纯蒸汽生产系统的制作方法

本发明涉及纯蒸汽生产技术领域，特别是涉及一种纯蒸汽生产系统。

背景技术：

在制药工业领域，纯蒸汽可用于湿热灭菌等环节，比如设备和管道的消毒等。纯蒸汽生产系统用来生产纯蒸汽。纯蒸汽蒸发器是纯蒸汽生产系统的重要组成设备之一。原料水在纯蒸汽蒸发器内被加热，产生纯蒸汽，纯蒸汽通过管道输运出去。但是，目前行业中的纯蒸汽生产系统一般存在纯蒸汽品质低、原料水利用率低、能源消耗大等问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种纯蒸汽生产系统，提高纯蒸汽的品质，提高原料水的利用率以及能源利用率。

一种纯蒸汽生产系统，包括：

原料水输入管道、第一运输管道以及间歇排放管道，所述原料水输入管道用于输入原料水；

预热器和降膜蒸发器，所述预热器包括相连通的第一管程入口和第一管程出口，所述第一管程入口连通所述原料水输入管道，所述第一管程出口连通于所述第一运输管道的始端，所述第一运输管道的远离所述预热器的尾端连通于所述降膜蒸发器的顶部；所述降膜蒸发器连通于纯蒸汽输出管道用于排出纯蒸汽，所述降膜蒸发器的底部连通于所述第一运输管道的始端；所述预热器还包括壳程第一入口，所述间歇排放管道的始端连通于所述第一运输管道，所述间歇排放管道的尾端连通于所述壳程第一入口。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述间歇排放管道上设有气动角座阀和止回阀，所述第一运输管道上设有离心泵。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽生产系统还包括第二运输管道和料水缓冲罐，所述第一管程出口依次通过所述第二运输管道、所述料水缓冲罐连通于所述第一运输管道；所述第二运输管道的始端连通于所述第一管程出口，所述第二运输管道的尾端连通于所述料水缓冲罐的入口端，所述第一运输管道的始端连通于所述料水缓冲罐。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽生产系统还包括工业蒸汽管道，所述工业蒸汽管道连通于所述降膜蒸发器，所述工业蒸汽管道上设有气动比例调节阀；所述纯蒸汽输出管道上设有压力变送器，所述压力变送器电性连接于所述气动比例调节阀。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽生产系统还包括第三运输管道，所述第三运输管道的始端连通于所述降膜蒸发器，所述第三运输管道的尾端连通于所述预热器的壳程第二入口，用于将工业蒸汽形成的凝结水运输至所述预热器的壳程内；所述第三运输管道上设有疏水阀。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽生产系统还包括第四运输管道，所述第四运输管道的始端连通于所述降膜蒸发器的底部，所述第四运输管道的尾端连通于所述料水缓冲罐，用于将所述降膜蒸发器内加热后的原料水输入所述料水缓冲罐内。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽生产系统还包括取样冷凝器、冷却水输入管道和冷却水输出管道，所述取样冷凝器的管程连通于所述纯蒸汽输出管道；所述冷却水输入管道的始端连通于所述原料水输入管道，所述冷却水输入管道的尾端连通于所述取样冷凝器的壳程；所述冷却水输出管道的始端连通于所述取样冷凝器的壳程，所述冷却水输出管道的尾端连通于所述料水缓冲罐。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽生产系统还包括排废管道，所述排废管道连通于所述降膜蒸发器的顶部用于排出所述原料水中的不凝性气体。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽生产系统还包括第五运输管道，所述第五运输管道的始端连通于所述取样冷凝器的管程，所述第五运输管道的尾端连通于所述排废管道。

在其中一个实施例中，所述预热器还包括壳程出口，所述壳程出口用于排出工业蒸汽形成的凝结水和所述间歇排放管道的排放水。

上述纯蒸汽生产系统，至少具有以下有益效果：

本实施例提供的纯蒸汽生产系统中，原料水经过预热器后进入降膜蒸发器中蒸发，原料水在蒸发过程中被逐渐浓缩，且未蒸发的原料水从降膜蒸发器的底部再流入到第一运输管道内。从降膜蒸发器底部流出的原料水的温度一直处于接近蒸发沸点的状态，这些原料水的大部分通过第一运输管道可以回流到降膜蒸发器内重新利用，可以满足用户纯蒸汽全负荷用量时快速响应的需求，待机状态下几乎无工业蒸汽和原料水的消耗。从降膜蒸发器底部流出的原料水中的一部分还可以通过间歇排放管道、预热器排放出去，如此有利于降低降膜蒸发器内原料水的杂质含量，以保证满足生产高品质纯蒸汽的原料水需求。另外，从降膜蒸发器底部流出的原料水中的一部分经过间歇排放管道流入到预热器的壳程中，可以对预热器管程中的原料水进行加热，如此有利于提高能源利用率，提高生产效益。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明一实施例提供的纯蒸汽生产系统的结构示意图；

图2为图1所示降膜蒸发器的结构示意图；

图3为图1所示预热器的结构示意图。

附图标记说明：110、原料水输入管道；120、第一运输管道；121、离心泵；130、间歇排放管道；131、气动角座阀；132、止回阀；140、纯蒸汽输出管道；141、压力变送器；150、第二运输管道；160、工业蒸汽管道；161、气动比例调节阀；162、第三运输管道；163、疏水阀；170、第四运输管道；181、冷却水输入管道；1811、气动隔膜阀；182、冷却水输出管道；1821、针型阀；183、第五运输管道；190、排废管道；191、第一支管；192、第二支管；210、预热器；211、第一管程入口；212、第一管程出口；213、壳程第一入口；214、壳程第二入口；215、壳程出口；220、降膜蒸发器；221、喷嘴；222、布水组件；223、换热管；224、螺旋分离器；230、料水缓冲罐；231、机械浮球阀；232、入口端；240、取样冷凝器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本实施例提供了一种纯蒸汽生产系统，具有提高纯蒸汽的高品质，提高原料水的利用率以及能源利用率的优点，以下将结合附图进行详细说明。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，图1示出的是本发明一实施例提供的纯蒸汽生产系统的结构示意图；图2示出的是图1所示降膜蒸发器的结构示意图；图3示出的是图1所示预热器的结构示意图。一种纯蒸汽生产系统包括原料水输入管道110、第一运输管道120、间歇排放管道130、预热器210以及降膜蒸发器220。原料水输入管道110用于输入原料水。预热器210包括相连通的第一管程入口211和第一管程出口212。所述第一管程入口211连通原料水输入管道110，第一管程出口212连通于第一运输管道120。第一运输管道120的远离预热器210的一端连通于降膜蒸发器220的顶部。降膜蒸发器220连通于纯蒸汽输出管道140用于排出纯蒸汽。降膜蒸发器220的底部连通于第一运输管道120的始端。预热器210还包括壳程第一入口213。间歇排放管道130的始端连通于第一运输管道120，间歇排放管道130的尾端连通于所述壳程第一入口213。

本实施例提供的纯蒸汽生产系统中，原料水经过预热器210后进入降膜蒸发器220中蒸发，原料水在蒸发过程中被逐渐浓缩，且未蒸发的原料水从降膜蒸发器220的底部再流入到第一运输管道120内。从降膜蒸发器220底部流出的原料水的温度一直处于接近蒸发沸点的状态，这些原料水的大部分通过第一运输管道120可以回流到降膜蒸发器220内重新利用，可以满足用户纯蒸汽全负荷用量时快速响应的需求，待机状态下几乎无工业蒸汽和原料水的消耗。从降膜蒸发器220底部流出的原料水中的一部分还可以通过间歇排放管道130、预热器210排放出去，如此有利于降低降膜蒸发器220内原料水的杂质含量，以保证满足生产高品质纯蒸汽的原料水需求。另外，从降膜蒸发器220底部流出的原料水中的一部分经过间歇排放管道130流入到预热器210的壳程中，可以对预热器210管程中的原料水进行加热，如此有利于提高能源利用率，提高生产效益。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，间歇排放管道130上设有气动角座阀131和止回阀132，第一运输管道120上设有离心泵121。气动角座阀131应用于短时间频繁启动的工况，具有反应灵敏，动作准确的特点，用于准确控制流体的流量。从原料水输入管道110输入的原料水进入第一运输管道120内，离心泵121用于将第一运输管道120的原料水加压并送入到降膜蒸发器220内进行蒸发。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，所述纯蒸汽生产系统还包括第二运输管道150和料水缓冲罐230。第一管程出口212依次通过第二运输管道150、料水缓冲罐230连通于第一运输管道120。第二运输管道150的始端连通于第一管程出口212，第二运输管道150的尾端连通于料水缓冲罐230的入口端232，第一运输管道120的始端连通于料水缓冲罐230。具体地，从原料水输入管道110输入的原料水先流动到预热器210内升温，再通过第二运输管道150流入料水缓冲罐230内。进入降膜蒸发器220中未蒸发的高温原料水从降膜蒸发器220的底部也流入到料水缓冲罐230内。从第二运输管道150输入料水缓冲罐230内的原料水和从降膜蒸发器220底部流到料水缓冲罐230内的高温原料水混合，接着混合后的原料水通过第一运输管道120流入降膜蒸发器220内继续蒸发。其中，从第二运输管道150输入料水缓冲罐230内的原料水的量较少，且远少于从降膜蒸发器220的底部流到料水缓冲罐230内的高温原料水。这样，可以保证料水缓冲罐230混合后的原料水的温度仍接近蒸发沸点，方便在降膜蒸发器220内蒸发成纯蒸汽，可以满足用户纯蒸汽全负荷用量时快速响应的需求。进一步地，料水缓冲罐230的入口端232设置机械浮球阀231，用于控制料水缓冲罐230的液位，使得进入降膜蒸发器220内的原料水适量，避免原料水过多引起成纯蒸汽含水量较高，保证生产出来的纯蒸汽的干燥度及稳定性。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，纯蒸汽生产系统还包括工业蒸汽管道160。所述工业蒸汽管道160连通于降膜蒸发器220。所述工业蒸汽管道160上设有气动比例调节阀161。所述纯蒸汽输出管道140上设有压力变送器141，所述压力变送器141电性连接于所述气动比例调节阀161。压力变送器141是一种将压力转换成气动信号或电动信号进行控制和远传的设备。它能将测压元件传感器感受到的气体、液体等物理压力参数转变成标准的电信号(如4～20madc等)，以供给指示报警仪、记录仪、调节器、气动比例调节阀161等仪器进行测量、指示和过程调节。在本实施例中，工业蒸汽通过工业蒸汽管道160输入到降膜蒸发器220中，用于对原料水进行加热。工业蒸汽管道160的气动比例调节阀161与纯蒸汽输出管道140的压力变送器141通过协同控制，通过控制工业蒸汽的输入量，确保纯蒸汽输出管道140输出的纯蒸汽的实际输出压力与设定值的偏差或者波动不超过±5％，满足不同灭菌工况时的纯蒸汽消耗量。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，纯蒸汽生产系统还包括第三运输管道162。所述第三运输管道162的始端连通于降膜蒸发器220，所述第三运输管道162的尾端连通于预热器210的壳程第二入口214，用于将工业蒸汽形成的凝结水运输至预热器210的壳程内。所述第三运输管道162上设有疏水阀163。具体地，疏水阀163也叫自动排水器或凝结水排放器，其分为蒸汽系统使用和气体系统使用。工业蒸汽从工业蒸汽管道160输入降膜蒸发器220内对原料水进行加热，接着工业蒸汽形成的凝结水从第三运输管道162流到预热器210的壳程中，用于对原料水加热，如此可以回收工业蒸汽的显热量，提高了能源利用率。

具体地，预热器210还包括壳程出口215，壳程出口215用于排出工业蒸汽形成的凝结水和间歇排放管道130的排放水。从第三运输管道162流入预热器210壳程内的工业蒸汽形成的凝结水用于对预热器210管程内的原料水进行加热，接着工业蒸汽凝结水从壳程出口215排出。从间歇排放管道130进入到壳程第一入口213的原料水即为排放水，排放水也从壳程出口215排出。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，纯蒸汽生产系统还包括第四运输管道170。所述第四运输管道170的始端连通于降膜蒸发器220的底部，所述第四运输管道170的尾端连通于所述料水缓冲罐230，用于将降膜蒸发器220内加热后的原料水输入料水缓冲罐230内。具体地，在降膜蒸发器220内工业蒸汽加热原料水，一部分原料水蒸发形成纯蒸汽，一部分原料水从降膜蒸发器220的底部通过第四运输管道170流入料水缓冲罐230内。流入料水缓冲罐230内的原料水还经过第一运输管道120进入降膜蒸发器220内循环利用，也可以经过间歇排放管道130进入预热器210的壳程内对预热器210管程内的原料水进行加热。如此，可以提高原料水的利用率以及能源利用率，有利于节能减排。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，纯蒸汽生产系统还包括取样冷凝器240、冷却水输入管道181和冷却水输出管道182。取样冷凝器240的管程连通于纯蒸汽输出管道140。冷却水输入管道181的始端连通于原料水输入管道110，冷却水输入管道181的尾端连通于取样冷凝器240的壳程。冷却水输出管道182的始端连通于取样冷凝器240的壳程，冷却水输出管道182的尾端连通于料水缓冲罐230。纯蒸汽输出管道140分流出一些纯蒸汽进入取样冷凝器240的管程内，原料水输入管道110分流出一些原料水通过冷却水输入管道181进入取样冷凝器240的壳程，该原料水用来冷却管程内的纯蒸汽，冷却后的纯蒸汽即可进行电导率等参数的测试。原料水在吸收了纯蒸汽的热量后温度升高，并从冷却水输出管道182流入料水缓冲罐230内，用于进入降膜蒸发器220内被再次利用，有利于提高原料水的利用率。而且该纯蒸汽生产系统在不需要额外设置冷公用工程的情况下，即可对取样冷凝器240中的纯蒸汽进行冷却，降低系统的造价成本。其中，在冷却水输入管道181设有气动隔膜阀1811，用来控制冷却水输入管道181的通断。在冷却水输出管道182设有针型阀1821，用来调整冷却水输出管道182的通断和流量。

作为另一种可选的实施方式，冷却水输出管道182的始端连接于取样冷凝器240，尾端连接于排废管道190，原料水在吸收了取样冷凝器240中的纯蒸汽的热量后温度升高，该原料水可以直接从冷却水输出管道182流入排废管道190中，不回流到料水缓冲罐230内。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，纯蒸汽生产系统还包括排废管道190。排废管道190连通于降膜蒸发器220的顶部用于排出原料水中的不凝性气体。具体地，降膜蒸发器220的内部从其顶部至其底部依次设有喷嘴221、布水组件222、换热管223以及螺旋分离器224。第一运输管道120的尾端连通于喷嘴221，原料水从喷嘴221中喷出，经过布水组件222的分散作用后进入换热管223内，原料水沿着换热管223的内壁以液膜的形式向下滑动。在换热管223的外部充盈着工业蒸汽，工业蒸汽的温度很高用来加热换热管223内的原料水，使得原料水蒸发，形成气液混合物。原料水气液混合物从换热管223流到螺旋分离器224内，原料水中的纯蒸汽被分离出来，并从纯蒸汽输出管道140输出，未形成纯蒸汽的原料水则从降膜蒸发器220的底部通过第四运输管道170进入料水缓冲罐230内。进一步地，从第一运输管道120输入喷嘴221中的原料水一部分来自预热器210，或者来自料水缓冲罐230中的原料水，从第一运输管道120输入喷嘴221中的原料水温度较高，为气液混合状态的原料水。该原料水经过喷嘴221分散后，原料水中的不凝性气体从排废管道190排出。其中，排废管道190包括第一支管191和第二支管192，第一支管191用于排放不凝性气体中的气体，第二支管192用于排放伴随不凝性气体流出的少量蒸汽的凝结水。

进一步地，本发明专利的纯蒸汽生产系统在处于待机状态时，降膜蒸发器220内未蒸发的原料水流入料水缓冲罐230，由离心泵121升压后再通过第一运输管道120进入降膜蒸发器220顶部。该原料水温度一直处于接近蒸发沸点的状态，在换热过程中蒸发效率高，可以快速蒸发为纯蒸汽，可以满足使用者对纯蒸汽全负荷用量时快速响应的需求，待机状态下几乎无工业蒸汽和原料水消耗。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，所述纯蒸汽生产系统还包括第五运输管道183，所述第五运输管道183的始端连通于所述取样冷凝器240的管程，所述第五运输管道183的尾端连通于所述排废管道190。具体地，第五运输管道183的尾端连通于排废管道190的第二支管192。取样冷凝器240管程中的纯蒸汽被取样冷凝器240壳程中的冷却水冷却后会形成凝结水，凝结水依次从第五运输管道183、排废管道190的第二支管192排出。

本实施例提供的纯蒸汽生产系统中，原料水经过预热器210后进入降膜蒸发器220中蒸发，原料水在蒸发过程中被逐渐浓缩，且未蒸发的原料水从降膜蒸发器220的底部再流入到第一运输管道120内。从降膜蒸发器220底部流出的原料水的温度一直处于接近蒸发沸点的状态，这些原料水的大部分通过第一运输管道120可以回流到降膜蒸发器220内重新利用，可以满足用户纯蒸汽全负荷用量时快速响应的需求，待机状态下几乎无工业蒸汽和原料水的消耗。从降膜蒸发器220底部流出的原料水中的一部分还可以通过间歇排放管道130、预热器210排放出去，如此有利于降低降膜蒸发器220内原料水的杂质含量，以保证满足生产高品质纯蒸汽的原料水需求。另外，从降膜蒸发器220底部流出的原料水中的一部分经间歇排放管道130流入到预热器210的壳程中，可以对预热器210管程中的原料水进行加热，如此有利于提高能源利用率，提高生产效益。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。