[发明专利]用于控制固体干燥剂除湿器的设备和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种干燥剂除湿器控制系统。特别地，本发明涉及一种使用转子(通常称为转轮)对处理气流进行除湿的固体干燥剂除湿器。本发明提供了一种用于控制干燥剂除湿器的新的设备和一种控制这样的除湿器的改进的方法，并且还提供了设置有这样的控制系统的除湿器。

背景技术

除湿是从空气中除去水分的处理。存在对空气进行除湿的若干种已知方法。然而，两种最常用的方法使用制冷和干燥剂。在基于制冷的除湿方法中，使水分凝结在冷却盘管上，从而从流经冷却盘管的气流除去水分。在基于干燥剂的除湿中，用于除湿的处理使用吸收或吸附。基于吸收的处理使用液体或固体干燥剂，而基于吸附的处理使用固体干燥剂，如硅胶、活性氧化铝、分子筛等。

基于干燥剂的除湿器系统可以为双塔循环型的、或连续旋转型的。待干燥的空气通常被称为处理空气，而用于再生干燥剂的空气被称为再生或再激活空气。

基于制冷的除湿系统在其可以除去的水分方面受限。这是因为，低于一定的露点湿度时会出现冷却盘管的冻结，因此需要使系统更加复杂的除霜循环。当空气被干燥到所需湿度时，其对于除湿空间或处理往往过冷。结果，该空气必须经受再加热处理以在使用前使其温度升高至期望水平。

另一方面，干燥剂除湿器系统在不对空气进行冷却的情况下使空气干燥，并且因此可以实现对于许多工业应用所必需的非常低的露点而不具有结霜或冻结的问题。干燥剂除湿器用途的常见示例在用于药物生产的医药领域中、食品加工领域中以及需要处于比单独使用制冷在技术上或经济上可以实现的相对湿度或露点更低的相对湿度或露点的空气的各种制造工艺中。

大多数干燥剂除湿器通常包括限定两组或更多组通风区(通常被称为扇区)的壳体，使得两个或更多个分立的气流可以通过转轮。转轮包含大量小的轴向布置通道，使得两个或更多个气流可以在不显著交叉混合的情况下通过转轮。该通道的壁被浸渍有干燥剂，从而在干燥剂与通过它的气流之间提供有较大接触面积。第一气流(处理气流)通过转轮并通过浸渍在转轮中的干燥剂进行除湿。第二气流(再激活气流)被加热并通过转轮，以驱逐出吸收或吸附在处理扇区中的水分。转轮在处理扇区和再激活扇区之间连续旋转，使得处理空气除湿为连续处理。一个或更多个另外的气流可以通过转轮以提高除湿性能和/或减少除湿器的能量需求。

干燥剂除湿器使用大量的热能来再生或再激活干燥剂。因此，多年来，试图使所需热能的量最小化已引起极大关注。通常，这些努力集中于干燥剂床或转轮的构造的改进，以及响应于受控空间中的湿负荷或处理空气、针对干燥剂除湿器系统的容量控制的控制策略。

美国专利公开号US2010/0031528A1公开了控制用于使产品干燥的供给气体的水分含量的处理。此文献中所描述的处理包括：如果需要的话，加热供给气体；确定供给气体的温度和水分含量；然后使供给气体与旋转的干燥剂转轮接触；以及回收经除湿的供给气体。结合干燥剂的相应吸着等温线使用与气体温度和水分含量相关的数据来控制干燥剂转轮的旋转。此文献规定了使用闭合回路的过热蒸汽作为再生介质，以减少沸石再生的高能耗。尽管此文献涉及利用压力变送器来监测和确保由风扇产生的恒定气体流量并且利用专用变送器来测量供给气体的水分含量，但没有公开用于测量温度或水分含量的具体手段。因此，用于确定供给气体的温度或水分含量的方法必然局限于与闭合回路蒸汽供应系统可以一起使用的方法。

美国专利5,188,645公开了使用干态干燥剂除湿器来进行露点调整的方法和设备。此文献中所公开的方法未使用确保水分或温度值的确定的任何控制机构，而似乎代之以依赖于提供预定的温度值。

美国专利7,690,582公开了一种湿度控制设备，在该湿度控制设备中，通过改变干燥剂转轮的旋转速度来改变第一气流和第二气流之间的热交换量以及在第一气流和第二气流之间的水分交换量。使用两种固定的转轮速度，一种用于在夏季天气期间对空气进行除湿，另一种用于在冬季天气期间进行加热和加湿。该湿度控制设备在两个位置(除湿操作和加湿/加热操作)之间进行切换。此专利的发明具体地依赖于避免使用切换阀。所使用空气的温度的测量似乎只进行一次，并且似乎是预定参数的函数。这并未提供系统操作中的灵活性。