CN203764096U - 吸附式除湿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种吸附式除湿装置。本实用新型的吸附式除湿装置采用了两级除湿转轮。第一级除湿转轮设置了吸附区与脱附再生区，第二级除湿转轮设置了吸附区、脱附再生区、净化区。需要除湿的空气在经过第一级除湿转轮的吸附区之后，进入第二级除湿转轮的吸附区，从第二级除湿转轮吸附区出来的处理空气作为干空气提供给干燥房。从第一级除湿转轮的吸附区出来的空气，除了大部分导入到第二级除湿转轮的吸附区外，还有一小部分被导入到第二级除湿转轮的净化区。从净化区出来的这部分空气经过再生空气加热器被加热到所定的再生温度后，导入到第二级除湿转轮的脱附再生区，从该脱附再生区出来的空气直接导入到第一级除湿转轮的脱附再生区。
Description
技术领域
本项实用新型，是属于采用如硅胶、分子筛等吸附剂作为吸湿材料的吸附式除湿装置。特别是可以提供露点温度低于零下的超低露点干空气制造装置。以下的说明都是指露点温度低于摄氏零度的低露点干空气制造装置。
背景技术
采用冷冻除湿方式制取低露点干空气时，由于蒸发器会发生冻结现象，所以这种过程很难实现。因此，采用硅胶、或者分子筛等吸附剂的吸附除湿方式，被越来越多地应用于制取低露点干空气的过程中。
最近，锂离子电池的生产量不断增加，在锂离子电池的制造过程中，需要露点温度在零下50～100℃的极度干燥的空气环境。要确保这种环境，即便是吸附式除湿机也需要特别的工艺流程及技术。
例如，专利文献1所公开的吸附式除湿装置，设置了两级除湿转轮。既实现了节能，又可以提供极低露点干空气。具体做法是，在除湿转轮的入口与出口之间设置了一条旁路风道及其风量控制阀，同时在干燥房内设置一个检测房间内露点温度的传感器，构成一个露点温度调节回路。通过控制旁路风道通过的空气流量，实现对干燥房内露点温度的调节。这样就可以根据需要向干燥房内供给所需最少量的干空气，从而实现节能。
【专利文献1】特开2004－8914号公报
【专利文献2】特开平8-141352号公报
专利文献1所公开的技术，虽然在装置降低能耗的问题上有了改进，但是，装置的进一步节能降耗是时代的需求。而且还要满足既要降低装置能耗，又不能提高产品成本的社会需求。况且，专利文献所公开的技术，两级除湿转轮都需要配置再生空气加热器，还存在着能耗较大的问题。
专利文献2所公开的技术，由于第二级除湿转轮采用了再生空气循环工艺，两级除湿转轮都需要配置再生空气用鼓风机，所以需要两台再生空气鼓风机。而且，与专利文献1所公开的技术同样，除湿转轮再生用加热器也需 要两台。
实用新型内容
为了解决现有技术所存在的降低装置能耗与降低装置制造成本不能同时实现的问题，本项实用新型提供一种吸附式除湿机，该除湿机不仅实现了制造成本低、能耗低、可以制造极低露点干空气，而且其出口干空气的露点温度基本保持恒定状态。
本项实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：吸附式除湿装置采用了两级除湿转轮。第一级除湿转轮设置了吸附区与脱附再生区，第二级除湿转轮设置了吸附区、脱附再生区、净化区。需要除湿的空气在经过第一级除湿转轮的的吸附区之后，进入第二级除湿转轮的吸附区，从第二级除湿转轮吸附区出来的处理空气作为干空气提供给干燥房。从第一级除湿转轮的吸附区出来的空气，除了大部分导入到第二级除湿转轮的吸附区外，还有一小部分被导入到第二级除湿转轮的净化区。从净化区出来的这部分空气经过再生空气加热器被加热到所定的再生温度后，导入到第二级除湿转轮的脱附再生区，从该脱附再生区出来的空气直接导入到第一级除湿转轮的脱附再生区。
本实用新型的有益效果是，由于采用上述空气流程，从第二级除湿转轮的脱附净化区出来的再生空气直接作为第一级除湿转轮的再生空气，对第一级除湿转轮进行脱附再生，第一级除湿转轮不需要再生空气加热器。从而实现节能。
还有，由于第一级除湿转轮不需要另外设置再生空气加热器，整个除湿装置的制造成本会降低。
还有，由于第一级除湿转轮的再生空气，可直接使用从第二级除湿转轮的再生区出来的再生空气，所以第一级除湿转轮采用了低温再生型除湿转轮。因而，第一级除湿转轮不必要求其具有较高的耐热性，所以第一级除湿转轮可以采用相对廉价的基材等，从而降低了生产成本。
此外，处理空气鼓风机的进风口与第一级除湿转轮的吸附区相连接，从第一除湿转轮吸附区出来的空气与从干燥房返回的干燥空气一同被导入到处理空气鼓风机的进风口。处理空气鼓风机的出风口则与第二级除湿转轮的 吸附区、净化区相连接。所以只需一台鼓风机就可以对两级除湿转轮的处理空气进行送风，这样也就降低了装置的制造成本。
由于第二级除湿转轮的吸附区与处理空气鼓风机的出风口相连接，保证了制造极低露点空气的第二级除湿转轮处于正压状态。因此，即使是风道，装置的密封材料有少许的泄漏，也仅仅会出现向干燥房所输送的干空气量有所减少，而绝不会出现因为外部空气混入而引起的干空气露点上升的问题。
脱附再生空气鼓风机的进风口与第一级除湿转轮、第二级除湿转轮的脱附再生区相连接，可以实现一台鼓风机为两级除湿转轮的再生空气送风。这也可以降低整个装置的制造成本。同时，由于两级除湿转轮的再生区均处于负压状态，即使发生一些空气泄漏，也只是装置外部的空气混入到再生空气内，而绝不会有高湿度的再生空气向干空气侧混入的问题，所以不会影响干燥空气的露点。
附图说明
图1是本实用新型所提供的吸附式除湿装置的实施例1的空气流程图。
图2是本实用新型的第1级除湿转轮的一个实施例的斜视图。
图3是本实用新型的第2级除湿转轮的一个实施例的斜视图。
图4是本实用新型所提供的吸附式除湿装置的实施例1的带控制点的空气流程图。
【附图标记说明】
1第一级除湿转轮
2第二级除湿转轮
3吸附区
4脱附再生区
5吸附区
6脱附再生区
7净化区
9处理空气鼓风机
10干燥房
11回风通道
12再生空气加热器
13后置加热器
14前置表冷器
15中间冷却器
16脱附再生空气鼓风机
17温度传感器
18自动温度控制器
具体实施方式
本实用新型权利要求的第1项所记载的方案是：采用了两级除湿转轮的吸附式除湿装置。第一级除湿转轮设置了吸附区与脱附再生区，第二级除湿转轮设置了吸附区、脱附再生区、净化区。需要除湿的空气在经过第一级除湿转轮的吸附区之后，进入第二级除湿转轮的吸附区，从第二级除湿转轮吸附区出来的处理空气作为干空气提供给干燥房。从第一级除湿转轮的吸附区出来的空气，除了大部分导入到第二级除湿转轮的吸附区外，还有一小部分被导入到第二级除湿转轮的净化区。从净化区出来的这部分空气经过再生空气加热器被加热到所定的再生温度后，导入到第二级除湿转轮的脱附再生区，从该脱附再生区出来的空气直接导入到第一级除湿转轮的脱附再生区。因此，第一级除湿转轮不需要再生空气加热器，从而提高装置的能量利用效率。
【实施例1】
以下按照图1对实施例1进行详细说明。图1所示为本实用新型所提供的吸附式除湿装置的实施例1的空气流程图。在图1中，1是第一级除湿转轮、2是第二级除湿转轮。第一级除湿转轮1、第二级除湿转轮2分别是涂渍了硅胶或者是分子筛的具有蜂窝状结构的吸附除湿转轮。
第一级除湿转轮、第二级除湿转轮虽然具有相同的形状。但是第一级、第二级除湿转轮的功能区设置却不相同。图2所示为第一级除湿转轮的功能区设置斜视图，图3则为第二级除湿转轮的功能区设置斜视图。
图2所示的第一级除湿转轮1设置了吸附区3、脱附再生区4，两个功 能区的面积比约为1：1。图3所示的第二级除湿转轮2，则分别设置了吸附区5、脱附再生区6、及净化区7这样三个功能区。
在实施例1中，图3所示的第二级除湿转轮2的吸附区5、脱附再生区6、净化区7的面积比为6：1：1。也就说，各个功能区的圆心角分别为270度、45度、45度。
回到图1继续说明，9是处理空气鼓风机，该鼓风机的进风口设置在与第一级除湿转轮的吸附区出口相连接的位置。这样，需要除湿的室外新风空气在鼓风机的吸引下被导入到第一级除湿转轮的吸附区。另外，处理空气鼓风机的进风口还与从干燥房来的回风风道11相连接，这样就能使从干燥房来的回风与第一级除湿转轮吸附区出口空气相混合，并一起被吸入到鼓风机的进风口。
处理空气鼓风机9的出风口分别与第二级除湿转轮的吸附区5、净化区7相连接，从鼓风机出风口出来的空气分别被送到第二级除湿转轮2的吸附区5与净化区7。从净化区7出来的空气进入到再生空气加热器12，经过再生空气加热器12加热后的空气进入第二级除湿转轮的脱附再生区6。
从第二级除湿转轮2的吸附区5出来的空气，经过后置加热器13加热调整到所需温度后送风到干燥房10。
14是前置表冷器，用于冷却需要除湿的空气，比如室外空气。经过该前置表冷器14冷却后的空气被送风到第一级除湿转轮1的吸附区3。从第一级除湿转轮1的吸附区3出来空气进入中间冷却器15，在中间冷却器15中被冷却降温后，导入到处理空气鼓风机9的进风口。以上叙述的前置表冷器14、中间冷却器15既可以是冷冻机的蒸发器，也可以采用经过冷冻机冷却后的不冻液作为冷却介质的热交换器。后置加热器13可以是电加热器等加热空气的热交换器。
16是脱附再生空气鼓风机，其进风口与第一级除湿转轮1的脱附再生区4相连接。
如前所述，从第二级除湿转轮2的吸附区5出来的空气经过后置加热器13加热到所需温度后，送风到干燥房10。另一方面，干燥空气通过回风通道11、经过中间冷却器15、处理空气鼓风机9、第二级除湿转轮吸附区5、再送风到干燥房10，形成一个循环回路。
本实用新型所提供的吸附除湿装置的设备设置如上所述，以下对其运转过程进行说明。首先启动处理空气鼓风机9、脱附再生空气鼓风机16、再生空气加热器12、后置加热器13、以及第一级除湿转轮1、第二级除湿转轮2的驱动马达(图中没有表示)的电源开关，同时启动前置表冷器14、中间冷却器15的电源开关，或者是向前置表冷器14、中间冷却器15供给被冷却后的不冻液等冷却介质。
这样，本实用新型所提供的吸附除湿装置开始运转。经过一段时间的运转之后，装置的出口空气进入安定状态。
被处理的空气经过前置表冷器14被冷却后，由图1中的状态(1)变成状态(2)，空气的湿度会降低。这是因为空气经过前置表冷器14时，所含的一部分水分发生结露的结果。
接下来，处于状态(2)的空气被送风到第一级除湿转轮1的吸附区3，空气中所含的水分被除湿转轮所吸附。由于吸附热发生，空气温度上升变成状态(3)。
状态(3)的空气与来自干燥房10的回风(状态(4)所示)混合变成状态(5)。状态(5)的空气水分含量因状态(3)与状态(4)的空气风量比而变化。
状态(5)的空气经中间冷却器15冷却后变为状态(6)。由于状态(5)的空气的露点温度远远低于中间冷却器的冷却温度，该过程空气的湿度并不发生变化，只是对空气进行冷却降温。
状态点(6)的空气，经处理空气鼓风机加压后变为状态(7)和状态(10)。次过程由于处理空气鼓风机9的马达的发热及其空气压缩热的发生，空气温度有所上升。
状态点(7)的空气通过第二级除湿转轮2的吸附区5时，空气中所含水分被吸附剂所吸附，得到极低露点的干空气。次过程由于有吸附热发生，空气的温度会上升，变为状态(8)。
状态点(8)的空气温度，要通过对中间冷却器15的控制使其低于干燥房10所需温度的状态。这样做是为了通过控制后置加热器13的加热量，使供给到干燥房的低露点空气的温度被精确控制在所需温度。经过后置加热器13加热后的干空气变为状态(9)。状态(9)的空气温度控制过程如图4所示， 通过温度传感器17检测出其温度、并与设定值进行比较，如果实测温度与设定值之间发生偏差，自动温度控制器18就会发出控制指令，对中间冷却器15及后置加热器13的出力值进行调整，这样就会保证供给到干燥房10的干空气的温度基本恒定。
由处理空气鼓风机9出风口出来的另一股空气(10)被送风到第二级除湿转轮2的净化区7。在对除湿转轮2进行冷却的同时，自身被加热变成状态(11)。该过程也是一个热能回收过程。
状态点(11)的空气经过脱附再生加热器12加热升温变成状态(12)。该状态的空气温度应该达到能够对第二级除湿转轮2进行充分的脱附再生。
状态点(12)的空气被送到第二级除湿转轮2的脱附再生区6。由于被转轮吸附的水分在被脱附再生空气所脱附的过程需要脱附热，再生空气的温度会降低，同时再生空气的湿度会上升。
状态点(13)的空气直接被导入到第一级除湿转轮1的脱附再生区4，此时空气的状态为(14)。通常状态点(14)的空气与状态点(13)的空气是相同的。
状态点(14)的空气进入第一级除湿转轮1的脱附再生区4。同样在脱附再生过程，由于消耗脱附热空气的温度会降低，同时其湿度也会上升。从脱附再生区4出来的空气变成状态(15)。
本实用新型所提供的吸附除湿装置所设计的空气流程，能够保证从第二级除湿转轮2的脱附再生区6出来的空气，仍然保持将其直接作为第一级除湿转轮1的脱附再生空气所需的足够的温度和湿度。因此，第一级除湿转轮不需要单独的脱附再生空气加热器，也就不需要额外供给热能。为了保证在较低的再生温度条件下，除湿转轮也能够被完全脱附再生，第一级除湿转轮采用了低温再生型除湿转轮。并且，除湿转轮的吸附区与脱附再生区的面积比设计为1：1。
特别是第一级除湿转轮1，主要是用于处理所需导入的室外新风。所以，第一级除湿转轮1的吸附区出口空气的湿度并不是要求很低。这样也就不必要求脱附再生空气的有很高的温度。
还有，由于设置了前置表冷器14，用于对室外新风进行冷却除湿。所以第一级除湿转轮1的除湿负荷并不是很大。特别是在夏季，室外新风的湿焓 值很高，通过前置表冷器14的冷却过程，空气湿焓值会降低很多。由于最近的制冷技术不断进步，冷冻机的效率已经达到很高值。所以，前置表冷器14所消耗的能量，远远小于空气状态点(1)与(2)之间的湿焓值之差，通常只有两者之差的约20％。
以上所述的实施例1中，空气状态点(13)与状态点(14)之间没有设置加热用的设备。如果希望该除湿装置启动之后很快就能提供超低露点的干空气，可以在空气(13)与空气(14)之间设置加热器。而且，即使设置空气加热器，也仅仅在装置启动时的短时间内需要。
该吸附式除湿装置一旦进入正常运转状态，空气状态点(9)的露点温度达到设计值之后，空气(13)与空气(14)之间所设置加热器的消耗电力会自然地降低到零。从而实现节能。
【产业界的应用可能性】
通过两级除湿转轮的巧妙组合，不进可也提供一种制造极低露点干空气的装置，而且大幅度地降低了除湿装置的能耗及除湿装置自身的制造成本。
Claims (8)
1.一种吸附式除湿装置，该吸附式除湿装置采用了两级除湿转轮，第一级除湿转轮设置了吸附区与脱附再生区，第二级除湿转轮设置了吸附区、脱附再生区、净化区，需要除湿的空气在经过第一级除湿转轮的吸附区之后，进入第二级除湿转轮的吸附区，从第二级除湿转轮吸附区出来的处理空气作为干空气提供给干燥房，从第一级除湿转轮的吸附区出来的空气，除了大部分导入到第二级除湿转轮的吸附区外，还有一小部分被导入到第二级除湿转轮的净化区，从净化区出来的这部分空气经过再生空气加热器被加热到所定的再生温度后，导入到第二级除湿转轮的脱附再生区，从该脱附再生区出来的空气直接导入到第一级除湿转轮的脱附再生区。
2.如权利要求1所述的吸附式除湿装置，第一级除湿转轮的脱附再生区出口与脱附再生空气鼓风机的进风口相连接的设备配置。
3.如权利要求1所述的吸附式除湿装置，从第一级除湿转轮吸附区出来的空气与从干燥房返回的干燥空气一同被导入到处理空气鼓风机的进风口，处理空气鼓风机的出风口则与第二级除湿转轮的吸附区、净化区相连接。
4.如权利要求2所述的吸附式除湿装置，从第一级除湿转轮吸附区出来的空气与从干燥房返回的干燥空气一同被导入到处理空气鼓风机的进风口，处理空气鼓风机的出风口则与第二级除湿转轮的吸附区、净化区相连接。
5.如权利要求1～4中任一项所述的吸附式除湿装置，第一级除湿转轮与第二级除湿转轮之间设置一个中间冷却器，通过调整中间冷却器的冷却能力，使得从第二级除湿转轮吸附区出来的干燥空气的温度低于向干燥房送风的温度设定值，然后通过后置加热器及自动温度控制器，使干燥空气的温度被调整到设计值、并保证其温度变化处于允许偏差范围内，然后送风到干燥房内。
6.如利权利要求5所述的吸附式除湿装置，其特征是中间冷却器可以是冷冻机的蒸发器。
7.如权利要求5所述的吸附式除湿装置，其特征是在向干燥房送风的风道中设置一个用于检测干燥空气送风温度的温度传感器，该温度传感器所检测的温度信号输送到自动温度控制器中，用于调控中间冷却器、后置加热器的输出信号，从而实现自动调节向干燥房供给干燥空气的送风温度。
8.如权利要求6所述的吸附式除湿装置，其特征是在向干燥房送风的风道中设置一个用于检测干燥空气送风温度的温度传感器，该温度传感器所检测的温度信号输送到自动温度控制器中，用于调控中间冷却器、后置加热器的输出信号，从而实现自动调节向干燥房供给干燥空气的送风温度。
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