基于除湿换热器的变温变压低露点干燥空气制备技术
技术描述
高湿度会给生产生活带来有机物腐败、金属锈蚀、产品质量下降等问题。目前锂电池、集成电路、航空航天、干燥行业和气动仪表等多种工业场景对空气湿度要求极为严格，往往要求环境空气露点低至-40℃，目前业内多采用高压吸附塔或除湿转轮进行除湿，存在系统复杂、工作需高温高压、过程能耗巨大等问题，对锂电行业而言，除湿过程可占全工艺流程高达40%能耗。团队基于固体干燥剂内冷吸附除湿技术，开发并改进了除湿换热器这一具有自主知识产权的核心除湿部件，通过在新风除湿领域的应用验证与推广，进一步提出结合变温变压吸附原理的低露点综合高效除湿技术，通过原理与工艺创新突破了传统冷凝除湿极限，并避免了一般吸附除湿技术生产低露点空气对高温高压的依赖，推动了新型除湿技术的发展与应用。该技术可显著提升干燥剂单位除湿量，系统节能达30%以上，在满足为工业生产与科学研究场景提供稳定可靠的低露点干燥空气的条件下，除湿系统性能与能效水平得以跃升，工艺流程能耗明显降低，系统还具备配置灵活、扩展性好、与可再生能源结合潜力大等优势，符合可持续发展战略，能很好响应快速发展的高端制造业和科研场景对环境控制的需求。
技术优势
（1）本技术的核心部件除湿换热器具备自主知识产权，已通过实验证明其应用于新风除湿场景的突出除湿性能和低能耗水平，基于此提出的相关技术已获发明专利授权13项，相比日本大金公司DESICA产品，其寿命和涂覆稳定性有明显优势，而相比传统蒸汽压缩式空调，其除湿过程电力COP可达5以上，各种工况下能效提升达20%-150%； （2）本技术基于除湿换热器间冷回热式固体吸附除湿循环，集成创新提出结合变温变压原理的新型低露点空气除湿流程，突破了低湿度下冷凝除湿的局限，拓宽了以除湿换热器为代表的控温除湿应用场景，有效实现了热湿管理与压力调节，相比常规深度除湿技术所采用的吸附塔和除湿转轮，在保证出口空气低露点要求的同时，吸附压力从数十个大气压降低至5个大气压以内，再生温度从150℃以上降至100℃左右，节能优势显著； （3）本技术响应锂电池、集成电路、医药等快速发展的工业领域需求，可高效稳定供应低露点干燥空气保证产品质量，提升了深度除湿技术的干燥剂除湿性能以及能源利用率，系统运行流程简单，布置灵活多样，可进一步与太阳能集热器、高温热泵及工业余热利用等结合降低能耗与碳排放，推动除湿技术向高效、低碳、节能、可持续发展的转型。
效果指标
目前，大量工业领域对环境湿度存在一定要求，诸如锂电、半导体、仓储、干燥、制药、气动仪表和航空航天等行业均对工艺空气的湿度提出了很高要求，空气中的微量水分将对产品质量和仪器可靠性产生巨大影响。仅在2023年，我国锂电池总产量超过940 GWh，同比增长25%，行业总产值超过1.4万亿元。而近几年国内集成电路制造业规模均在2千亿元以上。2022-2028年全球制药市场规模预计年复合增长率4.8%，我国制药市场规模2022年已达16586亿元。此外，全球气动设备的市场规模在2024-2029年间的复合年增长率据估计约为7%，并在2029年达到450亿美元以上。各类高校和科研院所的环境实验室往往也对低湿空气有着较大需求。针对增长迅猛的高端制造业和科研领域，在可预见的将来，对干燥低露点空气的需求将持续扩大，若能有效降低深度除湿过程能耗，带来的经济效益和对产业的促进作用将十分可观。 目前，除湿换热器及基于其开发的多种除湿系统已经应用于李政道研究所地下除湿、新风除湿热泵、列车除湿空调、新加坡滨海湾花园固废气化热电联产除湿系统、上海空间电源研究所两级低露点除湿系统中，实现了良好的除湿节能效果，获得了学界业界的高度认可，宁德时代、海尔、金鑫美莱克、大金等企业已与本团队展开了一系列交流合作。 本技术针对现有深度除湿技术系统复杂、吸附再生能耗高、工作条件苛刻等问题，面向急速增长的工业科研领域低湿度环境需求，开发了新型高效吸附除湿部件及相应的变温变压低露点空气处理流程，创新性提出了高效深度除湿技术原理与运行策略，规避了吸附塔、除湿转轮对高温高压的需求，显著降低系统能耗，改善工作条件，同时结合多级除湿与间冷回热原理有效提升了系统除湿性能并进一步降低能源需求。此外系统布置灵活，可通过改变系统配置环节实现不同出口空气露点并与可再生能源进一步结合，积极响应行业发展需求，应用推广前景广阔，符合节能减排与可持续发展的国家战略。