吸附除湿技术在闭路循环干燥系统中的应用研究

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闭路循环干燥是一种干燥介质在闭合回路中循环,反复经历载湿、除湿过程的干燥作业。闭路循环干燥过程几乎无废气排放,是一种极具潜力的绿色干燥方法。除湿使干燥介质重新获得载湿能力,是闭路循环干燥必不可少的重要环节,也是能耗较大的环节。降低除湿过程的能耗已经成为闭路循环干燥技术大范围工业应用的关键。
  吸附除湿以干燥介质与吸附剂间的湿分分压差为推动力,由于吸附剂的湿分分压极低,吸附除湿可使干燥介质获得比常规的除湿方法更低的湿度,从而获得更大的载湿能力和干燥推动力,在深度干燥领域有广阔的应用前景。
  论文将吸附除湿技术应用于闭路循环干燥,提出了采用转轮吸附除湿的闭路循环干燥工艺。该工艺结合热泵技术,将载湿后温度、湿度较高的干燥介质在热泵蒸发器中降温后进转轮的吸附区除湿,除湿后的干燥介质在热泵冷凝器中被加热后去干燥器,再生用的空气在热泵辅助冷凝器中被加热后去转轮的脱附区再生吸附剂。该工艺可用于物料的深度干燥,且可降低除湿能耗。
  在自行设计、建立的以硅胶为吸附剂的转轮除湿实验平台上,实验研究了转轮吸附区进口空气湿度和温度、再生温度、再生用空气与待除湿空气气量比、转轮转速等对吸附区出口空气湿度和除湿率的影响,并与除湿转轮的一维传质传热模型的模拟计算值进行对比。结果表明:在实验条件下,吸附区出口空气湿度随吸附区进口空气湿度、温度的降低而降低,随再生温度的升高而降低,随再生用空气与待除湿空气气量比、转轮转速的增加先降低后上升。除湿率随吸附区进口空气湿度、再生温度的增加而增加,随吸附区进口空气温度的降低而增加,随再生用空气与待除湿空气气量比、转轮转速的增加先增加后略有降低。吸附区进口空气温度升至60℃时,除湿率降至0附近,较佳的再生温度范围是120~130℃,较佳的再生用空气与待除湿空气气量比为1∶3,较佳的转轮转速为9.6r/h。实验结果与模拟结果表现一致的规律性,相对误差为15%~25%。
  采用吸附除湿的闭路循环流化床干燥工艺,对处理量为2060kg/h某有机物料的干燥系统进行了工艺设计,并与采用冷凝除湿的闭路循环流化床干燥工艺进行对比。结果表明:在相同的干燥要求下,前者的初始投资成本高于后者,但运行费用低于后者。此外,气体冷凝除湿后的露点一般在10~25℃,吸附除湿后的露点可低至-50℃~-10℃甚至更低,可获得更大的载湿能力和干燥推动力,对于需要将产品含水量降至极低的物料,特别是需要将产品含水量降至极低的热敏性物料,吸附除湿的闭路循环干燥工艺是一个很好的选择。
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