一种制作高纯蒸汽的方法及装置与流程

1.本发明涉及蒸汽发生器领域，更具体的涉及到一种制作高纯蒸汽的方法及应用该方法的装置。


背景技术：

2.蒸汽发生器是利用热能把水加热并产生蒸汽的一类装置或设备，产生的高温或高压蒸汽可广泛应用于医疗消毒、食品加工、制衣洗衣、工业生产、集中供暖及大型车、船、电站等的蒸汽驱动领域，具有极高的经济及社会价值。现有蒸汽发生器大多采用单级加热的方式对水进行汽化加热，此种方式虽然功耗低，但是其产生蒸汽的效率低，且蒸汽纯度无法满足医用纯蒸汽等的高标准要求，使用范围受限。而且，现有蒸汽发生器大多不能在加热汽化过程中对水及蒸汽进行深度净化处理，而水中通常溶解有不易经简单过滤处理掉的矿物质、酸、碱、盐等无机污染物，重金属污染物，氮、磷等植物营养污染物或有机成分污染物，导致产生的蒸汽中不可避免的混有部分上述有毒有害成分。
3.因此， 需要对现有技术进行改进以解决上述问题。


技术实现要素：

4.综上所述，本发明目的在于提供一种制作高纯蒸汽的方法及装置，解决现有技术中蒸汽产生效率低、纯度差，产生的蒸汽中含有有毒有害成分的技术不足，而提供一种蒸汽产生效率高、纯度高、无污染的制作高纯蒸汽的方法及装置。
5.为解决本发明所提出的技术不足，采用的技术方案为，一种制作高纯蒸汽的方法，其特征在于，包括：供水系统连续供应的水首先经由初级加热管进行一级加热，经分子筛阻拦器滤除其中的杂质、重金属后，通过循环水管引流至汽化加热管进行二级加热，两级加热过程中产生的蒸汽经由分子筛电磁吸附器滤除其中的有害成分后经蒸汽出口排出，二级加热后未汽化的热水经分子筛阻拦器滤除其中的杂质、重金属后回流至所述的循环水管。
6.进一步的，所述供水系统的连续供水量与水的汽化流失量相匹配。
7.进一步的，所述初级加热管的加热温度小于等于所述汽化加热管的加热温度。
8.同时，本发明还公开了应用上述方法的一种制作高纯蒸汽的装置，其特征在于，所述装置包括有初级加热管和汽化加热管，二者通过循环水管连接；所述的初级加热管其进水端与供水系统连接，用于对进入的水进行一级加热，并通过所述的循环水管将一级加热后的热水引流至所述的汽化加热管；汽化加热管其出水端与循环水管的进水端连通，用于对进入的热水进行二级加热，并将二级加热后未汽化的热水回流至循环水管；初级加热管的出水端与汽化加热管的出水端之间设有用于对水进行过滤的分子筛阻拦器，汽化加热管的出气端设有用于对产生的蒸汽进行过滤的分子筛电磁吸附器。
9.进一步的，所述装置还包括具有中空内腔的集气部，所述的集气部固设于所述初级加热管、循环水管和汽化加热管的上端并与三者连通，其顶部设有用于蒸汽排出的蒸汽
出口，所述的分子筛电磁吸附器设于其中空内腔的液面上部以封隔所述的蒸汽出口。
10.进一步的，所述装置还包括有底座部，所述的底座部固设于所述初级加热管、循环水管和汽化加热管的下端，其内设有连通至所述初级加热管下部的进水端的一级集水腔和连通所述循环水管下部的出水端和汽化加热管下部的进水端的二级集水腔，底座部上还设有连通所述一级集水腔与供水系统的总进水口。
11.进一步的，所述装置还包括具有中空内腔的、固设于所述初级加热管、循环水管和汽化加热管的上端并与之连通的集气部，所述集气部的顶部设有用于蒸汽排出的蒸汽出口，所述的分子筛电磁吸附器设于其中空内腔的液面上部以封隔所述的蒸汽出口；初级加热管和汽化加热管皆至少设置一个，对应分处于循环水管的两侧，三者皆可拆卸更换地连接在所述的集气部与所述的底座部之间。
12.进一步的，所述的初级加热管和汽化加热管的结构、规格、尺寸相一致，二者可替换使用。
13.进一步的，所述的分子筛阻拦器分别固设于所述初级加热管和汽化加热管的出水端上。
14.进一步的，所述分子筛电磁吸附器的底部设有倾斜吸附面。
15.本发明的优势在于：1、本发明通过初级加热管和汽化加热管以两级加热的方式对水进行连续加热汽化，两级加热过程中产生大量蒸汽以使水不断蒸馏纯化。实际使用时通过循环水管将一级加热后的热水引流至汽化加热管继续加热，同时通过循环水管将二级加热后未汽化的热水循环回汽化加热管，实现了水的连续循环加热汽化，极大地提高了蒸汽产生的效率，且有利于提高蒸汽纯度。
16.2、本发明通过分子筛阻拦器对两级加热后的热水进行过滤，以分子筛阻拦器的机械筛分、截留机理，配合荷电引力、静电动力选择吸附机理有效滤除了水中的矿物质、酸、碱、盐等无机污染物，砷、汞、镉、铅、锰等重金属离子污染物，氮、磷等植物营养污染物或有机成分污染物，提高了进入循环水管内的热水的纯度，避免了两级加热过程中产生的蒸汽中混有上述污染成分。而且，本发明还通过分子筛电磁吸附器对两级加热产生的蒸汽进行过滤，以分子筛电磁吸附器的机械筛分、截留的机理，配合荷电引力、静电动力选择吸附机理有效滤除了蒸汽中的混有的有毒有害污染性气体成分，进一步提高了产生蒸汽的纯度，使得采用本发明方法及设备制得的蒸汽纯度更高，符合医用纯蒸汽等的高标准要求，扩大了制得的蒸汽的使用范围。
附图说明
17.图1为本发明装置实施例1的结构剖视图；图2为本发明装置实施例2的结构剖视图；图3为本发明装置实施例3的结构剖视图；图4为本发明装置实施例4的结构主视图；图5为本发明装置实施例4的结构剖视图；图6为本发明装置分子筛电磁吸附器的结构剖视图。
18.图中：1.初级加热管， 2.汽化加热管，3.循环水管，4.分子筛阻拦器，5.分子筛电
磁吸附器，51.倾斜吸附面，6.集气部，61.蒸汽出口，62.液位开关，63.压力传感器接口，64.泄压阀接口，65.温度传感器，7底座部，71.一级集水腔，72.二级集水腔，73.总进水口，74.一级排污口，75.二级排污口，76.二级冲洗进水口，100.主管部，101.电热膜层，102.锁紧电极圈。
具体实施方式
19.以下结合附图和本发明优选的具体实施例对本发明方法及装置结构作进一步地说明。本发明公开的实施例仅只是本发明的四种优选的实施方式，不能理解为是对本发明的限制。
20.参照图1所示，本发明公开了一种制作高纯蒸汽的方法，所述方法包括：供水系统连续供应的水首先经由初级加热管1进行一级加热，经分子筛阻拦器4滤除其中的杂质、重金属后，通过循环水管3引流至汽化加热管2进行二级加热，两级加热过程中产生的蒸汽由分子筛电磁吸附器5滤除其中的有害成分后经蒸汽出口61排出，二级加热后未汽化的热水经分子筛阻拦器4滤除其中的杂质、重金属后回流至所述的循环水管。
21.采用上述技术方案后，本发明方法具有以下有益效果。
22.本发明通过初级加热管1和汽化加热管2以两级加热的方式对水进行连续加热汽化，两级加热过程中产生大量蒸汽以使水不断蒸馏纯化。实际使用时通过循环水管3将一级加热后的热水引流至汽化加热管2继续加热，同时通过循环水管3将二级加热后未汽化的热水循环回汽化加热管2，实现了水的连续循环加热汽化，极大地提高了蒸汽产生的效率，且有利于提高蒸汽纯度。
23.同时，本发明通过分子筛阻拦器4对两级加热后的热水进行过滤，以分子筛阻拦器4的机械筛分、截留机理，配合荷电引力、静电动力选择吸附机理有效滤除了水中的矿物质、酸、碱、盐等无机污染物，砷、汞、镉、铅、锰等重金属离子污染物，氮、磷等植物营养污染物或有机成分污染物，提高了进入循环水管3内的热水的纯度，避免了两级加热过程中产生的蒸汽中混有上述污染成分。而且，本发明还通过分子筛电磁吸附器5对两级加热产生的蒸汽进行过滤，以分子筛电磁吸附器5的机械筛分、截留的机理，配合荷电引力、静电动力选择吸附机理有效滤除了蒸汽中的混有的有毒有害污染性气体成分，进一步提高了产生蒸汽的纯度，使得采用本发明方法及设备制得的蒸汽纯度更高，符合医用纯蒸汽等的高标准要求，扩大了制得的蒸汽的使用范围。
24.进一步的，本发明方法中所述供水系统的连续供水量与水的连续汽化流失量相匹配。
25.本发明方法严格控制供水系统的供水量，使装置内的补充水量与汽化消耗水量平衡，避免了过量补水导致的漏液问题，也避免了补水不足导致的蒸汽产量少、产率低，或者因补水不足导致的加热管过热损毁的问题。
26.进一步的，本发明方法中所述的初级加热管1的加热温度小于等于所述汽化加热管2的加热温度。
27.初级加热管1对进入的水进行一级加热，汽化加热管2对进入的一级加热后的热水进行二级加热，一级加热过程中可以将水进行预热，或者加热至接近沸腾的状态，或者也可以直接加热至沸腾状态，二级加热过程中继续将热水加热至沸腾或者维持水的沸腾状态，
从而促使水大量汽化产生蒸汽。
28.连续运行过程中初级加热管1和汽化加热管2的加热温度将直接影响一级加热过程和二级加热过程中对水的温度控制，初级加热管1主要起到预热作用，汽化加热管2主要起到蒸馏纯化作用，二者配合可以保证水的连续加热汽化。
29.当然了，本实施例仅只是本发明方法一种优选的实施方式，并不是对本发明方法的限制，在其他一些实施例中，初级加热管1和汽化加热管2的加热温度、加热时长等可以根据水流量、流速和蒸汽产量进行相应的调整。
30.本发明方法通过初级加热管1和汽化加热管2实现对水的两级连续加热汽化，初级加热管1的加热温度小于等于汽化加热管2的加热温度，有利于二级加热过程中热水继续升温汽化，同时一级加热后的热水更容易被分子筛阻拦器滤除其中的杂质及重金属污染物。而且，二级加热温度大于一级加热温度保证了二级加热后未汽化的热水可以通过循环水管3循环回汽化加热管2，保证了本发明一二级加热过程中水的热动力循环。
31.本发明同时公开了应用上述方法的一种制作高纯蒸汽的装置，参照图1所示，为本发明装置的实施例1，其特征在于，所述装置包括有初级加热管1、汽化加热管2、循环水管3、分子筛阻拦器4和分子筛电磁吸附器5。
32.具体的，所述的初级加热管1竖向设置，其下部的进水端与供水系统连接，其上部的出水端通过对应设于其右侧的所述循环水管3与所述汽化加热管2下部的进水端连接，用于对供水系统连续供给的、进入其内腔的水进行一级加热，并通过循环水管3将一级加热后的热水引流至汽化加热管2。
33.具体的，所述的汽化加热管2竖向设置并对应处于循环水管3的右侧，其下部的进水端与循环水管3下部的出水端连接，汽化加热管2其上部的出水端与循环水管3上部的进水端连接，用于对一级加热后进入其内腔中的热水进行二级加热，从而使水不断蒸馏纯化以产生大量蒸汽，并将二级加热后未汽化的热水回流至循环水管3。
34.具体的，所述的分子筛阻拦器4设于初级加热管1的出水端与汽化加热管2的出水端之间。
35.如图1所示，分子筛阻拦器4分别设置在初级加热管1的出水端与循环水管3的出水端上。当然了，为了保证过滤效果，彻底滤除水中的重金属等有毒有害杂质，也可以将分子筛阻拦器4同时增设于循环水管3的内部，或者，也可以同时增设于循环水管3的出水端与汽化加热管的进水端之间。
36.实际使用时，本发明装置通过分子筛阻拦器4对排出初级加热管1及汽化加热管2的水进行过滤，或者同时对进入循环水管3或汽化加热管2的水进行过滤，从而彻底滤除水中可能混有的重金属等有毒有害污染性杂质，保证两级加热后产生的蒸汽中不会混有上述有害物质，保证了制得的蒸汽的纯度。
37.具体的，所述的分子筛电磁吸附器5设于汽化加热管2上部的出气端处，用于对两级加热后产生的蒸汽进行过滤，以滤除蒸汽中可能混有的有毒有害污染性气体成分，进一步提高了本发明装置制得的蒸汽的纯度。
38.采用上述技术方案后，本发明装置具有以下有益效果。
39.首先，本发明装置通过初级加热管1和汽化加热管2对水进行两级连续加热汽化，相较于现有的蒸汽发生器，本发明装置的蒸汽产率高、产量大，可实现蒸汽的连续制备，蒸
汽供给连续、稳定。同时，本发明装置通过循环水管3将一级加热后的热水和二级加热后未汽化的热水循环回汽化加热管2以对水进行连续循环加热汽化，提高了蒸汽发生效率，保证了制备的蒸汽的纯度。
40.同时，本发明装置通过分子筛阻拦器4和分子筛电磁吸附器5分别对两级加热后的热水及产生的蒸汽进行过滤，有效滤除了水中及蒸汽中的污染性物质及有毒有害成分，使得本发明装置制得的蒸汽纯度更高，无其他有害成分，符合医用纯蒸汽的高质量标准要求，扩展了本发明装置制得的蒸汽的使用范围。
41.进一步的，参照图2所示，为本发明基于实施例1进行的进一步改进的实施例2，其特征在于，所述装置还包括具有中空内腔的集气部6，该集气部6固定连接在初级加热管1、循环水管3和汽化加热管2的上端，且其内腔同时与初级加热管1、循环水管3和汽化加热管2的内腔连通。
42.具体的，在集气部6的顶部右侧设有与其内腔连通的、用于两级加热过程中产生的蒸汽排出的蒸汽出口61，所述的分子筛电磁吸附器5以横置的姿态固定连接在集气部6中空内腔的液面上部并封隔所述的蒸汽出口61。
43.供水系统连续供应的水首先经由初级加热管1下部的进水端自下向上流入集气部6的中空内腔中，并在集气部6内通过循环水管3上部的进水端自上向下流动，而后经由循环水管3下部的出水端和汽化加热管2下部的进水端自下向上流入集气部6的中空内腔中，并在集气部6内回流至循环水管3。此过程中需要注意控制供水系统的供水量，保证集气部6内汇集的水的液面处于分子筛电磁吸附器5以下，防止供水量过大而导致集气部6内被水充满，避免热水浸没分子筛电磁吸附器5并从蒸汽出口61外泄。
44.初级加热管1对水进行一级加热的过程中可以将水加热至接近沸腾状态或直接加热至沸腾，使得一级加热过程中也会有蒸汽排出。本实施例通过集气部6将初级加热管1、循环水管3和汽化加热管2的上端连接在一起，利用集气部6的内腔汇聚两级加热过程中产生的蒸汽，为初级加热管1中蒸汽的及时排出提供了路径及空间。同时，本实施例也通过集气部6的内腔将初级加热管1、循环水管3和汽化加热管2的上端连通，使一级加热和二级加热后的水可以在集气部6内腔的下部混合并在循环水管3上部的进水端回流，有利于本发明装置内水的连续循环加热汽化。
45.进一步的，参照图3所示，为本发明基于实施例1进行的进一步改进的实施例3，其特征在于，所述装置还包括有底座部7，所述的底座部7固定连接在初级加热管1、循环水管3和汽化加热管2的下端，其内设有连通至初级加热管1下部的进水端的一级集水腔71和连通循环水管3下部的出水端和汽化加热管2下部的进水端的二级集水腔72，在底座部7的左侧壁上还设有连通所述一级集水腔71与供水系统的总进水口73。
46.实际使用时供水系统连续供应的水经由总进水口73进入一级集水腔71内，而后向上进入初级加热管1，一级加热后经循环水管向下引流至二级集水腔72内，而后向上进入汽化加热管2，二级加热后产生的蒸汽从汽化加热管2上部的出气端经分子筛电磁吸附器5过滤后排出，未汽化的热水则回流至循环水管3。
47.进一步的，参照图4及图5所示，为本发明基于实施例2和实施例3进行的进一步改进的实施例4，其特征在于，本实施例装置中同时设置了集气部6和底座部7，初级加热管1和汽化加热管2皆设置为三个，以竖向并列的方式可拆卸更换地连接在集气部6与底座部7之
间，循环水管3处于初级加热管1与汽化加热管2之间，同样以竖向方式可拆卸地连接在集气部6与底座部7之间。
48.本实施例中初级加热管1与汽化加热管2的可拆卸结构设计使得本发明装置的拆装更容易，且加热管可拆卸更换，易于后期维保，可降低用户使用成本。随着加热管数量的增加还可以相应地提高蒸汽产生的效率。
49.需要说明的是，本实施例中加热管的结构设计及数量仅只是本发明装置一种优选的实施方式，并不是对本发明的限制，在其他一些实施例中，各加热管也可以设计为其他排布形式或数量。
50.进一步的，本实施例中的初级加热管1和汽化加热管2的结构、规格及尺寸相一致，二者可替换使用。此种设计可以实现加热管间的互换使用，避免加热管规格种类不一致导致的后期配件更换成本高、维保困难的问题，有利于降低用户使用成本，且便于本发明装置的生产装配，有利于降低生产成本。
51.进一步的，参照图5所示，本实施例中的分子筛阻拦器4分别固定设于所述初级加热管1和汽化加热管2的出水端上。此种设计可确保经初级加热管1和汽化加热管2上部的出水端排出的热水中不会携带有重金属等有毒有害杂质，同时循环水管3内及循环水管3与汽化加热管2下部的进水端之间未设置分子筛阻拦器4，可以避免其阻碍循环水的正常流动，从而保证了本发明装置内循环水的流量与流速。
52.优选的，所述的分子筛阻拦器4采用沸石材料以压制成型的方式制成多孔罩式结构，罩设于初级加热管1和汽化加热管2上部的出水端上，其孔隙率高，保证滤过效率和效果的同时对排出加热管的热水的阻力小，有利于水的两级连续快速循环加热汽化，保证了本发明装置蒸汽发生的效率。
53.此种设计可以通过分子筛阻拦器4阻止重金属等杂质进入集气部6的内腔中，而被阻拦的重金属等杂质会在重力作用下经加热管下部的进水端落入一级集水腔71和二级集水腔72内沉降，保证了两级加热后经集气部6内腔回流至循环水管3内的循环热水中不会含有上述有毒有害杂质，防止了两级加热后产生的蒸汽中携带上述污染性成分。
54.本实施例利用底座部7的两集水腔和集气部6的内腔作为初级加热管1和汽化加热管2的分配水箱，使得本发明装置可以同时设置多个初级加热管1和汽化加热管2以提高蒸汽发生效率。同时，本实施例还利用底座部7的两集水腔作为初级加热管1和汽化加热管2中被拦阻沉降的重金属等杂质的收集箱，使得本发明装置可以有效收集加热管内沉降的废物，便于废物回收处理。
55.优选的，为了便于底座部7的一级集水腔71和二级集水腔72内沉降的重金属、水垢等杂质外排，本发明的底座部7上还设有分别与一级集水腔71和二级集水腔72连通的一级排污口74和二级排污口75，以及与所述二级排污口75配合的、与二级集水腔72连通的二级冲洗进水口76。
56.使用一段时间后，底座部7的两级集水腔内皆会沉降有重金属、水垢等杂质，此时可通过总进水口73和一级排污口74实现一级集水腔71的冲洗及清理，同时通过二级冲洗进水口76和二级排污口75实现二级集水腔72的冲洗及清理，方便了本发明装置长期使用后的内部清洁，便于装置后续的维护保养。
57.优选的，参照图4及图5所示，本发明装置的初级加热管1和汽化加热管2皆为纳米
加热管，包括有中空直筒状的、采用陶瓷等绝缘材料制作的主管部100，其内部用于走水，外部设有电热膜层101，电热膜层101外部设有绝缘层（图中未画出），主管部100的上下两端分别部固定套接有用于将所述电热膜层101固定于其外壁上的、并且将电热膜层101与供电控制系统电性连接的正负极锁紧电极圈102，主管部100的上下两端分别以卡接或螺纹固定的方式与集气部6和底座部7可拆卸地连接。
58.当然了，本发明装置各管部之间及各管部与集气部6、底座部7之间的连接皆需保证严格密封，避免使用过程中出现漏液、漏气等问题。
59.需要说明的是，本实施例的结构仅只是本发明一种优选的实施方式，并不是对本发明的限定。在其他一些实施例中，加热管的主管部100也可以采用其他绝缘材质制作，电热膜层101可以设计为石墨烯发热膜层或者钛纳米发热膜层等。
60.优选的，参照图5所示，为了控制集气部6内腔中的液面高度、保证供水系统的进水量与水的汽化消耗量相适应，同时防止集气部6内压过高而产生爆炸危险，本发明装置的集气部6上还设有液位开关62、压力传感器接口63和泄压阀接口64。
61.所述的液位开关62与供水系统级联，实际使用时液位开关62根据集气部6内腔中的液位变化相适应地调控供水系统的供水量，保证集气部6内的液面始终处在设定好的位置上，即不会过低而导致装置内部缺水，也不会过高导致水浸没分子筛电磁吸附器5或经蒸汽出口61泄漏。压力传感器通过压力传感器接口63连接在集气部6上以实时检测集气部6的内压，方便用户及时了解蒸汽制备情况。泄压阀通过泄压阀接口64连接在集气部6上以在集气部6内压过高时自动泄压，保证了本发明装置的安全性。另外，本发明装置的集气部6上还设有用于检测其内腔中蒸汽温度的温度传感器65，实际使用时可通过所述的温度传感器65实时感测两级加热后产生的蒸汽温度，方便用户及时知晓蒸汽制备的情况。
62.进一步的，参照图6所示，本发明装置的分子筛电磁吸附器5底部设有倾斜吸附面51。
63.优选的，本发明装置的分子筛电磁吸附器5采用沸石材料以压制成型的方式制成多孔板状结构，横置于集气部6的内腔中并处于液面上方，其倾斜吸附面51与蒸汽的横向接触面积大、孔隙率高，保证滤过效率和效果的同时对蒸汽的阻力小，有利于蒸汽的连续排出，保证了本发明装置蒸汽的连续供应。
64.当然了，在其他一些实施例中，分子筛电磁吸附器5的材质、形状、结构、固定位置等皆可更加实际情况进行调整，保证对蒸汽中有毒有害气体的有效过滤去除，并且保证蒸汽通过率即可。
65.本发明装置通过初级加热管1和汽化加热管2实现了水的两级连续蒸馏纯化，显著提高了蒸汽产生的效率及产量，同时配合分子筛阻拦器4和分子筛电磁吸附器5实现了对循环热水和蒸汽的深度过滤处理，有效去除了水中及蒸汽中的有毒有害成分，显著提高了制得的蒸汽的纯度，满足医用纯蒸汽的高标准要求，使得采用本发明方法及装置制得的蒸汽的使用范围更广。
66.另外，本发明装置结构简单、布局合理、体积占比小，有利于降低装置整体体积，利于蒸汽发生装置的小型化、集约化设计。
67.上述实施例仅仅为了表述清楚本发明技术方案的具体四种实施方式，并不是对本发明的实施方式的限定。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员
可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。