改进用于低湿应用的干燥剂除湿装备的性能的系统和方法技术方案

本发明专利技术披露了用于将空气或其它气体干燥至低湿水平的节能干燥剂除湿的方法和设备。该方法和设备包括具有多于一个除湿区域或扇区的干燥剂转动件(轮)。分开的除湿扇区可以被用来给分开的气体或气流除湿，或它们也可以通过使单股空气或气流穿过多于一个的扇区被用来给单股空气或气流除湿。从除湿机扇区排出的所有或部分空气或气体在加热之前被用于再激活流入空气或气体的全部或部分。干燥剂轮包括多于一个再激活扇区，其中各独立的空气或气体源用于各扇区。该干燥机轮包括一个再激活和除湿扇区之间的气洗扇区用以提高除湿处理的热效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及用固体干燥材料去除空气中或其它气体中的湿气的装置。本专利技术具体涉及热-再激活的干燥剂除湿机，该干燥剂除湿机利用含有固体干燥剂材料的旋转阵列或转轮连续对空气或其它气体除湿。本专利技术更具体地还涉及热-再激活的干燥剂除湿机，该干燥剂除湿机需要以非常低的湿气含量连续将空气或其它气体输送到一个空间或处理作业，该低含量例如是每磅干空气有0.1克水分(0.0143克水分/千克干空气)或更少。在这些应用场合中，尽可能多的干燥空气通常要从该空间或处理作业经除湿机返流再循环，以尽量减少除湿机上的水分负载。但通常需要一些来自更潮湿的来源的空气例如外部空气或周围设备的空气，以对上述空间或处理作业加压来避免来自更潮湿周边区域的空气漏入上述空间或处理作业中，和/或补偿需为室内人员提供通风空气和/或带走不希望有的蒸汽、烟雾或灰尘而从所述空间或处理作业耗掉的空气。这种加压/补偿空气要被干燥到与除湿机所输送的其余空气相同的非常低的湿度，并且尽管补充空气部分通常占流过除湿机的总空气流的很小比例，但其通常占了除湿机的除湿负载的大部分。在极端情况下，除湿机需要被设计用于应对100%来自更潮湿区域的空气，并仍要在同样极低含水率下将其输送至上述空间或处理作业中。尽管本申请描述了用于空气除湿的装置和方法，本领域的任何技术人员应该明白，用于除空气以外的其它气体的除湿的相同方法和类似设备都被包含在申请范围之内，该其它气体为例如惰性气体或天然气。
技术介绍
在现有技术中，利用固体干燥剂对空气除湿是众所周知的。下文将描述利用干燥剂进行空气除湿的常见技术。图1示出固体干燥剂除湿机的基本构件。该除湿机包括具有阵列的转动件(常称为轮1)，该阵列包含大量轴向布置的平行小通道，所以多股独立气流能穿过轮I而不会明显交叉混合。该阵列的特征还在于含有粘附到通道壁上或作为所述通道壁的一体部分的大量吸附材料，如硅胶或分子筛或吸收材料如氯化锂。这些吸着性材料通常被称为干燥剂。该通道通常由带有干燥剂的、平面状和波纹状基材的交错层形成。在当前发展状况下，通常干燥阵列重量的80%是活性干燥剂。干燥剂材料具有亲水性，因此能将接触到的空气中的水分去除。所以，潮湿气流在通过阵列时能被除湿。一段时间后，干燥剂将已含有水。随着干燥剂吸收水分，其亲水能力降低，直到其不再能干燥空气为止，此时干燥剂与流入的湿气流达到相对湿度平衡。干燥剂吸收的水分必须被去除。要做到这一点，干燥剂轮I设有限定多个腔室或通风室的壳体，以使两股独立气流可以经过所述轮I。该壳体配备有邻近轮I表面的气密封以有效避免气流泄漏或交叉混合。该壳体还配备有使轮I持续旋转的机构，从而所述阵列交替暴露在处于壳体的不同区域中的两股气流下，该区域常被称为扇区。气流中的一股是被除湿的空气，常被称为处理空气6。另一股气流被加热10以降低其相对湿度。这被称为再激活或再生气流8。当已加热的再激活气流8通过轮I的再激活扇区3时，其加热10载水干燥剂以使在处理扇区2被吸收的水从干燥剂中蒸发出并被再激活气流9带走。吸附剂如硅胶和分子筛的平衡相对湿度与吸湿量可以通过控制制造过程的化学性质而适应于各种不同的应用场合。各种不同类型的吸附剂的一般特性已在2009ASHRAE基础手册中有所描述。图2 (摘自ASHRAE基础手册)示出了常用吸附剂的吸湿量与平衡相对湿度曲线的总体形状。这些吸湿量与平衡相对湿度(R.H.)曲线通常称为等温线。对于低相对湿度应用场合，通常使用类型I等温线的干燥剂，因为其能适应于在平衡相对湿度低于10%的条件下有效达到其所有吸附量。所以，类型I吸附剂非常适用于进入除湿机的处理空气处于低相对湿度的应用，但是，该类型吸附剂也有两个缺点:1.吸附热随着平衡相对湿度的降低而升高，以至于在低的平衡相对湿度下，吸收每单位湿气而排到处理空气6中的热量大幅增加。这通常会增加位于除湿机下游的处理空气调节装置的冷却负载。此外，较高的吸附热导致处理扇区2中媒介的温度较高，降低了其对处理空气6的除湿能力。2.再激活空气8的相对湿度须降低至将干燥剂中的水分驱出，所以相比于不需要完全干燥的空气7的应用场合所要求的280F或更低温度，再激活空气8须被加热到更高温度，通常在300F到320F范围内。这增加再激活空气8加热所需要的能量，也提高留在再激活扇区3的干媒介的温度。现在参照图3，对于需要极低的供送空气露点的处理，任何所需加压/补偿空气6通常利用制冷来冷却至40F-50F的温度，以借助冷却盘管13表面上的冷凝来除去尽可能多的水分。然后，通常被预冷的补偿空气6与处理循环空气16混合，混合空气12在进入处理扇区2前被冷却盘管14冷却至40F-55F温度，以增加其相对湿度并降低处理扇区2中的干燥剂的温度，从而增大除湿机干燥能力。如前所述，干燥剂轮I实际上呈圆柱形。但为简单起见，它示出为矩形，还示出了各不同的分区以及气流方向。矩形内的箭头表明轮I的旋转方向，即阵列经过各不同分区的顺序。借助于补偿空气和处理空气的预冷，在典型的补偿空气组成中，进入处理扇区2的空气相对湿度是20%或更低。为获得较低的处理空气12的排出湿度7，再激活的导入空气也可以在加热前利用冷却盘管11被预冷以降低其含湿率，以使加热的再激活空气8具有较低的相对湿度。离开再激活扇区3的干媒介的温度通常将接近于再激活的流入空气温度(热)，所以其平衡相对湿度比率很高，在该媒介首次旋转至处理扇区2时不能非常有效地干燥空气，直至处理空气12冷却了媒介，从而降低其平衡相对湿度比率。此外，从媒介上去除以将其冷却的热量被转移到了处理空气12，这增加了位于除湿机下游的处理空气调节装置的冷负载。总体而言，其效果是降低了除湿机的除湿能力和增加了空气调节系统所需的冷却量。目前有很多方法用于解决这些问题，提高除湿机的除湿能力并降低处理空气调节系统的冷却需求。现有已知的是使用至少一个附加扇区,通常叫做干燥剂除湿机的气洗(purge)扇区。美国专利5667560和2993563，美国专利公开文本2009-044555和日本专利公开文本006-00032，英国专利GB890790，和美国专利5242473和5659974都披露了在干燥剂除湿机中的一个或多个气洗扇区的使用。图4示出具有至少一个附加扇区(目前广泛使用的)的干燥剂除湿机的基本配置。该附加扇区通常被称为气洗扇区。在此基本结构中，第三股气流(通常称为气洗空气18)在再激活扇区3和处理扇区2之间按顺序地穿过轮I。气洗气流的方向通常与处理气流12的方向相同且与再激活气流20方向相反。该气洗空气源18可能是处理循环空气16或其它来源的空气、如通过用于再激活/补偿空气6的预冷盘管13的空气的一部分。气洗空气18将留在再激活扇区3的热媒介在其进入处理扇区2前冷却，以使其排出较少热量至处理空气，这减小了下游的处理空气调节装置的冷负载。进入处理扇区2的较冷媒介也提高其除湿效果。气洗空气18在通过轮I时被加热且通常被用作再激活的导入空气的至少一部分，减少再激活10所需的热量输入。此外，气洗空气18可稍作除湿，减少再激活的流入空气20的湿度并进一步增强了除湿机的性能。现有技术中，在多个不同配置的一个或多个气洗扇区的使用提高了除湿性能是众所周知的。图5示出当前用于提高干燥剂除湿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 IN 1446/DEL/20101.一种固体干燥剂式除湿设备，包括干燥剂轮和轮驱动器，含有内部挡板以及邻近轮表面的气密封的壳体，以形成多个通风室或扇区并避免空气在相邻扇区之间渗漏，从而为空气形成穿过该轮的三个路径；该扇区依序是使干燥剂干燥到低的平衡相对湿度的再激活扇区，干燥来自处理作业的返流空气以及自外界空气扇区接收的补偿空气的处理扇区，以及对另一股气流除湿、为处理扇区提供补偿空气和为再激活扇区提供所有空气的外界空气扇区。2.根据权利要求1所述的除湿设备，其特征是，所述干燥剂轮被如此安置，即处理气流与再激活气流沿相同方向通过干燥剂轮而外界气流和再激活气流沿相反方向通过干燥剂轮。3.根据权利要求1所述的除湿设备，其特征是，所述处理气流和外界气流均以与再激活气流相反的方向通过所述轮。4.根据权利要求1所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入到外界空气扇区的空气以通过冷凝来从空气中去除一些水分并以接近饱和的相对湿度供送空气至外界空气扇区的机构。5.根据权利要求1所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入到处理空气扇区的空气的机构，从而增加了该空气的相对湿度以改进除湿性能并降低从该处理扇区供送的空气温度。6.根据权利要求1所述的除湿设备，其特征是，在该再激活扇区和处理扇区之间依序布置一附加的气洗扇区，从而扇区的总数增加至四个，用于该扇区的供给空气来自于外界空气扇区的排出或者流入处理扇区的空气，在离开再激活扇区的媒介进入处理扇区前将其预冷却，使除湿设备能制备较干燥的处理空气并减少从再激活到处理空气的热转移量。7.根据权利要求6所述的除湿 设备，其特征是，离开气洗扇区的空气用作再激活流入空气的至少一部分。8.根据权利要求1所述的除湿设备，其特征是，在处理空气扇区之前依序布置两个再激活扇区，允许不同空气来源和不同热源用于这两个扇区，用于第一再激活扇区的供给空气是可被预冷却的环境空气，且便宜的加热机构、例如直燃式气体用于从所述轮去除大部分水分，且用于第二再激活扇区的供给空气是处理进入空气或是自外界空气预调节扇区排出的空气，且该加热机构不给空气增加水分。9.根据权利要求1所述的除湿设备，其特征是，该另一股气流总体指环境空气。10.一种固体干燥剂式除湿设备，包括干燥剂轮和轮驱动器，含有内部挡板以及邻近轮表面的气密封的壳体，以形成多个通风室或扇区并避免空气在相邻扇区之间渗漏，从而为空气形成穿过该轮的三个路径；该扇区依序是使干燥剂干燥到低的平衡相对湿度的再激活扇区，自外界空气扇区接收其所有流入空气的处理扇区，以及对另一股气流除湿、为处理扇区提供预除湿空气和为再激活扇区提供所需的所有供给空气的外界空气扇区。11.根据权利要求10所述的除湿设备，其特征是，所述干燥剂轮如此定位，即处理气流与再激活气流沿相同方向通过干燥剂轮，而外界气流和再激活气流沿相反方向通过干燥剂轮。12.根据权利要求10所述的除湿设备，其特征是，所述处理气流和外界气流均以与再激活气流相反的方向通过所述轮。13.根据权利要求10所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入到外界空气扇区的空气以通过冷凝来从空气中去除一些水分并以接近饱和的相对湿度供送空气至外界空气扇区的机构。14.根据权利要求10所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入到处理空气扇区的空气的机构，从而增加了该空气的相对湿度以改进除湿性能并降低从该处理扇区供送的空气温度。15.根据权利要求10所述的除湿设备，其特征是，在该再激活扇区和处理扇区之间依序布置一附加的气洗扇区，从而扇区的总数增加至四个，用于该扇区的供给空气来自于外界空气扇区的排出或者流入处理扇区的空气，在离开再激活扇区的媒介进入处理扇区前将其预冷却，使除湿设备能制备较干燥的处理空气并减少从再激活到处理空气的热转移量。16.根据权利要求15所述的除湿设备，其特征是，离开气洗扇区的空气用作再激活流入空气的至少一部分。17.根据权利要求10所述的除湿设备，其特征是，在处理空气扇区之前依序布置两个再激活扇区，允许不同空气来源和不同热源用于这两个扇区，用于第一再激活扇区的供给空气是可被预冷却的环境空气，且便宜的加热机构、例如直燃式气体用于从所述轮去除大部分水分，且用于第二再激活扇区的供给空气是自外界空气预调节扇区排出的空气，且该空气加热机构不给空气增加水分。18.根据权利要求10所述的除湿设备，其特征是，该另一股气流总体为环境空气。19.一种固体干燥剂式除湿设备，包括干燥剂轮和轮驱动器，含有内部挡板以及邻近轮表面的气密封的壳体，以形成多个通风室或扇区并避免空气在相邻扇区之间渗漏，从而为空气形成穿过该轮的三个路径；该扇区依序是使干燥剂干燥到低的平衡相对湿度的再激活扇区；干燥自空间或处理作 业再循环的独立空气和/或气流、环境空气、或两者的混合气体的处理扇区；以及来对另一股气流除湿、为再激活扇区提供所有空气的外界空气扇区。20.根据权利要求19所述的除湿设备，其特征是，所述干燥剂轮如此定位，即处理气流与再激活气流沿相同方向通过干燥剂轮，而外界气流和再激活气流沿相反方向通过干燥剂轮。21.根据权利要求19所述的除湿设备，其特征是，所述处理气流和外界气流均以与再激活气流相反的方向通过所述轮。22.根据权利要求19所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入到外界空气扇区的空气以通过冷凝来从空气中去除一些水分并以接近饱和的相对湿度供送空气至外界空气扇区的机构。23.根据权利要求19所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入到处理空气扇区的空气的机构，从而增加了该空气的相对湿度以改进除湿性能并降低从该处理扇区供送的空气温度。24.根据权利要求19所述的除湿设备，其特征是，在该再激活扇区和处理扇区之间依序布置一附加的气洗扇区，从而扇区的总数增加至四个，用于该扇区的供给空气来自于外界空气扇区的排出，在离开再激活扇区的媒介进入处理扇区前将其预冷却，使除湿设备能制备较干燥的处理空气并减少从再激活到处理空气的热转移量。25.根据权利要求24所述的除湿设备，其特征是，离开气洗扇区的空气用作再激活流入空气的至少一部分。26.根据权利要求19所述的除湿设备，其特征是，在处理空气扇区之前依序布置两个再激活扇区，允许不同空气来源和不同热源用于这两个扇区，用于第一再激活扇区的供给空气是可被预冷却的环境空气，且便宜的加热机构、例如直燃式气体用于从所述轮去除大部分水分，且用于第二再激活扇区的供给空气是自外界空气预调节扇区和/或气洗扇区排出的空气，且该加热机构不给空气增加水分。27.根据权利要求19所述的除湿设备，其特征是，该另一股气流总体为环境空气。28.一种固体干燥剂式除湿设备，包括干燥剂轮和轮驱动器，含有内部挡板以及邻近轮表面的气密封的壳体，以形成多个通风室或扇区并避免空气在相邻扇区之间渗漏，从而为空气形成穿过该轮的四个路径；该扇区依序为使干燥剂干燥到低的平衡相对湿度的再激活扇区；第二和第一处理扇区，其干燥以相反方向按顺序通过这两个扇区且可从空间或处理作业再循环的独立空气和/或气流、环境空气、或两者的混合气体的；以及对另一股气流除湿且为再激活扇区提供所有空气的外界空气扇区。29.根据权利要求28所述的除湿设备，其特征是，所述干燥剂轮如此定位，即第二处理气流与再激活气流沿相同方向通过干燥剂轮，而外界气流和再激活气流沿相反方向通过干燥剂轮。30.根据权利要求28所述的除湿设备，其特征是，第二处理气流与再激活气流沿相反方向通过所述轮，且外界气流和再激活气流也沿相反方向通过所述轮。31.根据权利要求28所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入到外界空气扇区的空气以通过冷凝来从空气中去除一些水分并以接近饱和的相对湿度供送空气至外界空气扇区的机构。32.根据权利要求 28所述的除湿设备，其特征是，设置预冷却进入第一和/或第二处理空气扇区的空气的机构，从而增加了该空气的相对湿度以改进除湿性能并降低从第二处理扇区传送的空气温度。33.根据权利要求28所述的除湿设备，其特征是，在再激活扇区和第二处理扇区之间依序布置一附加气洗扇区，从而将扇区的总数增加到了五个，用于该扇区的供给空气来自外界空气扇区的排出，在离开再激活扇区的媒介进入第二处理扇区前将其预冷却，使除湿设备能制备较干燥的处理空气并减少从再激活到处理空气的热转移。34.根据权利要求33所述的除湿设备，其特征是，离开气洗扇区的空气被用作再激活流入空气的至少一部分。35.根据权利要求28所述的除湿设备，其特征是，在处理空气扇区之前依序布置两个再激活扇区，允许不同空气来源和不同热源用于这两个扇区，用于第一再激活扇区的供给空气是可被预冷却的环境空气，且便宜的加热机构、例如直燃式气体用于从所述轮去除大部分水分，且用于第二再激活扇区的供给空气是自外界空气预调节扇区和/或气洗扇区排出的空气，且该加热机构不给空气增加水分。36.根据权利要求28所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·帕赫瓦，R·萨克德夫，W·C·格里菲思，K·S·马立克，
申请(专利权)人：百瑞空气工程亚洲有限公司，
类型：
国别省市：