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CN106871277A - 一种机械蒸汽再压缩式除湿空调系统 - Google Patents

一种机械蒸汽再压缩式除湿空调系统 Download PDF

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CN106871277A CN201610836829.4A CN201610836829A CN106871277A CN 106871277 A CN106871277 A CN 106871277A CN 201610836829 A CN201610836829 A CN 201610836829A CN 106871277 A CN106871277 A CN 106871277A
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彭泰铭
简燕
冯彬
吴娜
黄永帅
唐肖龙
张盼
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Abstract

本发明提供了一种机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，包括除湿空调系统和用于对除湿空调系统中的除湿溶液进行再生的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置。本发明公开了一种机械蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompression，缩写MVR)浓缩技术与除湿空调系统相结合的空气处理装置通过蒸汽压缩机、蒸发冷凝器、真空泵等浓缩再生除湿液，实现高效、节能、经济循环使用除湿溶液，该新型除湿空调系统与传统系统相比系统COP、除湿效果以及运行稳定性进一步提高、优势明显。

Description

一种机械蒸汽再压缩式除湿空调系统
技术领域
本发明属于供暖、通风及空气调节技术领域，特别是涉及机械蒸汽再压缩(MVR)高效浓缩技术再生溶液结合除湿的空调系统装置。
背景技术
目前具有环保节能特点的除湿空调系统已经成为国内外学者研究的热点课题。溶液除湿不需要消耗冷冻除湿后再次升温到送风状态点的能量。研究表明，除湿的空调系统可比传统空调系统节约运行能耗30％以上。
目前市场上用的除湿溶液绝大多数为溴化锂溶液(LiBr)溶液等盐溶液，是由于浓溶液具有强烈的吸水性。可以解决空气湿度过高容易滋生细菌、发霉变质等空气品质问题。把吸收空气水分后的稀溶液浓缩成浓溶液循环使用调节空气湿度具有很大的经济价值和运用价值。
目前可运用的溶液再生方式，从再生原理角度，主要有加热再生，膜法再生和超声波再生等，其中加热再生方式的研究居多，技术也较为成熟。从热源角度，加热再生又可分为太阳能集热再生、余热能量回收再生、电加热再生等。不过这些方法在一些特殊的环境下除湿效果和运行稳定性不佳，例如在阴雨天除湿量较大、而太阳能不足造成的太阳能集热再生器再生效率不高或是余热再生方式在冬夏两季热量不平衡导致的运行不稳定除湿效果不佳等问题。
另外，目前的液体除湿技术的发展还面临许多急需解决的问题。溶液再生器性能系数不高，除湿溶液的物性限制了系统COP的进一步提高等等。针对出现的各种问题，国内外的学者作了大量的研究工作：首当其冲是进行湿度处理装置、再生器新型式的开发与研究。由于除湿溶液的再生方式是液体除湿空调系统的重要环节，影响整个系统的除湿效果和运行稳定性，所以，溶液再生方式也是国内外学者研究的热点之一。
不同再生方式的研究其本质是为了提高再生效率，降低能量消耗。而机械蒸汽再压缩(MVR)技术基于热泵的工作原理，经过少量电能的输入，将二次蒸汽的低位热能转换为加热蒸汽的高位热能，具有无需冷凝器、料液要求低、操作、简单、能耗低、无需冷凝水、成本低等优点。同时在真空环境下，将降低除湿溶液溶液沸点，提高蒸发效率。理论上使用机械蒸汽再压缩技术比传统的蒸发设备可节省80％以上的能源，其运行成本也显著降低。该技术已在工业、食品、海水淡化、废液处理等蒸发领域应用广泛。
鉴于MVR蒸发技术具有良好的节能性和经济性，可以较好的适应环境变化带来的运行不稳定性和浓缩再生效果不佳等问题。因此其在液体除湿领域也应具有广阔的应用和推广前景。同时也是对液体除湿空调系统的一种创新、丰富和发展。
发明内容
本发明的目的是提供采用MVR再生技术替代上述提到过的加热再生方式与除湿空调系统相结合的空气处理装置，以克服传统溶液再生方式运行稳定性较差和再生效果不佳等问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，包括除湿空调系统和用于对除湿空调系统中的除湿溶液进行再生的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置。
优选地，所述的除湿空调系统包括湿度处理装置，所述的湿度处理装置内设有除湿溶液喷淋管，所述的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置包括第一板式换热器、第二板式换热器、循环泵、蒸发冷凝器、除沫器和蒸汽压缩机，所述的蒸发冷凝器内设有换热管，所述的湿度处理装置的除湿溶液出口连接第一板式换热器的第一介质入口和第二板式换热器的第一介质入口，第一板式换热器的第一介质出口和第二板式换热器的第一介质出口连接蒸发冷凝器的除湿溶液入口，蒸发冷凝器的浓溶液出料口连接第一板式换热器的第二介质入口，第一板式换热器的第二介质出口连接湿度处理装置内的除湿溶液喷淋管，蒸发冷凝器的冷凝水出口连接第二板式换热器的第二介质入口，所述的蒸发冷凝器的换热管出口连接除沫器，除沫器连接蒸汽压缩机，蒸汽压缩机连接蒸发冷凝器的换热管入口。
更优选地，所述的除湿空调系统还包括绝热加湿装置和气体换热装置，所述的绝热加湿装置、气体换热装置和湿度处理装置依次连接。
更优选地，所述的湿度处理装置的除湿溶液出口与第一板式换热器的第一介质入口和第二板式换热器的第一介质入口之间的连接管路上设有稀溶液进料泵。
更优选地，所述的第一板式换热器的第一介质出口和第二板式换热器的第一介质出口与蒸发冷凝器的除湿溶液入口的连接管路上设有循环泵。
更优选地，所述的蒸发冷凝器连接能够将蒸发冷凝器内部空气抽出的真空泵。
更优选地，所述的第一板式换热器的第二介质出口与湿度处理装置内的除湿溶液喷淋管之间的连接管路上设有浓溶液出料泵。
更优选地，所述的第二板式换热器的第二介质出口连接冷凝水泵。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明公开了一种机械蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompression，缩写MVR)浓缩技术与除湿空调系统相结合的空气处理装置通过蒸汽压缩机、蒸发冷凝器、真空泵等浓缩再生除湿液，实现高效、节能、经济循环使用除湿溶液，该新型除湿空调系统与传统系统相比系统COP、除湿效果以及运行稳定性进一步提高、优势明显。
2、本发明的除湿溶液再生装置采用MVR技术，将解决一些特殊环境下除湿效果不佳和运行效果不佳的问题。
3、本发明所述的室外空气过程分别经过湿度处理装置喷淋处理、室内排气还将通过气体换热装置做余热回收处理，以达到节能的目的。
4、本发明的蒸汽压缩机经少量电量的输入，可有效将二次次蒸汽的低位热能转为加热蒸汽的高位热能，有效节约能源。
附图说明
图1是机械蒸汽再压缩式除湿空调系统示意图
图中：1-绝热加湿装置、2-气体换热装置、3-湿度处理装置、4-稀溶液进料泵、5-第一板式换热器、6-第二板式换热器、7-循环泵、8-蒸发冷凝器、9-除沫器、10-蒸汽压缩机、11-真空泵、12-蒸发冷凝器内部空气、13-冷凝水泵、14-冷凝水、15-浓溶液出料泵、16-室外空气、17-室内空气、18-房间。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例
如图1所示，一种机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，包括除湿空调系统和用于对除湿空调系统中的除湿溶液进行再生的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置。
所述的除湿空调系统包括绝热加湿装置1、气体换热装置2和湿度处理装置3，所述的绝热加湿装置1、气体换热装置2和湿度处理装置3依次连接。所述的湿度处理装置3内设有除湿溶液喷淋管，用于向室外空气喷淋除湿溶液，湿度处理装置3底部设有除湿溶液出口。所述的除湿溶液可为30％-40％浓度的氯化锂溶液、40％-50％的氯化钙溶液、45％-65％的溴化锂溶液等。使用时，室外空气16进入湿度处理装置3，经除湿溶液喷淋处理后将空气依次送到气体换热装置2和绝热加湿装置1，最终再送到室内房间18，室内空气17排出房间18后，经气体换热装置2与经除湿溶液喷淋处理后室外空气16进行余热交换后排出。
所述的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置包括第一板式换热器5、第二板式换热器6、循环泵7、蒸发冷凝器8、除沫器9和蒸汽压缩机10。
所述的蒸发冷凝器8内设有换热管，蒸发冷凝器8的上部设有换热管出口和除湿溶液入口，蒸发冷凝器8的下部设有换热管入口、浓溶液出料口和冷凝水出口。所述的第一板式换热器5设有第一介质入口、第一介质出口、第二介质入口和第二介质出口，来自湿度处理装置3的稀除湿溶液作为第一介质，来自蒸发冷凝器8的浓除湿溶液作为第二介质，二者在第一板式换热器5中进行热交换。所述的第二板式换热器6设有第一介质入口、第一介质出口、第二介质入口和第二介质出口，来自湿度处理装置3的稀除湿溶液作为第一介质，来自蒸发冷凝器8的冷凝水作为第二介质，二者在第二板式换热器6中进行热交换。
所述的湿度处理装置3的除湿溶液出口连接第一板式换热器5的第一介质入口和第二板式换热器6的第一介质入口，所述的湿度处理装置3的除湿溶液出口与第一板式换热器5的第一介质入口和第二板式换热器6的第一介质入口之间的连接管路上设有稀溶液进料泵4。第一板式换热器5的第一介质出口和第二板式换热器6的第一介质出口连接蒸发冷凝器8的除湿溶液入口，所述的第一板式换热器5的第一介质出口和第二板式换热器6的第一介质出口与蒸发冷凝器8的除湿溶液入口的连接管路上设有循环泵7。蒸发冷凝器8的浓溶液出料口连接第一板式换热器5的第二介质入口，第一板式换热器5的第二介质出口连接湿度处理装置3内的除湿溶液喷淋管，所述的第一板式换热器5的第二介质出口与湿度处理装置3内的除湿溶液喷淋管之间的连接管路上设有浓溶液出料泵15。蒸发冷凝器8的冷凝水出口连接第二板式换热器6的第二介质入口，所述的第二板式换热器6的第二介质出口连接冷凝水泵13。
所述的蒸发冷凝器8的换热管出口连接除沫器9，除沫器9连接蒸汽压缩机10，蒸汽压缩机10连接蒸发冷凝器8的换热管入口。所述的蒸发冷凝器8连接能够将蒸发冷凝器8内部空气抽出的真空泵11。
所述的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置中的各管路外围加上保温材料，蒸发冷凝器8内冷凝水经第二板式换热器6通过冷凝水泵13排出室外，无需加保温材料。所有设备均安装于空调机房，蒸汽压缩机10及各类泵需加减震措施。蒸发冷凝器8加隔热保温材料，除湿溶液喷淋管的喷淋头选用旋转喷头。蒸发冷凝器8内由真空泵11抽真空，保持一定真空度，提高蒸发效率。
来自湿度处理装置3的稀除湿溶液经过进料泵4，通过第一板式换热器5和第二板式换热器6换热，经循环泵7打入蒸发冷凝器8进行浓缩。其中，二次蒸气通过除沫器9后被蒸汽压缩机10吸入，压缩成高温高压蒸汽，提升其焓值后通过蒸发冷凝器8中的换热管对循环喷淋除湿溶液进行蒸发浓缩，当溶液浓度达到要求后，通过浓溶液出料泵15，经第一板式换热器5到湿度处理装置3内进行喷淋，以此循环处理除湿溶液。冷凝水通过第二板式换热器6进入冷凝水泵13排出。真空泵11将蒸发冷凝器8内部空气12抽真空处理排后到室外，本发明通过以上过程来完成空气调节。

Claims (8)

1.一种机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，包括除湿空调系统和用于对除湿空调系统中的除湿溶液进行再生的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置。
2.如权利要求1所述的机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，所述的除湿空调系统包括湿度处理装置(3)，所述的湿度处理装置(3)内设有除湿溶液喷淋管，所述的机械蒸汽再压缩式溶液再生装置包括第一板式换热器(5)、第二板式换热器(6)、循环泵(7)、蒸发冷凝器(8)、除沫器(9)和蒸汽压缩机(10)，所述的蒸发冷凝器(8)内设有换热管，所述的湿度处理装置(3)的除湿溶液出口连接第一板式换热器(5)的第一介质入口和第二板式换热器(6)的第一介质入口，第一板式换热器(5)的第一介质出口和第二板式换热器(6)的第一介质出口连接蒸发冷凝器(8)的除湿溶液入口，蒸发冷凝器(8)的浓溶液出料口连接第一板式换热器(5)的第二介质入口，第一板式换热器(5)的第二介质出口连接湿度处理装置(3)内的除湿溶液喷淋管，蒸发冷凝器(8)的冷凝水出口连接第二板式换热器(6)的第二介质入口，所述的蒸发冷凝器(8)的换热管出口连接除沫器(9)，除沫器(9)连接蒸汽压缩机(10)，蒸汽压缩机(10)连接蒸发冷凝器(8)的换热管入口。
3.如权利要求2所述的机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，所述的除湿空调系统还包括绝热加湿装置(1)和气体换热装置(2)，所述的绝热加湿装置(1)、气体换热装置(2)和湿度处理装置(3)依次连接。
4.如权利要求2所述的机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，所述的湿度处理装置(3)的除湿溶液出口与第一板式换热器(5)的第一介质入口和第二板式换热器(6)的第一介质入口之间的连接管路上设有稀溶液进料泵(4)。
5.如权利要求2所述的机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，所述的第一板式换热器(5)的第一介质出口和第二板式换热器(6)的第一介质出口与蒸发冷凝器(8)的除湿溶液入口的连接管路上设有循环泵(7)。
6.如权利要求2所述的机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，所述的蒸发冷凝器(8)连接能够将蒸发冷凝器(8)内部空气抽出的真空泵(11)。
7.如权利要求2所述的机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，所述的第一板式换热器(5)的第二介质出口与湿度处理装置(3)内的除湿溶液喷淋管之间的连接管路上设有浓溶液出料泵(15)。
8.如权利要求2所述的机械蒸汽再压缩式除湿空调系统，其特征在于，所述的第二板式换热器(6)的第二介质出口连接冷凝水泵(13)。
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