CN107489995A - 一种电加热纯蒸汽发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电加热纯蒸汽发生器，包括：电蒸发器、气液分离器、纯蒸汽脱气器、预热器、取样器，电蒸发器顶部、右侧底部分别通过电蒸发器蒸汽管、原料水循环管与气液分离器左侧上部、左侧底部相连，形成自然循环；气液分离器顶部与纯蒸汽脱气器左侧相连，既可将气液分离器中蒸汽送入到纯蒸汽脱气器作为加热原料水热源，又可在气液分离器底部储水区接受来自于纯蒸汽脱气器的原料水；预热器的壳程与纯蒸汽脱气器、给水管相连，预热器管程入口端与废水管相连；取样器与气液分离器、取样阀相连，与冷却液形成逆对流传热换热。本发明充分吸收了废水余热，提高了能量的利用率，具有明显的节能性；同时，排出了原料水中不凝性气体，大大提高了纯蒸汽的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种纯蒸汽发生器制备设备，属于医药治水领域。
背景技术
在制药用水生产工艺中，纯蒸汽常用于湿热灭菌、洁净厂房的空气加湿等方面，其制备主要依靠纯蒸汽发生器。在制备纯蒸汽的过程中，往往产生大量的废水，现如今的处理方式是直接排放掉，然而被排放的废水含有大量的余热，造成能源的浪费，因而充分吸收利用这部分热量具有很重要的意义。同时在《药品GMP指南》中规定纯蒸汽中不凝性气体的含量小于3.50/0,然而在实际中原料水中含有大量的不凝性气体，对纯蒸汽的质量产生很大的影响。
公开号为CN 205867608 U的专利公开了一种纯蒸汽发生器。其主要向我们展示了一种纯蒸汽发生器，采用的技术是：通过纯化水输入管将纯化水输入到换热器管程中，同时工业蒸汽等热源进入换热器壳程，工业蒸汽与纯化水在换热器内进行热交换，最终得到需要的纯蒸汽，然而在换热过程中产生的废水直接通过排水管排出，使这部分能量没有充分利用，造成不必要的浪费；同时，也未对纯化水中含有的不凝性气体进行排除。
公开号为CN 1311188C的专利公开了一种电加热纯蒸汽发生器，其主要向我们展示了一种电加热型纯蒸汽发生器，采用的技术是：通过给水泵，将原料水送入到分离器中，原料水经过分离器底部管进入到蒸发器中，最终在蒸发器中被电加热管加热，产生纯蒸汽。然而在此过程中，原料水未经预热直接进入分离器中，其携带着大量的不凝性气体，会对纯蒸汽产气质量产生影响，同时该系统也没有重吸收废水含有的余热，经济性差、耗能高。
公开号为CN 201487916U的专利公开了一种纯水蒸汽发生器，其主要向我们展示了一种纯水蒸汽发生器，采用的技术是：壳体内设有电热管，壳体顶部设有蒸汽出口，壳体底部设有注水口和排水口，通过电热管直接对纯化水加热，产生纯水蒸汽。由于纯化水是直接通入到壳体中，并未考虑到不凝性气体对纯水蒸汽的影响，大大降低了产气合格率。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种电加热纯蒸汽发生器，解决了纯蒸汽发生器中不凝性气体含量过高，能量利用率低，汽液分离效果差的问题。
为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：一种电加热纯蒸汽发生器，包括电蒸发器、气液分离器、纯蒸汽脱气器、预热器、取样器，其特征在于：所述电蒸发器顶部、右侧底部通过电蒸发器蒸汽管、原料水循环管与气液分离器左侧上部、左侧底部相连，形成自然循环；所述气液分离器顶部、右侧分别与纯蒸汽脱气器左侧、底部相连，既可将气液分离器中蒸汽送入到纯蒸汽脱气器又可接受来自于纯蒸汽脱气器的原料水，进入到储水区；所述预热器的壳程与纯蒸汽脱气器、给水管相连，管程与电蒸发器、气液分离器的废水排出管相连，两者在预热器内通过换热管形成逆对流传热换热，将排放掉的高温浓缩水的热量通过原料水充分吸收再利用，节约了大量的能量；所述取样器与气液分离器的纯蒸汽管、冷凝水排出管相连，来自于气液分离器的纯蒸汽由上端进入，与流经壳程的冷却液形成逆对流强化传热换热，纯蒸汽被冷凝，最终在取样阀的端口出获得需要的冷凝水。
优选的，所述纯蒸汽脱气器内置布水器、器顶组件，将来自于预热器的原料水均匀的分布在纯蒸汽脱气器中，与来自于气液分离器的高温蒸汽形成对流换热，原料水被加热至80度至90度之间，并分离出原料水中不凝性气体；其温度的调节是通过第一电磁比例调节阀调节，并且被冷凝后的蒸汽重新进入到原料水中。
优选的，所述纯蒸汽脱气器的底部放水端安装有电磁比例调节阀，其控制信号来自于蒸发器液位信号，通过调节阀门开度，使蒸发器中换热管内液位维持稳定；废水排放时，通过关闭电磁阀阀门，防止原料水与废水混合，避免了原料水的浪费。
优选的，所述纯蒸汽脱气器顶部排气端安装有双向球阀气动执行器，作用是排放来自于原料水中的不凝性气体。
优选的，所述预热器的热源来自于电蒸发器和气液分离器排放的废水，与原料水形成逆对流传热换热。
优选的，所述气液分离器内置对称双入口旋风分离器，来自于电蒸发器的蒸汽通过对称双入口进口管进入到旋风分离器中，形成外螺旋和内螺旋，依靠离心力的作用实现汽液分离；在所述气液分离器的内腔，设有多孔均布板，既可以起到汽水分离的作用，又可以起到支撑固定对称双入口旋风分离器的作用。
优选的，所述电蒸发器内安装有电加热管，是纯蒸汽发生器的供热源，且电加热管高度不得高于蒸发器器体总高度的1/3。
优选的，所述取样器中冷却液进水管包括：手动球阀、电磁比例调节阀、Y型过滤器，其中电磁比例调节阀控制流经取样器的冷凝剂的流量，决定着冷凝水的出口温度；所述冷却液排水管包括：手动球阀，手动阀门。
相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明将废水中含有的余热再吸收利用，提高了能量的利用率，具有明显的节能性；外置纯蒸汽脱气器，将原料水中不凝性气体排出，同时采用旋风分离器对汽液进行分离，大大提高了纯蒸汽的合格率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2纯蒸汽脱气器结构图。
图3布水器结构图。
图中各标号表示。
1、电蒸发器；101、电加热管；2、气液分离器；201、旋风分离器；202、多孔均布板；203、爆破片；3、纯蒸汽脱气器；301、布水器；302、双向球阀气动执行器；303、第二电磁比例调节阀；304、器顶组件；4、取样器；401、电磁比例调节阀；402、Y型过滤器；403、手动球阀；404手动阀门；405、手动球阀；5、预热器；6、原料水管；601、给水泵；602、隔膜阀气动执行器-常闭；7、废水管；8、原料水循环管；9、纯蒸汽脱气器底部管；10、纯蒸汽出口管；11、纯蒸汽取样管；12、预热器壳程出水管；13、冷却液排出管；14、冷却液入口管；15、冷凝水排出管；1501、取样阀；16、废水排出管；1601、手动球阀；17、电蒸发器蒸汽管；18、高温蒸汽进气管；1801、第一电磁比例调节阀。
具体实施方式
下面结合附图1-3和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
为解决现有纯蒸汽发生器不凝性气体含量高、能量浪费严重、汽液分离差的问题，本发明提供一种如图 1 所示的纯蒸汽发生器，包括电蒸发器1、气液分离器2、纯蒸汽脱气器3、取样器4、预热器5。电蒸发器1顶部、右侧底部通过电蒸发器蒸汽管17、原料水循环管8与气液分离器2左侧上部、左侧底部相连，通过电蒸发器1中电加热管101对原料水不断加热，产生的蒸汽通过电蒸发器蒸汽管17进入到气液分离器2中，同时来自于气液分离器2的原料水经过原料水循环管8不断的流入到电蒸发器1中，形成自然循环。气液分离器2顶部、右侧与纯蒸汽脱气器3左侧、底部相连，既可将气液分离器中蒸汽送入到纯蒸汽脱气器进行传热换热，又可接受来自于纯蒸汽脱气器3的原料水，在气液分离器2的底端形成储水区。预热器5采用列管式换热器，预热器5的壳程与原料水管6、预热器壳程出水管12相连；预热器5的管程入口端与废水管相连，作为废水进入预热器5的入口端；在预热器5内通过换热管形成传热换热，将排放掉的高温废水的余热通过原料水充分吸收再利用，从而节约了大量的能量。取样器4分别通过纯蒸汽取样管11、冷凝水排出管15与气液分离器2、取样阀401相连，来自于气液分离器2的纯蒸汽由顶端进入取样器4的管程，与流经壳程的冷却液形成逆对流强化传热换热，纯蒸汽被冷凝，最终在取样阀401的端口出获得需要的冷凝水。
本实施例中，纯蒸汽脱气器3内置布水器301、器顶组件304，如图2所示，来自于预热器5的原料水通过B进水口从纯蒸汽脱气器3顶部流出，流经位于原料水进水口正下方的器顶组件304上表面，通过器顶组件304上表面，不仅使原料水向四周均匀分布，而且避免了因原料水直接冲击布水器301，引起布水器301脱落的问题。从器顶组件304上表面流淌下的原料水流到布水器301上，其中布水器的布水孔直径在0.5-2mm，结构如图3所示；并且器顶组件304下部管径高度为20mm-40mm之间，此设置的目的是防止原料水直接从器顶组件304中流出，引起布水不均匀。之后原料水均匀的从布水器301布水孔中流出。在此过程中，来自于气液分离器2的高温蒸汽经进气孔A进入到纯蒸汽脱气器3中，主要实现方式是蒸汽进气管位于纯蒸汽脱气器3中央位置，出气口的最底端高于纯蒸汽脱气器3储水区的最低液位。首先高温蒸汽进气管18进入到纯蒸汽脱气器3储水区中，与原料水进行传热换热，。然后未被冷凝的蒸汽从储水中冒出，再次与从内置布水器301流下的原料水换热，至此，绝大部分的蒸汽被冷凝，冷却后的冷凝水重新进入到原料水中，以便再次被加热。高温蒸汽将原料水加热至80度至90度之间，使原料水中不凝性气体分离出来，且此温度范围是去除不凝性气体的最佳温度范围。其温度保持在此范围内是通过第一电磁比例调节阀1801控制高温蒸汽进气量的大小来实现的。被加热后的原料水最终汇集到纯蒸汽脱气器3的底端，形成初次储水区。
本实施例中，纯蒸汽脱气器3底端出水口C的纯蒸汽脱气器底部管9中安装有第二电磁比例调节阀303，其阀门开启大小的控制信号来自于电蒸发器1液位信号，调节阀门开度，使蒸发器1内液位保持稳定，从而使产气量保持恒定；同时在对废水排放时，关闭第二电磁比例调节阀303，切断原料水进入汽液分离器2的途径，防止原料水与废水再次混合，避免了原料水的浪费。
本实施例中，原料水被加热后释放的不凝性气体通过位于布水器301中央位置的器顶组件304，进入到纯蒸汽脱气器3顶部；在纯蒸汽脱气器3顶部左侧排气口D的出口处安装有双向球阀气动执行器302，此阀门只能全开或全关状态。当纯蒸汽脱气器3内腔的压力达到一定值，说明纯蒸汽脱气器3中含有大量的不凝性气体，此刻控制系统开启阀门排出不凝性气体。当纯蒸汽脱气器3内腔的压力下降到一定值，说明不凝性气体已经排尽，此刻控制系统关闭阀门。
本实施例中，电蒸发器1和气液分离器2排放的废水中含有大量的余热。在排放废水时，废水流经预热器5管程，与来自于给水泵601、流经预热器壳程的原料水进行逆传热换热，使原料水被加热。
本实施例中，气液分离器2内置对称双入口旋风分离器201，其升气管与纯蒸汽出口管10，纯蒸汽取样管11相通，排液管伸入到储液面以下，形成液封。来自于电蒸发器1的蒸汽通过对称双入口进口管进入到旋风分离器201中，在升气管内外两侧形成外螺旋和内螺旋，依靠螺旋产生的离心力作用实现汽液分离。同时，气液分离器2的内腔，设有多孔均布板202，既可以与旋风分离器201、重力分离形成三级分离，加强汽水分离的作用，又可以起到支撑固定对称双入口旋风分离器的作用。
本实施例中，电蒸发器1在器体底端通过法兰盘安装有电加热管101，是纯蒸汽发生器的供热源。为了防止电加热多效蒸馏水机在正常工作时发生干烧现象，电加热管101高度不得高于蒸发器器体总高度的1/3。
本实施例中，取样器4中冷却液进水管14包括：电磁比例调节阀401、Y型过滤器402、手动球阀403，其中电磁比例调节阀401通过控制流经取样器4的冷凝剂的流量，改变冷凝水的出口温度；所述冷却液排水管13包括：手动球阀404，手动阀门405，起到关闭管的作用。
以上所述仅是本发明的实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种电加热纯蒸汽发生器，包括电蒸发器（1）、气液分离器（2）、纯蒸汽脱气器（3）、取样器（4）、预热器（5）；其特征在于：所述电蒸发器（1）顶部、右侧底部分别通过电蒸发器蒸汽管（17）、原料水循环管（8）与气液分离器左侧上部、左侧底部相连，形成自然循环；所述气液分离器（2）顶部与纯蒸汽脱气器（3）左侧相连，既可将气液分离器（2）中蒸汽送入到纯蒸汽脱气器（3）作为加热原料水热源，又可在气液分离器（2）底部储水区接受来自于纯蒸汽脱气器（3）的原料水；所述预热器（5）的壳程与纯蒸汽脱气器（4）、给水管（6）相连，预热器（5）管程入口端与废水管（7）相连；所述取样器（4）与气液分离器（2）的蒸汽管（11）、取样阀（1501）相连，与冷却液形成逆对流传热换热。
2.根据权利要求1所述的一种电加热纯蒸汽发生器，其特征在于：所述纯蒸汽脱气器（3）内置布水器（301）、器顶组件（304），将来自于预热器（5）的原料水从纯蒸汽脱气器（3）的顶端均匀的分布在纯蒸汽脱气器（3）中，同时其原料水受到来自于气液分离器（2）的蒸汽加热，使纯蒸汽脱气器（3）内腔中原料水温度保持在80度至90度之间，其温度的调节是通过第一电磁比例调节阀（1801）调节，并且被冷凝后的蒸汽重新流回原料水中。
3.根据权利要求1所述的一种电加热纯蒸汽发生器，其特征在于：所述纯蒸汽脱气器的底部放水端安装有电磁比例调节阀（303），其控制信号来自于蒸发器（1）液位信号，通过调节阀门开度，使蒸发器（1）中换热管内液位维持稳定；所述纯蒸汽脱气器顶部左侧排气端安装有双向球阀气动执行器（302）。
4.根据权利要求1所述的一种电加热纯蒸汽发生器，其特征在于：所述预热器（5）的热源来自于电蒸发器（1）和气液分离器（2）排放的废水，与原料水形成逆对流传热换热。
5.根据权利要求1所述的一种电加热纯蒸汽发生器，其特征在于：所述气液分离器（2）内置对称双入口旋风分离器（201）；在所述气液分离器（2）的内腔，设有多孔均布板（202）。
6.根据权利要求1所述的一种电加热纯蒸汽发生器，其特征在于：所述电蒸发器（1）内安装有电加热管（101），且电加热管高度（101）不得高于电蒸发器（1）器体总高度的1/3。
7.根据权利要求1所述的一种电加热纯蒸汽发生器，其特征在于：所述取样器（4）中冷却液进水管包括：电磁比例调节阀（401），Y型过滤器（402），手动球阀（403）；所述冷却液排水管包括：手动球阀（405），手动阀门（404）。
8.根据权利要求2所述的一种电加热纯蒸汽发生器，其特征在于：所述来自于气液分离器（2）的高温蒸汽通过蒸汽进气管直接进入到纯蒸汽脱气器（3）的储水区中。
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