CN108397837B - 一种溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低温余热驱动的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，包括串接的多级新风处理单元，新风依次通过初级新风处理单元至末级新风处理单元，通过与新风处理单元的溶液进行热质交换而降温除湿脱盐，再生空气依次通过末级新风处理单元至初级新风处理单元，新风处理单元的溶液与再生空气进行热质交换而再生。本发明达到了降温、除湿和脱盐一体的效果，并且实现了余热利用与主动防腐的有效结合，有利于提高新风的空气质量。

Description

一种溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组
技术领域
本发明涉及空气调节新风处理领域，尤其涉及一种低温余热驱动的溶液吸收式的降温除湿脱盐一体化新风机组。
背景技术
我国部分沿海区域的大气环境中含有大量盐雾(其主要成分为NaCl)，盐雾含量与海上风力成正相关关系，在5-6级风为主导的环境下，空气含盐量年平均值可高达10mg/m3。同时，部分区域常年平均温度达28℃，同时由于降雨量大，相对湿度较高。这种高温高湿高盐雾的大气环境会对人的生活舒适度造成不良影响。更严重的是，盐雾在高湿度环境下会附着在设备表面并产生盐溶液，对设备上的金属材料产生电化学腐蚀，造成设备外壳和机械结构损坏，也会使电器零部件发生锈蚀短路并导致设备损坏，从而使得电气设备失效。沿海地区的企业就经常面临着设备厂房内高盐雾环境导致设备严重腐蚀，从而严重影响企业生产，进而造成经济损失的问题。多数企业采用被动防腐，即材料改制以及表面镀膜的方式，这样并不能解决设备内电器系统失效的问题，也无法解决因盐雾导致厂房内空气质量较差的问题。目前能采用的主动防腐技术多以空气过滤为主，然而空气滤芯经常会被盐雾腐蚀而且易滋生细菌，从而降低空气质量。同时，不少企业在生产过程中会产生大量60℃-80℃的低温余热，这些热量通常因为无法再被利用而被排放，造成了大量的能源浪费。
针对上述大气环境的空气调节新风处理需兼顾降温、除湿和脱盐三项功能。现有空调系统中的空气降温和除湿方式多以冷凝除湿为主，即利用不同种类的冷源介质通过表冷器将空气降温使其达到露点以下，使空气中的水蒸气液化以达到降温和除湿效果。然而这种方式可以达到的空气温度和湿度参数范围较小，如需将含湿量降低到7g/(kg(干))，则需将空气降温到露点温度9℃以下，而新风供应温度一般为18℃左右，这会造成大量的冷源浪费。同时，由于表冷器一般为金属材质，在空气含盐的条件下，表冷器会被加速腐蚀从而造成设备损坏。空气除湿也可采用以固体吸附剂为除湿工质的转轮除湿器，不过该设备的除湿过程会对空气进行加热，这样也会增加空气处理的冷负荷，造成能源的浪费。对于空气的脱盐处理，目前主要采取加装过滤装置的方式阻止盐雾进入空气调节系统，从而达到空气脱盐的目的。目前来看，现有技术对于降温、除湿和脱盐三项功能的实现方式都是基于降温除湿和空气脱盐的简单叠加。例如专利CN203717254公开了一种盐雾过滤装置及具有其的海上风力发电机组，采用由曲折通道以及盐雾颗粒滤芯构成的盐雾过滤柜以及转轮式除湿器实现对空气除湿和脱盐处理。
在实现本发明的过程中，申请人发现上述现有技术存在如下技术缺陷：
(1)现有技术仅仅是利用能够各自实现降温除湿和空气脱盐功能的技术进行简单的叠加使用从而实现空气的降温、除湿和脱盐三项功能，没有一种单一设备能够同时实现上述三项功能。
(2)现有技术中实现设备主动防腐的措施多以空气过滤为主，还没有能够实现余热利用与主动防腐相结合的技术。
(3)目前的空气脱盐基本采用惯性分离法和过滤法相结合的方式，而盐雾附着在滤芯上会聚集成液滴并渗透过滤网产生二次盐雾，同时会滋生细菌，进而对滤芯进行腐蚀从而减弱过滤效果并影响新风空气质量。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种低温余热驱动的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，以充分利用低温余热，提供较为广泛的热湿处理范围，同时将空气中的盐雾利用除湿溶液脱除，并且通过结晶的方式排出系统，达到降温、除湿和脱盐一体的效果，免除了因为滤芯腐蚀滋生细菌而产生的过滤效率降低、空气质量降低的问题，降低了系统运行的成本。
(二)技术方案
本发明提供了一种低温余热驱动的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，包括：串接的多级新风处理单元；新风依次通过初级新风处理单元至末级新风处理单元，通过与新风处理单元的溶液进行热质交换而降温除湿脱盐；再生空气依次通过末级新风处理单元至初级新风处理单元，新风处理单元的溶液与再生空气进行热质交换而再生。
在本发明的一些实施例中，每级新风处理单元包括：一溶液再生循环回路、一降温除湿脱盐循环回路和一水盐平衡回路；所述降温除湿脱盐循环回路用于新风与溶液进行热质交换；所述溶液再生循环回路用于溶液与再生空气进行热质交换。
在本发明的一些实施例中，所述溶液再生循环回路包括：第一溶液一水换热器、第一溶液循环泵、溶液再生器和浓溶液槽；所述降温除湿脱盐循环回路包括：降温结晶沉降槽、第二溶液循环泵和溶液除湿器；所述浓溶液槽和降温结晶沉降槽串联组成水盐平衡回路。
在本发明的一些实施例中，新风进入所述溶液除湿器，与溶液除湿器顶端喷洒的溶液进行热质交换，之后溶液进入降温结晶沉降槽，新风进入下一级新风处理单元的溶液除湿器；再生空气进入所述溶液再生器，与溶液再生器顶端喷洒的溶液进行热质交换，之后溶液进入浓溶液槽，再生空气进入上一级新风处理单元的溶液再生器；浓溶液槽中的溶液与降温结晶沉降槽流出的溶液混合，一部分溶液经第一溶液循环泵进入第一溶液-水换热器被加热，再进入溶液再生器对再生空气进行再生；另一部分溶液流入降温结晶沉降槽；降温结晶沉降槽中的溶液与浓溶液槽流出的溶液混合并被冷却，一部分溶液经第二溶液循环泵再进入溶液除湿器对新风降温除湿脱盐，另一部分溶液流入浓溶液槽。
在本发明的一些实施例中，所述第一溶液-水换热器外接热水管道，利用低温余热得到的热水加热溶液。
在本发明的一些实施例中，所述降温结晶沉降槽包括：第二溶液-水换热器、电驱动清扫装置和晶浆排出装置；所述第二溶液-水换热器外接冷水管道，溶液被冷水冷却；所述电驱动清扫装置用于推扫富集析出的晶体，所述晶浆排出装置用于将晶体排出。
在本发明的一些实施例中，还包括一飞沫回收模块；末级新风处理单元的降温除湿脱盐循环回路连接飞沫回收模块，新风经过飞沫回收模块后成为送风。
在本发明的一些实施例中，所述水盐平衡回路还包括一溶液-溶液换热器，用于从浓溶液槽流入降温结晶沉降槽的溶液与从降温结晶沉降槽流入浓溶液槽的溶液的换热。
在本发明的一些实施例中，所述溶液为LiCl水溶液，所述再生空气为新风。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明低温余热驱动的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组具有以下有益效果：
(1)采用循环溶液与空气进行热质交换的方式，能够有效将空气降温、除湿，并吸收空气中的盐雾，并通过降温结晶的方式将盐从体系中脱除，同时采用多级新风处理并且在末端加装溶液飞沫回收模块的方式，能够将新风的温度、湿度和含盐量有效控制在设定值范围内，进而达到降温、除湿和脱盐一体的效果。
(2)利用热水加热溶液来驱动溶液的再生过程，能够有效的将一般难以使用的60℃-80℃低温余热进行充分的利用，从而实现余热利用与主动防腐的有效结合；利用冷却水将溶液降温而不是采用直接蒸发冷却的来回收热量，一方面有利于设备在缺乏补水条件的环境中使用，另一方面可以方便集成吸收式制冷机组成基于余热利用的制冷、新风联供系统。
(3)采用循环溶液对空气进行处理的方式代替传统的空气过滤方式，能够有效解决因盐雾渗透滤网产生二次盐雾并会滋生细菌的问题，同时由于采用的循环溶液具有杀菌效果，有利于提高新风的空气质量。
附图说明
图1是本发明第一实施例低温余热驱动的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组结构示意图。
【符号说明】
1-溶液再生器；2-浓溶液槽；3-第一溶液循环泵；4-第一溶液-水换热器；5-溶液除湿器；6-第二溶液循环泵；7-降温结晶沉降槽；8-溶液一溶液换热器；9-飞沫回收模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种低温余热驱动的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，包括：
两级新风处理单元：第一级新风处理单元和第二级新风处理单元，两级新风处理单元结构相同，均包括：一溶液再生器1、一浓溶液槽2、一第一溶液循环泵3、一第一溶液-水换热器4、一溶液除湿器5、一第二溶液循环泵6、一降温结晶沉降槽7、一溶液-溶液换热器8。
其中，第一溶液-水换热器4、第一溶液循环泵3、溶液再生器1和浓溶液槽2组成溶液再生循环回路，溶液再生器1依次连接浓溶液槽2、第一溶液循环泵3、第一溶液-水换热器4第一入口，第一溶液-水换热器4第一出口连接溶液再生器1。
降温结晶沉降槽7、第二溶液循环泵6与溶液除湿器5组成降温除湿脱盐循环回路。
浓溶液槽2和降温结晶沉降槽7串联连接组成水盐平衡回路，溶液-溶液换热器8设置于浓溶液槽2和降温结晶沉降槽7之间的循环回路上，降温结晶沉降槽7的第一入口和第一出口经溶液-溶液换热器8连接浓溶液槽2。
降温结晶沉降槽7包含一第二溶液-水换热器71、一电驱动清扫装置72和一晶浆排出装置73。降温结晶沉降槽7内部底面呈圆锥面，以方便晶体富集。
第一溶液-水换热器4的第二入口和第二出口与热水管路连接，第二溶液-水换热器71的第二入口和第二出口与冷水管路连接。
在第二级新风处理单元的溶液除湿器5的后方设置一飞沫回收模块9，飞沫回收模块底部和第二级新风处理单元的降温结晶沉降槽7连接以回收空气夹带的溶液飞沫。
本实施例中两级新风处理单元之间采用串联的方式布置，即新风依次通过两级级新风处理单元后变成送风。
新风首先进入第一级新风处理单元中的溶液除湿器5，与从溶液除湿器5顶端向下喷洒的溶液进行热质交换过程，在这个热质交换过程中，新风中的水蒸气被溶液吸收，温度被溶液降低，新风中的盐雾(主要成分为NaCl)也因溶液液面的表面张力而被捕获吸收。
随后新风继续进入第二级新风处理单元的溶液除湿器5，与从溶液除湿器5顶端向下喷洒的溶液进行热质交换过程，以满足新风的温度、湿度以及含盐量要求；随后，新风流出第二级新风处理单元，进入飞沫回收模块9回收夹带的溶液飞沫成为送风，完成新风处理过程。
与此同时，采用室外新风作为再生空气，再生空气进入第二级新风处理单元的溶液再生器1，与从溶液再生器1顶端向下喷洒的溶液进行热质交换过程，溶液中的水分被再生空气带走，实现对溶液的再生；随后再生空气进入第一级新风处理单元的溶液再生器1，再与从溶液再生器1顶端向下喷洒的溶液进行热质交换过程，随后流出第一级新风处理单元，成为排风。
在新风处理单元中，在溶液再生器1中与再生空气进行热质交换后的溶液顺流而下进入浓溶液槽2，并与从降温结晶沉降槽7流出且经过溶液-溶液换热器8换热的溶液混合，随后浓溶液槽2中大部分溶液经第一溶液循环泵3进入第一溶液-水换热器4，在第一溶液-水换热器4被来自热水管道的热水加热，提高溶液的再生能力，然后进入溶液再生器1进行再生，构成一个循环回路。其中，热水管道的热水通过利用60℃-80℃低温余热得到。
从浓溶液槽2流出的小部分溶液进入溶液-溶液换热器8，与从降温结晶沉降槽7引出的小部分溶液进行热交换，随后流入降温结晶沉降槽7。
与此同时，在溶液除湿器5中与新风进行热质交换后的溶液顺流而下进入降温结晶沉降槽7，并与从浓溶液槽2流出且经过溶液-溶液换热器8换热的溶液混合，在第二溶液-水换热器71被外部引入的冷水冷却，提高溶液的除湿能力，同时降低溶液中NaCl的溶解度，使其结晶沉降；降温结晶沉降槽7中析出晶体后的溶液大部分经第二溶液循环泵6进入溶液除湿器5对新风降温除湿脱盐，构成一个水盐平衡回路；小部分进入溶液一溶液换热器8与从浓溶液槽2引出的小部分溶液进行热交换，随后流入浓溶液槽2。
在降温结晶沉降槽7中，溶液被从外部引入第二溶液-水换热器71的冷水冷却，其NaCl溶解度降低，同时与从浓溶液槽2流出且经过溶液-溶液换热器8换热的溶液混合，溶液浓度升高，使得NaCl溶解度进一步减小，从而结晶析出；析出的NaCl晶体在降温结晶沉降槽7中沉降于底部圆锥面上，经一电驱动清扫装置72推扫富集至晶浆排出装置73，当晶浆排出装置充满晶体时，可操作上下阀门将NaCl晶体排出。
在一些示例中，循环溶液采用LiCl水溶液，但本发明并不限于此，循环溶液也可以采用具有类似除湿功能并能够对NaCl在溶液中的溶解具有较大抑制作用的其他溶液。溶液再生器1和溶液除湿器5均为绝热型。在其他一些示例中，电驱动清扫装置72可以不必是图1所示的结构，可以由其他实现推扫富集功能的简单机械结构来代替。另外，新风处理单元可以不包括溶液-溶液换热器8，浓溶液槽2和降温结晶沉降槽7直接串联组成水盐平衡回路。
虽然上述实施例的新风机组包括两级新风处理单元，但这只是示例性说明，本领域技术人员应当理解，本发明的新风机组可以包括多级新风处理单元，多级新风处理单元可按照图1所示的方式串接在一起，新风从第一级新风处理单元进入，最后一级新风处理单元后接飞沫回收模块，再生空气从最后一级新风处理单元进入，排风从第一级新风处理单元排出，以达到所需的降温除湿脱盐。
由此可见，本发明通过采用循环溶液与空气进行热质交换的方式，能够有效将空气降温、除湿，并吸收空气中的盐雾，并通过降温结晶的方式将盐从体系中脱除，同时采用多级新风处理并且在末端加装溶液飞沫回收模块的方式，能够将新风的温度、湿度和含盐量有效控制在设定值范围内，进而达到降温、除湿和脱盐一体的效果。通过利用热水加热溶液来驱动溶液的再生过程，能够有效的将一般难以使用的60℃-80℃低温余热进行充分的利用，从而实现余热利用与主动防腐的有效结合。通过采用循环溶液对空气进行处理的方式代替传统的空气过滤方式，能够有效解决因盐雾渗透滤网产生二次盐雾并会滋生细菌的问题，同时由于采用的循环溶液具有杀菌效果，反而有利于提高新风的空气质量。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；
(2)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低温余热驱动的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，包括：串接的多级新风处理单元；
新风依次通过初级新风处理单元至末级新风处理单元，通过与新风处理单元的溶液进行热质交换而降温除湿脱盐；
再生空气依次通过末级新风处理单元至初级新风处理单元，新风处理单元的溶液与再生空气进行热质交换而再生；
每级新风处理单元包括：一溶液再生循环回路、一降温除湿脱盐循环回路；
所述降温除湿脱盐循环回路包括：第二溶液循环泵、降温结晶沉降槽、溶液除湿器；
所述溶液再生循环回路包括：第一溶液—水换热器、第一溶液循环泵、浓溶液槽、溶液再生器；
新风进入所述溶液除湿器，与溶液除湿器顶端喷洒的溶液进行热质交换，之后溶液进入降温结晶沉降槽，新风进入下一级新风处理单元的溶液除湿器；
再生空气进入所述溶液再生器，与溶液再生器顶端喷洒的溶液进行热质交换，之后溶液进入浓溶液槽，再生空气进入上一级新风处理单元的溶液再生器；
浓溶液槽中的溶液与降温结晶沉降槽流出的溶液混合，一部分溶液经第一溶液循环泵进入第一溶液—水换热器被加热，再进入溶液再生器对再生空气进行再生；另一部分溶液流入降温结晶沉降槽；
降温结晶沉降槽中的溶液与浓溶液槽流出的溶液混合并被冷却，一部分溶液经第二溶液循环泵再进入溶液除湿器对新风降温除湿脱盐，另一部分溶液流入浓溶液槽；
所述降温结晶沉降槽包括：第二溶液—水换热器、电驱动清扫装置和晶浆排出装置；
所述第二溶液—水换热器外接冷水管道，溶液被冷水冷却；
所述电驱动清扫装置用于推扫富集析出的晶体，所述晶浆排出装置用于将晶体排出。
2.如权利要求1所述的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，
每级新风处理单元还包括：水盐平衡回路；
所述降温除湿脱盐循环回路用于新风与溶液进行热质交换；
所述溶液再生循环回路用于溶液与再生空气进行热质交换。
3.如权利要求2所述的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，
所述浓溶液槽和降温结晶沉降槽串联组成水盐平衡回路。
4.如权利要求1所述的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，所述第一溶液—水换热器外接热水管道，利用低温余热得到的热水加热溶液。
5.如权利要求2所述的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，还包括一飞沫回收模块；
末级新风处理单元的降温除湿脱盐循环回路连接飞沫回收模块，新风经过飞沫回收模块后成为送风。
6.如权利要求2所述的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，所述水盐平衡回路还包括一溶液—溶液换热器，用于从浓溶液槽流入降温结晶沉降槽的溶液与从降温结晶沉降槽流入浓溶液槽的溶液的换热。
7.如权利要求1所述的溶液吸收式降温除湿脱盐一体化新风机组，所述溶液为LiCl水溶液，所述再生空气为新风。
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