CN217173299U - 基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于活性金属水解制氢的氢‑热‑电联供集成系统，包括蒸汽发生器、蒸汽加热器、调节控制模块、反应釜、蒸汽轮机、冷凝罐、干燥罐、氢燃料电池、氢气暂存模块、真空泵以及控制站；蒸汽发生器生成饱和水蒸气，蒸汽加热器对饱和水蒸气进行二次加热生成高温过热水蒸气，过热水蒸气在反应釜内与活性金属反应生成氢气，氢气与水蒸气混合气体经冷凝、干燥后，高纯氢气进入末端的氢燃料电池内实现氢能向电能的转化，且在制取氢气过程中，反应产物氢气与水蒸气的混合气体携带制氢反应过程释放出的大量热量利用蒸汽轮机回收利用，以减少能源的浪费，提高基于活性金属水解制氢的氢‑热‑电联供集成系统整机系统的热效率。

Description

基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统

技术领域

本申请涉及活性金属水解制氢、利用蒸汽轮机回收热量并发电以及氢燃料电池领域，尤其是涉及一种基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统。

背景技术

当今全球能源消耗主要以化石燃料为主，为了推动能源结构转型以及减少碳排放推进“碳中和”进程,发展氢能源是实现能源转型的重要方向。通过活性金属水解制氢是一种绿色、高效的制氢技术，可为氢能产业发展中高效绿色经济的制氢技术提供行之有效的解决方案。

就目前而言，关于利用活性金属作为原料水解制氢，但大量研究工作都是基于常温常压条件下，此条件下活性金属水解产氢的动力学与反应效率低，而提高水解制氢反应的温度条件，使用水蒸气作为氧化剂参与制氢反应，更高温度的水蒸气能显著提升制氢效率。而为了能够获得更高温度的水蒸气，通常会对饱和水蒸汽进行二次加热产生过热水蒸气，活性金属与高温过热水蒸气进行反应，制取氢气。

Mg+H₂O＝MgO+H₂ ΔHr＝-359.8KJ/mol

2Al+3H₂O＝Al₂O₃+3H₂ ΔHr＝-804KJ/mol

高温条件下活性金属与水蒸气反应制氢过程会释放出大量热量，可通过对参与制氢反应的水蒸气温度、压力、流量等参数及制氢反应温度条件进行精准控制，保证安全高效的控制制氢过程，利用蒸汽轮机对制氢反应产生的大量热量进行回收利用，同时采用氢燃料电池设备利用所制取的氢气发电实现氢能向电能高效率转化，提高对活性金属的能量利用效率以提升基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统整机系统的热效率。

发明内容

为了更好的控制氢气的制取过程，且能够给氢燃料电池提供连续、稳定的氢气气源，本申请提供了一种基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其利用蒸汽发生器制取饱和水蒸气，并通过调节控制模块对饱和水蒸气的压力与流量进行控制，然后利用蒸汽加热器对饱和蒸汽加热变成过热水蒸气参与水解制氢反应，提高活性金属水解制氢效率，反应产物氢气与水蒸气的混合气体携带制氢反应释放出的大量热量利用蒸汽轮机发电回收利用，减少能源的浪费，提高基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统整机系统的热效率，使能源的利用率最大化，制取的氢气经冷凝、干燥后，在经过氢气暂存模块对氢气的压力、流量及温度进行控制，使整个制氢过程中能够给氢燃料电池提供连续且稳定的氢气气源，同时实现氢能向电能高效率转化。

本申请提供的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，采用如下的技术方案：

基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，包括

蒸汽发生器，其进水管路的前端设有第一球阀，用于生成饱和水蒸气；

蒸汽加热器，其进气端通过导气管路与蒸汽发生器的出气端相连，导气管路上设有用于控制进入到蒸汽加热器内的饱和水蒸气流量与压力大小的调节控制模块，用于对蒸汽发生器生成的饱和水蒸气进行二次加热以生成过热水蒸气；

反应釜，其内部设有活性金属，其进气端通过第一管路与蒸汽加热器的出气端相连，用于过热水蒸气与活性金属反应制取氢气；

蒸汽轮机，其进气端通过第二管路与反应釜的出气端相连，用于回收反应釜内制氢化学反应释放的大量热量进行发电；

冷凝罐，其进气端通过第三管路与蒸汽轮机的出气端相连，用于对水蒸气与氢气混合气体中的水蒸气进行冷凝液化；

干燥罐，其进气端通过第四管路与冷凝罐的出气端相连，用于对水蒸气与氢气混合气体中的水蒸气进行干燥净化；

氢燃料电池，其进气端通过送气管路与干燥罐的出气端相连，送气管路的末端设有第二球阀，通气管路上设有用于调节与控制送气管路内氢气流量与压力大小的氢气暂存模块；

真空泵，其进气端通过第五管路与送气管路相连，第五管路上设有第三球阀，第一球阀与第二球阀关闭、第三球阀开启后真空泵以对蒸汽发生器、蒸汽加热器、导气管路、调节控制模块、反应釜、第一管路、蒸汽轮机、第二管路、冷凝罐、第三管路、干燥罐、第四管路、送气管路、氢气暂存模块以及第五管路的内部进行抽真空处理，真空泵完成抽真空处理后关闭第三球阀；以及

控制站，与蒸汽发生器、蒸汽加热器、调节控制模块、反应釜、蒸汽轮机、冷凝罐、干燥罐以及氢气暂存模块电连接，用于调节控制蒸汽发生器、蒸汽加热器、调节控制模块、反应釜、蒸汽轮机、冷凝罐、干燥罐以及氢气暂存模块的情况。

优选的，所述蒸汽发生器包括内部设有纯净水的第一炉体，所述第一炉体的外壁上缠绕有第一加热线圈，所述第一加热线圈的前端与后端分别连接有第一电磁加热器与第一变频器，所述第一炉体的底部安装排污管与进水部分，所述排污管上安装有高压排污阀，所述第一炉体上设有第一减压阀、第一温度变送器、第一压力变送器、第一安全阀、第一压力表、液位计与温度计，所述第一温度变送器连接于第一减压阀的尾端；

所述第一电磁加热器、第一变频器、第一减压阀、第一温度变送器、第一压力变送器、第一安全阀、第一压力表、液位计与温度计均与控制站电连接。

优选的，所述蒸汽加热器包括与导气管路尾端连通的第二炉体，所述第二炉体的进气端与导气管路尾端连接，所述第二炉体的外壁上缠绕有第二加热线圈，所述第二加热线圈的前端与后端分别连接有第二电磁加热器与第二变频器，所述第二炉体上设有第二减压阀、第二温度变送器、第二压力变送器、第二安全阀、第二压力表与第三温度变送器，所述第二温度变送器连接于第二减压阀的尾端，所述第三温度变送器安装于第二炉体的外壁上；

所述第二电磁加热器、第二变频器、第二减压阀、第二温度变送器、第二压力变送器、第二安全阀、第二压力表与第三温度变送器均与控制站电连接。

优选的，所述调节控制模块使导气管路分为第一导气管与第二导气管，所述第一导气管的进气端与蒸汽加热器的出气端连接，所述第一导气管的出气端上设有第一取压法兰，所述第一导气管的前端设有第四球阀，所述第二导气管的进气端上设有第二取压法兰，所述第二导气管的出气端与蒸汽加热器的进气端连接，所述第二取压法兰与第一取压法兰通过螺栓固定连接，所述第一取压法兰与第二取压法兰之间设有孔板，所述孔板上设有出气孔，所述出气孔的直径从第一取压法兰向第二取压法兰逐渐地变大；

所述第一取压法兰上连接有第一导压管，所述第一导压管上设有第一截止阀，所述第一导压管的尾端连接有第一冷凝管，所述第二取压法兰上连接有第二导压管，所述第二导压管上设有第二截止阀，所述第二导压管的尾端连接有第二冷凝管；

所述调节控制模块包括电动调节阀、第三压力变送器、第四温度变送器、三阀组和差压变送器，所述电动调节阀与第三压力变送器依次安装在第一导气管上，所述第四温度变送器安装在第二导气管上，所述三阀组的高压阀与第一冷凝管及差压变送器的高压端连接，所述三阀组的低压端与第二冷凝管及差压变送器的低压端连接，所述电动调节阀、第三压力变送器、第四温度变送器以及差压变送器均与控制站电连接。

优选的，所述反应釜包括

反应罐，设于机架上，其内部为过热水蒸气与活性金属反应区域，反应罐的底部设有废料的下料管；

盖板，固定于反应罐的顶端且密封住反应罐，盖板上设有用于活性金属加料的加料管，所述第一管路的出气端位于反应罐内的底部，所述第二管路的进气端位于反应罐内的顶部

搅拌轴与搅拌桨，搅拌轴转动连接于盖板上，搅拌桨设于搅拌轴的底部，搅拌轴的顶部穿过盖板且设有从动带轮；以及

搅拌电机，设于机架上，其输出轴上设有主动带轮，所述主动带轮与从动带轮上缠绕有皮带，所述搅拌电机与控制站电连接，用于带动搅拌轴与搅拌桨转动。

优选的，所述下料管上设有第一上球阀与第一下球阀，所述第一上球阀位于第一下球阀的上方，所述第一上球阀与第一下球阀之间的下料管为用于储存反应产物的下料预存空间。

优选的，所述盖板上设有上料管，所述上料管上设有第二上球阀与第二下球阀，所述第二上球阀位于第二下球阀的下方，所述第二上球阀与第二下球阀之间的上料管为用于储存活性金属的加料预存空间。

优选的，所述反应罐的内部设有螺旋冷却管，所述螺旋冷却管的进水端与出水端均穿过盖板，所述螺旋冷却管沿搅拌轴螺旋设置，所述螺旋冷却管的进水端上连接有第一进水管，所述第一进水管连接于降温水泵上，所述降温水泵与控制站电连接，所述第一进水管上设有第五球阀，所述螺旋冷却管的出水端上连接有第一出水管；

所述反应罐的外部包裹有预热罐，所述预热罐与反应罐之间形成预热层，所述预热层内设有预热油，所述预热油内穿设有第三加热线圈，所述第三加热线圈的前端与后端分别连接有第三电磁加热器第三变频器，所述第三电磁加热器与第三变频器与控制站电连接。

优选的，所述机架上设有支撑杆，所述支撑杆上设有减速机，所述减速机上设有摇柄，所述减速机上设有拉绳，所述支撑杆的顶部设有两个定滑轮，所述拉绳缠绕有两个定滑轮上，所述拉绳的另一端可钩挂于反应罐上。

优选的，所述冷凝罐包括内冷却管、氢气罐与外冷却罐，所述氢气罐包裹在内冷却管的外部，所述氢气罐与内冷却管之间形成用于通氢气的内夹层，所述外冷却罐包裹在氢气罐的外部，所述外冷却罐与氢气罐之间形成用于通外冷却水的外夹层；

所述内冷却管与外冷却罐的底部连接有第二进水管，所述第二进水管连接到水泵上，所述内冷却管的顶部与外冷却罐的顶部分别设有第二出水管与第三出水管，所述氢气罐的底部设有排气管，所述排气管上安装有气液分离器。

优选的，所述氢气暂存模块包括暂存罐、供气管路、流量调节阀、第一电控单向阀、流量变送器、支气管路、第二电控单向阀和第二氢气浓度检测仪；

所述暂存罐的进气端与送气管路的出气端连接，所述供气管路的进气端与暂存罐的出气端连接，所述供气管路的出气端与氢燃料电池的进气端连接，所述流量调节阀、第一电控单向阀与流量变送器依次安装在供气管路上，所述支气管路一端连接到流量调节阀与第一电控单向阀之间的供气管路上、另一端连接到第一电控单向阀与流量变送器之间的供气管路上，所述第二电控单向阀和第二氢气浓度检测仪依次安装在支气管路上。

优选的，所述控制站包括PLC模块和与PLC模块电连接的控制屏；

所述蒸汽发生器、蒸汽加热器、调节控制模块、反应釜、蒸汽轮机、冷凝罐、干燥罐以及氢气暂存模块均与PLC模块电连接。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1.蒸汽发生器生成饱和水蒸气，利用调节控制模块对水蒸气的流量与压力进行控制调节，并利用蒸汽加热器对水蒸气的温度进行控制，从而整体上对进入到反应釜内的水蒸气的流量、压力及温度进行控制，使水蒸气与反应釜内的活性金属高效的制取氢气，且水蒸气与活性金属在反应釜内的化学反应速率可控，通过加入活性金属的量以及控制水蒸气的流量、压力和温度，且若反应过程较为剧烈，可通过螺旋冷凝管对反应罐的内部进行冷凝降温，以保证化学反应的安全。

2.反应釜内的化学过程会释放大量的热量，这些热量储存于产生的反应产物氢气与水蒸气的混合气体中，利用蒸汽轮机对这些热量进行回收利用进行热发电，有效的利用了能源，减少了资源的浪费。

3.氢气经冷凝干燥后得到高纯氢气，氢气暂存模块对这些高纯氢气进行暂存，使供气管路能够为氢燃料电池提供连续、稳定且压力、流量与温度可控的氢气源，保证了氢燃料电池的连续发电，使氢燃料电池的工作效率最大化，提高了资源的利用率。

4.整个系统通过对水蒸气的流量、压力及温度进行控制，使水蒸气与活性金属高效的进行化学反应，整个制氢过程连续、稳定、安全且可控；然后利用蒸汽轮机对制氢过程中释放的大量热量进行收回利用发电，以提高能源的利用率，制取的氢气经冷凝干燥后得到高纯氢气，这些高纯氢气经氢气暂存模块进行调节控制整合后，形成能够为氢燃料电池提供连续、稳定、安全、可靠且压力与流量可控的氢气源，使氢燃料电池最大化的进行连续发电，继而整个系统形成氢-热-电联供集成系统。

5.利用加料预存空间与下料预存空间，使反应釜内在进行化学反应的过程中，可利用加料预存空间向反应罐内进行添加活性金属或者利用下料预存空间将反应罐内的固定体反应产物排出。

附图说明

图1是本申请实施例中的总体系统图。

图2是本申请实施例中蒸汽发生器、蒸汽加热器以及调节控制模块的系统图。

图3是本申请实施例中反应釜与蒸汽轮机的系统图。

图4是本申请实施例中冷凝罐、干燥罐、氢燃料电池、氢气暂存模块以及真空泵的系统图。

图5是本申请实施例中反应釜的结构示意图。

图6是本申请实施例中冷凝罐的结构示意图。

附图标记说明：1、蒸汽发生器；11、第一球阀；12、导气管路；121、第一导气管；122、第二导气管；123、第四球阀；13、第一炉体；14、第一加热线圈；15、第一电磁加热器；16、第一变频器；17、进水水泵；18、进水水箱；2、蒸汽加热器；21、第一管路；211、第五球阀；22、第二炉体；23、第二加热线圈；24、第二电磁加热器；25、第二变频器；200、调节控制模块；201、电动调节阀；202、第三压力变送器；203、第四温度变送器；204、三阀组；205、差压变送器；3、反应釜；31、第二管路；311、分支管路；312、第一氢气浓度检测仪；313、第一流量计；314、气体流量控制阀；32、机架；33、反应罐；331、下料管；332、第一上球阀；333、第一下球阀；34、盖板；341、进气管；342、出气管；343、加料管；344、第二上球阀；345、第二下球阀；35、搅拌轴；351、搅拌桨；361、从动带轮；362、搅拌电机；363、主动带轮；364、皮带；371、螺旋冷却管；372、降温水泵；381、预热罐；382、第三加热线圈；383、第三电磁加热器；384、第三变频器；391、支撑杆；392、减速机；393、拉绳；394、定滑轮；4、蒸汽轮机；41、第三管路；5、冷凝罐；51、第四管路；511、第六球阀； 52、内冷却管；53、氢气罐；54、外冷却罐；55、冷却水泵；6、干燥罐； 61、送气管路；62、第二球阀；7、氢燃料电池；700、氢气暂存模块；701、暂存罐；702、供气管路；703、流量调节阀；704、第一电控单向阀；705、流量变送器；706、支气管路；707、第二电控单向阀；708、第二氢气浓度检测仪；709、电动压力调节阀；8、真空泵；81、第五管路；82、第三球阀；9、控制站；91、PLC模块；92、控制屏。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统。

参照图1，基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统包括蒸汽发生器1、蒸汽加热器2、调节控制模块200、反应釜3、蒸汽轮机4、冷凝罐5、干燥罐6、氢燃料电池7、氢气暂存模块700、真空泵8以及控制站 9。

参照图1和图2，蒸汽发生器1上的底部设有进水管路，并且在进水管路上设有第一球阀11，打开第一球阀11，水通过进水管路进入到蒸汽发生器1内，水可采用自来水，蒸汽发生器1生成的饱和水蒸气通过导气管路12输送到蒸汽加热器2内。

蒸汽加热器2的进气端与导气管路12的出气端相连，蒸汽发生器1能够对进入其内部的饱和水蒸气进行二次加热以生成过热水蒸气，然后过热水蒸气通过第一管路21输送到反应釜3内。

调节控制模块200安装于导气管路12上，调节控制模块200能够对导气管路12内饱和水蒸气的压力与流量进行调节，进而控制进入到蒸汽加热器2内的饱和水蒸气的压力与流量。

参照图1和图3，反应釜3的进气端与第一管路21的出气端相连，反应釜3的内部设有镁粉(铝粉)，进入到反应釜3内的过热水蒸气与镁粉 (铝粉)发生化学反应生成氢气，这时氢气与过热水蒸气形成氢气与水蒸气的混合气体，氢气与水蒸气的混合气体温度较高，含有大量的热量，为了减少能源的浪费，氢气与水蒸气混合气体通过第二管路31输送到蒸汽轮机4内，利用这些热量进行发电。

蒸汽轮机4的进气端与第二管路31的出气端相连，蒸汽轮机4吸收进入到其内部的氢气与水蒸气的热量，然后进行发电，减少能源的浪费，使部分水蒸气冷凝液化，与此同时降低氢气与水蒸气混合气体的温度，然后氢气与水蒸气混合气体通过第三管路41输送到冷凝罐5内。

参照图1和图4，冷凝罐5的进气端与第三管路41的出气端相连，冷凝罐5对进入其内部的氢气与水蒸气混合气体中的水蒸气进行冷凝降温，使水蒸气液化排出，提高混合气体中氢气的纯度，然后氢气与水蒸气混合气体通过第四管路51输送到干燥罐6内。

干燥罐6的进气端与第四管路51的出气端相连，干燥罐6对冷凝罐5 内未冷凝液化的水蒸气进行干燥，使氢气与水蒸气混合气体中的氢气达到近乎纯净的地步，然后氢气通过送气管路61输送到氢燃料电池7中。

氢燃料电池7的进气端与送气管路61的出气端相连，氢燃料电池7利用氢气进行发电生成特定的电压，以供其他设备使用。

送气管路61的末端连接有第二球阀62，送气管路61的前端连接有第五管路81，真空泵8的进气端与第五管路81的出气端相连，第五管路81 上安装有第三球阀82。

参照图1，控制站9包括PLC模块91与控制屏92，蒸汽发生器1、蒸汽加热器2、调节控制模块200、反应釜3、蒸汽轮机4、冷凝罐5、干燥罐6、氢燃料电池7、氢气暂存模块700以及真空泵8上的电控系统均电连接到PLC模块91上，PLC模块91将各设备与模块的相关信息显示于控制屏92上，并且通过控制屏92与PLC模块91可控制和调节各设备与模块的启闭和参数。

在利用上述设备进行氢气的制取前，先关闭第一球阀11与第二球阀 62，打开第三球阀82，利用真空泵8对蒸汽发生器1、导气管路12、蒸汽加热器2、第一管路21、反应釜3、第二管路31、蒸汽轮机4、第三管路 41、冷凝罐5、第四管路51、干燥罐6、送气管路61以及第五管路81的内部进行抽真空处理，然后在利用上述设备进行制取氢气，并通过氢燃料电池7生成特定的电压，以供其他设备使用。

进一步地，参照图1和图2，蒸汽发生器1包括设在自身壳体内部的第一炉体13，第一炉体13的内部为中空，能够储存水。第一炉体13的外壁上缠绕有第一加热线圈14，第一加热线圈14的外部包裹有绝缘纸，绝缘纸的表面涂覆有无溶剂系绝缘粘粘剂，第一加热线圈14的前端连接有第一电磁加热器15，第一加热线圈14的后端连接有第一变频器16，第一电磁加热器15连接于三相就交流电上。三相电经第一电磁加热器15整流逆变产生高频高压的交变电流，这些高频高压的交变电流在第一加热线圈14 内产生高频交变磁场，高频交变磁场切割承压感应第一炉体13产生涡流效应。第一炉体13内的涡流使得在第一炉体13的表面产生趋肤效应，趋肤效应会使得第一炉体13表面产生大量热量，从而实现对第一炉体13内部的纯净水快速加热的目的。对第一炉体13加热过后，第一变频器16再对电流进行整流逆变使其顺利回流。

第一炉体13底部的最低处连接有排污管，并且排污管上安装有用于排水的高压排污阀。第一炉体13的侧壁上安装有液位计与温度计，液位计与温度计均与PLC模块91电连接，并将第一炉体13内水的液位与温度显示到控制屏92上。在PLC模块91上设定第一炉体13的干烧温度，温度计传输到PLC模块91上的温度大于设定温度时，PLC模块91产生干烧信号，这时PLC模块91控制第一电磁加热器15关闭，使第一加热线圈14不再产生电流。在其他实施例中，还可在第一炉体13的内壁上安装有干烧保护仪器，干烧保护仪器的内部采用热膨胀系数较高的金属，且干烧保护仪器与PLC模块91电连接，干烧保护仪器的温度过高时，PLC模块91产生干烧信号，这时PLC模块91控制第一电磁加热器15关闭，使第一加热线圈 14不再产生电流。

蒸汽发生器1还设有进水部分，进水部分包括注水管，第一球阀11安装于注水管上，注水管一端连接于第一炉体13上，注水管的另一端可连接于自来水管上，通过第一球阀11的启闭控制使水流入到第一炉体13的内部。在另一可实施的实施例中，进水部分还包括进水水箱18与进水水泵 17，进水水箱18与进水水泵17均固定安装在蒸汽发生器1的壳体上。进水水箱18上安装有进水管，进水管的进水端与自来水管相连，进水管的尾端位于进水水箱18内，且进水管的尾端安装有用以控制进水水箱18内水位的浮球阀。进水水泵17的进水端与进水水箱18侧壁的底部连通，进水水泵17的出水端与注水管连接，进水水泵17的控制模块电连接到PLC模块91上，自动控制进水水泵17的启闭。

蒸汽发生器1上还设有用于对第一炉体13内的温度及压力进行检测的第一测量部分。第一测量部分包括第一减压阀、第一温度变送器、第一压力变送器、第一安全阀与第一压力表，第一减压阀、第一压力变送器、第一安全阀与第一压力表均安装于第一炉体13上，第一温度变送器安装于第一减压阀的尾端，第一减压阀将第一炉体13内的饱和水蒸汽减压后，再让第一温度变送器对饱和水蒸汽的温度进行测量，以避免第一温度变送器受到高压饱和水蒸汽的破坏。

第一减压阀、第一温度变送器与第一压力变送器均电连接到PLC模块 91上，通过控制屏92操控第一减压阀阀门的开口的大小，第一温度变送器与第一压力变送器分别将第一炉体13内的温度与压力参数传输到PLC 模块91，并显示到控制屏92上，工作人员在PLC模块91上设定一定温度与压力的报警参数，第一温度变送器与第一压力变送器的参数一旦超过报警参数，PLC模块91会产生超温超压报警信号，同时PLC模块91将超温超压报警信号输出显示在控制屏92上，以提醒工作人员，便于工作人员及时做出相应的调整。

通过利用电磁加热，使得电能向热量的转化效率高达98％及以上，并且在纯净水加热过程中，实现了水电分离，保证了第一电磁加热器15运行的安全性，同时采用变频加热技术，在PLC模块91内建PID整定程序，使水蒸汽压力更加稳定，节能效果更加突出，第一炉体13表面热负荷小，使用寿命长。并且第一炉体13内所产生的蒸汽为临近饱和水蒸汽，临界饱和水蒸汽具有任何一个温度状态下都有与之一一对应的压强的属性，此设计的蒸汽发生器1能产生0.1Mpa-5Mpa的临界饱和水蒸汽，对应的温度范围为：100℃-265℃，水蒸汽质量流量范围为：0-30Kg/h。第一炉体13运行期间，若出现故障，蒸汽发生器1将自动停机并开启报警器，同时在控制屏92上显示故障所在位置。

进一步地，参照图1和图2，蒸汽加热器2包括设在其自身壳体内的第二炉体22，第二炉体22的进气端与导气管路12的出气端相连。第二炉体22的外壁上缠绕有第二加热线圈23，第二加热线圈23的外部包裹有绝缘纸，绝缘纸的表面涂覆有无溶剂系绝缘粘粘剂。第二加热线圈23上的前端连接有第二电磁加热器24，第二加热线圈23上的后端连接有第二变频器25，第二电磁加热器24连接到三项交流电上。三相电经第二电磁加热器24整流逆变产生高频高压的交变电流，这些高频高压的交变电流在第二加热线圈23内产生高频交变磁场，高频交变磁场切割承压感应第二炉体 22产生涡流效应。第二炉体22内的涡流使得在第二炉体22的表面产生趋肤效应，趋肤效应会使得第二炉体22表面产生大量热量，从而实现对第二炉体22内部的纯净水快速加热的目的。对第二炉体22加热过后，第二变频器25再对电流进行整流逆变使其顺利回流。

蒸汽加热器2还包括用于对第二炉体22内水蒸气温度与压力进行测量的第二测量部分。第二测量部分包括第二减压阀、第二温度变送器、第二压力变送器、第二安全阀与第二压力表。第二减压阀、第二压力变送器、第二安全阀与第二压力表安装于第二炉体22上；第二温度变送器连接到第二减压阀的尾端，第二减压阀将第二炉体22内的过热水蒸气减压后，第二温度变送器再对过热水蒸气进行测量，以避免第二温度变送器受到高压过热水蒸气的破坏。

第二减压阀、第二温度变送器与第二压力变送器均电连接到PLC模块 91上，通过控制屏92操控第二减压阀阀门的开口的大小，第二温度变送器与第二压力变送器分别将第二体内的温度与压力参数传输到PLC模块 91，并显示到控制屏92上，工作人员在PLC模块91上设定一定温度与压力的报警参数，第二温度变送器与第二压力变送器的参数一旦超过报警参数，PLC模块91会产生超温超压报警信号，同时PLC模块91将超温超压报警信号输出显示在控制屏92上，以提醒工作人员，便于工作人员及时做出相应的调整。

第二炉体22的外壁上安装有第三温度变送器，第三温度变送器与PLC 模块91电连接，第三温度变送器将第二炉体22外壁的温度传输到PLC模块91并显示到控制屏92上。

通过利用电磁加热，使得电能向热量的转化效率高达98％及以上，并且蒸汽加热器2在蒸汽发生器1所产生的温度与压强一一对应的临界饱和水蒸汽的基础上，对饱和水蒸汽进行二次加热，经二次加热后使饱和水蒸汽形成过热水蒸气，过热水蒸气的压力变化不大，而使过热水蒸气的温度升高，根据第二温度变送器显示的温度调节第二电磁加热器24的频率，从而调整第二炉体22内的过热水蒸气的温度，第二炉体22内的过热水蒸气的温度可在100℃-1000℃的范围内进行调节。第二炉体22运行期间，若出现故障，蒸汽加热器2将自动停机并开启报警器，同时在控制屏92上显示故障所在位置。

进一步地，参照图1和图2，调节控制模块200使导气管路12分为第一导气管121与第二导气管122，第一导气管121的进气端连接于第一炉体13的出气端上，第一导气管121的出气端上安装有第一取压法兰，第一导气管121的前端安装有第四球阀123，通过第四球阀123的启闭操控第一炉体13内的饱和水蒸气流入到第二炉体22内。第二导气管122的进气端上连接有第二取压法兰，第二导气管122的出气端连接于第二炉体22上。第二导气管122上安装有第一单向阀，第一单向阀与PLC模块91电连接，第一单向阀使饱和水蒸汽仅能从第二取压法兰端流向第二炉体22。

第二取压法兰与第一取压法兰通过螺栓固定连接，第二取压法兰与第一取压法兰之间安装有孔板，孔板的中间位置开设有出气孔，出气孔呈圆台型，且出气孔的直径从第一取压法兰向第二取压法兰逐渐地变大。孔板在第一导气管121与第二导气管122上起到节流的作用，使第一导气管121 与第二导气管122产生压力差。

第一取压法兰上连接有第一导压管，第一导压管上安装有第一截止阀，第一导压管的尾端连接连接到第一冷凝管的进气端上；第二取压法兰上连接有第二导压管，第二导压管上安装有第二截止阀，第二导压管的尾端连接到第二冷凝管的进气端上。

调节控制模块200包括设在第一导气管121上的电动调节阀201，位于第四球阀123与第一取压法兰之间，电动调节阀201能够对第一导气管121内饱和水蒸气的压力与流量进行调节。调节控制模块200还包括能够对第一导气管121与第二导气管122内饱和水蒸气压力与流量的进行测量的反馈部分。

反馈部分包括第三压力变送器202、第四温度变送器203、三阀组204 和差压变送器205，第三压力变送器202安装在第一导气管121上，且第三压力变送器202位于电动调节阀201与第一取压法兰之间；第四温度变送器203安装于第二导气管122上，且第四温度变送器203位于第二取压法兰与第一单向阀之间；三阀组204分别与第一冷凝管与第二冷凝管相连，三阀组204的高压端连接于第一冷凝管的高压端上，三阀组204的低压端连接于第二冷凝管的低压端上；差压变送器205安装于三阀组204上，差压变送器205的高压端连接于三阀组204的高压端上，差压变送器205的低压端连接于三阀组204的低压端上。

电动调节阀201的控制端电连接到PLC模块91上，通过PLC实现对电动调节阀201的带动调节，且电动调节阀201将调节参数显示到控制屏 92上；第三压力变送器202、第四温度变送器203和差压变送器205均电连接到PLC模块91上，并将各自的参数显示到控制屏92上。

通过孔板流量公式

Q＝K*d²*ε*α*√((△P*P₁*T)/(ρ₁*P*T₁))

计算出经过第一导气管121与第二导气管122内的流量。

其中，P₁为大气压；

T₁为蒸汽压力与大气压相同时的温度；

ρ₁为蒸汽压力与大气压相同时的密度；

K、d、ε与α可在流量计算书上找到相应的值；

△P为差压变送器205显示的压差；

P为第三压力变送器202显示的压力；

T为第四温度变送器203显示的温度；

上述公式嵌入到PLC模块91中，PLC模块91通过上述公式计算出导气管路12内饱和水蒸汽的流量大小，并与电动调节阀201上设定的流量值作对比，然后PLC模块91再对电动调节阀201做出流量补偿，重新调节电动调节阀201上的流量值，从而实现对进入到第二炉体22内的饱和水蒸汽的流量进行控制；

由于第三压力变送器202将第一导气管121内的压力传输到PLC模块 91上，PLC模块91对第三压力变送器202传送过来的数值与电动调节阀 201上设定的饱和水蒸汽的压力值作对比，然后PLC模块91对电动调节阀 201做出压力补偿重新调节电动调节阀201上的压力值，从而实现对进入到蒸汽加热器2内的饱和水蒸汽的压力进行控制；

并且通过调节第二电磁加热器24对第二炉体22内饱和水蒸气的加热，可控制第二炉体22内生成的过热水蒸气的温度。

综上所述，使进入到反应釜3内的过热水蒸气的流量、压力及温度可控，便于控制过热水蒸气与反应釜3内活性金属的反应程度。

进一步地，参照图1和图3，第一管路21上依次安装有第五球阀211 和第二单向阀，第二单向阀，第二单向阀使过热水蒸气仅能从第二炉体22 流入到反应釜3内，通过操控第五球阀211的启闭，可控制过热水蒸气流入反应釜3内。

参照图1和图5，反应釜3包括机架32、反应罐33、盖板34、搅拌轴35、搅拌桨351、从动带轮361、搅拌电机362、主动带轮363和皮带364。

反应罐33固定在机架32上，盖板34可拆卸连接安装于反应罐33的顶部；盖板34可通过螺栓连接安装于反应罐33上，盖板34与反应罐33 之间需进行密封处理。盖板34上设有过热水蒸气的进气管341，该进气管 341用于与第一管路21的出气端连接，该进气管341的底部悬浮于反应罐 33的内部，且靠近反应罐33的底部。进气管341的进气口朝向反应罐33的底部，使过热水蒸气能够对反应罐33底部的镁粉(铝粉)进行吹动。盖板34上还设有氢气与水蒸气混合气体的出气管342，出气管342穿过盖板 34，出气管342的底部悬浮于反应罐33的内部，且靠近反应罐33的顶部，出气管342的顶端与第二管路31的进气端连接。

反应罐33的底部还安装有反应产物的下料管331，下料管331与反应罐33的内部连通，下料管331上安装有第一上球阀332与第一下球阀333，第一上球阀332位于第一下球阀333的上方，第一上球阀332与第一下球阀333之间存在一段能够储存反应产物的下料预存空间。在反应罐33内镁粉(铝粉)与过热水蒸气反应完成后，可通过下料管33直接将反应产物排出，减少反应罐33内氢气与水蒸气的流失，以减小反应罐33内的气压变化及温度变化；使用时，关闭第一下球阀333，打开第一上球阀332，使反应产物从反应罐33内落入到下料预存空间内，然后关闭第一上球阀332，打开第一下球阀333，使下料预存空间内的反应产物排出，若反应罐33内的反应产物较多，可重复操作几次，以使反应罐33内的反应产物全部排出。

盖板34上还安装有镁粉(铝粉)的加料管343，加料管343的底部穿过盖板34与反应罐33内部连通，加料管343上安装有第二上球阀344与第二下球阀345两个球阀，第二上球阀344位于第二下球阀345的上方，第二上球阀344与第二下球阀345之间存在一段能够储存镁粉(铝粉)的加料预存空间。这样的设置使得反应罐33内镁粉(铝粉)与过热水蒸气反应的过程中，也可通过加料管343向反应罐33内添加镁粉(铝粉)；使用时，关闭第二下球阀345，打开第二上球阀344，通过加料管343的加料口向加料管343内添加镁粉(铝粉)，镁粉(铝粉)储存于加料预存空间内，然后关闭第二上球阀344，打开第二下球阀345，使加料预存空间内的镁粉 (铝粉)落入到反应罐33内。

搅拌轴35的顶端伸出盖板34且搅拌轴35的外部转动连接于盖板34 上，搅拌轴35的底端悬浮于反应罐33的内部，且搅拌轴35的悬浮端贴近反应罐33的底部。搅拌桨351固定于搅拌的悬浮端上，搅拌轴35转动时，搅拌桨351对反应罐33底部的镁粉(铝粉)进行搅拌，增加镁粉(铝粉) 与过热水蒸气的接触面积，此外，搅拌能有效破坏活性金属表面在制氢过程中生成的钝化膜从而促进过热水蒸气与活性金属进一步接触，能显著提高镁粉(铝粉)与过热水蒸气反应的产氢效率。

从动带轮361固定于搅拌轴35顶端的侧面上，搅拌电机362安装于机架32上，主动带轮363固定于搅拌电机362的输出轴上，皮带364张紧缠绕于主动带轮363与从动带轮361上。搅拌电机362通过带传动驱动搅拌轴35进行转动。搅拌电机362的控制端连接于PLC模块91上，通过PLC 控制搅拌电机362的启闭，以控制搅拌桨351启停。

进一步地，参照图1和图5，反应釜3还包括螺旋冷却管371，螺旋冷却管371安装于盖板34上，螺旋冷却管371的进水端与出水端均穿过盖板 34，螺旋冷却管371的中间部分为螺旋冷却部分，螺旋冷却部分悬浮于反应罐33的内部。螺旋冷却管371的进水端上连接有第一进水管，第一进水管连接于降温水泵372上，降温水泵372的进水端连接于自来水管上或者置于降温水箱内。降温水泵372的控制系统电连接于PLC模块91上，通过PLC控制降温水泵372的启闭。螺旋冷却管371的出水端上连接有第一出水管，第一出水管的出水端置于降温水箱内或者直接用于自来水管进行回流，其中降温水箱内的水为循环冷却水。

反应釜3还包括预热罐381，预热罐381包裹于反应罐33的外部，预热罐381与反应罐33之间形成预热层，预热层可填充上预热油等能够给反应罐33进行预热的介质液体。反应罐33的外壁上缠绕有第三加热线圈382，第三加热线圈382置于预热层内的预热油内。第三加热线圈382的前端连接有第三电磁加热器383，第三加热线圈382的后端连接有第三变频器384，第三变频器384连接于三相电上，且第三电磁加热器383的控制系统电连接于PLC模块91上，通过PLC模块91控制第三电磁加热器383的启闭。三相电经第三电磁加热器383整流逆变产生高频高压的交变电流，这些高频高压的交变电流在第三加热线圈382内产生高频交变磁场，高频交变磁场切割承压感应反应罐33产生涡流效应。第三炉体内的涡流使得在反应罐 33的表面产生趋肤效应，趋肤效应会使得反应罐33表面产生大量热量，从而实现对反应罐33快速预热的目的。对反应罐33预热过后，第三变频器384再对电流进行整流逆变使其顺利回流。

通过利用电磁加热，使得电能向热量的转化效率高达98％及以上，能够对反应罐33进行快速预热，并且可实现温度在100-700℃范围内精准控制。

进一步地，参照图1和图5，反应釜3还包括支撑杆391、减速机392、拉绳393和定滑轮394。支撑杆391垂直固定于机架32上，减速机392安装于支撑杆391的侧端面上，减速机392上设有摇柄。支撑杆391由三个杆组成，支撑杆391的顶部形成Y型分叉，定滑轮394的数量为两个，两个定滑轮394分别分布于支撑杆391顶部的Y型分叉上。减速机392的内部设有转轴，拉绳393一端固定并缠绕有减速机392的转轴上，拉绳393 的另一端可固定或钩挂于盖板34上，拉绳393缠绕于两个定滑轮394上。使用时，通过转动摇柄，利用拉绳393将盖板34提升，以降低工作人员的劳动强度。并且盖板34提升时，为了降低对盖板34及其上安装零部件的磨损，连接盖板34一端的拉绳393可分成多股绳子，分别固定于盖板34 的周围，然后转动摇柄，拉绳393稳定的将盖板34提起。

进一步地，参照图1和图3，反应釜3上还连接有电控箱，电控箱上连接有温度测量计，温度测量计设在反应罐33的内部，其能够对反应罐 33内的反应温度进行检测，电控箱与PLC模块91相连，电控箱能够设定反应罐33内过热水蒸气与镁粉(铝粉)的反应温度，在反应罐33内的过热水蒸气与镁粉(铝粉)的反应温度过高时，电控箱会将温度数据反应到 PLC模块91并报警，与此同时，PLC模块91会启动降温水泵372，向螺旋冷却管371内供应冷却水，使其对反应罐33的内部进行降温，待反应罐 33的内部降到设定的温度及以下时，PLC模块91会关闭降温水泵372。

第二管路31上设有分支管路311，分支管路311的进气端与第一管路21的尾端连接，分支管路311的出气端与第二管路31的前端连接，第二管路31上依次安装有第一氢气浓度检测仪312和第一流量计313，第一氢气浓度检测仪312能够检测第二管路31内氢气的浓度，第一流量计313用于检测第二管路31内的氢气与水蒸气混合气体的流量，在第一氢气浓度检测仪312检测的氢气浓度较低时，通过加料管343适时的向反应罐33内添加镁粉(铝粉)。分支管路311上安装有气体流量控制阀314，在第二管路 31内的氢气浓度稳定时，说明第二管路31内主要为氢气，这时调节气体流量控制阀314的流量，调节进入到蒸汽轮机4内氢气与水蒸气的比例，为蒸汽轮机提供最佳工质，使蒸汽轮机4能够最大限度的进行发电。

进一步地，参照图4和图6，冷凝罐5包括内冷却管52、氢气罐53与外冷却罐54。内冷却管52可选用直管，氢气罐53包裹在内冷却管52的外部，且对氢气罐53与内冷却管52的连接处进行密封，且使密封至少能承受5MPa的压力，氢气罐53与内冷却管52之间形成用于氢气与水蒸气混合气体中水蒸气冷凝的内夹层。外冷却罐54包裹在氢气罐53的外部，且对外冷却罐54与氢气罐53的连接处进行密封，外冷却罐54与氢气罐 53之间形成用于循环冷却水通过的外夹层。

内冷却管52的底部与外冷却罐54的底部连接有第二进水管，第二进水管的另一端连接到冷却水泵55上，冷却水泵55的控制端电连接到PLC 模块91上；内冷却管52的顶部连接有第二出水管，外冷却罐54的顶部连接有第三出水管，对氢气罐53冷凝过后的冷却水分别经第二出水管与第三出水管排出。本实施例中使用的冷却水为循环冷却水，且氢气与水蒸气的混合气体经冷凝罐5冷凝过后，氢气与水蒸气的混合气体的温度可从500℃左右降至低于30℃。

第三管路41的出气端与氢气罐53的底部连通，第三管路41上安装有第三单向阀，使氢气与水蒸气的混合气体只能经第三管路41进入到氢气罐 53内。氢气罐53的底部还连接有排气管，排气管上安装有气液分离器。氢气与水蒸气的混合气体经第三管路41进入到内夹层内，内冷却管52内的冷却水与外夹层内的冷却水同时对氢气罐53内氢气与水蒸气混合气体中的水蒸气进行降温冷凝，内夹层内冷凝液化后的水经排气管排出。

第四管路51的进气端与氢气罐53的顶部连接，第四管路51的出气管 342与干燥罐6的底部连接，第四管路51上安装有第六球阀511。干燥罐6 的内部设有干燥剂，干燥剂对进入到干燥罐6内的残存的微量水蒸气的进行干燥，以进一步对氢气净化提纯。干燥罐6可分为干燥罐6本体与干燥罐6盖板34，干燥罐6盖板34与干燥罐6本体可拆卸连接，以便于工作人员更换干燥罐6本体内的干燥剂。

进一步地，参照图4，送气管路61的进气端与干燥罐6盖板34连接，且送气管路61与干燥罐6本体的内部连通。

氢气暂存模块700包括暂存罐701、供气管路702、流量调节阀703、第一电控单向阀704、流量变送器705、支气管路706、第二电控单向阀707 和第二氢气浓度检测仪708。暂存罐701的进气端与送气管路61的出气端连接，供气管路702的进气端以暂存罐701的出气端连接，供气管路702 的出气端与氢燃料电池7的进气端连接，供气管路702向氢燃料电池7供应氢气。

流量调节阀703、第一电控单向阀704、流量变送器705依次安装于供气管路702上，支气管路706安装于供气管路702上，第一电控单向阀704 使氢气只能从暂存罐701流向氢燃料电池7。支气管路706的进气端连接于流量调节阀703与第一电控单向阀704之间的送气管路61上，支气管路 706的出气端连接于第一电控单向阀704与流量变送器705之间的送气管路61上，第二电控单向阀707与第二氢气浓度检测仪708依次安装在支气管路706上，第二电控单向阀707使氢气只能从第一支气管路706的前端流向尾端。第五管路81连接有供气管路702上，以便使真空泵8能够整个系统进行抽真空处理。

流量调节阀703、第一电控单向阀704、流量变送器705、第二电控单向阀707和第二电控单向阀707均电连接到PLC模块91上。PLC模块91 能够控制流量调节阀703、第一电控单向阀704与第二电控单向阀707的启闭，且流量调节阀703和流量变送器705的参数数值显示于控制屏92上。

第二球阀62安装于供气管路702的尾端，在供气管路702上第二球阀 62的前端还安装有电动压力调节阀709，氢燃料电池7在使用的过程中，供应的氢气压力通过电动压力调节阀709控制在.bar至.bar的范围内，以满足氢燃料电池7正常工作的需求。

本发明实施例的工作过程：

1、首先关闭第一球阀11与第二球阀62，打开第三球阀82、第四球阀 123和第五球阀211，利用真空泵8对蒸汽发生器1、导气管路12、蒸汽加热器2、第一管路21、反应釜3、第二管路31、蒸汽轮机4、第三管路41、冷凝罐5、第四管路51、干燥罐6、送气管路61、第五管路81、暂存罐701 以及供气管路702的内部进行抽真空处理，抽真空处理完成后，关闭第三球阀82、第四球阀123和第五球阀211；

2、蒸汽发生器1生成饱和水蒸气：

打开第一球阀11，首先通过进水水泵17向第一炉体13内供水，启动第一电磁加热器15，利用第一加热线圈14对第一炉体13内的水进行加热，观察第一温度变送器、第一压力变送器及第一压力表的数值，待第一压力变送器与第一压力表的数值稳定后，即第一炉体13的内部已生成饱和水蒸气；

3、调节控制模块200调节控制导气管路12内饱和水蒸气的流量与压力：

打开第四球阀123，调节电动调节阀201上饱和水蒸气的流量与压力参数，PLC模块91利用第三压力变送器202、第四温度变送器203以及差压变送器205传输过来的数据对导气管路12内饱和水蒸气的流量进行计算，然后与电动调节阀201上设定的流量值进行对比，并对导气管路12内饱和水蒸气的流量做出流量补偿，并将第三压力变送器202显示的数值与电动调节阀201设定的饱和水蒸气的压力值进行对比，然后对导气管路12 内饱和水蒸气的压力做出压力补偿；

4、蒸汽加热器2对饱和水蒸气进行二次加热生成高温过热水蒸气：

打开第四球阀123的同时启动第二电磁加热器24，利用第二加热线圈 23对第二炉体22内的饱和水蒸气进行二次加热，观察第二温度变送器、第二压力变送器、第二压力表及第三温度变送器的数值，待第二温度变送器与第三温度变送器的数值稳定后，饱和水蒸气已生成高温过热水蒸气，然后打开第五球阀211，使高温过热水蒸气流入到反应釜3内；

5、反应釜3内过热水蒸气与镁粉(铝粉)进行反应：

启动第三电磁加热器383，利用第三加热线圈382对反应罐33进行预热，并设定制氢反应的温度条件，待反应罐33预热到设定的温度后，再打开第五球阀211，使高温过热水蒸气进入到反应罐33的内部，打开第五球阀211的同时，启动搅拌电机362，搅拌桨351对镁粉(铝粉)进行搅拌，高温过热水蒸气进入到反应罐33内后与镁粉(铝粉)发生反应，生成氢气，根据第一氢气浓度检测仪312显示的数值判断反应罐33内的镁粉(铝粉) 的剩余情况，在镁粉(铝粉)不足时，及时的通过加料管343向反应罐33 的内部添加镁粉(铝粉)；

电控箱会将反应罐33内的温度实时的反应到控制屏92上，若高温过热水蒸气与镁粉(铝粉)的反应过于剧烈，使反应罐33内的温度快速升高并超过设定值，PLC模块91会启动降温水泵372，利用螺旋冷却管371内对反应罐33的内部进行降温，使反应罐33内部的温度降到设定温度以下；

6、氢气与水蒸气混合气体经过蒸汽轮机4进行发电：

反应釜3内产生氢气后，氢气与水蒸气输送到蒸汽轮机4内进行发电，在蒸汽轮机4发电的过程中，调节分支管路311上水蒸气的流量，从而调节进入到蒸汽轮机4内的氢气与水蒸气的比例，为蒸汽轮机4提供最佳氢气与水蒸气的混合气体工质，提高蒸汽轮机的发电效率；

7、冷凝罐5对氢气与水蒸气混合气体中的水蒸气进行冷凝液化：

启动冷却水泵55，内冷却管52与外冷却罐54同时对氢气罐53内的水蒸气进行冷凝液化，然后冷凝液化后的氢气与水蒸气的混合气体经第四管路51进入到干燥罐6内；

8、干燥罐6对氢气与水蒸气混合气体中的水蒸气进行干燥吸收：

氢气与水蒸气混合气体进入到干燥罐6内后，干燥罐6内的干燥剂对水蒸气进行吸附；

9、氢气暂存模块700调节控制进入到氢燃料电池7的氢气浓度：

打开第二电控单向阀707，第二氢气浓度检测仪708检测支气管路706 内的氢气浓度并将参数显示到控制屏92上；当氢气浓度达到氢燃料电池7 工作运行的要求时，打开第一电控单向阀704，并将流量调节阀703的流量调节到设定值，且将电动压力调节阀709的压力调节到设定值，然后供气管路702向氢燃料电池7供应氢气；

当氢气浓度达不到氢燃料电池7正常工作的要求时，及时关闭第六球阀511并对干燥罐6内的干燥剂进行检测更换；

10、氢燃料电池7进行发电，并向其他应用设备供应特定的电压以驱使其他应用设备工作。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，包括

蒸汽发生器，其进水管路的前端设有第一球阀，用于生成饱和水蒸气；

蒸汽加热器，其进气端通过导气管路与蒸汽发生器的出气端相连，导气管路上设有用于控制进入到蒸汽加热器内的饱和水蒸气流量与压力大小的调节控制模块，用于对蒸汽发生器生成的饱和水蒸气进行二次加热以生成过热水蒸气；

反应釜，其内部设有活性金属，其进气端通过第一管路与蒸汽加热器的出气端相连，用于过热水蒸气与活性金属反应制取氢气；

蒸汽轮机，其进气端通过第二管路与反应釜的出气端相连，用于回收反应釜内制氢化学反应过程释放的大量热量进行发电；

冷凝罐，其进气端通过第三管路与蒸汽轮机的出气端相连，用于对水蒸气与氢气混合气体中的水蒸气进行冷凝液化；

干燥罐，其进气端通过第四管路与冷凝罐的出气端相连，用于对水蒸气与氢气混合气体中的水蒸气进行干燥净化；

氢燃料电池，其进气端通过送气管路与干燥罐的出气端相连，送气管路的末端设有第二球阀，通气管路上设有用于调节与控制送气管路内氢气流量与压力大小的氢气暂存模块；

真空泵，其进气端通过第五管路与送气管路相连，第五管路上设有第三球阀，第一球阀与第二球阀关闭、第三球阀开启后真空泵以对蒸汽发生器、蒸汽加热器、导气管路、调节控制模块、反应釜、第一管路、蒸汽轮机、第二管路、冷凝罐、第三管路、干燥罐、第四管路、送气管路、氢气暂存模块以及第五管路的内部进行抽真空处理，真空泵完成抽真空处理后关闭第三球阀；以及

控制站，与蒸汽发生器、蒸汽加热器、调节控制模块、反应釜、蒸汽轮机、冷凝罐、干燥罐以及氢气暂存模块电连接，用于调节控制蒸汽发生器、蒸汽加热器、调节控制模块、反应釜、蒸汽轮机、冷凝罐、干燥罐以及氢气暂存模块的工作情况。

2.根据权利要求1所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述蒸汽发生器包括内部设有纯净水的第一炉体，所述第一炉体的外壁上缠绕有第一加热线圈，所述第一加热线圈的前端与后端分别连接有第一电磁加热器与第一变频器，所述第一炉体的底部安装排污管与进水部分，所述排污管上安装有高压排污阀，所述第一炉体上设有第一减压阀、第一温度变送器、第一压力变送器、第一安全阀、第一压力表、液位计与温度计，所述第一温度变送器连接于第一减压阀的尾端；

所述第一电磁加热器、第一变频器、第一减压阀、第一温度变送器、第一压力变送器、第一安全阀、第一压力表、液位计与温度计均与控制站电连接。

3.根据权利要求1所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述蒸汽加热器包括与导气管路尾端连通的第二炉体，所述第二炉体的进气端与导气管路尾端连接，所述第二炉体的外壁上缠绕有第二加热线圈，所述第二加热线圈的前端与后端分别连接有第二电磁加热器与第二变频器，所述第二炉体上设有第二减压阀、第二温度变送器、第二压力变送器、第二安全阀、第二压力表与第三温度变送器，所述第二温度变送器连接于第二减压阀的尾端，所述第三温度变送器安装于第二炉体的外壁上；

所述第二电磁加热器、第二变频器、第二减压阀、第二温度变送器、第二压力变送器、第二安全阀、第二压力表与第三温度变送器均与控制站电连接。

4.根据权利要求1所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述调节控制模块使导气管路分为第一导气管与第二导气管，所述第一导气管的进气端与蒸汽加热器的出气端连接，所述第一导气管的出气端上设有第一取压法兰，所述第一导气管的前端设有第四球阀，所述第二导气管的进气端上设有第二取压法兰，所述第二导气管的出气端与蒸汽加热器的进气端连接，所述第二取压法兰与第一取压法兰通过螺栓固定连接，所述第一取压法兰与第二取压法兰之间设有孔板，所述孔板上设有出气孔，所述出气孔的直径从第一取压法兰向第二取压法兰逐渐地变大；

所述第一取压法兰上连接有第一导压管，所述第一导压管上设有第一截止阀，所述第一导压管的尾端连接有第一冷凝管，所述第二取压法兰上连接有第二导压管，所述第二导压管上设有第二截止阀，所述第二导压管的尾端连接有第二冷凝管；

所述调节控制模块包括电动调节阀、第三压力变送器、第四温度变送器、三阀组和差压变送器，所述电动调节阀与第三压力变送器依次安装在第一导气管上，所述第四温度变送器安装在第二导气管上，所述三阀组的高压阀与第一冷凝管及差压变送器的高压端连接，所述三阀组的低压端与第二冷凝管及差压变送器的低压端连接，所述电动调节阀、第三压力变送器、第四温度变送器以及差压变送器均与控制站电连接。

5.根据权利要求1所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述反应釜包括

反应罐，设于机架上，其内部为过热水蒸气与活性金属反应区域，反应罐的底部设有废料的下料管；

盖板，固定于反应罐的顶端且密封住反应罐，盖板上设有用于活性金属加料的加料管，所述第一管路的出气端位于反应罐内的底部，所述第二管路的进气端位于反应罐内的顶部

搅拌轴与搅拌桨，搅拌轴转动连接于盖板上，搅拌桨设于搅拌轴的底部，搅拌轴的顶部穿过盖板且设有从动带轮；以及

搅拌电机，设于机架上，其输出轴上设有主动带轮，所述主动带轮与从动带轮上缠绕有皮带，所述搅拌电机与控制站电连接，用于带动搅拌轴与搅拌桨转动。

6.根据权利要求5所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述下料管上设有第一上球阀与第一下球阀，所述第一上球阀位于第一下球阀的上方，所述第一上球阀与第一下球阀之间的下料管为用于储存反应产物的下料预存空间。

7.根据权利要求5所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述盖板上设有上料管，所述上料管上设有第二上球阀与第二下球阀，所述第二上球阀位于第二下球阀的下方，所述第二上球阀与第二下球阀之间的上料管为用于储存活性金属的加料预存空间。

8.根据权利要求5所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述反应罐的内部设有螺旋冷却管，所述螺旋冷却管的进水端与出水端均穿过盖板，所述螺旋冷却管沿搅拌轴螺旋设置，所述螺旋冷却管的进水端上连接有第一进水管，所述第一进水管连接于降温水泵上，所述降温水泵与控制站电连接，所述第一进水管上设有第五球阀，所述螺旋冷却管的出水端上连接有第一出水管；

所述反应罐的外部包裹有预热罐，所述预热罐与反应罐之间形成预热层，所述预热层内设有预热油，所述预热油内穿设有第三加热线圈，所述第三加热线圈的前端与后端分别连接有第三电磁加热器第三变频器，所述第三电磁加热器与第三变频器与控制站电连接。

9.根据权利要求5所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述机架上设有支撑杆，所述支撑杆上设有减速机，所述减速机上设有摇柄，所述减速机上设有拉绳，所述支撑杆的顶部设有两个定滑轮，所述拉绳缠绕有两个定滑轮上，所述拉绳的另一端可钩挂于反应罐上。

10.根据权利要求1所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述冷凝罐包括内冷却管、氢气罐与外冷却罐，所述氢气罐包裹在内冷却管的外部，所述氢气罐与内冷却管之间形成用于通氢气的内夹层，所述外冷却罐包裹在氢气罐的外部，所述外冷却罐与氢气罐之间形成用于通外冷却水的外夹层；

所述内冷却管与外冷却罐的底部连接有第二进水管，所述第二进水管连接到水泵上，所述内冷却管的顶部与外冷却罐的顶部分别设有第二出水管与第三出水管，所述氢气罐的底部设有排气管，所述排气管上安装有气液分离器。

11.根据权利要求1所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述氢气暂存模块包括暂存罐、供气管路、流量调节阀、第一电控单向阀、流量变送器、支气管路、第二电控单向阀和第二氢气浓度检测仪；

所述暂存罐的进气端与送气管路的出气端连接，所述供气管路的进气端与暂存罐的出气端连接，所述供气管路的出气端与氢燃料电池的进气端连接，所述流量调节阀、第一电控单向阀与流量变送器依次安装在供气管路上，所述支气管路一端连接到流量调节阀与第一电控单向阀之间的供气管路上、另一端连接到第一电控单向阀与流量变送器之间的供气管路上，所述第二电控单向阀和第二氢气浓度检测仪依次安装在支气管路上。

12.根据权利要求1至11任一所述的基于活性金属水解制氢的氢-热-电联供集成系统，其特征在于，所述控制站包括PLC模块和与PLC模块电连接的控制屏；

所述蒸汽发生器、蒸汽加热器、调节控制模块、反应釜、蒸汽轮机、冷凝罐、干燥罐以及氢气暂存模块均与PLC模块电连接。

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