纯蒸汽发生装置及其工作方法与流程

本发明涉及纯蒸汽生产技术领域，特别是涉及一种纯蒸汽发生装置及其工作方法。

背景技术：

纯蒸汽发生器是使用注射用水或纯化水制取纯蒸汽的设备。广泛用于医疗卫生、生物制药工业、食品工业的灭菌消毒及有关器具的消毒，有效防止重金属、热原等杂质的再污染。根据压力和温度对各种蒸汽的分类为：饱和蒸汽，过热蒸汽。蒸汽主要用途有加热、加湿、灭菌、消毒；还可以产生动力；作为机器驱动等。然而，传统的蒸汽发生器制造纯蒸汽的方法包括步骤：开机，加热原料水(具体例如为纯化水或注射用水)一段时间，原料水在经过蒸发器降膜蒸发之后便得到纯蒸汽，未被蒸发的原料水将会直接排放掉，最后关机。如此可见，传统的蒸汽发生器并不能实现24小时热待机，也不能快速响应生产纯蒸汽。

技术实现要素：

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种纯蒸汽发生装置及其工作方法，它能够节省能源，同时能提高响应速度。

其技术方案如下：一种纯蒸汽发生装置，所述纯蒸汽发生装置包括：蒸发器，所述蒸发器包括围板、第一端面板、第二端面板与若干个换热管，所述围板周向绕设设置，所述第一端面板与所述第二端面板分别设置于所述围板的两端，所述第一端面板、所述第二端面板与所述围板三者围合形成腔室，若干个所述换热管装设于所述腔室中，所述换热管的其中一端贯穿所述第一端面板，所述换热管的另一端贯穿所述第二端面板，所述围板的顶部设有第一进气口，所述第一进气口通过第一管道用于与工业蒸汽提供装置连通；第一筒体与第二筒体，所述第一筒体装设于所述第一端面板上，所述第一筒体与所述换热管的其中一端相连通，所述第二筒体装设于所述第二端面板上，所述第二筒体与所述换热管的另一端相连通；喷淋球、循环管路与泵体，所述喷淋球设于所述第一筒体内部，所述第一筒体的壁上设有第一进水口，所述第二筒体的壁上设有第一排水口与蒸汽出口，所述循环管路的一端装设于所述第一进水口并与所述喷淋球连通，所述循环管路的另一端与所述第一排水口相连通，所述泵体设置于所述循环管路上，所述蒸汽出口用于将纯蒸汽向外排放。

上述的纯蒸汽发生装置，在工作时，原料水由喷淋球喷射给到各个换热管并进入到各个换热管中，同时工业蒸汽提供装置将工业蒸汽通过第一管道输入到腔室中，原料水在换热管内流动过程中通过换热管管壁与腔室内的工业蒸汽进行换热，工业蒸汽能使得换热管内的原料水的一部分蒸发形成蒸汽，另一部分原料水及产生的纯蒸汽进一步流入到第二筒体内，第二筒体内的纯蒸汽通过蒸汽出口向外排放提供给后端工程设备，第二筒体内的原料水则在泵体的作用下，通过循环管路再次输送给喷淋球，即将第二筒体内的原料水继续进行蒸发，而并非是向外排放浪费掉，从而能大大节省能源；此外，当不需要向外输出纯蒸汽时，可以使得纯蒸汽发生装置处于待机状态，在需要向外输出纯蒸汽时随时启用，从而能提高响应速度。

在其中一个实施例中，所述第一管道上设置有压力调节阀。

在其中一个实施例中，所述蒸汽出口通过第二管道用于与后端工程设备相连通，所述第二管道上设有压力检测器；所述的纯蒸汽发生装置还包括控制器，所述压力检测器与所述压力调节阀均和所述控制器电性连接。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽发生装置还包括设置于所述循环管路上的储水罐；所述循环管路包括第一循环管与第二循环管；所述储水罐上设有第二进水口、第二排水口与补水口；所述第一循环管的一端装设于所述第一进水口并与所述喷淋球连通，所述第一循环管的另一端与所述第二排水口相连通，所述第二循环管的一端与所述第二进水口连通，所述第二循环管的另一端与所述第一排水口相连通；所述补水口通过补水管用于与原料水补给装置连通。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽发生装置还包括设置于所述第一筒体内部并位于所述喷淋球与所述第一端面板之间的布水盘，所述布水盘与所述第一端面板相对间隔设置，所述布水盘上设有若干个布水孔。

在其中一个实施例中，若干个所述换热管均匀间隔地设于所述腔室中；所述纯蒸汽发生装置还包括设置于所述围板的外壁上的保温层。

在其中一个实施例中，所述纯蒸汽发生装置还包括设置于所述第二筒体内的汽水分离件；所述第一排水口设于所述第二筒体的底部，所述蒸汽出口设于所述第二筒体的顶部。

在其中一个实施例中，所述汽水分离件包括导通管及螺旋地设置于所述导通管外壁的凸缘；所述导通管的顶端与所述第二端面板相连，所述导通管与所述换热管相连通，所述导通管的底端与所述第二筒体的底壁间隔设置。

在其中一个实施例中，所述围板的底部设有第三排水口，所述第三排水口用于将所述腔室内的冷凝水向外排放。

一种所述的纯蒸汽发生装置的工作方法，包括如下步骤：

当需要给后端工程设备提供纯蒸汽时，将工业蒸汽通过第一管道通入到腔室中，同时泵体持续工作，在泵体的动力作用下使得循环管路中的原料水通过喷淋球喷入到换热管中，工业蒸汽通过换热管与原料水换热使得换热管内的原料水生成纯蒸汽，原料水及生成的纯蒸汽进入到第二筒体中并通过蒸汽出口向外排放给后端工程设备；

当不需要给后端工程设备提供纯蒸汽时，进入到待机步骤，待机步骤中，泵体持续工作，在泵体的动力作用下使得循环管路与换热管内的原料水循环流动，同时判断腔室内的蒸汽压力大小是否在预设范围内，通过调整通入到所述腔室中工业蒸汽的流量大小来将所述腔室内的蒸汽压力大小控制在预设范围内。

上述的纯蒸汽发生装置的工作方法，在工作时，原料水由喷淋球喷射给到各个换热管并进入到各个换热管中，同时工业蒸汽提供装置将工业蒸汽通过第一管道输入到腔室中，原料水在换热管内流动过程中通过换热管管壁与腔室内的工业蒸汽进行换热，工业蒸汽能使得换热管内的原料水的一部分蒸发形成蒸汽，另一部分原料水及产生的纯蒸汽进一步流入到第二筒体内，第二筒体内的纯蒸汽通过蒸汽出口向外排放提供给后端工程设备，第二筒体内的原料水则在泵体的作用下，通过循环管路再次输送给喷淋球，即将第二筒体内的原料水继续进行蒸发，而并非是向外排放浪费掉，从而能大大节省能源；此外，当不需要向外输出纯蒸汽时，可以使得纯蒸汽发生装置处于待机状态，在需要向外输出纯蒸汽时随时启用，从而能提高响应速度。

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为本发明一实施例的纯蒸汽发生装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的纯蒸汽发生装置的结构示意图；

图3为图2中的汽水分离件的结构示意图。

10、蒸发器；11、围板；111、第一进气口；112、第三排水口；12、第一端面板；13、第二端面板；14、换热管；15、腔室；16、保温层；20、第一筒体；21、第一进水口；30、第二筒体；31、第一排水口；32、蒸汽出口；40、喷淋球；50、循环管路；51、储水罐；511、第二进水口；512、第二排水口；513、补水口；52、第一循环管；53、第二循环管；60、泵体；71、第一管道；72、工业蒸汽提供装置；73、压力调节阀；74、第二管道；75、后端工程设备；76、压力检测器；81、补水管；82、原料水补给装置；83、第三管道；84、冷凝水收集装置；90、汽水分离件；91、导通管；911、第一管段；912、第二管段；92、凸缘。

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。

参阅图1，图1示出了本发明一实施例的纯蒸汽发生装置的结构示意图，本发明一实施例提供的一种纯蒸汽发生装置，纯蒸汽发生装置包括：蒸发器10、第一筒体20、第二筒体30、喷淋球40、循环管路50与泵体60。蒸发器10包括围板11、第一端面板12、第二端面板13与若干个换热管14。围板11周向绕设设置。第一端面板12与第二端面板13分别设置于围板11的两端，第一端面板12、第二端面板13与围板11三者围合形成腔室15。若干个换热管14装设于腔室15中，换热管14的其中一端贯穿第一端面板12，换热管14的另一端贯穿第二端面板13。围板11的顶部设有第一进气口111，第一进气口111通过第一管道71用于与工业蒸汽提供装置72连通。第一筒体20装设于第一端面板12上，第一筒体20与换热管14的其中一端相连通。第二筒体30装设于第二端面板13上，第二筒体30与换热管14的另一端相连通。喷淋球40设于第一筒体20内部。第一筒体20的壁上设有第一进水口21，第二筒体30的壁上设有第一排水口31与蒸汽出口32。循环管路50的一端装设于第一进水口21并与喷淋球40连通，循环管路50的另一端与第一排水口31相连通。泵体60设置于循环管路50上，蒸汽出口32用于将纯蒸汽向外排放。

上述的纯蒸汽发生装置，在工作时，原料水由喷淋球40喷射给到各个换热管14并进入到各个换热管14中，同时工业蒸汽提供装置72将工业蒸汽通过第一管道71输入到腔室15中，原料水在换热管14内流动过程中通过换热管14管壁与腔室15内的工业蒸汽进行换热，工业蒸汽能使得换热管14内的原料水的一部分蒸发形成蒸汽，另一部分原料水及产生的纯蒸汽进一步流入到第二筒体30内，第二筒体30内的纯蒸汽通过蒸汽出口32向外排放提供给后端工程设备75，第二筒体30内的原料水则在泵体60的作用下，通过循环管路50再次输送给喷淋球40，即将第二筒体30内的原料水继续进行蒸发，而并非是向外排放浪费掉，从而能大大节省能源；此外，当不需要向外输出纯蒸汽时，可以使得纯蒸汽发生装置处于待机状态，在需要向外输出纯蒸汽时随时启用，从而能提高响应速度。

再参阅图1，进一步地，第一管道71上设置有压力调节阀73。如此，通过调整压力调节阀73的开度大小，可以相应调整第一管道71输入到腔室15内的蒸汽大小，便能相应对腔室15内的蒸汽气压大小进行调整，使得腔室15内的蒸汽量维持于预设范围。尤其是当纯蒸汽发生装置处于待机状态时，可以根据腔室15内的蒸汽气压大小来调整压力调节阀73的开度大小，使得腔室15内的蒸汽量维持于预设范围，保证纯蒸汽发生装置为热水循环模式状态，从而能提高响应速度，即纯蒸汽发生装置内的原料水和设备都是热的，能立即响应后端工程对纯蒸汽的需求，例如在30s内能产出符合药典要求的纯蒸汽。

再参阅图1，进一步地，蒸汽出口32通过第二管道74用于与后端工程设备75相连通，第二管道74上设有压力检测器76。纯蒸汽发生装置还包括控制器(图中未示意出)。压力检测器76与压力调节阀73均和控制器电性连接。本实施例中，工业蒸汽提供装置72提供的工业蒸汽的温度通常例如为160℃-170℃，具体例如为165℃。工业蒸汽提供装置72提供的工业蒸汽的压力通常例如0.5mpa-0.7mpa，具体例如为0.6mpa。如此，可以通过压力检测器76在第二管道74上检测蒸汽的气压大小来相应判断腔室15内的工业蒸汽气压大小，并使得腔室15内的工业蒸汽气压大小维持于例如0.3mpa-0.32mpa,当腔室15内的工业蒸汽气压大于该蒸汽气压范围时，控制器控制将压力调节阀73的开度减小；当腔室15内的工业蒸汽气压小于该蒸汽气压范围时，控制器控制将压力调节阀73的开度变大。

需要说明的是，压力调节阀73具体例如为电控阀或气控阀等等，在此不进行限定，它是根据压力检测器76检测的数据来自动调整开度大小，自动化程度较高，能大大节省人力物力。

再参阅图1，进一步地，纯蒸汽发生装置还包括设置于循环管路50上的储水罐51。循环管路50包括第一循环管52与第二循环管53。储水罐51上设有第二进水口511、第二排水口512与补水口513。第一循环管52的一端装设于第一进水口21并与喷淋球40连通，第一循环管52的另一端与第二排水口512相连通。第二循环管53的一端与第二进水口511连通，第二循环管53的另一端与第一排水口31相连通。补水管81的一端与补水口513相连通，补水管81的另一端用于与原料水补给装置82连通。如此，可以将原料水存储于储水罐51中，随着原料水不断消耗，可以通过补水管81向储水罐51中及时地补充原料水，保证纯蒸汽发生装置内有足够的原料水来持续不断地向后端工程设备75提供纯蒸汽。

再参阅图1，在一个实施例中，纯蒸汽发生装置还包括设置于第一筒体20内部并位于喷淋球40与第一端面板12之间的布水盘(图中未示意出)。布水盘与第一端面板12相对间隔设置，布水盘上设有若干个布水孔。如此，喷淋球40喷射的原料水经过布水盘后进入到各个换热管14中，布水盘能使得原料水均匀地进入到各个换热管14中，从而能提高蒸发效果。

再参阅图1，在一个实施例中，若干个换热管14均匀间隔地设于腔室15中。纯蒸汽发生装置还包括设置于围板11的外壁上的保温层16。如此，能有利于提高蒸发效果。

参阅图2与图3，图2示出了本发明另一实施例的纯蒸汽发生装置的结构示意图，图3示出了图2中的汽水分离件90的结构示意图。在一个实施例中，纯蒸汽发生装置还包括设置于第二筒体30内的汽水分离件90。第一排水口31设于第二筒体30的底部，蒸汽出口32设于第二筒体30的顶部。如此，通过汽水分离件90能有利于实现第二筒体30内的纯蒸汽与原料水进行分离，原料水会通过第一排水口31进入到循环管路50中；纯蒸汽则经过汽水分离件90分离后通过蒸汽出口32向外排放，这样能尽可能地避免纯蒸汽中夹带大量水滴。

参阅图2与图3，进一步地，汽水分离件90包括导通管91及螺旋地设置于导通管91外壁的凸缘92。导通管91的顶端与第二端面板13相连，导通管91与换热管14相连通，导通管91的底端与第二筒体30的底壁间隔设置。如此，导通管91将换热管14输出的原料水与纯蒸汽输送到第二筒体30底部，原料水直接通过第一排水口31进入到循环管路50中，带有水滴的纯蒸汽顺着导通管91的外壁螺旋向上运动，带有水滴的纯蒸汽向上盘旋运动过程中，在离心力的作用下，水滴向外运动，沿着第二筒体30的筒壁返回底部，从而实现汽水分离，产生的纯蒸汽经过蒸汽出口32进入到后端工程设备75中，未被蒸发的原料水将通过循环管路50进入到储水罐51中，被再次利用，泵体60的抽送力作用下能再一次进入到蒸发器10中。

具体而言，导通管91包括相互连通的第一管段911与第二管段912。第一管段911为管径逐渐缩小的管件，第一管段911与第二端面板13相连，接收若干个换热管14输出的原料水与纯蒸汽并逐渐汇聚输送给第二管段912，由第二管段912送到第二筒体30中。

参阅图2与图3，在一个实施例中，围板11的底部设有第三排水口112。第三排水口112用于将腔室15内的冷凝水向外排放。进一步地，第三排水口112通过第三管道83用于与冷凝水收集装置84连通。工业蒸汽进入到腔室15后通过换热管14与原料水换热产水的冷凝水通过第三排水口112排放到第三管道83，由第三管道83输送到冷凝水收集装置84进行收集。

参阅图2与图3，在一个实施例中，一种上述任一实施例纯蒸汽发生装置的工作方法，包括如下步骤：

当需要给后端工程设备75提供纯蒸汽时，将工业蒸汽通过第一管道71通入到腔室15中，同时泵体60持续工作，在泵体60的动力作用下使得循环管路50中的原料水通过喷淋球40喷入到换热管14中，工业蒸汽通过换热管14与原料水换热使得换热管14内的原料水生成纯蒸汽，原料水及生成的纯蒸汽进入到第二筒体30中并通过蒸汽出口32向外排放给后端工程设备75；

当不需要给后端工程设备75提供纯蒸汽时，进入到待机步骤，待机步骤中，泵体60持续工作，在泵体60的动力作用下使得循环管路50与换热管14内的原料水循环流动，同时判断腔室15内的蒸汽压力大小是否在预设范围内，通过调整通入到腔室15中工业蒸汽的流量大小来将腔室15内的蒸汽压力大小控制在预设范围内。

上述的纯蒸汽发生装置的工作方法，在工作时，原料水由喷淋球40喷射给到各个换热管14并进入到各个换热管14中，同时工业蒸汽提供装置72将工业蒸汽通过第一管道71输入到腔室15中，原料水在换热管14内流动过程中通过换热管14管壁与腔室15内的工业蒸汽进行换热，工业蒸汽能使得换热管14内的原料水的一部分蒸发形成蒸汽，另一部分原料水及产生的纯蒸汽进一步流入到第二筒体30内，第二筒体30内的纯蒸汽通过蒸汽出口32向外排放提供给后端工程设备75，第二筒体30内的原料水则在泵体60的作用下，通过循环管路50再次输送给喷淋球40，即将第二筒体30内的原料水继续进行蒸发，而并非是向外排放浪费掉，从而能大大节省能源；此外，当不需要向外输出纯蒸汽时，可以使得纯蒸汽发生装置处于待机状态，在需要向外输出纯蒸汽时随时启用，从而能提高响应速度。

需要说明的是，在侵权对比中，该“凸缘92”可以为“导通管91的一部分”，即“凸缘92”与“导通管91的其他部分”一体成型制造；也可以与“导通管91的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“凸缘92”可以独立制造，再与“导通管91的其他部分”组合成一个整体。如图3所示，一实施例中，“凸缘92”为“导通管91”一体成型制造的一部分。

以上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。