一种螺旋纯蒸汽罐的制作方法

本实用新型涉及一种蒸汽蒸发分离罐，尤其是一种螺旋纯蒸汽罐。

背景技术：

目前纯蒸汽或注射水制取过程中的加热大多采用工业蒸汽通过换热器进行升温，纯蒸汽发生器通过蒸发纯化水制取，注射水机通过蒸馏纯化水制取。目前纯蒸汽或注射水都是采用单独的设备进行制取。由于一些小型试验基地及中试项目厂房无法提供工业蒸汽作为加热源用于制取纯蒸汽或注射水，采用工业蒸汽的设备无法满足使用要求。

工业蒸汽式设备需要纯化水、压缩空气、电等常规资源外，还需要用户额外建造锅炉房保证稳定的工业蒸汽。

现有的蒸汽罐结构复杂、体积大、蒸汽分离效果差。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种结构简单、设备高度低、所需辅助设备少、蒸汽分离效果好、蒸汽纯度高、能耗低、场地适应性好、成本低、操作维护简单的一种螺旋纯蒸汽罐，具体技术方案为：

一种螺旋纯蒸汽罐，包括罐体，所述罐体为立式罐，所述罐体的底部设有循环水出口，顶部设有开口，罐体的侧面设有循环水入口；还包括汽液分离装置，汽液分离装置安装在罐体的内部，且位于罐体的顶部，所述汽液分离装置包括分离筒和锥形筒，锥形筒位于分离筒的底部；所述分离筒为圆管，分离筒的顶部装有顶封板，顶封板的中心设有蒸汽出口，顶封板固定在罐体的顶部；分离筒上设有一开口，且开口位于分离筒的顶部，开口上装有螺旋导向板，所述螺旋导向板位于分离筒的内部；所述锥形筒为锥台形，锥形筒的底部设有出水孔。

通过采用上述技术方案，螺旋导向板使水蒸汽沿着切线方向进入分离筒，由于分离筒为圆形，水蒸汽沿圆形的分离筒旋转，在分离筒的内部形成螺旋气流，水蒸汽旋转产生离心力，离心力脱去水蒸气中含有的部分小水滴和微小杂质，离心力分离出纯蒸汽。

优选的，所述螺旋导向板为弧形板。

通过采用上述技术方案，弧形的螺旋导向板使水蒸气更容易产生旋转。

优选的，所述螺旋导向板的切向角的角度为12～25°。

通过采用上述技术方案，针对不同的产能设置不同的切向角以实现热源去除率的要求。

优选的，所述锥形筒的锥度为0.3～0.4:1。

通过采用上述技术方案，不同锥度的锥形管可以实现不同产能及热源去除率的要求。

优选的，所述顶封板上装有分选筒，分选筒位于分离筒内，且与分离筒同轴线。

通过采用上述技术方案，分选筒避免蒸汽直接从蒸汽出口排出，延长蒸汽在分离筒内的停留时间，从而保证有效的去除热源以分离出纯蒸汽。

优选的，所述分选筒的底部位于分离筒开口的下方。

通过采用上述技术方案，即分选筒的底部低于螺旋导向板，使蒸汽进入到分离筒时不会直接从分选筒离开。

优选的，所述锥形筒的底部装有引流管，所述引流管为Z形，引流管的一端与出水孔相通，引流管的另一端与蒸汽罐的内壁贴合。

通过采用上述技术方案，引流管使分离出的小水滴和微小杂质流回到蒸汽罐内，防止被蒸汽带回到分离筒中影响纯蒸汽的热源及颗粒物的去除率。

优选的，还包括阻挡板，阻挡板固定在锥形筒的底部。

通过采用上述技术方案，阻挡板能够挡住蒸汽中的颗粒物、热源等杂质，避免颗粒物、热源进入到分离筒中，减少对汽液分离的影响提高纯蒸汽的品质。

优选的，所述阻挡板设有三个，包括从上到下依次设置的顶挡板、中间挡板和底挡板，所述顶挡板和底挡板均为平板，且直径均小于罐体的内径，所述顶挡板的中心设有通孔，顶挡板固定在锥形筒的底部；所述中间挡板为漏斗形，中间挡板顶部的边缘固定在罐体的内壁上；所述顶挡板、中间挡板和底挡板通过连接柱连接。

通过采用上述技术方案，蒸汽先经过底挡板，然后经过中间挡板，最后经过顶挡板，蒸汽曲折的通过阻挡板，增加了蒸汽与阻挡板的接触机会，有效去除蒸汽中的颗粒物、热源等杂质。漏斗形挡板可以分级挡除不同分子量或重量的颗粒物。蒸汽在上升的过程中通过折流提高内毒素的去除率。

优选的，所述罐体的侧面还设有玻璃液位计和安全阀，安全阀位于罐体的顶部，罐体的外表面设有保温层。

与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：

空间更小、场地适应性好、可以满足厂房设施配置低的要求、价格便宜、操作维护简单、蒸汽和注射水的品质高。

该设备依据最新的FDA以及GMP要求进行设计、建造以及验证。可以为客户提供满足中、美、欧药典的注射水以及纯蒸汽，纯蒸汽的品质同时还可以满足HTM2010(EN285)的SIP灭菌要求。

本实用新型提供的一种螺旋纯蒸汽罐结构简单、蒸汽分离效果好、蒸汽纯度高、设备高度低、场地适应性好、成本低、操作维护简单。

附图说明

图1是蒸汽罐的结构示意图；

图2是汽液分离装置的爆炸结构示意图；

图3是汽液分离装置的爆炸轴测结构示意图；

图4是分离筒的俯视图；

图5是纯蒸汽或注射水一体机的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1至图4所示，一种螺旋纯蒸汽罐2，包括罐体20，罐体20为立式罐，罐体20的底部设有循环水出口22，顶部设有开口，并装有法兰27。罐体20的侧面设有循环水入口21，罐体20的侧面还设有玻璃液位计25和安全阀26，安全阀26位于罐体20的顶部，罐体20的外表面设有保温层。

还包括汽液分离装置，汽液分离装置安装在罐体20的内部，且位于罐体20 的顶部，汽液分离装置包括分离筒41和锥形筒42，锥形筒42位于分离筒41的底部；分离筒41为圆管，分离筒41的顶部装有顶封板46，顶封板46的中心设有蒸汽出口23，顶封板46固定在罐体20的顶部的法兰27上。

如图1至图4所示，分离筒41上设有一开口，且开口位于分离筒41的顶部，开口上装有螺旋导向板411，螺旋导向板411为弧形板，螺旋导向板411的直径与分离筒41的直径一致，螺旋导向板411为分离筒41的一部分，螺旋导向板411位于分离筒41的内部；螺旋导向板411的切向角的角度A为12～25°。加工螺旋导向板411时在分离筒41上开一个L形的槽，然后将螺旋导向板411向分离筒41的内部折弯，使螺旋导向板411的切向角满足设计要求，简化了结构，加工方便。弧形的螺旋导向板411使水蒸汽进入分离筒41时沿螺旋导向板411 产生旋转，更容易形成螺旋气流。

顶封板46上还装有分选筒45，分选筒45位于分离筒41内，且与分离筒41 同轴线，分选筒45的底部位于分离筒41开口的下方，即分选筒45的底部低于螺旋导向板411。分选筒45避免蒸汽直接从蒸汽出口23排出，延长蒸汽在分离筒41内的停留时间，从而保证有效的去除热源以分离出纯蒸汽。

锥形筒42为锥台形，锥形筒42的锥度为0.3～0.4:1，锥形筒42的底部设有出水孔。

如图2和图3所示，锥形筒42的底部装有引流管43和阻挡板44，引流管 43为Z形，引流管43的一端与出水孔相通，引流管43的另一端与罐体20的内壁贴合。

如图2和图3所示，阻挡板44设有三个，包括从上到下依次设置的顶挡板 441、中间挡板442和底挡板443，顶挡板441和底挡板443均为平板，且直径均小于罐体20的内径，顶挡板441的中心设有通孔，顶挡板441固定在锥形筒 42的底部；中间挡板442为漏斗形，中间挡板442顶部的边缘固定在罐体20的内壁上；顶挡板441、中间挡板442和底挡板443通过连接柱444连接。

蒸汽先经过底挡板443，然后经过中间挡板442，最后经过顶挡板441，蒸汽曲折的通过阻挡板44，增加了蒸汽与阻挡板44的接触机会，有效去除蒸汽中的颗粒物、热源等杂质。漏斗形挡板可以分级挡除不同分子量或重量的颗粒物。蒸汽在上升的过程中通过折流提高内毒素的去除率。

如图5所示，纯蒸汽或注射水一体机，包括纯化水水箱12、电加热水箱A13、电加热水箱B3、水泵14、换热器5、预热罐11和一种螺旋纯蒸汽罐2。

电加热水箱A13和电加热水箱B3的结构一致，包括水箱和电加热管，电加热管安装在水箱的内部，电加热管对水箱内的水进行加热。电加热水箱A13和电加热水箱B3均为现有的成熟产品，在此不做详细描述。

预热罐11为立式罐，预热罐11的顶部装有针阀15、电容式液位计和电子压力计，电容式液位计和电子压力计与控制系统连接。预热罐11的侧面设有视镜和预热出水口。预热罐11的底部设有预热进水口。预热罐11的外表面设有保温层，保温层为岩棉。

纯化水水箱12与电加热水箱A13的进水口A连接，电加热水箱A13的出水口A与预热罐11的预热进水口连接，预热罐11的预热出水口与水泵14连接，水泵14通过三通接头分别与电加热水箱A13的进水口A和电加热水箱B3的进水口B连接，电加热水箱B3的出水口B与一种螺旋纯蒸汽罐2的循环水入口 21连接，一种螺旋纯蒸汽罐2的循环水出口22与电加热水箱B3的进水口B连接，一种螺旋纯蒸汽罐2的蒸汽出口23分别与蒸汽出管61和换热器5连接，换热器5与注射水管62连接；水泵14与电加热水箱B3的进水口B之间装有阀门 A71，一种螺旋纯蒸汽罐2与换热器5之间装有阀门B72；一种螺旋纯蒸汽罐2 通过阀门C73与废水处理装置连接，纯化水水箱12与电加热水箱A13之间装有阀门D74，阀门为气动阀。

电加热水箱B3的出水口B略低于一种螺旋纯蒸汽罐2的循环水入口21。

可根据实际情况采用多个电加热水箱B并联。

工作时，纯化水补水进入预热循环，预热循环由预热罐11、电加热水箱A13 和水泵14共同组成，电加热水箱A13对纯化水进行加热，水泵14使电加热水箱A13与预热罐11中的纯化水进行循环，从而是预热罐11中的纯化水达到设定的温度。预热罐11中会存在一些气体，气体主要通过补水进入，气体在高温下脱离纯化水聚集在预热罐11的顶部，针阀15利用细微稳定的流通能力以及调试过的精确开度，并配以罐内103℃的恒温控制，使预热罐11内的气体脱除率达到99％。预热罐11内的温度和压力稳定，脱除杂质气体持续效率高，同时能减少预热罐11中水蒸汽的流失，降低能耗。

阀门A71根据一种螺旋纯蒸汽罐2的液位控制预热循环的水补进制备蒸汽热循环。

制备蒸汽热循环由一种螺旋纯蒸汽罐2和电加热水箱B3组成。根据水的对流传热基本计算公式又称牛顿冷却定律，流体与固体之间的对流传热的热流与他们的温差成正比，所以水经过电加热吸热升温，离开电加热后势必放热降温，所以电加热水箱B3出水口B温度总是与一种螺旋纯蒸汽罐2底部的温度存在稳定的温差，此时因为水在不同的温度下密度不同，温度高的密度小，水会上升，温度低的密度大，水下沉，使得电加热水箱B3的出水口B温度较高的水在一种螺旋纯蒸汽罐2内上升，一种螺旋纯蒸汽罐2内相对温度低的水则下沉到底部的循环水出口22，从循环水出口22进入到电加热水箱B3的进水口B，进入循环，并不断往复形成自然对流。

预热循环的补水由于对流的原因，先通过电加热水箱B3再进入一种螺旋纯蒸汽罐2。在制备循环中，电加热水箱B3根据一种螺旋纯蒸汽罐2的蒸汽出口 23的压力大小来调节加热功率，末端使用纯蒸汽时，压力逐渐下降，电加热水箱B3的功率增加使得压力趋于恢复，末端不使用纯蒸汽时，压力上升，电加热水箱B3的功率下降使得一种螺旋纯蒸汽罐2内压力也逐渐下调恢复。

螺旋导向板411使水蒸汽沿着切线方向进入分离筒41，由于分离筒41为圆形，且螺旋导向板411为弧形板，螺旋导向板411的切向角逐渐增大，使进入分离筒41后的水蒸汽沿圆形的分离筒41旋转，在分离筒41的内部产生螺旋气流，水蒸汽旋转产生离心力，离心力脱去水蒸气中含有的部分小水滴和微小杂质，从锥形筒42的底部流回到一种螺旋纯蒸汽罐2内，汽液分离装置能提高纯蒸汽产出质量，减少一种螺旋纯蒸汽罐2内部能量损失。在实际使用中将一种螺旋纯蒸汽罐2的压力控制在3bar，在这个压力下水蒸气的温度约为142℃。

废水处理装置为现有的成熟产品，废水处理装置包括带有冷却水喷雾的不封闭常压罐体和排废管道组成，阀门C73定时打开关闭来排掉一种螺旋纯蒸汽罐2 的底部不断蒸馏所残余的杂质及内毒素，排出的142℃废水会瞬间汽化，遇到冷却水水雾会迅速冷凝达到排废要求，即小于40℃。

当作为纯蒸汽发生器使用时，电加热水箱B3根据一种螺旋纯蒸汽罐2的蒸汽出口23的压力调节功率，使蒸汽出口23稳定的排出纯蒸汽，消耗的纯化水从预热循环补进，预热罐11根据罐内液位开关阀门D74补充纯化水。同时阀门B72 定时开启关闭，阀门B72开启时少量蒸汽从支路进入换热器5冷凝成冷凝水后进行在线检测电导率，检测纯蒸汽指标是否合格。

当作为注射水机使用时，阀门B72打开，电加热水箱B3根据一种螺旋纯蒸汽罐2的蒸汽出口23的压力调节功率，使蒸汽出口23稳定的排出纯蒸汽，纯蒸汽进入换热器5，换热器5通过和冷却水换热冷凝成注射水，并通过在线电导率探头检测后进入注射水用水端。