結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組的製作方法
2023-05-26 09:28:31
本發明屬於物料乾燥、生產工藝環境用風技術領域，特別是涉及一種結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組。
背景技術：
某些生產行業，或工藝過程(如烘乾技術)需要的空氣溼度很低，應用傳統溶液除溼系統很難達到這樣的送風要求。目前相關工業生產領域，一般採用轉輪除溼或者製冷劑直接膨脹式冷凝除溼的方式，為這些生產工藝提供乾燥空氣。轉輪除溼雖然能將空氣中的含溼量處理到低於3g/Kg，但轉輪表面與空氣間的溼差和溫差都很不均勻，造成很大的不可逆損失。轉輪除溼的再生溫度高(100—140℃)，多採用電或蒸汽作為驅動能源，能源利用率低於0.7，運行費用高。轉輪除溼中隨著轉輪的不斷轉動，不可避免的存在再生空氣與除溼空氣的摻混，影響送風品質。對於一些排風中含有有毒、易爆氣體的生產環境，轉輪除溼的應用受到限制。製冷劑直接膨脹式冷凝除溼方式，其製冷系統蒸發器的蒸發溫度較低，製冷循環能效比較小，能耗較大。同時，採用冷凝除溼的方式，其除溼能力有一定限制，最低送風含溼量一般在5g/Kg(幹空氣)左右，而深度除溼領域很多時候希望的送風含溼量可低至3g/Kg(幹空氣)，因此在很多場合無法採用直接膨脹式冷凝除溼方式。用冷凝除溼的方式，蒸發器內部容易產生凝結水，增大了風道、盤管表面細菌以及微生物滋生的危險，送風的衛生和清潔性難以滿足要求。尤其對於食品類的乾燥行業(如食用明膠生產行業)，利用此乾燥方式會對影響產品品質。溶液除溼技術能夠很好的克服上述兩種除溼方式的缺點，使送風滿足所需條件。
溶液調溼技術是採用具有調溼功能的鹽溶液(如氯化鋰溶液)為工作介質，利用溶液的吸溼和放溼特性來對空氣溫溼度進行控制的，鹽溶液的表面水蒸氣分壓力與空氣中的水蒸氣分壓力差是二者進行水分傳遞的驅動力。除溼過程中，為了增加熱質傳遞的驅動力，需要使溶液降溫。除溼後的稀溶液被送至再生器再生，同理，再生過程中需要使溶液升溫。對熱泵系統而言，冷端用於實現溶液除溼機組的除溼側溶液的降溫，同時熱端用於實現機組再生側溶液的升溫。近年來已有熱泵驅動的溶液調溼機組相關的研究和產品。熱泵技術是節能技術領域的重要一部分，以其與溶液除溼技術相結合，有效地實現了除溼設備的節能、高效運行。熱泵驅動的溶液調溼空調作為溫溼度獨立控制系統的一種，實現了室內無溼表面送風，且除溼溶液對空氣有殺菌除塵的作用，可以明顯提高送風的空氣品質。溶液調溼機組的除溼量可以通過調節除溼溶液的濃度和溫度實現調節，可將空氣處理到含溼量低於3g/Kg(幹空氣)。
技術實現要素：
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組，以解決在物料乾燥、生產工藝環境用風領域深度除溼問題。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：
一種結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組，包括一級除溼單元、二級除溼單元、再生單元、熱泵系統以及測溫元件；
所述一級除溼單元包含一級除溼器、一級除溼溶液泵、第一三通閥、冷卻塔、板式換熱器及冷卻塔循環泵；所述一級除溼器底部連接有一級除溼溶液泵，一級除溼溶液泵的出口端連接第一三通閥，第一三通閥的一出口端連接板式換熱器，使溶液經過板式換熱器與冷卻塔提供的冷水換熱後，實現降溫，降溫後的溶液進入一級除溼器的頂部進行噴淋，對新風進行除溼，除溼後的稀溶液回到溶液槽內，完成一級除溼單元的循環；第一三通閥的另一端連接到溶液-溶液板式換熱器；
所述二級除溼單元包含二級除溼器、二級除溼溶液泵、第二三通閥和第三三通閥；所述二級除溼器底部連接有二級除溼溶液泵，二級除溼溶液泵的出口端連接第二三通閥，第二三通閥的一出口端連接到蒸發器，使溶液經過蒸發器後實現降溫，降溫後的稀溶液進入二級除溼器頂部噴淋，處理由一級除溼器送出的風，除溼後的溶液回到溶液槽內，完成二級除溼單元的循環；
第二三通閥的另一端連接溶液—溶液板式換熱器，與來自一級除溼器第一三通閥一出口端的部分溶液混合，混合溶液液與再生側的濃溶液進行換熱後，實現升溫，而後被送至再生器底部的溶液槽內；所述再生器底部連接有再生溶液泵，再生溶液泵的出口端連接第四三通閥，第四三通閥的一出口端連接冷凝器，經冷凝器後連接板式換熱器；第四三通閥的另一端連接到溶液-溶液換熱器，與來自一級除溼器和二級除溼器的混合溶液進行換熱，實現降溫，而後經過第三三通閥分配到一級除溼器溶液槽和二級除溼器溶液槽內；
所述再生單元包含再生器、再生溶液泵、第三三通閥、板式換熱器和補水裝置；所述一級除溼器、二級除溼器和再生器之間設有使除溼和再生單元間交換的溶液進行熱量交換的溶液—溶液板式換熱器；
所述熱泵系統包括壓縮機、冷凝器、節流閥以及蒸發器，其中冷凝器為再生器提供熱源，蒸發器連接除溼器為除溼器提供冷源。
本發明還可以採用如下技術措施：
所述還包括補充熱源，所述補充熱源連接板式換熱器。
所述再生器底部接有一補水閥。
本發明具有的優點和積極效果是：結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組，使用高效低耗的冷卻塔系統和高效率的熱泵系統對新風進行兩級處理，實現深度除溼的送風要求。若增大一級除溼器的處理風量，保持二級除溼器風量不變，則系統能同時供應兩種不同狀態的送風。採用冷卻塔為一級除溼器提供冷源，能有效降低系統能耗，比單一用熱泵作冷源的深度除溼機組節能50％左右。以處理10000m3/h的新風為例，經過一級除溼器(溶液濃度38％)處理到38℃，8/Kg，再經過二級除溼器(溶液濃度38％)處理到22℃，4/Kg，兩個過程的耗冷量分別為116KW，115KW(最不利工況計算)，大致佔比相同。
附圖說明
圖1是本發明的結構示意圖。
圖中：100、一級除溼單元；200、二級除溼單元；300、再生單元；400、熱泵系統；A、再生器 B、二級除溼器；C、一級除溼器；D、冷卻塔；E、其他熱源；1、二級除溼溶液泵；1＇、再生溶液泵；1〞、一級除溼溶液泵；2〞、第一三通閥；2、第二三通閥；2＇、第四三通閥；3、溶液—溶液板式換熱器；4、壓縮機 5、冷凝器；6、節流閥；7、蒸發器；8、板式換熱器；9、第三三通閥；10、板式換熱器；11、冷卻水循環泵；12、補水閥。
具體實施方式
為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下：
請參閱圖1，一種結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組，其特徵在於：包括一級除溼單元100、二級除溼單元200、再生單元300、熱泵系統400以及測溫元件；
所述一級除溼單元100包含一級除溼器C、一級除溼溶液泵1＂、第一三通閥2＂、冷卻塔D、板式換熱器10及冷卻塔循環泵11；所述一級除溼器C底部連接有一級除溼溶液泵1＂，一級除溼溶液泵的出口端連接第一三通閥2＂，第一三通閥2＂的一出口端連接板式換熱器10，使溶液經過板式換熱器10與冷卻塔提供的冷水換熱後，實現降溫，降溫後的溶液進入一級除溼器C的頂部進行噴淋，對新風進行除溼，除溼後的稀溶液回到溶液槽內，完成一級除溼單元的循環；第一三通閥2＂的另一端連接到溶液-溶液板式換熱器3；所述一級除溼器利用除溼後流經板式換熱器10的稀溶液，對新風進行噴淋處理，處理後的新風溫度升高，含溼量降低到一定值(不同濃度的溶液處理後的空氣含溼量不同)，除溼後的稀溶液濃度有所降低，溫度升高。
所述二級除溼單元200包含二級除溼器B、二級除溼溶液泵1、第二三通閥2和第三三通閥9；所述二級除溼器底部連接有二級除溼溶液泵1，二級除溼溶液泵1的出口端連接第二三通閥2，第二三通閥2的一出口端連接到蒸發器7，使溶液經過蒸發器7後實現降溫，降溫後的稀溶液進入二級除溼器B頂部噴淋，處理由一級除溼器送出的風，除溼後的溶液回到溶液槽內，完成二級除溼單元的循環；
第二三通閥2的另一端連接溶液—溶液板式換熱器3，與來自一級除溼器第一三通閥2＂一出口端的部分溶液混合，混合溶液液與再生側的濃溶液進行換熱後，實現升溫，而後被送至再生器A底部的溶液槽內；所述再生器底部連接有再生溶液泵1＇，再生溶液泵1＇的出口端連接第四三通閥2＇，第四三通閥2＇的一出口端連接冷凝器5，經冷凝器後連接板式換熱器8；升溫後的溶液不能滿足噴淋溫度要求，經過板式換熱器8繼續升溫，進入再生器的頂部進行噴淋，與再生空氣進行熱質交換，實現濃度的提高，再生後的溶液回到再生器溶液槽內完成再生單元的循環；第四三通閥2＇的另一端連接到溶液-溶液換熱器3，與來自一級除溼器和二級除溼器的混合溶液進行換熱，實現降溫，而後經過第三三通閥9分配到一級除溼器溶液槽和二級除溼器溶液槽內；
所述再生單元300包含再生器A、再生溶液泵1＇、第三三通閥2＇、板式換熱器8和補水裝置12；所述一級除溼器、二級除溼器和再生器之間設有使除溼和再生單元間交換的溶液進行熱量交換的溶液—溶液板式換熱器3；
所述熱泵系統包括壓縮機4、冷凝器5、節流閥6以及蒸發器7，其中冷凝器為再生器提供熱源，蒸發器連接除溼器為除溼器提供冷源。
所述其他熱源為系統輔助熱源，形式不受限制，可為任意熱源。
機組的冬季運行原理與夏季相似，只需切換熱泵系統內的四通換向閥，使製冷劑流向與夏季相反，蒸發器7作為冷凝器5對一級除溼器內的溶液進行加熱，除溼器對新風進行加熱加溼滿足送風要求。冷凝器5作為蒸發器7對溶液進行降溫，再生器對再生空氣進行除溼冷卻。冬季冷卻塔和其它熱源不開啟運行。
機組在春秋兩季運行時，因春秋兩季室外空氣中含溼量較低，一級除溼單元基本無除溼能力，熱泵系統冷卻/加熱能力可以滿足系統需求，因此在春秋兩季，冷卻塔和其它熱源不開啟運行。
該結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組內安裝有測溫裝置，主要通過測定相關溫度參數控制機組的整體運行狀況。
所述一級除溼器單元使用高效低耗的冷卻塔將空氣含溼量處理到8g/Kg(幹空氣)左右,處理後的空氣進入熱泵驅動的二級除溼器內，被處理到要求的送風溼度。由於二級除溼器負責將送風由8g/Kg(幹空氣)處理到低於3g/Kg(幹空氣)，這就使熱泵系統的負荷比較恆定，保障熱泵系統運行穩定，使機組運行效率提高。
結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組能同時送出不同參數的風也是本發明的創新點之一。它可以加大一級除溼器的處理風量和保持二級除溼器的處理風量來同時滿足不同送風溫溼度參數需求。經過一級除溼器處理的新風可以滿足一般需求的送風溼度；將一部分經一級除溼器處理的新風再經過二級除溼器處理，則可滿足深度除溼的送風需求。
二級除溼器溶液槽進液口的三通閥能分配經過溶液—溶液換熱器換熱後的溶液，保證兩除溼器內溶液維持在相對穩定的濃度。
其它熱源為系統的補充熱源，熱泵系統蒸發器提供的冷量只能滿足二級除溼器溶液降溫，一級除溼器和二級除溼器共用一個再生器，因此熱泵系統的制熱量不能滿足再生器的需求，不足的熱量由補充熱源補充，補充熱源的形式多種多樣，能滿足需求即可，無特殊要求。
所述再生器底部接有一補水閥，用於控制再生側的溶液濃度，保證整套除溼系統的正常運行。
本發明的目的在於提供結合冷卻塔和熱泵系統的深度除溼機組，該機組不僅能夠滿足深度除溼的需求，還能同時提供兩種不同參數的送風。且一級除溼器採用冷卻塔提供的冷卻水作為冷源，使系統的能耗降低，運行費用降低，是適合市場發展需求的節能產品。
以上所述僅是對本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範圍內。