634 除湿溶液再生-沸腾蒸发
背景
除湿溶液吸收水蒸气后，浓度下降，吸湿能力减弱，需要及时进行浓缩再生处理。
除湿溶液再生的方法很多，如沸腾蒸发、表面蒸发、电渗析、膜蒸馏、冷冻浓缩、反渗透、化学反应等。
沸腾蒸发
沸腾蒸发属热法，即加热除湿溶液，使其温度达到沸点而沸腾，溶液内部和表面的水分同时汽化为水蒸气排出。
沸腾汽化的特点是溶液内水分汽化剧烈，水蒸气排出速率高，设备体积可较小，使用寿命较长（可十年以上）。
沸腾蒸发可在常压下进行，此时通常需要把除湿溶液加热至110~160℃，对设备的耐腐蚀性可能要求很高；也可利用真空装置使溶液沸腾在较低温度下进行，如真空度80kPa左右时，溶液沸腾温度约70~90℃。
实际沸腾蒸发的具体装置类型可很多，此处介绍基本型、蒸汽直接再压缩热泵型、间接热泵型（三种装置均可在常压或负压下运行）。
基本型
基本型除湿溶液沸腾蒸发装置如下图。
图中，溶液罐底部布置加热器，加热器可为电加热、太阳能加热、其他热源加热等。
装置工作时，加热器运行，加热溶液至沸腾状态，溶液中的水分汽化为水蒸气排出。
常压下沸腾蒸发且不需要回收产生的水蒸气时，可不设冷却器，水蒸气直接排出溶液罐即可。
考虑到除湿溶液对水蒸气的解吸热，除湿溶液中水分汽化时所消耗的热能是解吸热和纯水汽化热之和，通常约3MJ/kg（3000MJ/吨水），如采用真空沸腾蒸发时，还需加上真空泵的能耗。
蒸汽直接再压缩热泵型
蒸汽直接再压缩热泵型通常采用压缩机实现（即MVR），如下图（也可采用喷射器等型式）。
图中，除湿溶液沸腾产生的水蒸气排出溶液罐后直接进入压缩机，被压缩机升压升温后进入加热器加热溶液，放热后变为冷凝水排出。
蒸汽直接再压缩热泵的制热系数可用下式近似估算：
COP=0.5TH/(TH-TL)
式中，TH为进入加热器的蒸汽对应的饱和温度，K；TL为溶液罐排出的水蒸气对应的饱和温度，K。
设溶液罐排出水蒸气对应的饱和温度为95℃（368K），进入加热器蒸汽对应的饱和温度为120℃（393K），则热泵制热系数可约为：
COP=0.5*393/(393-368)
=7.86
即能耗约为基本型的1/8，约382MJ/吨水（106kWh/吨水）。
蒸汽直接再压缩热泵型装置中，进入压缩机的蒸汽应较洁净，与蒸汽接触的压缩机材料通常有较高的耐腐蚀要求。
间接热泵型
间接热泵型装置的具体结构也可有多种，一种较典型的型式如下图。
图中溶液沸腾产生的水蒸气不直接排出溶液罐，水蒸气在溶液罐上部被冷却器变为冷凝水排出。
除湿溶液加热所需的热能也由加热器提供，压缩机、加热器、膨胀阀、冷却器构成热泵，热泵中的工质在上述四个部分之间循环，热泵工质可为水蒸气，也可为其他适宜工质，从而易于保证进入压缩机的工质较洁净，对压缩机的要求低于蒸汽直接再压缩热泵，装置的运行寿命和可靠性可较高。
热泵运行时，低温工质进入冷却器把溶液产生的水蒸气变为冷凝水，压缩机产生的高温工质进入加热器加热溶液。
间接热泵型溶液沸腾蒸发装置中热泵的制热系数约为：
COP=0.55TRH/(TRH-TRL)
式中，TRH为进入加热器的热泵工质冷凝温度，K；TRL为进入冷却器的热泵工质的蒸发温度，K。
当除湿溶液沸腾蒸发参数与蒸汽直接再压缩热泵相近时，如热泵工质的冷凝温度约为120℃，蒸发温度约为90℃，则热泵制热系数可约为：
COP=0.55*393/(393-363)
=7.2
即能耗约为基本型的1/7，约417MJ/吨水（116kWh/吨水）。
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