一种液体除湿剂的再生方法及装置 【技术领域】
本发明属于空气的湿度调节领域，具体涉及一种液体吸收式除湿系统中液体除湿剂的再生方法及装置，特别适用于热驱动的液体吸收式除湿系统。本发明的再生装置与液体吸收式除湿系统中的空气除湿器结合，实现除湿剂稀溶液的再生；共同构成除湿系统中的除湿(溶液稀释)与再生(提浓)的循环过程。
背景技术
室内空气除湿与温度调节的合理配置是建筑物节能的重要途径。现有除湿方法主要有机械压缩式除湿、液体吸收式除湿、固体吸附除湿(如转轮除湿)和膜除湿等。其中液体吸收式除湿以低品位热驱动，能耗较低，并且实现了温湿度独立控制，应用日趋广泛。液体吸收式除湿系统的再生单元，利用热源将吸湿后浓度降低了的溶液加热，提浓恢复到原来的浓度，是除湿系统中主要的耗能单元。
专利CN1506629A提到一种采用填料作为传热传质单元的再生装置，其特点在于进风处设置了回热器，以提高热利用率，提高再生效率，降低运行成本。但是填料式再生结构的设备体积较大，设备内部结构复杂，热利用效果不高。
专利CN101275766A改进了上述装置，提出了一个具有内部冷源的空气液体吸收式除湿和具有内部热源的除湿剂再生系统，即除湿侧采用了内部盘管冷却，再生侧则采用了内部盘管加热。再生侧的内部加热方式避免了因溶液再生热量消耗导致的降温，提高了再生效率。但是，这种改进并没有解决填料式再生装置的上述问题，还使得装置的结构更加复杂，给运行和维护带来不便。
专利CN101435608A提出了采用渗透膜提浓液体除湿剂的方法，对膜的再生溶液侧升温、增压，对另一侧则减压或保持真空状态，以维持较大渗透压。专利CN201311010Y提出了采用离子交换膜提浓液体除湿剂的方法，用选择性的离子交换膜将再生溶液分割成三部分，其中两侧分别插入正负电极，依靠电能对溶液中离子的作用将溶液提浓。这两种方法共同的优点是驱动热源温度降低，并且不受再生空气湿度的影响。但是，前者需要增压、减压和真空操作过程，运行维护不便；后者需消耗高品位电能。
专利CN1683056A也是以动力代替热的驱动，提出了基于超重力分离方法的超重力除湿器和再生器，高达1000转/分以上的转速使得气液膜变薄，传质阻力减小，传质系数提高一个数量级，显著改善除湿与再生效果。但是本装置的转轴也需要高品位电能驱动。
专利US5501776将反萃取技术应用于醇类液体除湿剂再生过程。在醇类液体除湿剂水溶液中添加反萃取剂，使其与水形成非均相共沸体系，因而能使醇类除湿剂达到较高的纯度。这种方法仅限于醇类除湿剂的再生，而不能处理卤盐溶液除湿剂。
液体喷雾装置是一种高效的气液传质装置，应用于干燥、结晶等领域。专利CN201173662Y和专利CN201374977Y采用喷雾装置，蒸发干燥含有固体颗粒的液体物料；专利CN101035832A提出在改性聚碳酸酯制备中，利用喷雾装置对产物进行蒸发结晶分离。
【发明内容】
为了解决现有液体除湿剂再生技术中的设备结构庞大、操作与维护复杂、高品位能源消耗多的问题，本发明所提供的一种液体除湿剂的再生装置，包括热源、溶液泵以及罐式容器，在罐式容器的一端设置再生空气进气分布器，另一端与引风机连接，在罐式容器的内部设置有除雾部件、雾化器。其中除雾部件可采用在气流出口设置气流折流部件，或采用规整填料制作或散装填料填充。雾化器可以是压力式喷嘴或气流式喷嘴。
该液体除湿剂的再生装置可以采用逆流式结构或顺流式结构。当采用逆流式结构时，进气分布器设置在罐式容器的下部或侧下部，排气由罐式容器顶部引出。当采用顺流式结构时，进气分布器设置在罐式容器的上部或侧上部，排气由罐式容器底部液面上方折返，至罐式容器四周夹层，最后由夹层顶部引出。
本发明所提供的液体除湿剂的再生方法为使用上述液体除湿剂的再生装置，将液体除湿剂雾化成为高比表面积的液体微粒，利用液体雾化所具有的巨大传质传热面积迅速、高效实现液体除湿剂的再生。这个过程的步骤如下：
1)将待进行再生的液体除湿剂经过外部热源加热后，通过液体泵传送至罐式容器中的雾化器；
2)雾化器对液体除湿剂进行雾化操作，将其破碎成微小雾滴喷洒到罐式容器的内部空间；
3)空气由进气分布器进入罐式容器，并与雾化后的液体除湿剂进行气液热质交换；
4)交换后的空气由罐式容器另一端的引风机排出；
5)再生后的液体除湿剂被收集在储液空间；
6)被气流带走的除湿剂微小液滴在除雾部件中被拦截回收。
本发明所提供的液体除湿剂的再生方法适用于下列液体除湿剂：1)卤盐水溶液，包括：氯化锂、溴化锂、氯化钙、氯化锌；2)由两种或以上的上述卤盐组成的复合盐水溶液；3)多元醇水溶液，包括：乙二醇、丙三醇、三甘醇；4)由两种或以上的上述醇组成的复合醇水溶液。
在本发明所提供的液体除湿剂的再生方法中，在步骤2)的雾化操作的压力范围在0.2MPa到1.2MPa；液体除湿剂被破碎成微小液体颗粒的平均粒径范围为40μm到600μm。步骤3)中进行气液热质交换的液气比为0.7～2.0。
本发明具有的有益效果：
通常液体除湿剂的再生过程在填料表面进行换热和传质。与现有技术相比，本发明提出的液体吸收剂的再生装置使得液体除湿溶液的传质传热比表面积增大，使得再生过程速率显著加快。液体除湿剂通过再生器的单程传热传质变量(例如温度与浓度)的变化明显增加。具体效果如下：
1、本装置再生溶液单程浓度提高了1.5％～3％。再生过程传质效果的提高，使得再生设备单位处理量的体积减小，制造成本下降。
2、由于在滴落的有限行程中液体温度变化明显，使得更多液体显热被用于溶液再生。当溶液进料温度为75℃，操作压力为0.65MPa时，功率为100kW的热源，系统再生能力为115.8kg/h。热的有效利用，导致再生过程能耗下降，再生过程的热利用率可以达到74.8％。这将使整个除湿系统的除湿能耗也相应下降。
3、相对与其他滴淋布液的填料式的再生器结构，本发明提出以少量雾化器代替了几乎充满装置的填料和(或)加热管，使得再生器的内部结构明显简化。无须考虑加热管的传热效果和腐蚀问题，无须频繁更换填料等设备，便于溶液的再生运行与装置维护。
【附图说明】
图1是本发明逆流操作的实施方式流程示意图；
图2是本发明顺流操作的实施方式流程示意图；
图中：1-热源；2-溶液泵；3-主体罐式容器；4-进气分布器；5-引风机；6-除雾部件；7-雾化器；8-底部储液空间。
【具体实施方式】
实施例1
附图1所示的实施方式流程为逆流方式的流程。本实施例的装置主要结构为一罐式容器(3)，长径比为2∶1，内部的顶部从上至下依次设有除雾部件(6)和雾化器(7)；中段是液体除湿剂雾化与气液接触空间，底部是储液空间(8)；其下部还设有进气分布器(4)。除雾部件采用了规整金属填料填充。
本实施例选用的液体除湿剂为氯化锂的水溶液，再生进口浓度为32.65％。雾化器是压力式喷嘴，当操作压力为0.65MPa，操作液气比为1.2时，该雾化器能够将液体除湿剂破碎成为平均粒径约为60μm左右的液体颗粒。溶液经外部热源(1)加热到75℃后由溶液泵(2)输送到雾化器(7)进行雾化，雾化后的液滴与再生空气在罐式容器(3)中部逆流接触实现传热传质。借助引风机(5)，再生后的湿空气由罐式容器(3)顶部排入大气，再生后的溶液可暂时存储于底部储液空间(8)，然后输送回除湿侧。
利用本实施例所述装置，在上述操作条件下，当溶液处理量为3.6m
3/h时，溶液浓度提升了2.68％，再生量为115.8kg/h，相对于现有技术分别提高了约50％。所需热源的加热功率为100kW，再生所蒸发水分的潜热负荷为74.6kW，本发明系统对再生热源的利用率达到74.6％。实施例2
附图2所示的实施方式流程为顺流方式的流程。本实施例的装置主要结构为一罐式容器(3)，其长径比为2∶1，罐式容器壁设计夹层作为再生空气出口通道。内部的顶部是雾化器(7)；中段是液体除湿剂雾化与气液接触空间，底部是储液空间(8)。待进行再生的液体除湿剂经过外部热源(1)加热后，通过溶液泵(2)传送至罐式容器(3)中的雾化器(7)。进气分布器(4)与轴向成30°角，气流沿桶壁切线方向进入，与液体除湿剂在罐式容器(3)内部接触进行热质交换后，由罐式容器(3)底部液面上方折返至罐式容器(3)四周夹层，沿夹层上升，由引风机(5)排出系统。罐式容器夹层设置了除雾部件(6)，除雾部件采用了规整金属填料填充。
顺流方式的流程相对于逆流式的流程具有以下特点：1)结构更加简单；2)进气采用与轴向成30°角的切向进气方式增加了气流在再生器中的行程，从而增加了气液接触时间，使得传质更加充分；3)气流沿容器内壁螺旋式流动，能有效减缓壁效应；4)顺流式的流程能减少雾沫损失。