CN105960269A - 用于通过蒸汽再生除湿转轮的除湿系统和包括该系统的除湿机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使用过热蒸汽再生除湿转轮的系统并且涉及一种包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮的系统的除湿机。特别地，本发明涉及除湿系统和包括这样的除湿系统的除湿机，所述除湿系统均包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮的闭环再生回路；并且涉及使用在再生期间产生的多余过热蒸汽。

Description

用于通过蒸汽再生除湿转轮的除湿系统和包括该系统的除湿机
技术领域
本发明涉及一种用于使用过热蒸汽再生除湿转轮的系统并且涉及一种包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮的系统的除湿机。
背景技术
在许多工业处理中，期望干空气接触化学品或食品以例如在对流式除湿机内制造干物质。为了产生干空气，一般方法是使从周围环境进入的空气经过吸附除湿机，由此从进入的空气移除过量水分。
吸附除湿机，例如干燥剂除湿机，从经过其的一定量的空气移除水分。该处理的核心将是由吸附构成经过空气中的水分的水分子的特殊物质制成或涂有所述特殊物质的吸附转子。
由于转子吸附水，所以为了恢复转子的吸附能力，移除所吸附的水变得必要。为了移除转子中的湿气，转子旋转超过再生区，在再生区中，用加热的空气干燥转子。温暖潮湿的再生空气被引出，并且转子再一次准备好吸附水分子。该运行能够是连续的或逐步的。
在最近几年中，对工艺经济的增加的关注已经实现除湿机设计中改进，在其它要素当中，这种改进重点放在对温暖潮湿再生空气的能含量的重复使用上，而非仅将再生空气排放至大气。
本发明的目的是建议用于再生除湿转轮的改进系统，其中呈过热蒸汽的形式的再生空气用于与除湿转轮相关联的处理流中的另外的目的。
US 3,183,649描述了一种除湿系统，其包括除湿转轮，除湿转轮包括：第一装置，其将供应气体供应至除湿转轮的吸附段；第二装置，其将过热蒸汽供应至除湿转轮的再生段；和第三装置，其将冲洗气体供应至冲洗段。
WO 2008/044932描述了一种除湿系统，其包括沸石除湿转轮，沸石除湿转轮包括：第一装置，其将供应气体供应至除湿转轮的吸附段；第二装置，其将过热蒸汽供应至除湿转轮的再生段；和第三装置，其将冲洗气体供应至冲洗段，因而第一、第二和第三装置中的每一个包括通气机或压缩机。在现有技术的本发明的实施例中，过热蒸汽使沸石除湿转轮在闭合回路再生系统中循环，因此利用每个再生循环产生不断增加的多余蒸汽。为了除掉多余水分，WO2008/044932的发明人建议使多余过热蒸汽经过热交换器以预先加热供应气体，供应气体预期将在沸石除湿转轮中被干燥。然而，因此维持过热蒸汽的温度所需要的能量从闭环再生回路丢失。图1示出现有技术的除湿机。
使用具有过热蒸汽的沸石除湿转轮的优点由在高温下的沸石的吸附性质提供。然而，沸石除湿转轮的再生是不太有效的，除非超过200℃的蒸汽温度用于再生沸石除湿转轮，因为沸石的吸附能力在低温下不大幅回落到5wt％吸附的水以下。为了将过热蒸汽加热至充足的运行温度，这增加能量消耗，这对于维持操作环境而言会是困难的，并且来自再生流动路径的热损失可能是显著的。另外，这样的高运行温度也需要对进入除湿转轮的任何供应气体进行加热以便使沸石除湿转轮不冷却至预期蒸汽回收的有效的运行温度以下。因此，使用过热蒸汽用于沸石除湿转轮的再生的一部分能量优点丢失。
本发明的一方面是基于过热蒸汽通过建议在闭合回路再生系统中产生的多余过热蒸汽的其它用途来改进现有技术的系统的能量效率。本发明的另一方面是提供用于与除沸石以外的其它除湿转轮一起使用的改进的除湿系统，优选硅胶和/或活性矾土的除湿转轮。
因此，本发明一方面涉及基于过热蒸汽使用闭合回路再生系统来再生硅胶除湿转轮，其中，在除湿转轮的再生期间产生的多余过热蒸汽和能量用于安装有本发明的除湿系统的环境内的其它需要能量的处理中。因此，在除湿转轮中使用的硅胶或活性矾土除湿剂的水的超强吸附能力在低运行温度下能够与这样的除湿转轮的闭合回路过热蒸汽回收相结合并且从再生处理获得增加的能量。
发明内容
在本发明的第一方面，公开了一种除湿系统(200、300、400)和一种包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，所述除湿系统(200、300、400)包括：除湿转轮(210)；供应气体流动路径(220)，其用于将供应气体供应至所述除湿转轮(210)的吸附段(211)，由此限定所述除湿转轮(210)的上游侧(221)和前侧(215)，以及所述除湿转轮(210)的下游侧(222)和后侧(216)；和闭环再生回路(240、340、440)，其用于使用过热蒸汽再生所述除湿转轮(210)；和所述闭环再生回路(240、340、440)其包括：至少一个装置，其用于使过热蒸汽(250、350、450)在所述闭环再生回路(240、340、440)中循环；至少一个蒸汽过热器(260、360、460)；和至少一个分流流动路径(270、370、470)，其用于使多余过热蒸汽流从所述闭环再生回路(240、340、440)分流到至少一个相关的处理元件(280)，所述至少一个相关的处理元件(280、380、480)被构造成将存储在所述多余过热蒸汽流中的多余能量转换为功或加热或冷却或其组合；附带条件是，当所述除湿转轮是沸石除湿转轮时，所述至少一个相关的处理元件不是用于加热布置在所述沸石除湿转轮上游的供应气体的流动路径中的供应气体的热交换器。
在第一方面的第一实施例中，公开了一种除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的流向相对于所述供应气体的流向是相反的，因此，在所述闭环再生回路(240、340、440)中循环的所述过热蒸汽将从所述除湿转轮的所述后侧(216)到达所述除湿转轮(210)的再生段(214)。
在第一方面的第二实施例中，公开了一种除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的流向相对于所述供应气体的流向是同向的，因此，在所述闭环再生回路(240、340、440)中循环的所述过热蒸汽将从所述除湿转轮的所述前侧(215)到达所述除湿转轮(210)的再生段(214)。
在第一方面的第三实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，所述除湿机还包括：冲洗和加热流动路径(230)，其用于将第一冲洗气体供应至所述除湿转轮(210)的冲洗和加热段(212)；和/或冲洗和冷却流动路径(235)，其用于将第二冲洗气体供应至所述除湿转轮(210)的冲洗和冷却段(212)；
在第一方面的第四实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述第一冲洗气体和所述第二冲洗气体是相同的，优选与所述供应气体相同。
在第一方面的第五实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述冲洗和加热流动路径(230)和所述冲洗和冷却流动路径(235)连接以形成一体的冲洗流动路径(236、237、336、337、436、437)；优选从所述除湿转轮的上游(237、337、437)和/或从所述除湿转轮的下游(236、336、436)连接以形成一体的冲洗流动路径。
在第一方面的第六实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其包括至少一个另外的冲洗和加热流动路径(230)和/或至少一个另外的冲洗和冷却流动路径(235)。
在第一方面的第七实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述除湿转轮(210)包括硅胶、沸石、活性矾土，优选硅胶或活性矾土，更优选硅胶。
在第一方面的第八实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述除湿转轮(210)包括吸附剂的组合物优选硅胶和沸石的组合物作为混合物；或作为两种或更多种所述吸附剂的交替层，优选硅胶和沸石的交替层。
在第一方面的第九实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的再生运行温度是从100℃至250℃，优选从110℃至200℃，最优选从130℃至150℃。
在第一方面的第十实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的再生运行蒸汽压力是从1巴至5巴，优选从1巴至3巴，更优选从1巴至2巴，最优选从1.05巴至1.5巴。
在第一方面的第十一实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述至少一个相关的处理元件(280、380、480)是热交换器(380)或热驱动冷却单元(480)。
在第一方面的第十二实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述除湿转轮包括硅胶和/或活性矾土并且所述除湿系统在110℃至200℃之间的再生运行温度下运行，更优选在120℃至180℃之间的再生运行温度下运行，最优选在130℃至150℃之间的再生运行温度下运行。
在第一方面的第十三实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，在所述供应气体进入到所述除湿转轮(210)之后所述供应气体的温度是从5℃至100℃，优选从10℃至60℃，优选从20℃至50℃，优选从30℃至40℃。
在第一方面的第十四实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，还包括至少一个低压段(590、591、592、593、594)。
在第一方面的第十五实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中用于所述除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的来自所述闭环再生回路(340)的多余过热蒸汽从所述闭环再生回路(340)沿着所述分流流动路径(370)分流到所述至少一个相关的处理元件(380)，所述至少一个相关的处理元件(380)是被包括在所述闭环再生回路(340)中的热交换器(380)，优选冷凝器，优选布置在所述闭环再生回路(340)中在用于使过热蒸汽(350)循环的所述至少一个装置与所述蒸汽过热器(360)之间的所述热交换器(380)。
在第一方面的第十六实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，还包括在所述分流流动路径(370)中的至少一个压缩机(381)，所述至少一个压缩机(381)用于至少在压缩步骤中在所述多余过热蒸汽进入所述热交换器(380)之前压缩所述多余过热蒸汽。
在第一方面的第十七实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，用于除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的来自闭环再生回路(440)的多余过热蒸汽从所述闭环再生回路(440)沿着分流流动路径(470)分流到至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)，所述至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)位于气体流动路径(220、230、235)中优选位于所述供应气体流动路径(220)中的所述除湿转轮(210)的上游(480a)或下游(480b)处。
在第一方面的第十八实施例中，公开了根据任一前述实施例所述的除湿系统，所述除湿系统包括：第一除湿系统(200、300、400)，所述第一除湿系统(200、300、400)包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮(210)的闭环再生回路(240、340、440)；和至少第二除湿系统，所述第二除湿系统包括至少一个第二除湿转轮，所述至少一个第二除湿系统不包括用于使用过热蒸汽再生所述至少一个第二除湿转轮的闭环再生回路，其中所述第一除湿系统(200、300、400)和所述至少第二除湿系统依次布置在所述供应气体流动路径(220)上，优选依次布置成在所述供应气体流动路径(220)上所述第一除湿系统(200、300、400)布置在所述至少第二除湿系统的上游(221)。
附图说明
图1：现有技术的除湿系统。
图2：根据本发明的示例性除湿系统。
图3：用于回收蒸发潜热的示例性除湿系统。
图4：包括热驱动制冷单元的示例性除湿系统。
图5：包括低压段的示例性除湿转轮。
具体实施方式
本发明涉及新型除湿系统和包括所述新型除湿系统的新型除湿机，所述新型除湿系统和新型除湿机均包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮的闭环再生回路；并且涉及使用在再生期间产生的多余过热蒸汽。
图1详述现有技术除湿系统(100)的布局，该除湿系统(100)包括：沸石除湿转轮(110)和用于使用过热蒸汽再生所述沸石除湿转轮的闭环再生回路(140)；所述除湿系统(100)还包括：用于供应气体的流动路径(120)，第一装置(152)，所述第一装置(152)用于将所述供应气体供应至所述沸石除湿转轮(110)的吸附段(111)，所述第一装置(152)在用于所述供应气体的所述流动路径(120)中布置在所述沸石除湿转轮(110)的上游；用于冲洗气体的流动路径(130)，第三装置(151)，所述第三装置(151)用于将所述冲洗气体供应至所述沸石除湿转轮(110)的第一冲洗段(112)以便冷却所述沸石除湿转轮，所述第三装置(151)在用于冲洗气体的所述流动路径(130)中布置在所述沸石除湿转轮(110)的下游；所述闭环再生回路(140)包括：过热器(160)，第二装置(150)，其用于使所述过热蒸汽在所述闭环再生回路中循环，和分流流动路径(170)，其用于将来自所述闭环再生回路(140)的多余过热蒸汽流分流到热交换器(180)，所述热交换器(180)在所述沸石除湿转轮(110)的上游布置在用于所述供应气体的所述流动路径(120)中，所述热交换器(180)由此加热所述供应气体，并且其中，所述第一、第二和第三装置中的每一个包括通气机或压缩机，并且其中，所述供应气体和所述冲洗气体在经过所述沸石除湿转轮(110)之前通过独立过滤器过滤。可以预期的是，现有技术的除湿系统在110℃至250℃之间的过热蒸汽的运行温度下运行。
本发明的目的是通过如下方式来改进现有技术的除湿机和除湿系统：具体地通过提供包括硅胶除湿转轮和用于使用过热蒸汽再生硅胶除湿转轮的闭环再生回路的新型除湿系统和除湿机，并且进一步通过提供对在除湿转轮的再生期间产生的多余过热蒸汽的使用，特别地提供对存储在所述多余过热蒸汽中的多余能量的进一步使用。在本发明的上下文中，多余能量将被理解为能够在所述闭环再生回路下游的其它能量消耗处理中被回收的存储在所述多余过热蒸汽中的能量，诸如例如在涡轮中回收的动能或在热交换器或热驱动冷却单元中回收的潜热，例如凝结潜热。多余过热蒸汽的多余能量的总量等于多余过热蒸汽的能量。
图2详述根据本发明的示例性除湿系统(200)。
本发明的除湿机和除湿系统(200)包括除湿转轮(210)。除湿转轮(210)在运行期间沿由轮上的箭头指示的方向D连续或逐步旋转，由此限定旋转方向D。在附图中，旋转方向是顺时针，但是这对于本发明而言不重要，并且逆时针旋转完全在本发明的范围内。除湿转轮(210)被分割为多个段的子集，至少包括用于吸附供应气体中所包含的水分的吸附段(211)和再生段(214)，其优选至少包括四个子段(211、212、213、214)，这至少四个子段包括用于吸附供应气体中所包含的水分的吸附段(211)、冲洗和加热段(212)、再生段(214)以及冲洗和冷却段(213)，所述子段优选地像列出的那样沿旋转方向D依次布置在所述除湿转轮(210)上。在一些应用中，这些子段的另外的细分可能是有利的；然而，为了公开内容的清晰性，依据优选实施例，本发明被公开为包括至少四个子段(211、212、213、214)。
本发明并不受到所述除湿转轮(210)中所包含的吸附剂中任何特定选择的限制。然而，可以预期的是，优选地，包含在所述除湿转轮(210)中的吸附剂能够为硅胶、沸石、活性矾土，优选地硅胶或活性矾土，更优选硅胶。在一些实施例中，所述除湿转轮中所包含的吸附剂可以包括吸附剂的组合物，优选硅胶和沸石的组合物。在一些应用中，将有利的是，将所述除湿转轮(210)构造为具有两种或更多种所述吸附剂的交替层，优选地硅胶和沸石的交替层。
在该背景下，并且贯通本文，为了简单依据吸附来描述本发明。然而，技术人员应了解，取决于实际选择的干燥剂，或干燥剂的组合，上述除湿转轮(210)可以吸附但是也能够例如吸附或用化学方法吸附。吸附剂和水分之间的实际相互作用模式不被视为限制本发明。
除湿系统(200)还包括供应气体和供应气体流动路径(220)，使得所述供应气体能够沿着所述供应气体流动路径穿越所述除湿系统。沿着所述供应气体流动路径(220)穿越除湿系统(200)的供应气体将在所述除湿转轮的吸附段(211)处到达所述除湿转轮(210)，由此限定所述除湿转轮的上游侧(221)和所述除湿转轮的前侧(215)；并且将从与所述前侧相对的所述吸附段(211)离开所述除湿转轮(210)，由此限定所述除湿转轮的下游侧(222)和所述除湿转轮的后侧(216)。通过穿越所述除湿转轮，所述供应气体的水分含量下降。
除湿系统(200)也可以包括冲洗和加热流动路径(230)，使得第一冲洗气体能够穿越所述除湿系统(200)同时在经过所述除湿转轮(210)期间加热所述除湿转轮(210)。沿着所述冲洗和加热流动路径(230)穿越所述除湿系统(200)的所述第一冲洗气体将在所述除湿转轮(210)的冲洗和加热段(212)处到达所述除湿转轮(210)，优选在所述除湿转轮(210)的所述前侧(215)上到达所述除湿转轮(210)，穿越所述除湿转轮(210)同时加热所述除湿转轮(210)，所述第一冲洗气体本身由此变得更冷。在一些实施例中，本发明的除湿系统(200)可以包括多于一个冲洗和加热流动路径(230)，并且所述除湿转轮(210)可以包括多于一个冲洗和加热段(212)。
除湿系统(200)也可以包括冲洗和冷却流动路径(235)，使得第二冲洗气体能够穿越所述除湿系统(200)同时在经过所述除湿转轮(210)期间冷却所述除湿转轮(210)。沿着所述冲洗和冷却流动路径(235)穿越所述除湿系统(200)的所述第二冲洗气体将在所述除湿转轮(210)的冲洗和冷却段(213)处到达所述除湿转轮(210)，优选在所述除湿转轮(210)的所述后侧(216)上到达所述除湿转轮(210)，穿越所述除湿转轮(210)同时冷却所述除湿转轮(210)，所述第二冲洗气体本身由此变得更暖。在一些实施例中，本发明的除湿系统(200)可以包括多于一个冲洗和冷却流动路径(235)，并且所述除湿转轮(210)可以包括多于一个冲洗和冷却段(213)。
本发明的除湿系统(200)还包括用于使用过热蒸汽再生所述除湿转轮(210)的闭环再生回路(240)。所述闭环再生回路(240)包括：用于在所述闭环再生回路(240)中使过热蒸汽(250)循环的至少一个装置，优选地用于使过热蒸汽(250)循环的所述至少一个装置是通气机或压缩机；至少一个蒸汽过热器(260)；和至少一个分流流动路径(270)，其用于将来自所述闭环再生回路(240)的多余过热蒸汽流分流到至少一个相关的处理元件(280)，所述至少一个相关的处理元件(280)被构造成将存储在所述多余过热蒸汽流中的多余能量转换为功或加热或冷却或其组合。优选地，所述至少一个相关的处理元件(280)是热交换器或热驱动冷却单元。
在本发明的除湿系统(200)的运行期间，过热蒸汽的流向相对于供应气体的流向是相反的，因此在所述闭环再生回路(240)中循环的过热蒸汽将从所述除湿转轮的所述后侧(216)到达所述除湿转轮(210)的所述再生段(214)。然而，在一些应用中，过热蒸汽的流向相对于供应气体的流向是同向的，因此在所述闭环再生回路(240)中循环的过热蒸汽将从所述除湿转轮的所述前侧(215)到达所述除湿转轮(210)的所述再生段(214)。
在穿越所述除湿转轮(210)的所述再生段(214)之后，所述过热蒸汽将从所述除湿转轮吸附水分并且变得更冷。在所述闭环再生回路(240)中至少一个蒸汽过热器(260)的存在用于将所述过热蒸汽再加热至期望的再生运行温度。至少一个通气机或压缩机(250)的存在用于维持在所述闭环再生回路(240)中所述过热蒸汽的循环同时维持再生运行蒸汽压力。优选地，在所述闭环再生回路(240)上，压缩机(250)的所述至少一个通气机位于所述至少一个蒸汽过热器(260)之前。
所述过热蒸汽的再生运行温度是从100℃至250℃，优选从105℃至200℃，更优选从110℃至175℃，甚至更优选从110℃至150℃并且最优选从115℃至130℃。优选地，在所述蒸汽过热器(260)之后但是在进入所述除湿转轮(210)的所述再生段(214)之前在所述闭环再生回路(240)上的点处测量所述过热蒸汽的再生运行温度。设计温度反馈回路使得维持期望的再生运行温度在本领域的技术人员的能力之内。
所述过热蒸汽的再生运行蒸汽压力通常从1巴至5巴，优选从1巴至3巴，更优选从1巴至2巴，并且最优选从1.05巴至1.5巴。优选地，在所述蒸汽过热器(260)之后但是在进入所述除湿转轮(210)的所述再生段(214)之前在所述闭环再生回路(240)上的点处测量所述过热蒸汽的再生运行蒸汽压力。设计压力反馈回路使得维持期望的再生运行蒸汽压力在本领域的技术人员的能力之内。
优选地，在所述供应气体进入所述除湿转轮(210)之后所述供应气体的温度是从5℃至100℃，优选从10℃至60℃，优选从20℃至50℃，优选从30℃至40℃。优选地，它在大于所述再生操作压力的压力下穿越所述除湿系统(200)和包括所述除湿系统(200)的所述除湿机。
因此，在具体实施例中，本发明涉及除湿系统(200)和包括所述除湿系统(200)的除湿机，所述除湿系统(200)包括：除湿转轮(210)；供应气体流动路径(220)，其用于将供应气体供应至所述除湿转轮(210)的吸附段(211)，由此限定所述除湿转轮(210)的上游侧(221)和前侧(215)，以及所述除湿转轮(210)的下游侧(222)和后侧(216)；冲洗和加热流动路径(230)，其用于将第一冲洗气体供应至所述除湿转轮(210)的冲洗和加热段(212)；冲洗和冷却流动路径(235)，其用于将第二冲洗气体供应至所述除湿转轮(210)的冲洗和冷却段(212)；和闭环再生回路(240)，其用于使用过热蒸汽再生所述除湿转轮(210)，其中，所述过热蒸汽的流向相对于所述供应气体的流向是相反的，因此在所述闭环再生回路(240)中循环的过热蒸汽将从除湿转轮的所述后侧(216)到达所述除湿转轮(210)的再生段(214)，所述闭环再生回路(240)包括：至少一个装置，其用于使过热蒸汽(250)在所述闭环再生回路(240)中循环；至少一个蒸汽过热器(260)；并且其中，所述闭环再生回路(240)还包括：至少一个流动路径(270)，其用于将多余过热蒸汽流从所述闭环再生回路(240)引导到至少一个相关的处理元件(280)，所述至少一个相关的处理元件(280)被构造成将存储在所述多余过热蒸汽流中的多余能量转换为功或加热或冷却或其组合；附带条件是，当所述除湿转轮是沸石除湿转轮时，所述至少一个相关的处理元件不是用于加热布置在所述沸石除湿转轮上游的供应气体的流动路径中的供应气体的热交换器。优选地，所述至少一个相关的处理元件(280)是热交换器或热驱动冷却单元。
在除湿系统(200)和包括所述除湿系统(200)的除湿机的实施例中，所述第一冲洗气体和所述第二冲洗气体是相同的，优选与所述供应气体相同。在其实施例中，所述供应气体的一部分从在所述除湿转轮(210)的下游(222)的所述供应气体流动路径(220)被引导至所述冲洗和加热流动路径(230)中或至所述冲洗和冷却流动路径(235)中以分别充当所述第一或第二冲洗气体。
在另一实施例中，冲洗和加热流动路径(230)以及所述冲洗和冷却流动路径(235)连接以形成一体的冲洗流动路径(236、237)；优选从所述除湿转轮的上游(237)和/或从所述除湿转轮的下游(236)连接以形成一体的冲洗流动路径。
在所述除湿系统(200)和包括所述除湿系统(200)的除湿机的另一并且优选实施例中，所述除湿转轮包括硅胶和/或活性矾土。优选地，所述除湿系统(200)和包括所述除湿系统(200)的除湿机，包括硅胶和/或活性矾土的所述除湿转轮在110℃至160℃之间的再生运行温度下运行，更优选在130℃至150℃之间的再生运行温度下运行。由此，所述过热蒸汽的再生能力被优化以便与作为吸附剂的硅胶和/或活性矾土一起使用。包括硅胶和/或活性矾土的本发明的除湿系统的较低运行温度最小化闭环再生回路(240)中的能量损耗同时维持使用过热蒸汽再生除湿转轮的已知优点。
为了操作本发明的除湿系统(200)和包括除湿系统的除湿机，技术人员应了解利用用于使气体移动的装置，诸如例如通风装置或压缩机，了解利用用于过滤的装置，诸如例如用于过滤供应或冲洗气体的过滤器或用于操作如本领域已知的除湿系统或除湿机的其它装置。本发明并不受到操作除湿系统或除湿机的这样的其它装置的限制。技术人员也知道例如通过利用导管或管子来构建根据本发明的流动路径。
图3例证根据本发明的有利的实施例(300)的除湿系统(200)和包括所述除湿系统(200)的除湿机。在该实施例的除湿系统(300)和包括所述除湿系统(300)的除湿机中，在所述多余过热蒸汽中所包含的蒸发潜热的至少一部分返回至所述闭环再生回路(340)，因此最小化所述闭环再生回路中的整体能量损耗同时以安全方式布置所述多余过热蒸汽中所包含的多余水分。
在本发明的实施例中，用于除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的来自闭环再生回路(340)的多余过热蒸汽沿着分流流动路径(370)从所述闭环再生回路(340)分流到所述闭环再生回路(340)中所包含的热交换器(380)，优选冷凝器。优选地，所述热交换器(380)布置在用于在所述闭环再生回路(340)中使过热蒸汽(350)循环的所述至少一个装置与所述蒸汽过热器(360)之间的所述闭环再生回路(340)中。优选的是，在这个实施例中过热蒸汽的再生运行温度是在100℃至150℃之间，更优选在105℃至140℃之间，最优选在110℃至130℃之间。
可选地，包括在所述分流流动路径(370)中的是至少一个压缩机(381)，其用于在至少一个压缩步骤中在所述多余过热蒸汽进入所述热交换器(380)之前压缩所述多余过热蒸汽。当在所述分流流动路径(370)中存在所述至少一个压缩机(381)时，优选的是，所述多余过热蒸汽在所述至少一个压缩机(381)中被压缩到1：10的压缩蒸汽与未压缩蒸汽的压力比，优选到1.4：5压力比，更优选1.8：3的压力比，更优选2：2.5的压力比。
在除湿系统(300)和包括所述除湿系统(300)的除湿机的实施例中；所述除湿系统包括分流流动路径(370)，分流流动路径(370)用于将多余过热蒸汽分流到包含在所述闭环再生回路(340)中的热交换器(380)，优选地冷凝器；所述除湿转轮(210)包括硅胶、沸石、或硅胶和沸石的组合物作为混合物或作为硅胶和沸石的交替层的分层结构。
在除湿系统(300)和包括所述除湿系统(300)的除湿机的实施例中；所述除湿系统包括分流流动路径(370)，分流流动路径(370)用于将多余过热蒸汽分流至被包含在所述闭环再生回路(340)中的热交换器(380)，优选地冷凝器，所述第一冲洗气体和所述第二冲洗气体是相同的，优选地与所述供应气体相同。在另一实施例中，所述冲洗和加热流动路径(230)以及所述冲洗和冷却流动路径(235)从所述除湿转轮(210)的下游(336)或上游(337)连接，形成一体的冲洗流动路径(336、337)。
在除湿系统(300)和包括所述除湿系统(300)的除湿机的实施例中；所述除湿系统包括分流流动路径(370)，分流流动路径(370)用于将多余过热蒸汽分流至被包含在所述闭环再生回路(340)中的热交换器(380)，优选地冷凝器，所述分流流动路径(370)另外将所述多余过热蒸汽的至少一部分引导至布置在所述除湿转轮(210)的下游(222)的供应气体(220)的所述流动路径中的热交换器或热驱动制冷单元。
图4例证根据本发明的另一个有利实施例(400)的除湿系统(200)和包括所述除湿系统(200)的除湿机。在该实施例的除湿系统(400)和包括所述除湿系统(400)的除湿机中，所述多余过热蒸汽中所包含的蒸发潜热的至少一部分被用来使得至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)能够位于气体流动路径(220、230、235)中的所述除湿转轮(210)的上游(221)或下游(222)，优选地位于所述供应气体流动路径(220)中。
在本发明的实施例中，用于除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的来自闭环再生回路(440)的多余过热蒸汽从所述闭环再生回路(440)沿着分流流动路径(470)分流到位于所述除湿转轮(210)的上游(480a)或下游(480b)的至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)。优选的是，在这个实施例中，过热蒸汽的再生运行温度是在130℃至250℃之间，更优选在140℃至200℃之间，最优选在150℃至175℃之间。
在除湿系统(400)和包括所述除湿系统(400)的除湿机的实施例中；所述除湿系统包括分流流动路径(470)，分流流动路径(470)用于将多余过热蒸汽从用于除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的闭环再生回路(440)沿着分流流动路径(470)分流至位于所述除湿转轮(210)的上游(480a)或下游(480b)的至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)；所述除湿转轮(210)包括硅胶、沸石、或硅胶和沸石的组合物作为混合物或作为硅胶和沸石的交替层的分层结构。
在除湿系统(400)和包括所述除湿系统(400)的除湿机的实施例中；所述除湿系统包括分流流动路径(470)，分流流动路径(470)用于将多余过热蒸汽从用于除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的闭环再生回路(440)沿着分流流动路径(470)分流至位于所述除湿转轮(210)的上游(480a)或下游(480b)的至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)；所述第一冲洗气体和所述第二冲洗气体是相同的，优选与所述供应气体相同。在另一实施例中，所述冲洗和加热流动路径(230)以及所述冲洗和冷却流动路径(235)从所述除湿转轮(210)的下游(436)或上游(437)连接，形成一体的冲洗流动路径(436、437)。
本发明人已经另外公开了本发明的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其有利地能够结合非常潮湿的供应气体使用，特别是诸如例如能够存在于亚热带和热带气候中的热且潮湿的供应气体；其中，有利的是将包含在所述除湿系统(200、300、400)下游的另一除湿系统中的另一除湿转轮封闭到这样的除湿系统中，所述除湿系统(200、300、400)包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮(210)的闭环再生回路(240、340、440)，并且所述除湿机包括所述除湿系统(200、300、400)。另外，当特别期望具有非常低露点的干燥供应气体(诸如例如用于在制造锂电池中使用的供应气体)时，将有利的是，将本发明的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机与被包含在供应气体流动路径下游的另一除湿系统中的另一除湿转轮相结合。
因此，在一个实施例中本发明公开了一种除湿系统，所述除湿系统包括：第一除湿系统(200、300、400)，所述第一除湿系统(200、300、400)包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮(210)的闭环再生回路(240、340、440)；和至少第二除湿系统，所述第二除湿系统包括至少一个第二除湿转轮，所述至少一个第二除湿系统不包括用于使用过热蒸汽再生所述至少一个第二除湿转轮的闭环再生回路。
特别地，公开了根据上述实施例的除湿系统，所述除湿系统包括：第一除湿系统(200、300、400)，所述第一除湿系统(200、300、400)包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮(210)的闭环再生回路(240、340、440)；和至少第二除湿系统，所述第二除湿系统包括至少一个第二除湿转轮，所述至少一个第二除湿转轮不包括用于使用过热蒸汽再生所述至少一个第二除湿转轮的闭环再生回路，其中所述第一除湿系统(200、300、400)和所述至少第二除湿系统依次布置在所述供应气体流动路径(220)上，优选依次布置成在所述供应气体流动路径(220)上所述第一除湿系统布置在所述至少第二除湿系统的上游(221)。
在这种进一步发展的一个实施例中，在所述闭环再生回路(240、340、440)中产生的所述多余过热蒸汽中的至少一部分沿着所述分流流动路径(270，370，470)分流到至少一个相关的处理元件(280)，所述至少一个相关的处理元件(280)被包含在所述第二除湿系统的供应气体、冲洗气体或再生气体的流动路径中，所述至少一个相关的处理元件(280)被构造成将存储在所述多余过热蒸汽流中的多余能量转换为功或加热或冷却或其组合。优选地，所述至少一个相关的处理元件(280)是热交换器或热驱动冷却单元。
本发明的成功实施方式的问题是确保过热蒸汽不从再生段(214)漏泄到吸附段(211)。为了提高冲洗段(212、213)的效率，发明建议到目前为止在现有技术中未公开的新型改进方案，即，要么在小于再生运行蒸汽压力和在进入到除湿转轮中时的供应气进入压力两者的运行冲洗压下操作这些段，要么将专用的低压段引入到除湿转轮。由此产生低压段(590)。
在图5中示出这样的低压段(590)的两种可能的实施方式。在图5A中，形成窄低压段(594)的低压段(590)围绕所述再生段(214)，在一些实施例中，在所述冲洗和加热段(212)与所述冲洗和冷却段(213)之间围绕所述再生段(214)。在另一实施例中，所述低压段(590)形成窄低压段(591)，其围绕所述吸附段(211)，在一些实施例中，在所述冲洗和加热段(212)与所述冲洗和冷却段(213)之间围绕所述吸附段(211)。
在其它实施例中(图5B)，与所述吸附段(211)相比，所述冲洗和加热段(212)和/或所述冲洗和冷却段(213)在低压下被操作，并且因此变成冲洗和低压段(592、593)两者。在如图5B中所描述的这样的实施例中，利用一体的冲洗流动路径(236、237、336、337、436、437)将是有利的，并且当利用这样的一体的冲洗流动路径时，可选地在热交换器(595)中将所述冲洗和加热流动路径(230)与所述冲洗和冷却流动路径(235)联接。
在另一实施例中，除湿转轮(210)可以被围绕在低压下运行的密闭箱中，由此构建低压箱和低压除湿转轮。单独或结合上述实施例将进一步帮助确保水分将不从所述闭环再生回路(240、340、440)泄漏到所述吸附段(211)。
在另一实施例中，闭环再生回路(240、340、440)在与吸附段(211)相比稍低的压力下操作，由此减小或防止水分从所述闭环再生回路漏泄到所述吸附段。所述闭环再生回路的合适的操作压力可以例如是0.7巴、0.8巴或0.9巴。
如在权利要求中所使用的术语“包括(comprising)”不排除其它要素或步骤。如在权利要求中所使用术语“一(a)”或“一个(an)”不排除多个。在权利要求中所使用的附图标记不应被解释为限制范围。
虽然为了说明目的已经描述了本发明，但是应理解，这样的细节单独用于那个目的，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员能够在本发明中做出改变。

Claims (19)

1.一种除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，所述除湿系统(200、300、400)包括：
-除湿转轮(210)；
-供应气体流动路径(220)，其用于将供应气体供应至所述除湿转轮(210)的吸附段(211)，由此限定所述除湿转轮(210)的上游侧(221)和前侧(215)，以及所述除湿转轮(210)的下游侧(222)和后侧(216)；和
-闭环再生回路(240、340、440)，其用于使用过热蒸汽再生所述除湿转轮(210)；并且
-所述闭环再生回路(240、340、440)包括：
-至少一个装置，其用于使过热蒸汽(250、350、450)在所述闭环再生回路(240、340、440)中循环，
-至少一个蒸汽过热器(260、360、460)，和
-至少一个分流流动路径(270、370、470)，其用于使多余过热蒸汽流从所述闭环再生回路(240、340、440)分流到至少一个相关的处理元件(280)，所述至少一个相关的处理元件(280、380、480)被构造成将存储在所述多余过热蒸汽流中的多余能量转换为功或加热或冷却或其组合；
附带条件是，当所述除湿转轮是沸石除湿转轮时，所述至少一个相关的处理元件不是用于加热布置在所述沸石除湿转轮上游的供应气体的流动路径中的供应气体的热交换器。
2.根据权利要求1所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的流向相对于所述供应气体的流向是相反的，因此，在所述闭环再生回路(240、340、440)中循环的所述过热蒸汽将从所述除湿转轮的所述后侧(216)到达所述除湿转轮(210)的再生段(214)。
3.根据权利要求1所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的流向相对于所述供应气体的流向是同向的，因此，在所述闭环再生回路(240、340、440)中循环的所述过热蒸汽将从所述除湿转轮的所述前侧(215)到达所述除湿转轮(210)的再生段(214)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，还包括：冲洗和加热流动路径(230)，其用于将第一冲洗气体供应至所述除湿转轮(210)的冲洗和加热段(212)；和/或冲洗和冷却流动路径(235)，其用于将第二冲洗气体供应至所述除湿转轮(210)的冲洗和冷却段(212)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述第一冲洗气体和所述第二冲洗气体是相同的，优选与所述供应气体相同。
6.根据权利要求1或5中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述冲洗和加热流动路径(230)与所述冲洗和冷却流动路径(235)连接以形成一体的冲洗流动路径(236、237、336、337、436、437)；优选从所述除湿转轮的上游(237、337、437)和/或从所述除湿转轮的下游(236、336、436)连接以形成一体的冲洗流动路径。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，包括至少一个另外的冲洗和加热流动路径(230)和/或至少一个另外的冲洗和冷却流动路径(235)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述除湿转轮(210)包括硅胶、沸石、活性矾土，优选硅胶或活性矾土，更优选硅胶。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述除湿转轮(210)包括吸附剂的组合，优选硅胶和沸石的混合物；或两种以上所述吸附剂的交替层，优选硅胶和沸石的交替层。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的再生运行温度是从100℃至250℃，优选从110℃至200℃，最优选从130℃至150℃。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述过热蒸汽的再生运行蒸汽压力是从1巴至5巴，优选从1巴至3巴，更优选从1巴至2巴，最优选从1.05巴至1.5巴。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述至少一个相关的处理元件(280、380、480)是热交换器(380)或热驱动冷却单元(480)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，所述除湿转轮包括硅胶和/或活性矾土，并且所述除湿系统在110℃至200℃之间的再生运行温度下运行，更优选在120℃至180℃之间的再生运行温度下运行，最优选在从130℃至150℃之间的再生运行温度下运行。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，在进入到所述除湿转轮(210)时所述供应气体的温度是从5℃至100℃，优选从10℃至60℃，优选从20℃至50℃，优选从30℃至40℃。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，还包括至少一个低压段(590、591、592、593、594)。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中来自用于所述除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的所述闭环再生回路(340)的多余过热蒸汽从所述闭环再生回路(340)沿着所述分流流动路径(370)分流到所述至少一个相关的处理元件(380)，所述至少一个相关的处理元件(380)是被包括在所述闭环再生回路(340)中的热交换器(380)，优选冷凝器，优选所述热交换器(380)在所述闭环再生回路(340)中布置在用于使过热蒸汽(350)循环的所述至少一个装置与所述蒸汽过热器(360)之间。
17.根据权利要求16所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，还包括在所述分流流动路径(370)中的至少一个压缩机(381)，所述至少一个压缩机(381)用于至少在压缩步骤中在所述多余过热蒸汽进入所述热交换器(380)之前压缩所述多余过热蒸汽。
18.根据权利要求1至15中的任一项所述的除湿系统(200、300、400)和包括所述除湿系统(200、300、400)的除湿机，其中，来自用于除湿转轮(210)的过热蒸汽再生的闭环再生回路(440)的多余过热蒸汽从所述闭环再生回路(440)沿着分流流动路径(470)分流到至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)，所述至少一个热驱动冷却单元(480a、480b)在气体流动路径(220、230、235)中、优选在所述供应气体流动路径(220)中位于所述除湿转轮(210)的上游(480a)或下游(480b)。
19.一种除湿系统，所述除湿系统包括：根据权利要求1至18所述第一除湿系统(200、300、400)，所述第一除湿系统(200、300、400)包括用于使用过热蒸汽再生除湿转轮(210)的闭环再生回路(240、340、440)；和至少第二除湿系统，所述第二除湿系统包括至少一个第二除湿转轮，所述至少一个第二除湿系统不包括用于使用过热蒸汽再生所述至少一个第二除湿转轮的闭环再生回路，其中所述第一除湿系统(200、300、400)和所述至少第二除湿系统依次布置在所述供应气体流动路径(220)上，优选依次布置成在所述供应气体流动路径(220)上所述第一除湿系统(200、300、400)布置在所述至少第二除湿系统的上游(221)。
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