CN217679395U - 一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，包括烟气进气管、冷凝水出水管以及制水换热器，烟气进气管的底端与燃料炉烟囱可拆卸连接，顶端与制水换热器连接，冷凝水出水管的顶端与制水换热器连接，底端与冷凝水收集容器可拆卸连接。本装置应用区域为高原高寒无水源地区，当地气候一般具有空气温度低、流速高的特点，本实用新型结合当地气候特点，可实现无动力制水。本装置无需配套制冷系统，不耗费电能、机械能等高品位能源，制水能力稳定，不受当地空气含水量影响。本装置利用高原高寒地区天然冷空气为冷源进行烟气冷却，无需额外设置冷却水系统或风机加压系统冷却烟气，装置无运转部件、无电力消耗，更为简单可靠。

Description

一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置

技术领域

本实用新型涉及烟气冷凝制水技术领域，尤其涉及一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置。

背景技术

在高原高寒地区野外宿营，供水、供暖保障对于宿营人员的生存至关重要。供水水源一般包括河湖溪水等地表水、自备水等，经净水装置净化即可饮用。但在某些高原高寒的无水源地区、自备水严重缺乏的极端条件下，无水源制水技术显得尤为重要。

目前无水源制水技术主要有吸附取水、制冷取水等，吸附取水是指利用吸附剂收集空气中水蒸气，再通过加热汽化降温冷凝的方式制备水源；而制冷取水则是利用制冷装置，直接将空气温度降至露点以下，冷凝空气取水。上述制水方式的水源来自空气中的水蒸气，空气含湿量直接决定了上述制水方式的制水量。此外，吸附取水方式的制水量可能受吸附剂的吸水程度的影响，导致制水能力有限，需定期更新吸附剂；制冷取水方式还包含整套复杂的制冷设备，需要额外电能或机械能驱动系统运行，便携性较差。因此，上述制水方式不利于高原高寒无水源地区野外宿营的供水保障。

除空气中可以冷凝取水外，烟气冷凝同样可制水。烟气余热回收技术中，通常利用冷却水来冷却烟气，将烟气温度冷却至露点以下，回收烟气中水蒸气潜热与显热，同时伴随冷凝水的产生。工程中，常常需要冷却水系统进行烟气冷凝，且水一般作为烟气余热回收技术的副产物，不做过多应用。因此，此项技术也不宜直接应用于高原高寒无水源地区野外宿营的供水保障。

综上所述，有必要提出一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对高原高寒的无水源地区、自备水严重缺乏，无动力条件下制水困难的问题，提出了一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，该应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置包括：烟气进气管、冷凝水出水管以及制水换热器，烟气进气管的底端与燃料炉烟囱可拆卸连接，顶端与制水换热器连接，冷凝水出水管的顶端与制水换热器连接，底端与冷凝水收集容器可拆卸连接。

其中，制水换热器包括冷凝水收集盘和方形壳体，方形壳体为上下开口的中空结构，设置于冷凝水收集盘上，方形壳体的两侧侧壁底端与冷凝水收集盘的盘面之间留有缝隙形成烟气出口，方形壳体的顶部盖设有可拆卸的顶盖，烟气进气管的顶端穿过冷凝水收集盘插入方形壳体内，并伸入到方形壳体内上部，方形壳体内横向设置有多根冷空气管道，冷空气管道的两端均穿过方形壳体的壳壁与外部连通。

其中，冷凝水收集盘上设置有冷凝水出口和烟管通孔，冷凝水收集盘内底壁朝向冷凝水出口倾斜设置，冷凝水出口与冷凝水出水管连通，烟气进气管穿过烟管通孔伸入方形壳体内，且烟气进气管的管壁与烟管通孔内壁固定连接。

其中，制水换热器包括冷凝水收集盘和圆形壳体，圆形壳体为上下开口的中空结构，设置于冷凝水收集盘上，圆形壳体的侧壁底端与冷凝水收集盘的盘面之间留有缝隙形成烟气出口，圆形壳体的顶部盖设有可拆卸的顶盖，烟气进气管的顶端穿过冷凝水收集盘插入圆形壳体内，并伸入到圆形壳体内上部，位于圆形壳体内的烟气进气管外套设有外套管，外套管的顶端与底端均与烟气进气管的管壁密封连接，外套管与烟气进气管之间形成密封设置的冷空气集中箱，圆形壳体内对称分布设置有多个冷空气管道，冷空气管道的一端穿过圆形壳体的壳壁与外部连通，另一端与冷空气集中箱连通。

其中，冷凝水收集盘上设置有冷凝水出口和烟管通孔，冷凝水收集盘内底壁朝向冷凝水出口倾斜设置，冷凝水出口与冷凝水出水管连通，烟气进气管穿过烟管通孔伸入圆形壳体内，且烟气进气管的管壁与烟管通孔内壁固定连接。

其中，制水换热器包括冷凝水收集盘和换热器，换热器包括上烟箱、下烟箱以及设置于上烟箱和下烟箱之间的多个中部烟管和外部烟管，上烟箱和下烟箱均为中空的箱体结构，上烟箱内设置有多根横向设置的冷空气管道，冷空气管道的两端穿过上烟箱的两侧侧壁与外部连通，中部烟管的两端分别与上烟箱和下烟箱连通，外部烟管围设于中部烟管外四周，其上端与上烟箱连通，下端的烟气出口与下烟箱间隔设置，且烟气出口位于冷凝水收集盘内。

其中，冷凝水收集盘上设置有冷凝水出口和烟管通孔，冷凝水收集盘内底壁朝向冷凝水出口倾斜设置，冷凝水出口与冷凝水出水管连通，烟气进气管穿过烟管通孔与下烟箱连通，且烟气进气管的管壁与烟管通孔内壁固定连接。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置应用区域为高原高寒无水源地区，当地气候一般具有空气温度低、流速高的特点，本方案结合当地气候特点，可实现无动力制水。相较空气制冷取水技术，本装置无需配套制冷系统，不耗费电能、机械能等高品位能源，制水能力稳定，不受当地空气含水量影响。相较传统烟气余热回收冷凝产水技术，本装置利用高原高寒地区天然冷空气为冷源进行烟气冷却，无需额外设置冷却水系统或风机加压系统冷却烟气，装置无运转部件、无电力消耗，更为简单可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第一实施例的正视结构示意图；

图2为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第一实施例的俯视结构示意图；

图3为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第一实施例的烟气流程图；

图4为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第二实施例的正视结构示意图；

图5为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第二实施例的俯视结构示意图；

图6为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第二实施例的烟气流程图；

图7为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第三实施例的结构示意图；

图8为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第三实施例的烟气流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

燃煤、燃油、燃气、木柴等常规燃料中含有较多氢元素以及一定水分，燃烧后的烟气湿度大，含水量高。理论上，燃烧1kg煤、燃油、天然气及氢气将分别产生0.36kg、1.29kg、1.65kg、9.0kg水。一般而言，根据烟气含水量的不同，烟气的露点温度约为30～80℃，当表面温度低于烟气温度时，烟气中的水分即可被冷凝成为液态水。而高原高寒地区环境温度较低且风速较大，以阿里地区为例，全年风速平均风速3m/s以上，八级大风天(17.2～20.8m/s)在180天以上，风力强劲；全年平均空气温度0.38℃，最低温度-36.7℃。故天然的高速低温空气为冷凝烟气中的水蒸气提供了天然条件，为实现无天然水源条件下的烟气冷凝制水技术提供了可能。本实用新型提供了一种适合于高原高寒无水源地区的无动力烟气自冷凝制水的技术方案，所制冷凝水再进行一定净化，即可用于人员生存需要。

实施例1

请参见图1-3，图1为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第一实施例的正视结构示意图；图2为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第一实施例的俯视结构示意图；图3为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第一实施例的烟气流程图。

图中：烟气进气管1、冷凝水出水管2、冷凝水收集盘3、方形壳体4、烟气出口5、顶盖6、冷空气管道7、冷凝水出口8以及烟管通孔9。

本应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置包括：烟气进气管1、冷凝水出水管2以及制水换热器。烟气进气管1的底端与燃料炉烟囱可拆卸连接，顶端与制水换热器连接，冷凝水出水管2的顶端与制水换热器连接，底端与冷凝水收集容器可拆卸连接。

制水换热器包括冷凝水收集盘3和方形壳体4，方形壳体4为上下开口的中空结构，设置于冷凝水收集盘3上，方形壳体4的两侧侧壁底端与冷凝水收集盘3的盘面之间留有缝隙形成烟气出口5。方形壳体4的顶部盖设有可拆卸的顶盖6，烟气进气管1的顶端穿过冷凝水收集盘3插入方形壳体4内，并伸入到方形壳体4内上部。方形壳体4内横向设置有多根冷空气管道7，冷空气管道7的两端均穿过方形壳体4的壳壁与外部连通。其中，冷凝水收集盘3上设置有冷凝水出口8和烟管通孔9，冷凝水收集盘3内底壁朝向冷凝水出口8倾斜设置，冷凝水出口8与冷凝水出水管2连通，烟气进气管1穿过烟管通孔9伸入方形壳体4内，且烟气进气管1的管壁与烟管通孔9内壁固定连接。

高温烟气由燃料炉烟囱进入应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置顶部，由顶部的冷空气管冷却，烟气到顶后向下流动，进一步由冷空气管中的环境空气冷却、冷凝产水。环境冷空气通过壳体表面的冷空气管道口进入管道内，冷却烟气，再从冷空气管道另一端的出口流至外环境。由于高原高寒地区空气温度低、风速快，可强化冷凝高温烟气，使得烟气温度迅速降至烟气露点温度以下。烟气冷凝水由冷凝水收集盘汇聚至一起，通过冷凝水出水管送入冷凝水收集容器中收集，然后净化装置内净化处理，剩余烟气则排入环境中。方形无动力烟气管外自冷凝制水装置在使用时，应注意装置表面冷空气管道口与环境来流空气方向平行，以便环境空气能够顺利进入装置内冷凝烟气。

实施例2

请参见图4-6，图4为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第二实施例的正视结构示意图；图5为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第二实施例的俯视结构示意图；图6为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第二实施例的烟气流程图。

图中：烟气进气管1、冷凝水出水管2、冷凝水收集盘3、圆形壳体4、烟气出口5、顶盖6、外套管7、冷空气集中箱8、冷空气管道9、冷凝水出口10以及烟管通孔11。

本应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置包括：烟气进气管1、冷凝水出水管2以及制水换热器。烟气进气管1的底端与燃料炉烟囱可拆卸连接，顶端与制水换热器连接，冷凝水出水管2的顶端与制水换热器连接，底端与冷凝水收集容器可拆卸连接。

制水换热器包括冷凝水收集盘3和圆形壳体4，圆形壳体4为上下开口的中空结构，设置于冷凝水收集盘3上，圆形壳体4的侧壁底端与冷凝水收集盘3的盘面之间留有缝隙形成烟气出口5，圆形壳体4的顶部盖设有可拆卸的顶盖6。烟气进气管1的顶端穿过冷凝水收集盘3插入圆形壳体4内，并伸入到圆形壳体4内上部，位于圆形壳体4内的烟气进气管1外套设有外套管7，外套管7的顶端与底端均与烟气进气管1的管壁密封连接，外套管7与烟气进气管1之间形成密封设置的冷空气集中箱8，圆形壳体4内对称分布设置有多个冷空气管道9，冷空气管道9的一端穿过圆形壳体4的壳壁与外部连通，另一端与冷空气集中箱8连通。其中，冷凝水收集盘3上设置有冷凝水出口10和烟管通孔11，冷凝水收集盘3内底壁朝向冷凝水出口10倾斜设置，冷凝水出口10与冷凝水出水管2连通，烟气进气管1穿过烟管通孔11伸入圆形壳体4内，且烟气进气管1的管壁与烟管通孔11内壁固定连接。

高温烟气由燃料炉烟囱进入应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置顶部，由顶部的冷空气管冷却，烟气到顶后向下流动，进一步由冷空气管中的环境空气冷却、冷凝产水。环境冷空气通过壳体表面的冷空气管道口进入装置中心的冷空气集中箱，汇集后再由冷空气集中箱上另一侧的冷空气管道流出至外环境，环境空气通过冷空气管道和冷空气集中箱冷却烟气。由于高原高寒地区空气温度低、风速快，可强化冷凝高温烟气，使得烟气温度迅速降至烟气露点温度以下。烟气冷凝水由冷凝水收集盘汇聚至一起，通过冷凝水输送管送入冷凝水收集容器，然后通过净化装置内净化处理即可饮用，剩余烟气则排入环境中。相较方形无动力烟气管外自冷凝制水装置，由于圆形无动力烟气管外自冷凝制水装置的冷空气入口遍布在圆柱表面，因此安装朝向不受限制，任意方向的环境空气均可顺利流入装置内冷凝烟气。

实施例3

请参见图7-8，图7为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第三实施例的结构示意图；图8为本实用新型提供的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置的第三实施例的烟气流程图。

图中：烟气进气管1、冷凝水出水管2、冷凝水收集盘3、上烟箱4、下烟箱5、中部烟管6、外部烟管7以及冷空气管道8。

本应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置包括：烟气进气管1、冷凝水出水管2以及制水换热器。烟气进气管1的底端与燃料炉烟囱可拆卸连接，顶端与制水换热器连接，冷凝水出水管2的顶端与制水换热器连接，底端与冷凝水收集容器可拆卸连接。

制水换热器包括冷凝水收集盘3和换热器，换热器包括上烟箱4、下烟箱5以及设置于上烟箱4和下烟箱5之间的多个中部烟管6和外部烟管7。上烟箱4和下烟箱5均为中空的箱体结构，上烟箱4内设置有多根横向设置的冷空气管道8，冷空气管道8的两端穿过上烟箱4的两侧侧壁与外部连通，中部烟管6的两端分别与上烟箱4和下烟箱5连通，外部烟管7围设于中部烟管6外四周，其上端与上烟箱4连通，下端的烟气出口与下烟箱5间隔设置，且烟气出口位于冷凝水收集盘3内。一般外部烟管7和中部烟管6的比例为1:1，或者外部烟管7略少于中部烟管6的数量。其中，冷凝水收集盘3上设置有冷凝水出口和烟管通孔，冷凝水收集盘3内底壁朝向冷凝水出口倾斜设置，冷凝水出口与冷凝水出水管2连通，烟气进气管1穿过烟管通孔与下烟箱5连通，且烟气进气管1的管壁与烟管通孔内壁固定连接。

高温烟气由烟囱出口进入下烟箱，随后进入与下烟箱连通的中部烟管向上流动，高温烟气在中部烟管中被管外低温高速空气冷却后在上烟箱汇集。上烟箱中有冷空气管道，可进一步冷却高温烟气至露点温度。而后烟气进入外部烟管向下流动，继续被外部烟管外的低温高速空气冷凝制水。烟气冷凝水则被冷凝水收集盘收集，通过冷凝水输送管送入冷凝水收集容器，然后通过净化装置内净化处理即可饮用，剩余烟气从外部烟管的下端出口排至环境中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，其特征在于，包括烟气进气管、冷凝水出水管以及制水换热器，所述烟气进气管的底端与燃料炉烟囱可拆卸连接，顶端与所述制水换热器连接，所述冷凝水出水管的顶端与所述制水换热器连接，底端与冷凝水收集容器可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，其特征在于，所述制水换热器包括冷凝水收集盘和方形壳体，所述方形壳体为上下开口的中空结构，设置于所述冷凝水收集盘上，所述方形壳体的两侧侧壁底端与所述冷凝水收集盘的盘面之间留有缝隙形成烟气出口，所述方形壳体的顶部盖设有可拆卸的顶盖，所述烟气进气管的顶端穿过所述冷凝水收集盘插入所述方形壳体内，并伸入到所述方形壳体内上部，所述方形壳体内横向设置有多根冷空气管道，所述冷空气管道的两端均穿过所述方形壳体的壳壁与外部连通。

3.根据权利要求2所述的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，其特征在于，所述冷凝水收集盘上设置有冷凝水出口和烟管通孔，所述冷凝水收集盘内底壁朝向所述冷凝水出口倾斜设置，所述冷凝水出口与所述冷凝水出水管连通，所述烟气进气管穿过所述烟管通孔伸入所述方形壳体内，且所述烟气进气管的管壁与所述烟管通孔内壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，其特征在于，所述制水换热器包括冷凝水收集盘和圆形壳体，所述圆形壳体为上下开口的中空结构，设置于所述冷凝水收集盘上，所述圆形壳体的侧壁底端与所述冷凝水收集盘的盘面之间留有缝隙形成烟气出口，所述圆形壳体的顶部盖设有可拆卸的顶盖，所述烟气进气管的顶端穿过所述冷凝水收集盘插入所述圆形壳体内，并伸入到所述圆形壳体内上部，位于所述圆形壳体内的所述烟气进气管外套设有外套管，所述外套管的顶端与底端均与所述烟气进气管的管壁密封连接，所述外套管与所述烟气进气管之间形成密封设置的冷空气集中箱，所述圆形壳体内对称分布设置有多个冷空气管道，所述冷空气管道的一端穿过所述圆形壳体的壳壁与外部连通，另一端与所述冷空气集中箱连通。

5.根据权利要求4所述的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，其特征在于，所述冷凝水收集盘上设置有冷凝水出口和烟管通孔，所述冷凝水收集盘内底壁朝向所述冷凝水出口倾斜设置，所述冷凝水出口与所述冷凝水出水管连通，所述烟气进气管穿过所述烟管通孔伸入所述圆形壳体内，且所述烟气进气管的管壁与所述烟管通孔内壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，其特征在于，所述制水换热器包括冷凝水收集盘和换热器，所述换热器包括上烟箱、下烟箱以及设置于所述上烟箱和所述下烟箱之间的多个中部烟管和外部烟管，所述上烟箱和所述下烟箱均为中空的箱体结构，所述上烟箱内设置有多根横向设置的冷空气管道，所述冷空气管道的两端穿过所述上烟箱的两侧侧壁与外部连通，所述中部烟管的两端分别与所述上烟箱和所述下烟箱连通，所述外部烟管围设于所述中部烟管外四周，其上端与所述上烟箱连通，下端的烟气出口与所述下烟箱间隔设置，且所述烟气出口位于所述冷凝水收集盘内。

7.根据权利要求6所述的应用于高原高寒地区的无动力烟气自冷凝制水装置，其特征在于，所述冷凝水收集盘上设置有冷凝水出口和烟管通孔，所述冷凝水收集盘内底壁朝向所述冷凝水出口倾斜设置，所述冷凝水出口与所述冷凝水出水管连通，所述烟气进气管穿过所述烟管通孔与所述下烟箱连通，且所述烟气进气管的管壁与所述烟管通孔内壁固定连接。

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