本发明提供一种用于制备单层石墨烯的装置系统、单层石墨烯及其制备方法，所述装置系统包括依次连接的预热装置、雾化装置、闪蒸干燥单元和闪热剥离单元；所述闪蒸干燥单元包括依次连接的闪蒸干燥装置和第一气固分离装置；所述闪热剥离单元包括依次连接的闪热剥离装置和第二气固分离装置；所述闪蒸干燥装置与雾化装置连接；所述第一气固分离装置的出料口与闪热剥离装置连接；所述第二气固分离装置的出气口分别独立地与闪蒸干燥装置和闪热剥离装置连接。所述制备方法包括依次进行的预热、雾化、闪蒸干燥和闪热剥离。本发明提供的制备方法抑制了石墨烯的堆垛和团聚现象，实现了规模化且连续生产并直接获得单层石墨烯。