生回路而言，起到了再生加热器的作用），再经膨胀阀903节流为低温低压状态后在第一蒸发器905、第二蒸发器906吸热（对于除湿气路和再生回路的冷凝支路而言，起到了冷却器的作用），再进入压缩机901压缩，即为制冷/热泵循环的一个周期。调节膨胀阀903可以调节冷媒液在第一蒸发器905的温度，使出口11的气体温度显著地低于进口10的气体温度时，可称为制冷循环；当出口11的气体温度相当于进口10的气体温度时，可称为热泵循环。图6中再生加热器6用于起动加热和辅助加热。该装置回收了大部分的除湿气路的吸附热及其再生回路的水蒸气冷凝潜热和气体显热用于再生加热，因此大幅度地降低了再生加热能耗。本实施例未提及的部分与实施例5类似，其工作原理和应用场合与实施例5相同，此处不再赘述。

实施例 7

图7是本发明设计的一种具有回风的转轮与制冷/热泵循环耦合运行连续除湿装置的示意图。第一蒸发器905、第二蒸发器906为并联操作，分别调节膨胀阀903、904可以独立地调节第一蒸发器905、第二蒸发器906内冷媒液温度。除湿气路中循环风机5将第一蒸发器905冷却后的气体的一部分返流到除湿区，可降低除湿区温度，改善除湿效果。优选地，可在除湿气路设置阀门109，用于调节除湿气路的流量和压力。优选地，还可以在再生回路设置具有阀门301的进气口15以及阀门302，调节阀门301、302的开度可利用循环风机3使来自于外界的气体、或其它气源、或除湿气路的待除湿气体或已除湿气体的一部分经进气口15间歇地或连续地补充进入再生回路。图7所示装置通过向再生回路外排放水蒸气来排出水分，可参见图2装置的关于直接排放水蒸气方式的说明。本实施例未提及的部分与实施例6类似，其工作原理和应用场合与实施例6相同，此处不再赘述。

实施例 8

实施例1至4的任何形式的两个或两个以上的吸附除湿器并联或串联操作就可以构成一套连续除湿装置。本发明的一种由两个间歇式吸附除湿器并联构成的并且共用一个再生回路的连续除湿装置如图8所示。通过阀门18-25的切换，吸附除湿器A和B塔交替地进行除湿和再生，该装置适用于工业和民用场合下各种气体的除湿处理。当该装置应用于室内空气除湿时，室内潮湿空气由进口10进入，干燥空气经出口11通入室内，吸附除湿器的加热再生有以下两种模式：

（a）适用于低温高湿季节的再生-供热模式：循环加热再生时使用冷凝器7来排出水分，冷凝器7的冷却介质采用室内空气，可同时提高室内空气温度，起到了对室内供热的作用。上述过程中，再生加热器6的热量首先被用于使水分从吸湿剂脱附成为水蒸气，然后水蒸气的冷凝潜热被用于加热室内空气，因此，再生加热器6的热量全部得到了有效利用。另外，该装置除湿操作时产生的吸附热实际上也被用于提高室内温度了。在同时需要供热和除湿的季节，该装置应用于室内空气湿度调节具有能源利用率高的突出优点。

（b）适用于高温高湿季节的再生-排气模式：循环加热再生时不使用冷凝器7，水蒸气经排气口16排到室外；再生完成后的冷却使用由进气口15进入的室外空气。

本实施例未提及的部分与实施例1类似，其工作原理与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例 9

本发明的另外一种由并联的三个吸附除湿器与制冷/热泵循环耦合运行的除湿装置如图9所示。该装置包括吸附除湿器A、B、C塔和除湿气路、再生回路、回热回路以及制冷/热泵循环。A、B、C塔轮流进行除湿、再生操作。3、4、5为循环风机，并且均为双向轴流风机。阀门26和29、27和30、28和31分别为A、B、C塔的除湿气路阀门；阀门34、33、32分别为A、B、C塔的回风阀门；阀门37和38、36和39、35和40分别为A、B、C塔的再生回路阀门；阀门41和44为A和B塔之间的回热回路阀门, 阀门43和46为B和C塔之间的回热回路阀门，阀门42和45为A和C塔之间的回热回路阀门。制冷/热泵循环的并联的第一蒸发器905、第二蒸发器906的上游只有一个膨胀阀903，调节阀门909、910可分别调节流经第一蒸发器905、第二蒸发器906的冷媒液流量。

A塔进行除湿操作时，打开阀门26、29，除湿风机2将由进口10进入的待除湿气体送入A塔，已除湿气体经第一蒸发器905冷却后从出口11排出；如果A塔温升过大，打开阀门34，运行循环风机3，使第一蒸发器905冷却后的部分气体回流，可降低A塔的温度。此时， C塔进行再生操作，其除湿气路阀门28、31关闭，再生回路阀门35、40打开，运行循环风机5， C塔由冷凝器902提供热量脱水再生。C塔完成再生后，关闭再生回路阀门34、40，打开B和C塔之间的回热回路阀门43、46，运行循环风机4和/或5，在下一个需要再生的B塔与刚完成再生的C塔之间形成回热回路， B塔被预热升温，同时C塔被冷却降温。回热完成后B塔进入再生操作， C塔进入除湿操作。

本实施例适用于各种气体的除湿处理。本实施例未提及的部分与实施例1类似，其工作原理与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例 10

本发明的另外一种由三个吸附除湿器串联构成的连续除湿装置如图10所示。环形气路66上依次连接有吸附除湿器A、B、C塔，并且设置有分隔阀门47、48、49，进气总管64连接待除湿气体进口10，同时，进气总管64的支管分别与各塔的进气端相连，排气总管65连接已除湿气体出口11，同时，并且排气总管65的支管分别与各塔的排气端相连，阀门56和57、58和59、60和61分别为A、B、C塔的进气端阀门和排气端阀门，阀门50和51、52和53、54和55分别为A、B、C塔的再生回路阀门。

该装置的操作步骤如下：初始状态时所有阀门关闭，除湿操作开始时打开阀门56、47、48、61，运行除湿风机2，由进口10进入的待除湿气体经A、B、C塔除湿后从出口11排出；A塔接近饱和时，打开阀门58、关闭阀门56，用B、C塔继续除湿，打开阀门50、51，用再生回路使A塔再生，并用从进气口15进入的气体使A塔冷却；A塔完成再生转为除湿操作时，打开阀门49、57，关闭阀门61，此时的除湿操作顺序为B、C、A塔，即是将刚完成再生的A塔置于除湿操作顺序的末位。类似地，下一个B塔再生时，打开阀门60，关闭阀门58，用C、A塔继续除湿，打开阀门52、53，用再生回路使B塔再生，B塔完成再生转为除湿操作时，打开阀门47、59，关闭阀门57，此时的除湿操作顺序为C、A、B塔。其它步骤类似。该装置的优点是能够稳定地生产极低露点温度的干燥气体，可以避免刚完成再生的吸附除湿器与潮湿气体接触从而延长吸湿剂的使用寿命。该装置亦可以设置回热气路、与制冷/热泵循环联用。

本实施例适用于各种气体的除湿处理。本实施例未提及的部分与实施例1类似，其工作原理与实施例1相同，此处不再赘述。

本发明的实施仅涉及普通材质壳体的吸附除湿器、电加热器或换热器、离心或轴流风机等常规设备，实施例5至6还涉及的除湿转轮本身是较成熟的技术产品，实施例6、7和实施例9还涉及的制冷/热泵循环也是较成熟的技术产品。因此，本发明可以较容易地制造为工业产品，例如，人居环境除湿用的民用除湿机、工业设施空气湿度调节用的工业除湿机、用于各种工业气体、化工原料气、能源气体的除湿处理装置如压缩空气、压缩天然气的吸附干燥机等。

使用除湿装置对空气除湿并收集冷凝水实际上就是从空气取水。本发明的图1、3至9所示装置可用于空气取水，图2、10所示装置在排气口16加装冷凝器后也可用于这种用途。本发明在空气取水技术领域的应用包含在本发明权利要求的保护范围之内。

除湿可以认为是一种基础性的单元操作。除湿技术广泛应用于热能、化工、冶金、电子、机械、轻工、食品、制药等行业。除湿技术还可以与其它现有技术组合来构成各种用途的系统。例如，本发明可按以下方式构成一种常温干燥系统：图1至10所示的任何一种除湿装置的已除湿气体出口连接到装载有待干燥物料的容器的气体进口，装载有待干燥物料的容器的气体出口连接除尘设备的气体进口，除尘设备的气体出口连接除湿装置的待除湿气体进口。本发明可按以下方式构成一种制冷空调系统：图1至5及其图8、10所示的任何一种除湿装置的已除湿气体出口再依次连接一台表冷器和一台等焓加湿器。本发明在各种工业领域的应用及其与其它现有技术的组合应用均包含在本发明权利要求的保护范围之内。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种吸附除湿工艺方法，首先将含湿气体通入吸附除湿器进行除湿处理，然后对吸附除湿器内部的已吸附水分的吸湿剂进行脱水再生，其特征在于，所述对吸附除湿器内部的已吸附水分的吸湿剂进行脱水再生包括如下步骤：

步骤一：循环加热升温，使气体在吸湿剂和再生加热器之间循环流动，将再生加热器提供的热量传递给吸湿剂，使吸湿剂升温达到再生温度；

步骤二：循环脱水再生，继续使气体在吸附除湿器和再生加热器之间循环流动，将再生加热器提供的热量传递给吸湿剂以维持吸湿剂的再生温度，吸湿剂受热后水分向气相扩散，在吸湿剂和再生加热器之间循环流动的循环气体的含湿量逐渐升高；

步骤三：排出水分；

步骤四：冷却，将吸湿剂冷却至常温；

其中，步骤三间歇性或连续性地进行，当循环气体的含湿量达到60g/kg-干气体或以上时，在步骤一或步骤二进行的同时，开始步骤三的操作。

2.根据权利要求1所述的吸附除湿工艺方法，其特征在于，优选地，当循环气体的含湿量达到150g/kg-干气体或以上时，在步骤一或步骤二进行的同时，开始步骤三的操作。

3.根据权利要求1所述的吸附除湿工艺方法，其特征在于，所述步骤三中，采用以下方式之一排出水分：（a）冷凝排水方式：对再生回路中的循环气体的一部分进行冷凝处理，冷凝水被收集或向外排放；（b）直接排放方式：向外界排出再生回路中的循环气体的一部分，当需要回收循环气体和/或水分时，这些排出的循环气体被冷凝，冷凝水被收集或向外排放，未凝气体被回收或向外排放。

4.一种基于权利要求1的吸附除湿装置，包括除湿气路，所述除湿气路上连接有待除湿气体进口、吸附除湿器、已除湿气体出口，所述除湿气路上还设有若干个阀门，其特征在于，还包括再生回路、再生加热器、循环风机、以及排水设备，所述循环风机和再生加热器设置在所述再生回路上，所述再生回路接通所述吸附除湿器的输入端和输出端，循环风机驱使气体在所述再生回路上循环流动，所述排水设备与再生回路连通。

5.根据权利要求4所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述排水设备包括排气口或冷凝器，所述排气口或冷凝器与再生回路连接，所述冷凝器上还设有冷凝水排放口。

6.根据权利要求4所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述吸附除湿器内部由若干个相互隔开的吸湿剂床构成，所述再生加热器包括换热列管，所述换热列管穿过所述吸附除湿器内部并避开所述吸湿剂床。

7.根据权利要求4所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述再生回路设置在吸附除湿器内部，并且由吸附除湿器内部的两个相互连通的腔体构成，所述循环风机驱使气体在所述两个腔体之间循环流动，所述两个腔体内设有吸湿剂床，所述再生加热器包括换热列管，所述换热列管穿过所述吸附除湿器内部并避开所述吸湿剂床。

8.根据权利要求4所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述除湿气路的数量为至少两条，各条除湿气路相互并联连接并且通过所述若干阀门分隔，所述再生回路分别接通所述各条除湿气路上的吸附除湿器，气体能单独地在任意一个吸附除湿器和所述再生回路之间循环流动并进行热交换。

9.根据权利要求8所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述除湿气路为至少三条，各个吸附除湿器之间还连接有回热气路，气体通过所述回热气路在两吸附除湿器之间循环流动，以使两吸附除湿器能进行热交换。

10.根据权利要求4所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述吸附除湿器为除湿转轮，所述除湿气路连接所述除湿转轮的吸湿区，所述再生回路接通所述除湿转轮的再生区。

11.根据权利要求4~10任一项所述的吸附除湿装置，其特征在于，还包括热泵系统，所述再生加热器为设置在所述热泵系统上的冷凝器，所述再生回路的冷凝器为设置在热泵系统上的第一蒸发器。

12.根据权利要求4~10任一项所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述热泵系统还设有第二蒸发器，所述第二蒸发器与第一蒸发器串联或并联连接，所述第二蒸发器设置在除湿气路上并位于所述吸附除湿器与已除湿气体出口之间。

13.根据权利要求12所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述第二蒸发器的出气端与所述吸附除湿器的进气端接通，流经所述第二蒸发器的已除湿气体能回流至吸附除湿器。

14.根据权利要求4~10任一项所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述再生回路上设置有用于向再生回路补充循环气体或者加入冷却气体的进气口。

15.根据权利要求4~10任一项所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述再生回路上接通有用于降低再生回路气压的排气口。

16.一种基于权利要求1的吸附除湿装置，包括除湿气路，所述除湿气路上连接有待除湿气体进口、吸附除湿器、已除湿气体出口，所述除湿气路上还设有若干个阀门，其特征在于，还包括再生回路、再生加热器、以及排水设备，所述再生加热器设置在所述再生回路上，所述再生回路接通吸附除湿器的输入端和输出端，所述再生回路布置成通过所述再生加热器的发热驱使气体在所述再生回路上循环流动，所述排水设备与再生回路连通，所述排水设备包括排气口或冷凝器，所述排气口或冷凝器连接所述再生回路。

17.根据权利要求16所述的吸附除湿装置，其特征在于，所述再生回路由所述吸附除湿器内部的两个相互连通的腔体构成，所述两个腔体内设有吸湿剂床，所述再生加热器设置在所述腔体内并且避开所述吸湿剂床。

18.一种基于权利要求1的吸附除湿装置，包括待除湿气体进口、吸附除湿器、已除湿气体出口，其特征在于，还包括再生回路、再生加热器、循环风机、排水设备，以及环形气路，所述吸附除湿器数量为若干个并且串接在所述环形气路上，各个吸附除湿器的输出端分别接通所述已除湿气体出口，各个吸附除湿器的输入端分别接通所述待除湿气体进口，各个吸附除湿器之间设有阀门，所述循环风机和再生加热器设置在所述再生回路上，所述再生回路分别接通所述各个吸附除湿器的输入端和输出端，所述循环风机驱使气体在再生回路上循环流动，所述排水设备与再生回路连通，所述排水设备包括排气口或冷凝器，所述排气口或冷凝器连接所述再生回路。