CN204147743U - 低温再生型吸附式除湿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供采用较低的再生温度,也可以实现供给低露点干空气的低温再生型吸附式除湿装置。低温再生型吸附式除湿装置,具有第一冷却器、设置在第一冷却器的下游侧且具有吸附区和脱附再生区的第一级除湿转轮、具有吸附区和脱附再生区的第二级除湿转轮、设置在第一级除湿转轮的吸附区与第二级除湿转轮的吸附区之间的连接风道上的第二冷却器、干燥房、设置在第二级除湿转轮的吸附区与干燥房之间的连接风道上的第一加热器、第二加热器、第三加热器,第二级除湿转轮的吸附区和脱附再生区经由连接风道相连接,该第二级除湿转轮的吸附区经由连接风道与第一级除湿转轮的吸附区相连接,且该第二级除湿转轮的脱离再生区经由连接风道与第一级除湿转轮的脱离再生区相连接。
Description
技术领域
本项实用新型,是属于采用除湿转轮的吸附式除湿机。其特点是采用80摄氏度以下的低温热源用于加热再生空气,也可以提供低露点的干空气。因此,不仅可以降低运行成本、实现了节能。而且可以在无法提供高温热源的场所使用,扩展了吸附式除湿机的应用范围。
背景技术
近年,随着锂离子电池需要量的增加,其生产量也在不断扩大。作为锂离子电池原料的金属锂及其化合物极易与空气中的水分发生化学反应。如果这类反应发生,会大大降低锂离子电池的质量。所以,锂离子电池的生产线需要设置在空气露点温度达到零下40摄氏度以下的干燥环境中,并要保持露点温度基本恒定。实现这样低露点干燥空气环境的方法,通常有氮气置换法和采用如硅胶、分子筛等吸附剂作为吸湿材料的吸附式除湿装置制取干燥空气的方法。
随着锂离子电池作为电动轿车、混合动力轿车的供电电源被广泛采用,锂离子电池的制造生产规模趋于大型化。前述的氮气置换法很难达到所需的低露点环境。因此,越来越多的厂家选择了采用吸附式除湿装置制取干燥空气的方法。
通常,采用吸附式除湿装置制造干空气时,需要较高温度的空气对除湿转轮进行再生。因此,如何有效地减少加热再生空气所需要的能量,成为降低干空气制造成本的一个关键问题。
如专利文献1所示,将从干燥房返回的回风空气送入到除湿转轮的冷却区,从冷却区出来的空气在冷却除湿转轮的同时自身温度升高,将此空气送到再生加热器加热后作为再生空气使用。由于冷却空气回收了热能,显著地提高了整个装置的节能效果。
【专利文献1】特开平10-76131号公报
实用新型内容
摆在我们面前需要解决的课题是:所提供的吸附式除湿机不仅要具有较高的节能特性,还要尽可能降低除湿转轮的再生空气温度。这样,可以有效地利用各种各样的能源作为其再生用热能。包括:各种工业生产过程的低温余热、来自各种锅炉的热水、制冷过程的压缩机排热、各种工业过程的低温废热、以及太阳能热水器等等。
本项实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种吸附式除湿装置,采用了两级除湿转轮,其特征在于,具有:第一冷却器,第一级除湿转轮,设置在第一冷却器的下游侧,具有吸附区和脱附再生区,第二级除湿转轮,具有吸附区和脱附再生区,该第二级除湿转轮的吸附区和脱附再生区经由连接风道相连接,该第二级除湿转轮的吸附区经由连接风道与第一级除湿转轮的吸附区相连接,且该第二级除湿转轮的脱离再生区经由连接风道与第一级除湿转轮的脱离再生区相连接,第二冷却器,设置在第一级除湿转轮的吸附区与第二级除湿转轮的吸附区之间的连接风道上,干燥房,输入端经由连接风道与第二级除湿转轮的吸附区相连接,输出端经由连接风道连接于第一级除湿转轮的吸附区与第二冷却器之间的连接风道,第一加热器,设置在第二级除湿转轮的吸附区与干燥房之间的连接风道上,第二加热器,设置在第二级除湿转轮的吸附区与脱附再生区之间的连接风道上,第三加热器,设置在第二级除湿转轮的脱离再生区与第一级除湿转轮的脱离再生区之间的连接风道上。
在上述的吸附式除湿装置中,优选第一冷却器、第二冷却器为热泵式制冷机,第一加热器、第二加热器、第三加热器的热源为热泵式制冷机的冷凝器所散发的热。
在上述的吸附式除湿装置中,优选热泵式制冷机为燃气式热泵。
在上述的吸附式除湿装置中,优选第二加热器和/或第三加热器的热源还包括燃气式热泵的高温冷却水散热器所散发的热。
【有益效果】
本实用新型的有益效果是,由于采用上述空气流程,即使是再生空气温度低于80摄氏度,也可以有效地对除湿转轮进行再生,并且可以提供摄氏零下50度以下的低露点干燥空气。由于采用低温再生方式,该除湿机的再 生能源不再局限于电加热,可以采用多种多样的能源作为其再生能源。因此,即使是电力供应不足的地区也可以采用。
换句话说,如果厂家能够做到,生产过程所需设备分为不得不使用电的设备,和能够不用电、而采用其他能源作为驱动动力的设备,则工厂必须的能源将不仅仅局限于电力。这样,可以随机应变,对应突发的电力不足问题。
如果除湿转轮所需再生温度能够降低,就可以实现不仅仅可以使用电加热器,而且可以使用各种各样的能源、废热作为吸附式除湿机的再生能源。从而满足客户的多样化需求。
此外,降低所需再生温度之后,如果工厂内有低温余热、废热,即可对其有效利用。从而达到节能和降低生产成本之目的。而且,可以减少温室效应气体二氧化碳的排放。
如果工厂所需能源除了电力之外、可以实现燃气、燃油等多种能源并用。则可以有效地对应突发停电、或其他能源紧张的不测事故。而且,如果吸附式除湿机实现低温再生,则可以有效地利用工厂内的废热、或者有效地利用太阳能等,不仅能够实现工厂所需能源的多样化,而且可以实现节能降耗。
附图说明
图1是本实用新型所提供的低温再生型吸附式除湿装置的实施例示意图。
图2是本实用新型所提供的低温再生型吸附式除湿装置的实验结果
附图标记的说明
1 第一级除湿转轮
2 吸附区
3 脱附再生区
4 第二级除湿转轮
5 吸附区
6 脱附再生区
7 第一冷却器
8 温度传感器
9 自动温度控制装置
10 第二冷却器
11 第一鼓风机
12 第一加热器
13 自动温度控制装置
14 温度传感器
15 湿度传感器
16 干燥房
17 第二加热器
18 自动温度控制装置
19 温度传感器
20 第三加热器
21 自动温度控制装置
22 温度传感器
23 第二鼓风机
24 回风通道
具体实施方式
为了实现降低除湿转轮的再生温度,达到可以利用多种多样能源的目的,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,第二级除湿转轮同样也设置了吸附区、脱附再生区。需要除湿的室外空气在经过第一冷却器冷却降温除湿后导入到第一级除湿转轮的吸附区,从第一级除湿转轮的吸附区出来的空气与从干燥房返回的回风空气相混合,并经过第二冷却器冷却降温后送风到第二级除湿转轮的吸附区,从第二级吸附转轮的吸附区出来的低露点干空气被输送到用户的干燥房内。另一方面,从第二级除湿转轮吸附区出来的干空气的一部分被分流出来,作为第二级除湿转轮的再生空气使用。该部分干空气首先被送风到第二加热器加热后导入到第二级除湿转轮的再生区。从第二级除湿转轮再生区出来的空气被送风到第三加热器加热后,导入到第一级除湿转轮的再生区,从第一级除湿转轮再生区出来的空气排放到室外大气中。采用上述设备配置及空气流程 即可实现在较低再生温度的操作条件下,可以提供低露点干空气。
【实施例1】
图1是本实用新型所提供的低温再生型吸附式除湿装置的实施例示意图。下面按照图1所示,对本发明的实施例1进行详细说明。在图1中,1是第一级除湿转轮,该除湿转轮设置了吸附区2、脱附再生区3。各区内流过空气的风量比设计值为,除湿空气:再生空气=1:1~2。4是第二级除湿转轮,该除湿转轮也设置了吸附区5、脱附再生区6。各区内流过空气的风量比设计值为,除湿空气:再生空气=1:2~10。通常其首选值为1:6。
7是第一冷却器,该冷却器是用于冷却室外空气OA的。通常该冷却器的出口温度设定在低于室外空气的露点温度。这样,在对室外空气进行冷却降温的同时,可以对其进行冷却除湿。通过第一冷却器之后的空气由于第一鼓风机11的吸引作用,被送风到第一级除湿转轮1的吸附区2。从该吸附区2出来的空气与从用户的干燥房16返回的回风空气混合后、再经过第二冷却器10冷却后被导入到第二级除湿转轮4的吸附区5,从该吸附区5出来的低露点干空气经过第一加热器12加热调整到所需温度后供给到用户所需的干燥房16的内部。这里,干燥空气的温度调节过程如下所述:由温度传感器14检测出供给到干燥房16的干空气的温度,并将该温度信号传送到温度自动控制器13中,温度自动控制器13发出控制指令,通过调整第二冷却器10的冷却能力,使通过第二级除湿转轮4的吸附区5之后的干空气温度被控制在低于干燥房16所需的送风温度,然后通过调节第一加热器12的加热能力,使供给到干燥房16的干空气温度达到所需值、并维持在相对稳定的温度范围内。
从干燥房16返回的回风空气RA经回风通道24导入到设置在第一鼓风机的进风口侧的第二冷却器10的进风侧。也就是说,回风空气RA在第二冷却器的进风口侧与从第一级除湿转轮1的吸附区2出来的空气相互混合后导入到第二冷却器中。
从第二级除湿转轮4的吸附区5出来的干燥空气的一部分被分流出来,经过第二加热器17加热后导入到第二级除湿转轮4的脱附再生区6,对第二除湿转轮进行再生。从第二级除湿转轮4的脱附再生区6出来的空气经过第三加热器20加热到所需温度后导入到第一级除湿转轮1的脱附再生区3,对 第一级除湿转轮进行再生。从第一级除湿转轮1的脱附再生区3出来的空气被第二鼓风机23排放到室外大气中。尚且,通过自动控制装置18对第二级除湿转轮4的再生温度进行控制,可以实现保持供给到干燥房的干空气的露点温度基本恒定的状态。控制过程如下:由湿度传感器15检测出供给到干燥房的干空气的湿度信号(通过传感器内部的演算机能算出空气的露点温度)、并与设定值进行比较,如果实测的露点温度高于设定值,自动控制装置18会给出控制指令,自动提高第二加热器17的加热能力、从而提高再生温度,以达到降低从第二级除湿转轮4的吸附区5出来的干空气的露点,直至使其达到设定值。反过来,如果湿度传感器15检测出的露点温度低于设定值的允许误差范围,自动控制装置18则会给出控制指令,自动降低第二加热器17的加热能力、从而降低再生温度,以达到使从第二级除湿转轮4的吸附区5出来的干空气的露点回复到设定值。
以上是本实用新型所提供的低温再生型吸附除湿装置的设备设置及运行过程。下面依据图2对该低温再生型吸附式除湿装置的一个实测结果进行说明。在以下的说明中,所有温度都采用了摄氏温度。所有数据均为试做样机的实测结果。室外空气OA经过第一冷却器7冷却除湿,变成温度7度、相对湿度95%的状态。
该空气在第一鼓风机11的吸引力作用下,被送风到第一级除湿转轮1的吸附区2,在该除湿转轮中空气所含水分被吸附除去,由于吸附热的发生空气温度上升到28度,同时其露点温度降低到零下20度。该空气与从干燥房返回来的回风空气RA相混合后,进入到第二冷却器10中被冷却降温之后进入到第一鼓风机11的进风口,从第一鼓风机11出口出来的空气温度为13度、其露点温度为零下28度。
从第一鼓风机11出来的空气被送风到第二级除湿转轮4的吸附区5,空气在通过第二级吸附转轮4的吸附区5的过程中,所含水分被除湿转轮所吸附变成为低露点的干燥空气。该干空气的露点实测值为零下61度,空气温度为16度。该干空气经第二加热器12加热、将其温度控制在23度之后,作为干空气送风SA供给到用户的干燥房16中。
从第二级除湿转轮4的吸附区5出来的干空气的一部分被分流出来,作为第二级除湿转轮4的再生空气使用。该部分干空气首先被送风到第二加热 器17,被加热到所定的再生温度60度后导入到第二级除湿转轮4的再生区6,该低露点热空气在通过第二级除湿转轮4的再生区6的过程中,将除湿转轮4所吸附的水分脱附下来,除湿转轮4得到再生。
由于脱附过程是一个吸热过程,所以该空气在通过第二级除湿转轮4的再生区6之后,其温度下降。该空气被导入到第三加热器20中被再次加热到60度之后,导入到第一级除湿转轮1的再生区3中。在通过第一级除湿转轮1的再生区3的过程中,将除湿转轮1所吸附的水分脱附下来,除湿转轮1得到再生。从第一级除湿转轮1的再生区3出来的湿度较高的再生空气被第二鼓风机23排放到室外大气中。
正如以上所说明的那样,第一级除湿转轮1、第二级除湿转轮4的再生温度均为60度。而且,即使是再生温度仅为60度的条件下,本实用新型所提供的低温再生型吸附除湿装置所能提供的干空气的露点温度仍然可以达到零下61度。这样的低露点干空气足以满足锂离子电池生产过程的需求。
本实用新型所提供的吸附除湿装置的运转过程如上所述,与第一加热器12与第二加热器17的热负荷之和相比,第一冷却器7的排热热负荷的数值更大。所以,为了提高装置的能量利用效率,第一冷却器7可以选择热泵式制冷机,并将制冷机的排热、也就是制冷机的冷凝器作为第一加热器12及第二加热器17的加热源加以利用。
如果仅仅利用第一冷却器7的冷凝器作为加热热源,第二加热器17达不到所要求的温度时,可以其之后设置辅助加热器,对再生空气进行加热。辅助加热器的能源可以是燃料煤气、也可以是电、或者是水蒸汽、高温热水等等。而且通常所需要的辅助加热器的热负荷是很小的。
还有,由于第二冷却器10的排热热负荷大于第三加热器20的热负荷。所以,像第二加热器17一样,可以把第二冷却器10的热泵排热、也就是制冷机的冷凝器作为第三加热器20的热源。
在这种情况下,与第二加热器17同样,如果第三加热器20的温度达不到设计值,可以在其之后设置辅助加热器。辅助加热器的热源可以是燃料煤气、也可以是电、或者是水蒸汽、高温热水等等。
在以上所述的应用例中,冷却器采用了热泵式制冷机。如果除湿机设置的场所有可以利用的液化天然气、液化石油气等需要蒸发气化的低温液体, 也可以直接作为冷却器的低温冷热源使用。以达到更高的节能效果。此时,第二加热器17、第三加热器20的热源则可以采用工厂内的余热、废热作为热源,也可以利用热水锅炉供应的高温热水。
如上所述,采用热泵式制冷机的冷凝器与蒸发器的组合来同时实现加热和冷却两个过程,不仅可以实现节能,还可以减少吸附式除湿装置所需设备投资降低其制造成本。这里所说的热泵式制冷机,可以是电动式热泵(EHP),也可以是燃气式热泵(GHP,采用燃气内燃机推动压缩机工作的一种热泵式制冷机)。如果是采用GHP,除了冷凝器的排热以外,还可以利用燃气内燃机的高温冷却水散热器所排除的热量。这样可以最大限度地提高能源利用效率。
如上所述,如果能够实现除湿装置驱动能源的多样化,即使是如地震、台风、冻雪等突发自然灾害发生,造成电力供应紧张的情况下,本实用新型所提供的吸附除湿装置也可以以最小的驱动电力维持运转。从而使必须有低露点干空气为供应才能维持生产企业的、如锂离子电池制造过程保持正常运转。
还有,由于本实用新型所提供的吸附除湿装置不需要高温再生,所以装置的构成机械、部品、原材料等对耐热性就没有过高的要求。因此,可以采用比较通用、廉价的部品、零件及原材料,从而可以降低吸附式除湿装置制造成本。
【产业界的应用可能性】
不需要高温再生热源也能够提供露点温度稳定的低露点干空气的吸附式除湿装置,可以用于锂离子电池制造工厂、制药厂等各种需要低露点干空气的生产过程。
Claims (4)
1.一种低温再生型吸附式除湿装置,采用了两级除湿转轮,其特征在于,
具有:
第一冷却器,
第一级除湿转轮,设置在第一冷却器的下游侧,具有吸附区和脱附再生区,
第二级除湿转轮,具有吸附区和脱附再生区,该第二级除湿转轮的吸附区和脱附再生区经由连接风道相连接,该第二级除湿转轮的吸附区经由连接风道与第一级除湿转轮的吸附区相连接,且该第二级除湿转轮的脱离再生区经由连接风道与第一级除湿转轮的脱离再生区相连接,
第二冷却器,设置在第一级除湿转轮的吸附区与第二级除湿转轮的吸附区之间的连接风道上,
干燥房,输入端经由连接风道与第二级除湿转轮的吸附区相连接,输出端经由连接风道连接于第一级除湿转轮的吸附区与第二冷却器之间的连接风道,
第一加热器,设置在第二级除湿转轮的吸附区与干燥房之间的连接风道上,
第二加热器,设置在第二级除湿转轮的吸附区与脱附再生区之间的连接风道上,
第三加热器,设置在第二级除湿转轮的脱离再生区与第一级除湿转轮的脱离再生区之间的连接风道上。
2.如权利要求1所述的低温再生型吸附式除湿装置,其特征在于,第一冷却器、第二冷却器为热泵式制冷机,第一加热器、第二加热器、第三加热器的热源为热泵式制冷机的冷凝器所散发的热。
3.如权利要求2所述的低温再生型吸附式除湿装置,其特征在于,热泵式制冷机为燃气式热泵。
4.如权利要求3所述的低温再生型吸附式除湿装置,其特征在于,第二加热器和/或第三加热器的热源还包括燃气式热泵的高温冷却水散热器所散发的热。
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- 2013-12-26 CN CN201320865965.8U patent/CN204147743U/zh not_active Expired - Lifetime
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