CN108758807B - 超低露点环境的多级空气深度除湿装置 - Google Patents

超低露点环境的多级空气深度除湿装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低露点环境的多级空气深度除湿装置，包括沿室外新风方向依次设置的第一风机、初效过滤器、中效过滤器和第一表冷器、设置于所述第一表冷器后方的溶液除湿系统、第一新风支路、第二新风支路、第三新风支路、第一回风支路、第二回风支路。溶液除湿循环的冷热源由一个独立的蒸汽压缩式制冷循环提供；两级转轮除湿的再生热源使用另一蒸汽压缩式制冷循环的冷凝热，同时采用电加热的形式来弥补冷凝热的不足，该蒸汽压缩式制冷循环的蒸发冷量提供给空气‑蒸发器，用于空气的冷却。经该装置处理后，送风的含湿量可以低至0.01g/kg。

Description

超低露点环境的多级空气深度除湿装置
技术领域
本发明涉及一种能够为工业建筑提供超低湿环境的空气深度除湿和制冷装置，综合应用了冷凝除湿、溶液除湿和转轮除湿等技术，属于空气调节系统设计与制造技术领域。
背景技术
随着现代工业的迅速发展，工业生产的产品种类在不断增多，工厂车间的分工越来越明确，因此对于生产环境的温湿度要求也越来越高。精确的温湿度控制在很大程度上决定着产品质量，并且对生产机械设备的稳定运行、工人的身体健康有很大影响。一些特殊的工业场合，对于环境湿度的要求非常苛刻，以锂离子电池的生产为例，其生产车间要求室内温度在20～25℃范围、相对湿度则仅为2％，室内的含湿量仅为0.3～0.4g/kg。常规的空调系统或者空气处理机组基本无法满足这些特殊场合的空气湿度处理需求，只能依靠除湿能力更强的工业除湿设备。
目前市场上采用最多的工业除湿设备是冷冻式除湿机组。冷冻式除湿机组以蒸汽压缩式制冷循环为基础，以较低的蒸发温度运行，当外界潮湿空气进入其蒸发器时，空气中的水分会被冷凝析出，从而达到除湿效果。该类机组易于操作、运行可靠稳定，并且设备体积小、安装和维护便捷，然而其除湿能力较弱，特别是深度除湿能力不足，以及能耗较大的缺点限制了其进一步在对深度要求特别极限的特殊工业场合进行应用。因为在冷冻除湿机运行时，蒸汽压缩式制冷循环的蒸发温度必须低于进入蒸发器空气的露点温度，才能保证除湿过程的进行；但是对于锂离子电池车间之类要求空气相对湿度在2％以下的场合，此时环境空气的露点温度在-25℃以下，要想达到空气参数的控制，冷冻除湿机组的蒸发温度就必须远低于此时空气的露点温度。而这种情况下，蒸汽压缩式制冷循环的效率很低，整个除湿机的能耗会非常大，导致使用成本大幅提高。另外，采用冷冻除湿机处理后的空气温度同样非常低，要满足送风要求必须进行再热处理，需要额外的再生设备，这又导致了空调系统的投入和能耗进一步升高。所以，常规的冷冻除湿机并不适用于超低湿环境需求的工业工艺生产场合。
近些年，采用非露点除湿方法的溶液除湿和转轮除湿技术开始在工业生产领域得到了应用。溶液除湿空调机组中，除湿溶液可以直接吸附空气中的水分，而稀溶液则利用低位热源进行再生，这类空调系统的最大优点是节能效果显著，制冷温度不需要很低，只需要满足显热负荷的处理要求即可，另外溶液除湿过程还伴随着热量的释放，因此空气被除湿降温后温度也能满足送风需求。而然这类溶液除湿机组的除湿能力有限，单级的除湿机组不能满足深度除湿的需求，必须采用多级的形式才能应用于低湿环境的控制，这就导致设备占用空间大，成本投入过高，并且除湿溶液的再生消耗也将大幅增加。所以很难依靠单独的溶液除湿设备来满足超低湿工业工艺生产的需求。与溶液除湿的特点不同，除湿转轮的吸附能力很强，对于低湿度区间的湿空气仍然有很强的除湿能力，因此转轮除湿设备非常适用于低湿环境的控制。然而转轮除湿过程中往往伴随着热量的释放，空气被除湿的同时会有较大的温升，过高的送风温度也不能满足建筑内环境温度的需求。并且对高湿度区间的湿空气进行处理时，由于除湿转轮的再生能耗消耗很大，使得其经济性大幅降低。空气参数调节不灵活和经济性较差的缺陷是限制转轮除湿设备单独运行的最重要因素。
综上所述，必须综合考虑各类除湿技术的优缺点，才能设计出满足特殊工业领域的超低湿环境控制要求的空调处理系统，并且达到节能环保的要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供超低露点环境的多级空气深度除湿装置，为工业工艺生产提供超低湿的环境。该装置将冷凝除湿设备、溶液除湿设备、转轮除湿设备、以及其他空气冷却加热设备进行优化组合，并对低位冷热源进行合理的利用，在实现空气温湿度处理的同时兼顾能效特性。
技术方案：本发明的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，利用冷凝除湿、溶液除湿和转轮除湿相结合的方式对空气进行多级除湿处理，同时采用冷冻水、高温冷水和制冷剂对空气进行降温，以实现预定的送风参数。其主要构件包括空气过滤器、表冷器、溶液除湿/再生器、转轮除湿器、蒸汽压缩式制冷系统以及流体动力装置等。
本发明的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，包括沿室外新风方向依次设置的第一风机、初效过滤器、中效过滤器和第一表冷器、设置于所述第一表冷器后方的溶液除湿系统、第一新风支路、第二新风支路、第三新风支路、第一回风支路、第二回风支路。溶液除湿系统包括设置于第一表冷器后方的溶液除湿器、进口与所述溶液除湿器底部的溶液出口连接的除湿溶液泵、与所述除湿溶液泵的出口连接的溶液-冷凝器、与所述溶液-冷凝器连接的溶液再生器、与所述溶液再生器连接的溶液-蒸发器，所述溶液-蒸发器的溶液出口连接至溶液除湿器顶部的溶液布液器，所述溶液-冷凝器的制冷剂端管道进口与溶液-蒸发器的制冷剂出口之间设置有第一压缩机，溶液-冷凝器的制冷剂端管道出口与溶液-蒸发器的制冷剂端管道进口之间设置有第一膨胀阀；
第一新风支路和第二新风支路设置在溶液除湿器新风处理出口后方：所述第一新风支路中沿新风方向依次设置有第二表冷器、第一转轮除湿器、第三表冷器、第二转轮除湿器、第一空气-蒸发器、第四表冷器和高效过滤器，高效过滤器的出风口与建筑物室内连通，第一回风支路一端连接在建筑物的回风口上，另一端连接在第一转轮除湿器和第三表冷器之间的管路上；
第二新风支路中中沿新风方向依次设置有第一回热器、第一空气-冷凝器，第二新风支路末端与第一转轮除湿器的再生区间连接，第一回热器与第一转轮除湿器再生区间的混合再生空气出口连接；第三新风支路设置在第一转轮除湿器的新风出口和第二转轮除湿器的再生区间之间，沿新风方向依次设置有第二回热器、第二空气-冷凝器，所述第二回热器同时是第二回风支路的一部分；第二回风支路一端连接第二转轮除湿器的再生区间，另一端连接在第一转轮除湿器和溶液除湿器之间的管路上，第二回风支路上设置有第二回热器和第二空气-蒸发器；第二空气-冷凝器和第二空气-蒸发器之间设置有第二压缩机，第二空气-冷凝器的制冷剂出口连接至第一空气-冷凝器的制冷剂进口，第一空气-冷凝器的制冷剂出口和第一空气-蒸发器之间设置有第二膨胀阀，第一空气-蒸发器的制冷剂出口连接第二空气-蒸发器的制冷剂进口。
进一步的，本发明装置中，所述除湿溶液泵的出口连接至溶液-冷凝器的溶液端管道进口，溶液-冷凝器的溶液端管道出口连接至溶液再生器顶部的溶液喷淋管道，溶液再生器的底部出口由溶液管道连接至溶液-蒸发器的溶液端进口，溶液-蒸发器的溶液端管道出口连接到溶液除湿器顶部的溶液喷淋管道。溶液-冷凝器的制冷剂端管道进口连接至第一压缩机的制冷剂出口，第一膨胀阀的制冷剂进口连接溶液-冷凝器的制冷剂端管道出口；溶液-蒸发器的制冷剂端管道进口连接第一膨胀阀的制冷剂出口，第一压缩机的制冷剂进口连接溶液-蒸发器的制冷剂端管道出口；溶液再生器的进风前端设置第二风机。
进一步的，本发明装置中，所述溶液再生器的底部出口与溶液-蒸发器的溶液端进口之间设置有再生溶液泵，再生溶液泵的进口与溶液再生器的底部出口连接。
进一步的，本发明装置中，所述第二表冷器的空气出口管道连接至第一转轮除湿器的除湿区空气进口。第二新风支路首先接入第一回热器的低温空气端进口，随后第一回热器的低温空气端出口连接至第一空气-冷凝器的进风端，第一空气-冷凝器的出风端连接至第一转轮除湿器的再生区间进口，第一转轮除湿器的再生区间出口连接至第一回热器的高温空气端进口。
进一步的，本发明装置中，所述第一空气-冷凝器的出风端和第一转轮除湿器的再生区间进口之间设置有第一电加热器，所述第一回风支路上设置有第四风机。
进一步的，本发明装置中，所述第三表冷器的空气管道出口连接到第二转轮除湿器的除湿区空气进口，第二转轮除湿器的空气出口与建筑室内的送风管道之间依次设置第一空气-蒸发器、第四表冷器和高效过滤器。第三新风支路首先接入第二回热器的低温空气端进口，随后第二回热器的低温空气端出口连接至第二空气-冷凝器的进风端，第二空气-冷凝器与第二转轮除湿器的再生区间之间设置有第二电加热器，第二空气-冷凝器的出风端连接第二电加热器的空气进口，第二电加热器的空气出口连接至第二转轮除湿器的再生区间进口，第二转轮除湿器的再生区间出口连接至第二回热器的高温空气端进口；第二回热器的高温空气端出口连接至第二空气-蒸发器的空气端进口，第二空气-蒸发器的空气端出口连接至第三风机。
进一步的，本发明装置中，所述第二压缩机的出口连接至第二空气-冷凝器的制冷剂进口，第二空气-冷凝器的制冷剂出口连接至第一空气-冷凝器的制冷剂进口，第一空气-冷凝器的制冷剂出口连接到第二膨胀阀的进口，第二膨胀阀的出口连接到第一空气-蒸发器的制冷剂进口，第一空气-蒸发器的制冷剂出口连接第二空气-蒸发器的制冷剂进口，第二空气-蒸发器的制冷剂出口连接回第二压缩机的进口。
进一步的，本发明装置中，所述第一回热器低温空气进口前的第二新风支路上设有一个第一风阀，用于调节作为再生空气进入第一转轮除湿器的新风量；第二回热器低温空气进口前的第三新风支路上设有一个第二风阀，用于调节作为再生空气进入第二转轮除湿器的新风量。
进一步的，本发明装置中，所述第一表冷器以湿工况运行，使用进口温度为7℃的冷冻水；第二表冷器、第三表冷器和第四表冷器以干工况运行，使用进口温度为15℃的高温冷水。
本发明装置中，高温高湿的室外新风由第一风机送入机组中，由除、中效过滤器完成空气的初步净化，以保持机组内设备的稳定和长期运行。初步净化后的空气首先经过第一表冷器进行降温和除湿，第一表冷器内使用的冷源为7℃的冷冻水，空气的除湿过程为冷凝除湿。由于室外新风的湿度大，该冷凝除湿过程可以高效的实现高湿度区间的处理。经初步除湿后的新风随后送入溶液除湿器内进行第二级除湿，在溶液除湿器内新风与除湿溶液进行直接接触，空气中的水分传递到除湿溶液中，同时溶液除湿过程伴随着热量的释放，经溶液除湿器处理后新风的湿度大幅下降、但是温度有所上升。
本发明装置中，溶液除湿器内除湿溶液与新风进行传热传质后流向底部，溶液除湿器底部溶液出口与除湿溶液泵相连接，除湿溶液泵将除湿后的稀溶液输送到溶液-冷凝器的溶液管道端进口。稀溶液在溶液-冷凝器内被加热，溶液-冷凝器内使用的热量为蒸汽压缩式制冷系统的冷凝热。其中，第一压缩机的出口通过制冷剂管道连接至溶液-冷凝器的制冷剂进口，而溶液-冷凝器的制冷剂出口则连接至第一膨胀阀的进口。吸收完冷凝热后温度大幅升高的稀溶液随后进入溶液再生器的顶部喷淋管道，在再生器内喷淋后的稀溶液与由第二风机送入的室外新风进行直接接触，由于此时稀溶液具有较高的温度，其水蒸气分压力要大于进入再生器的室外新风，所以稀溶液中的水分会向新风中转移，在再生器内除湿溶液的浓度得意恢复，吸收了溶液中水分的新风随后排出机组。再生后的溶液由溶液再生器的底部出口流向再生溶液泵，由其输送至溶液-蒸发器的溶液端管道进口。在溶液-蒸发器内，再生后的浓溶液吸收了蒸发冷量后温度被降低，恢复了除湿能力，溶液-蒸发器的溶液管道出口连接至除湿器的顶部溶液喷淋管道，浓溶液最后进入除湿器完成整个溶液循环。溶液-蒸发器的冷量由蒸汽压缩式制冷循环提供，溶液-蒸发器的制冷剂管道进口连接至第一膨胀阀的出口，溶液-蒸发器的制冷剂管道出口连接至第一压缩机的进口。
本发明装置中，经溶液除湿器处理后的新风随后分为两部分，分别进入第一新风支路和第二新风支路。其中，进入第一新风支路的新风首先与第二级转轮除湿的排风进行混合，第二级转轮除湿的排风含湿量很低，所以将其送回新风支路中可以有效的降低被处理空气的含湿量。第二级转轮除湿的排风由第三风机送入第一新风支路。第一新风支路中，混合后的新风随后由第二表冷器进行降温，此时进入第二表冷器的新风是经过两级除湿处理，并且与第二级转轮除湿的排风混合，所以其湿度已经很低。若第二表冷器内仍然使用7℃的冷冻水，不但不能继续对此处新风进行冷凝除湿，而且会造成冷量的浪费。所以在第二表冷器内使用15℃左右的高温冷水足以满足此时新风降温的要求。第一新风支路中降温后的新风送入第一转轮除湿器，完成第一级的转轮深度除湿过程。另外，第二新风支路的进口段设有第一风阀，用于控制进入该支路的新风量，第二新风支路中的新风作为第一转轮除湿器的再生空气使用。第二新风支路中的新风首先进入第一回热器的低温进口端，与第一除湿转轮的排风进行热交换以后温度初步升高。随后新风经第一空气-冷凝器和第一电加热器进行加热处理，达到再生温度要求后进入第一转轮除湿器的再生区间，带走第一转轮除湿器中水分，经第一回热器后排出机组外。
本发明装置中，由第一转轮除湿器处理后的新风再次分为两部分，一部分继续保持在第一新风支路中，作为送风完成后续处理；另一部分进入第三新风支路中，作为第二转轮除湿器的再生空气使用。在第一新风支路中，新风首先与室内回风进行混合，湿度进一步降低，室内回风由第四风机输送进入第一新风支路。随后混合空气由第三表冷器进行降温，由于在空气含湿量很低的情况下，基本无法实现冷凝除湿过程，所以第三表冷器内使用15℃左右的高温冷水，只对空气进行降温处理。降温后的空气进入第二转轮除湿器，完成第二级转轮深度除湿过程，达到工业工艺建筑要求的超低湿度要求。由第二转轮除湿器处理后的空气随后依次经过第一空气-蒸发器和第四表冷器降温，已达到送风温度要求。第一空气-蒸发器使用蒸汽压缩式制冷循环的蒸发冷量作为冷源，第四表冷器使用15℃左右的高温冷水作为冷源。降温后的空气经高效过滤器过滤后满足送风质量要求，最终送入建筑室内。另外，进入第三新风支路的新风量由设置在该支路进口段的第二风阀进行控制，该支路中新风首先进入第二回热器的低温进口端，与第二除湿转轮的排风进行热交换以后温度升高。随后新风经第二空气-冷凝器和第二电加热器加热，达到再生温度后进入第二转轮除湿器的再生区间，带走第二转轮除湿器中的水分。随后第二除湿转轮的排风进入第二回热器的高温空气进口，排风由第二回热器的高温空气出口流出后经过第二空气-蒸发器冷却后，由第三风机送入到第二表冷器之前的第一新风支路中，用于降低进入第一转轮除湿器中的新风含湿量。
本发明装置中，第一空气-蒸发器和第二空气-蒸发器中的冷量、第一空气-冷凝器和第二空气-冷凝器中的热量，都由一个单独设置的蒸发器压缩式制冷循环提供。其中，第一空气-蒸发器与第二空气-蒸发器串联，第二空气-蒸发器的制冷剂出口连接至第二压缩机的进口，第一空气-蒸发器的进口连接至第二膨胀阀的出口；第一空气-冷凝器与第二空气-冷凝器串联，第一空气-冷凝器的制冷剂出口连接至第二膨胀阀的进口，第二空气-冷凝器的制冷剂进口连接至第二压缩机的制冷剂出口。
本发明装置中，溶液除湿循环内使用质量分数为40％以上的高浓度氯化锂溶液，或者质量分数为50％以上的溴化锂溶液；转轮除湿器的形式采用吸附式转轮，转轮由玻璃纤维和耐热的陶瓷材料作为内部支撑载体，同时加以高效吸湿介质材料而合成。
本发明采用多级除湿的方式对空气进行深度除湿处理，以维持特殊工业工艺生产所需的超低湿环境。该装置中室外新风依次经过一级冷凝除湿、一级溶液除湿、以及两级转轮除湿的多级深度除湿过程；新风的冷却则由多级表冷器和空气-蒸发器完成，其中完成冷凝除湿过程的表冷器使用的是7℃的冷冻水，其余表冷器内使用的是15℃以上的高温冷水；新风的过滤由依次设置的低、中、高效过滤器完成。溶液除湿循环的冷热源由一个独立的蒸汽压缩式制冷循环提供；两级转轮除湿的再生热源使用另一蒸汽压缩式制冷循环的冷凝热，同时采用电加热的形式来弥补冷凝热的不足，该蒸汽压缩式制冷循环的蒸发冷量提供给空气-蒸发器，用于空气的冷却。经该装置处理后，送风的含湿量可以低至0.01g/kg。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)能够为工业工艺生产提供超低湿的环境，并且能够同时实现送风温、湿度的控制。其中，对空气的湿度处理采用分区间的处理模式，在高湿度区间使用7℃的冷冻水进行冷凝除湿；在中等湿度区间采用除湿溶液进行除湿；在低湿度区间，采用两级转轮除湿。该种处理方式实现了冷热源应用于空气运行参数之间的合理匹配，减小了整个空气处理过程中的有效能损失，提升了能源利用效率，整个装置节能效果明显。
(2)常规的机械冷凝的除湿方式不能够实现对空气的深度除湿，其送风含湿量难以达到6～10g/kg以下，同时机械冷凝除湿时使用的冷源温度必须足够低，这样制冷系统的能量消耗较大。而本发明采用多级复合式的除湿方式，机械冷凝除湿过程只承担相对容易处理的高湿度区间，而后续的除湿过程由溶液循环和转轮除湿循环承担，大大降低了对冷源温度的要求，减少了制冷系统的能耗。
(3)本发明在机械冷凝除湿和溶液除湿的基础上增加了两级转轮除湿过程，相比直接使用多级溶液除湿过程实现空气深度除湿的设备，能够减少设备体积，并且除湿溶液不需要承担低湿度区间的除湿过程，除湿溶液的浓度不需要设置过高，减少了溶液结晶的风险，保证了系统长期稳定的运行。
(4)与常规的单级转轮除湿或多级转轮除湿设备相比，本发明的两级转轮除湿过程需要处理的空气湿复合非常少，所以两个除湿转轮再生区间所要消耗的再生热量得到了有效控制，同时再生空气的需求量也相应的减少，因此能够大幅度的降低电能、热能以及流体输送所需的能耗。
附图说明
图1是本发明的装置整体结构和流程示意图；
图1中有：第一风机1，初效过滤器2，中效过滤器3，第一表冷器4，溶液除湿器5，除湿溶液泵6，溶液-冷凝器7，溶液再生器8，再生溶液泵9，溶液-蒸发器10，第一压缩机11，第一膨胀阀12，第二风机13，第二表冷器14，第一转轮除湿器15，第一空气-冷凝器16，第一电加热器17，第一回热器18，第三表冷器19，第二转轮除湿器20，第一空气-蒸发器21，第四表冷器22，高效过滤器23，第二空气-冷凝器24，第二电加热器25，第二回热器26，第二空气-蒸发器27，第三风机28，第四风机29，第二压缩机30，第二膨胀阀31，第一风阀32，第二风阀33。
具体实施方式
结合附图1，以送风量为3000m3/h，机组进风量1200m3/h，新风温度35℃、相对湿度为56％、含湿量为20g/kg，送风温度18℃、含湿量0.01g/kg的夏季典型预设工况为例，对本发明的具体实施方式进行详细说明，
本发明的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，首先开启第一风机1向机组内输入1200m3/h的新风。进入机组的新风依次由初效过滤器2和中效过滤器3进行净化，随后送入第一表冷器4内进行冷却除湿。第一表冷器4内使用7℃的冷冻水，经第一表冷器4处理后新风的状态变为25℃、8g/kg。溶液除湿器5设置在第一表冷器4的正后方，新风进入溶液除湿器5内被继续除湿。溶液除湿器5内喷淋的是温度在20℃左右，质量浓度为40％以上的氯化锂溶液(或者质量浓度为50％以上的溴化锂溶液)，经处理后新风的状态变为30℃、含湿量为4g/kg。
本发明的超低露点环境的多级空气深度除湿装置中，除湿后的稀溶液由溶液除湿器5的底部出口流出，溶液除湿器5的底部溶液出口由溶液管道连接至除湿溶液泵6的进口，除湿溶液泵6的出口连接至溶液-冷凝器7的溶液端管道进口。除湿后的稀溶液在溶液-冷凝器7内吸收冷凝热，温度大幅升高。溶液-冷凝器7内的冷凝热由蒸汽压缩式制冷循环排出，溶液-冷凝器7的制冷剂端管道进口连接至第一压缩机11的制冷剂出口，溶液-冷凝器7的制冷剂端管道出口连接第一膨胀阀12的制冷剂进口。溶液-冷凝器7的溶液端管道出口连接至溶液再生器8顶部的溶液喷淋管道，高温的稀溶液进入溶液再生器8后与由第二风机13送入的空气进行热质交换，溶液中的水分排入空气中，浓度得以恢复。再生后的溶液由溶液再生器8的底部出口流出，溶液再生器8的底部出口由溶液管道连接至再生溶液泵9的进口，再生溶液泵9的出口连接至溶液-蒸发器10的溶液端进口。在溶液-蒸发器10内，溶液吸收冷量后温度降至20℃左右，溶液-蒸发器10的溶液端管道出口连接到溶液除湿器5顶部的溶液喷淋管道，以完成溶液循环。溶液-蒸发器10内的冷量为蒸汽压缩式制冷循环的蒸发冷量，溶液-蒸发器10的制冷剂管道进口连接至第一膨胀阀12的制冷剂出口，溶液-蒸发器10的制冷剂管道出口连接至第一压缩机11的进口。
本发明的超低露点环境的多级空气深度除湿装置中，新风由溶液除湿器5处理后分为第一新风支路和第二新风支路两部分。其中，进入第一新风支路的新风量设置为500m3/h，这部分新风与第三风机28送回的1000m3/h风量的第二级转轮除湿的排风(温度约为30℃、含湿量为0.4g/kg)相混合，此时混合空气的含湿量为1.6g/kg。混合空气随后送入第二表冷器14内进行降温，第二表冷器12内使用进口温度为15℃的高温冷水，降温后的混合空气温度约为20℃左右。第一转轮除湿器15设置在第二表冷器14的后方，预冷后的混合空气经过转轮除湿后状态变化为28℃、含湿量为0.1g/kg。另一方面，进入第二新风支路的新风量为700m3/h，风量由第一风阀32进行控制。第二支路中的新风首先经过第一回热器18，在第一回热器18内新风与第一转轮除湿器15再生区的排风进行热交换后温度初步升高，随后新风依次经过第一空气-冷凝器16和第一电加热器17进行加热温度升至90℃左右。高温的新风随后进入第一转轮除湿器15的再生区间，带走除湿转轮中的水分，在第一回热器18内回收热量后排出机组。
本发明的超低露点环境的多级空气深度除湿装置中，风量为1500m3/h的混合空气由第一转轮除湿器15处理后又分为两个部分，一部分保持在第一新风支路中，另一部分进入第三新风支路，作为第二级转轮除湿的再生空气使用。其中，保持在第一新风支路中的风量为500m3/h(温度28℃左右，含湿量0.1g/kg)。这部分空气随后与第四风机29输送过来的2500m3/h含湿量极低(温度为22℃左右)的建筑室内回风混合。混合后空气的温度大约为23℃、含湿量则低于0.1g/kg、风量为3000m3/h，这部分空气作为最后的送风进行处理。随后这部分送风经过第三表冷器19进行第二级转轮除湿前的预冷却，第三表冷器19内使用15℃左右的高温冷水。经预冷却后的送风随后进入第二转轮除湿器20内进行深度除湿，深度除湿后送风的含湿量达到0.01g/kg，但是温度大幅上升。因此，经过第二转轮除湿器20处理后的送风还需要依次由第一空气-蒸发器21和第四表冷器22(使用15℃的高温冷水)进行降温，最终达到18℃的预定送风状态。送风经过高效过滤器23深度净化后送入建筑室内。另一方面，进入第三新风支路的空气量为1000m3/h，由第二风阀33进行控制。第三支路中的空气首先经过第二回热器26，在第二回热器26内与第二转轮除湿器20再生区的排风进行热交换后温度升高，随后依次经过第二空气-冷凝器24和第二电加热器25进行加热，空气温度升至90℃左右。高温的空气随后进入第二转轮除湿器20的再生区间，带走除湿转轮中的水分。与前一级的再生空气排风的处理方式不同，第二级转轮除湿的排风的含湿量并不高(为0.4g/kg)，所以还可以继续利用。此时排风由第二回热器26排出后经第二空气-蒸发器27冷却，温度降至30℃左右，随后由第三风机28送回第一级转轮除湿之前的第一新风支路中。
本发明的超低露点环境的多级空气深度除湿装置中，第一空气-蒸发器21和第二空气-蒸发器27中的冷量、第一空气-冷凝器16和第二空气-冷凝器24中的热量，都由一个单独设置的蒸发器压缩式制冷循环提供。其中，第一空气-蒸发器21与第二空气-蒸发器27串联，分别用于冷却送风和第二级转轮除湿的排风，第二空气-蒸发器27的制冷剂出口连接至第二压缩机30的进口，第一空气-蒸发器21的进口连接至第二膨胀阀31的出口；第一空气-冷凝器16与第二空气-冷凝器24串联，分别用于加热两级除湿转轮的再生空气，第一空气-冷凝器16的制冷剂出口连接至第二膨胀阀31的进口，第二空气-冷凝器24的制冷剂进口连接至第二压缩机30的制冷剂出口。

Claims (9)

1.一种超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于：该装置包括沿室外新风方向依次设置的第一风机(1)、初效过滤器(2)、中效过滤器(3)和第一表冷器(4)、设置于所述第一表冷器(4)后方的溶液除湿系统、第一新风支路、第二新风支路、第三新风支路、第一回风支路、第二回风支路；
所述溶液除湿系统包括设置于第一表冷器(4)后方的溶液除湿器(5)、进口与所述溶液除湿器(5)底部的溶液出口连接的除湿溶液泵(6)、与所述除湿溶液泵(6)的出口连接的溶液-冷凝器(7)、与所述溶液-冷凝器(7)连接的溶液再生器(8)、与所述溶液再生器(8)连接的溶液-蒸发器(10)，所述溶液-蒸发器(10)的溶液出口连接至溶液除湿器(5)顶部的溶液布液器，所述溶液-冷凝器(7)的制冷剂端管道进口与溶液-蒸发器(10)的制冷剂出口之间设置有第一压缩机(11)，溶液-冷凝器(7)的制冷剂端管道出口与溶液-蒸发器(10)的制冷剂端管道进口之间设置有第一膨胀阀(12)；
所述第一新风支路和第二新风支路设置在溶液除湿器(5)新风处理出口后方：所述第一新风支路中沿新风方向依次设置有第二表冷器(14)、第一转轮除湿器(15)、第三表冷器(19)、第二转轮除湿器(20)、第一空气-蒸发器(21)、第四表冷器(22)和高效过滤器(23)，高效过滤器(23)的出风口与建筑物室内连通，第一回风支路一端连接在建筑物的回风口上，另一端连接在第一转轮除湿器(15)和第三表冷器(19)之间的第一新风支路的管路上；
第二新风支路中中沿新风方向依次设置有第一回热器(18)、第一空气-冷凝器(16)，第二新风支路末端与第一转轮除湿器(15)的再生区间连接，第一回热器(18)与第一转轮除湿器(15)再生区间的混合再生空气出口连接；
所述第三新风支路设置在第一转轮除湿器(15)的新风出口和第二转轮除湿器(20)的再生区间之间的第一新风支路上，沿新风方向依次设置有第二回热器(26)、第二空气-冷凝器(24)，所述第二回热器(26)同时是第二回风支路的一部分；
所述第二回风支路一端连接第二转轮除湿器(20)的再生区间，另一端连接在第一转轮除湿器(15)和溶液除湿器(5)之间的第一新风支路的管路上，第二回风支路上设置有第二回热器(26)和第二空气-蒸发器(27)；
所述第二空气-冷凝器(24)和第二空气-蒸发器(27)之间设置有第二压缩机(30)，第二空气-冷凝器(24)的制冷剂出口连接至第一空气-冷凝器(16)的制冷剂进口，第一空气-冷凝器(16)的制冷剂出口和第一空气-蒸发器(21)之间设置有第二膨胀阀(31)，第一空气-蒸发器(21)的制冷剂出口连接第二空气-蒸发器(27)的制冷剂进口。
2.如权利要求1所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述除湿溶液泵(6)的出口连接至溶液-冷凝器(7)的溶液端管道进口，溶液-冷凝器(7)的溶液端管道出口连接至溶液再生器(8)顶部的溶液喷淋管道，溶液再生器(8)的底部出口由溶液管道连接至溶液-蒸发器(10)的溶液端进口，溶液-蒸发器(10)的溶液端管道出口连接到溶液除湿器(5)顶部的溶液喷淋管道；
所述溶液-冷凝器(7)的制冷剂端管道进口连接至第一压缩机(11)的制冷剂出口，第一膨胀阀(12)的制冷剂进口连接溶液-冷凝器(7)的制冷剂端管道出口；溶液-蒸发器(10)的制冷剂端管道进口连接第一膨胀阀(12)的制冷剂出口，第一压缩机(11)的制冷剂进口连接溶液-蒸发器(10)的制冷剂端管道出口；溶液再生器(8)的进风前端设置第二风机(13)。
3.如权利要求2所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述溶液再生器(8)的底部出口与溶液-蒸发器(10)的溶液端进口之间设置有再生溶液泵(9)，再生溶液泵(9)的进口与溶液再生器(8)的底部出口连接。
4.如权利要求1所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述第二表冷器(14)的空气出口管道连接至第一转轮除湿器(15)的除湿区空气进口；
所述第二新风支路首先接入第一回热器(18)的低温空气端进口，随后第一回热器(18)的低温空气端出口连接至第一空气-冷凝器(16)的进风端，第一空气-冷凝器(16)的出风端连接至第一转轮除湿器(15)的再生区间进口，第一转轮除湿器(15)的再生区间出口连接至第一回热器(18)的高温空气端进口。
5.如权利要求4所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述第一空气-冷凝器(16)的出风端和第一转轮除湿器(15)的再生区间进口之间设置有第一电加热器(17)，所述第一回风支路上设置有第四风机(29)。
6.如权利要求1所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述第三表冷器(19)的空气管道出口连接到第二转轮除湿器(20)的除湿区空气进口，第二转轮除湿器(20)的空气出口与建筑室内的送风管道之间依次设置第一空气-蒸发器(21)、第四表冷器(22)和高效过滤器(23)；
第三新风支路首先接入第二回热器(26)的低温空气端进口，随后第二回热器(26)的低温空气端出口连接至第二空气-冷凝器(24)的进风端，第二空气-冷凝器(24)与第二转轮除湿器(20)的再生区间之间设置有第二电加热器(25)，第二空气-冷凝器(24)的出风端连接第二电加热器(25)的空气进口，第二电加热器(25)的空气出口连接至第二转轮除湿器(20)的再生区间进口，第二转轮除湿器(20)的再生区间出口连接至第二回热器(26)的高温空气端进口；第二回热器(26)的高温空气端出口连接至第二空气-蒸发器(27)的空气端进口，第二空气-蒸发器(27)的空气端出口连接至第三风机(28)。
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述第二压缩机(30)的出口连接至第二空气-冷凝器(24)的制冷剂进口，第二空气-冷凝器(24)的制冷剂出口连接至第一空气-冷凝器(16)的制冷剂进口，第一空气-冷凝器(16)的制冷剂出口连接到第二膨胀阀(31)的进口，第二膨胀阀(31)的出口连接到第一空气-蒸发器(21)的制冷剂进口，第一空气-蒸发器(21)的制冷剂出口连接第二空气-蒸发器(27)的制冷剂进口，第二空气-蒸发器(27)的制冷剂出口连接回第二压缩机(30)的进口。
8.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述第一回热器(18)低温空气进口前的第二新风支路上设有一个第一风阀(32)，用于调节作为再生空气进入第一转轮除湿器(15)的新风量；第二回热器(26)低温空气进口前的第三新风支路上设有一个第二风阀(33)，用于调节作为再生空气进入第二转轮除湿器(20)的新风量。
9.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的超低露点环境的多级空气深度除湿装置，其特征在于，所述第一表冷器(4)以湿工况运行，使用进口温度为7℃的冷冻水；第二表冷器(14)、第三表冷器(19)和第四表冷器(22)以干工况运行，使用进口温度为15℃的高温冷水。
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