一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统

1.本技术涉及氢气制备生产领域，尤其是涉及一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统。


背景技术：

2.目前，利用活性金属作为原料水解制氢引起了广泛研究者的关注，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，而在水蒸气作为氧化剂的制氢反应中，更高温度的水蒸气参与制氢反应能显著提升制氢效率。如专利文献cn113336192a中均记载利用高温水蒸气与活性金属进行反应制氢。
3.mg+h2o=mgo+h2∆
hr=-359.8kj/mol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，然后让金属镁与过热水蒸气进行反应，但是过热水蒸气进入到制氢反应釜内后，过热水蒸气的压力、流量以及温度不容易控制，而高温过热水蒸气与金属镁会发生化剧烈的氧化反应如上述反应方程式，并在产氢的过程中产生伴随大量的热量的释放，易引发安全隐患。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，该系统通过制备温度、压力及流量等参数可控的高温的过热水蒸气来制备氢气，高温水蒸气作为制氢反应的氧化剂提高了活性金属水解制氢过程的动力学条件及反应效率，同时对于水蒸气的温度、压力及流量的可控性使得制氢过程的更加安全。
5.本技术提供的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，采用如下的技术方案：一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，包括用于制取饱和水蒸汽的蒸汽发生器、用于二次加热饱和水蒸汽的蒸汽加热器以及用于控制蒸汽发生器与蒸汽加热器的控制站；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、第一压力变送器、第一安全阀与第一压力表，所述第一减压阀的尾端连接有第一温度变送器；所述蒸汽发生器与蒸汽加热器之间连接有导气管，所述导气管上设有用于调节饱和水蒸汽流量与压力参数的电动调节阀；蒸汽加热器包括与导气管尾端连通的第二炉体，所述第二炉体的外壁上缠绕有第二加热线圈，所述第二炉体的进气端与导气管尾端连接，所述第二炉体上设有第二减压阀、第三压力变送器、第二安全阀与第二压力表，所述第二减压阀的尾端连接有第二温度变送器，所述第二炉体上设有出气管；
所述第一压力变送器、第一压力表、第一温度变送器、电动调节阀、第三压力变送器、第二压力表以及第二温度变送器均与控制站电连接。
6.优选的，所述导气管分为第一导气管与第二导气管，所述电动调节阀设在第一导气管上，所述第一导气管的进气端与蒸汽发生器的出气端连接，所述第一导气管的后端设于第二压力变送器，所述第一导气管的出气端上设有第一取压法兰，所述第二导气管的出气端与蒸汽加热器的进气端连接，所述第二导气管上设有第三温度变送器，所述第二导气管的进气端上设有第二取压法兰，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，所述第一冷凝管的出气端连接在三阀组的高压阀上，所述三阀组的低压阀与第二冷凝管的出气端连接，所述三阀组上连接有差压变送器；所述第二压力变送器、第三温度变送器以及差压变送器均与控制站电连接；控制站根据孔板流量公式q=k*d
ꢀ²
*ε*α*√（（
△
p*p 1
*t）/（ρ1*p*t 1
））计算出第一导气管内的流量，并与电动调节阀设定的流量值进行对比，然后对电动调节阀做出流量补偿，与此同时plc模块对第二压力变送器的压力值与电动调节阀上设定的压力值做对比，然后对电动调节阀做出压力补偿。
7.优选的，所述控制站包括plc模块与控制屏；所述第一减压阀、第一压力变送器、第一压力表、第一温度变送器、第二减压阀、第三压力变送器、第二压力表、第二温度变送器、第二压力变送器、第三温度变送器以及差压变送器均与plc模块电连接。
8.优选的，所述第二导气管上设有第一单向阀，所述第一单向阀仅能使饱和水蒸汽从第二导气管流向第二炉体内，所述第一单向阀与plc电连接。
9.优选的，所述第二炉体的外壁上设有第四温度变送器，所述第四温度变送器与plc模块电连接。
10.优选的，所述第一加热线圈上连接有第一电磁加热器与第一变频器，所述第一电磁加热器和第一变频器均与plc模块电连接。
11.优选的，所述第二加热线圈上连接有第二电磁加热器与第二变频器，所述第二电磁加热器和第二变频器均与plc模块电连接。
12.优选的，所述第一炉体上安装有液位计和温度计，所述液位计和温度计均与plc模块电连接。
13.优选的，所述进水部分包括水箱与水泵，所述水箱与自来水管相连，所述水泵的进水端连接在水箱上，所述水泵的出水端与第一炉体相连，所述水泵与plc模块电连接。
14.优选的，所述水箱上安装有进水管，所述进水管位于水箱内的尾端设有控制水箱水位的浮球阀。
15.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：高温过热水蒸气制备系统采用变频电磁加热技术作为热源加热液态水产生高温
过热水蒸气，该过程的热利用效率高且产生的水蒸气稳定。由蒸汽发生器产生一定压力的临界饱和水蒸汽，通过电动调节阀控制饱和水蒸汽的流量与压力，及差压变送器测得的差压值结合导管内温度、压力补偿的数值精确计算流量的大小，经控制与检测后的饱和水蒸汽通入蒸汽加热器中再次加热以获得更高温度的水蒸气（100-1000℃），此过程制备的过热水蒸气实现了相对低压高温，提高了过热水蒸气制备的安全性。此外，该系统制备的高温过热水蒸气的压力、温度及流量等参数都可精确控制，自动化控制，操控安全方便。
附图说明
16.图1是本技术实施例的整体结构系统图。
17.图2是本技术实施例中plc模块的电路图。
18.图3是本技术实施例中孔板结构示意图。
19.附图标记说明：1、蒸汽发生器；11、第一炉体；12、第一加热线圈；121、第一电磁加热器；122、第一变频器；13、排污管；131、高压排污阀；141、液位计；142、温度计；151、水箱；152、水泵；153、进水管；154、浮球阀；16、第一测量管；161、第一减压阀；162、第一温度变送器；163、第一压力变送器；164、第一安全阀；165、第一压力表；17、导气管；171、第一导气管；172、第一取压法兰；173、第一球阀；174、电动调节阀；175、第二压力变送器；176、孔板；177、第一导压管；178、第一截止阀；179、第一冷凝管；181、第二导气管；182、第二取压法兰；183、第三温度变送器；184、第一单向阀；185、第二导压管；186、第二截止阀；187、第二冷凝管；191、三阀组；192、差压变送器；2、蒸汽加热器；21、第二炉体；22、第二加热线圈；221、第二电磁加热器；222、第二变频器；23、出气管；231、第二球阀；232、第二单向阀；24、第二测量管；241、第二减压阀；242、第二温度变送器；243、第三压力变送器；244、第二安全阀；245、第二压力表；25、第四温度变送器；3、控制站；31、plc模块；32、控制屏；4、氢气制备反应釜；41、电动压力调节阀。
具体实施方式
20.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
21.本技术实施例公开一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统。
22.参照图1和图2，高温过热水蒸气制备系统包括蒸汽发生器1、蒸汽加热器2与控制站3。蒸汽发生器1对纯净水进行加热，产生饱和水蒸汽，蒸汽发生器1与蒸汽加热器2连通，蒸汽加热器2对蒸汽发生器1产生的饱和水蒸汽进行二次加热，使饱和水蒸汽变成过热水蒸气以实现更高的温度，便于氢气制备反应釜4制备氢气。控制站3包括plc模块31与控制屏32，蒸汽发生器1与蒸汽加热器2均连接到plc模块31上，plc模块31将蒸汽发生器1与蒸汽加热器2的各项数据显示到控制屏32上，且控制屏32为触摸屏，工作人员通过控制屏32控制蒸汽发生器1与蒸汽加热器2。
23.参照图1和图2，蒸汽发生器1包括设在蒸汽发生器1壳体内部的第一炉体11，第一炉体11外壁上缠绕有第一加热线圈12，第一加热线圈12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12上的前端和后端分别连接有第一电磁加热器121与第一变频器122，第一电磁加热器121连接到三项交流电上。三相电经第一电磁加热器121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12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11产生涡流效应。第一炉体11内的涡流使得在第一炉体11的表面产生趋肤效应，趋肤效应会使得第一炉体11表面产生大量热量，从而实现对第一炉体11内部的纯净水快速加热的目的。对第一炉体11加热过后，第一变频器122再对电流进行整流逆变使其顺利回流。
24.参照图1和图2，第一炉体11底部的最低处连接有排污管13，排污管13的尾端安装有高压排污阀131。第一炉体11的侧壁上安装有液位计141与温度计142，液位计141与温度计142均与plc模块31电连接，并将第一炉体11内水的液位与温度显示到控制屏32上。在plc模块31上设定第一炉体11的干烧温度，温度计142传输到plc模块31上的温度大于设定温度时，plc模块31产生干烧信号，这时plc模块31控制第一电磁加热器121关闭，使第一加热线圈12不再产生电流。在其他实施例中，还可在第一炉体11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31电连接，干烧保护仪器的温度过高时，plc模块31产生干烧信号，这时plc模块31控制第一电磁加热器121关闭，使第一加热线圈12不再产生电流。
25.参照图1和图2，第一炉体11的底部还安装有进水部分，进水部分包括水箱151与水泵152，水箱151与水泵152均固定安装在蒸汽发生器1的壳体上。水箱151上安装有进水管153，进水管153的进水端与自来水管相连，进水管153的尾端位于水箱151内，且进水管153的尾端安装有用以控制水箱151内水位的浮球阀154。水泵152的进水端与水箱151侧壁的底部连通，水泵152的出水端连接到第一炉体11的底部，水泵152的控制模块电连接到plc模块31上，自动控制水泵152的启闭。
26.参照图1和图2，第一炉体11的顶部安装有出气部分，出气部分包括第一测量管16与导气管17，导气管17用于连通蒸汽发生器1与蒸汽加热器2，导气管17的进气端连接到第一炉体11的出气端上，导气管17的出气端连接到蒸汽加热器2上。第一测量管16连接到导气管17上，第一测量管16上安装有第一减压阀161、第一温度变送器162、第一压力变送器163、第一安全阀164与第一压力表165，第一温度变送器162连接到第一减压阀161的尾端。第一减压阀161的作用是将第一测量管16内的饱和水蒸汽减压后，然后第一温度变送器162再对饱和水蒸汽的温度进行测量，以避免第一温度变送器162受到高压饱和水蒸汽的破坏。
27.参照图1和图2，第一减压阀161、第一温度变送器162与第一压力变送器163均电连接到plc模块31上，通过控制屏32操控第一减压阀161阀门的开口的大小，第一温度变送器162与第一压力变送器163分别将第一炉体11内的温度与压力参数传输到plc模块31，并显示到控制屏32上，工作人员在plc模块31上设定一定温度与压力的报警参数，第一温度变送器162与第一压力变送器163的参数一旦超过报警参数，plc模块31会产生超温超压报警信号，同时plc模块31将超温超压报警信号输出显示在控制屏32上，以提醒工作人员，便于工作人员及时做出相应的调整。
28.参照图1和图2，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121运行的安全性，同时采用变频加热技术，在plc模块31内建pid整定程序，使蒸汽压力更加稳定，节能效果更加突出，第一炉体11表面热负荷小，使用寿命长。并且第一炉体11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11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32上显示故障所在位置。
29.进一步地，参照图1和图2，在一较佳的实施例中，导气管17上设有饱和水蒸汽流量及压力控制部分，饱和水蒸汽流量控制部分使得导气管17分成第一导气管171与第二导气管181，饱和水蒸汽流量控制部分分为饱和水蒸汽流量及压力调节部分和饱和水蒸汽流量及压力反馈部分。第一导气管171上安装有第一球阀173，第一球阀173阀门的开度可调节。饱和水蒸汽流量及压力调节部分采用电动调节阀174，电动调节阀174安装于第一球阀173后端的第一导气管171上，电动调节阀174可调节第一导气管171内后端饱和水蒸汽的流量以及压力，电动调节阀174的控制端电连接到plc模块31上，通过plc实现对电动调节阀174的带动调节，且电动调节阀174将调节参数显示到控制屏32上。
30.参照图1和图2，饱和水蒸汽流量计压力反馈部分为流量及压力测量反馈部分，其包括设在第一导气管171上的第一取压法兰172，第一取压法兰172位于第一导气管171的尾端，第一导气管171上还设有第二压力变送器175，第二压力变送器175位于电动调节阀174与第一取压法兰172之间的第一导气管171上。第二导气管181的进气端上安装有第二取压法兰182，第二取压法兰182与第一取压法兰172通过螺栓固定连接，第二导气管181的出气端连接到蒸汽加热器2的进气端上。第二导气管181上依次安装有第三温度变送器183与第一单向阀184，第三温度变送器183和第一单向阀184均与plc模块31电连接，第三温度变送器183将测量的第二导气管181内的饱和水蒸汽的温度传输到plc模块31中并显示到控制屏32上。第一单向阀184使饱和水蒸汽能从第二取压法兰182端流向蒸汽加热器2。
31.参照图1和图3，第一取压法兰172与第二取压法兰182通过螺栓固定连接，第一取压法兰172与第二取压法兰182之间安装有孔板176，孔板176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172向第二取压法兰182逐渐地变大。孔板176在第一导气管171与第二导气管181上起到节流的作用，使第一导气管171与第二导气管181产生压力差。
32.参照图1和图2，第一取压法兰172上连接有第一导压管177，第一导压管177上安装有第一截止阀178，第一导压管177的尾端连接连接到第一冷凝管179的进气端上，第一冷凝管179的出气端上连接到三阀组191的高压阀上；第二取压法兰182上连接有第二导压管185，第二导压管185上安装有第二截止阀186，第二导压管185的尾端连接到第二冷凝管187的进气端上，第二冷凝管187的出气端上连接三阀组191的低压阀上；三阀组191与差压变送器192连接，差压变送器192的高压端与三阀组191的高压阀连接，差压变送器192的低压端与三阀组191的低压阀连接。差压变送器192与plc模块31电连接，差压变送器192将第一取压法兰172与第二取压法兰182之间的压强差测量出来传输到plc模块31并显示到控制屏32上。
33.通过孔板176流量公式q=k*d
ꢀ²
*ε*α*√（（
△
p*p 1
*t）/（ρ1*p*t 1
））计算出经过第一导气管171与第二导气管181内的流量。
34.其中，p 1
为大气压；t 1
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192显示的压差；p为第二压力变送器175显示的压力；t为第三温度变送器183显示的温度；上述公式嵌入到plc模块31中，plc模块31通过上述公式计算出导气管17内饱和水蒸汽的流量大小，并与电动调节阀174上设定的流量值作对比，然后plc模块31再对电动调节阀174做出流量补偿，重新调节电动调节阀174上的流量值，从而实现对进入到蒸汽加热器2内的饱和水蒸汽的流量进行控制；第二压力变送器175将第一导气管171内的压力显示到plc模块31上，plc模块31对第二压力变送器175传送过来的数值与电动调节阀174上设定的饱和水蒸汽的压力值作对比，然后plc对电动调节阀174做出压力补偿重新调节电动调节阀174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。
35.参照图1和图2，蒸汽加热器2包括设在蒸汽发生器1壳体内的第二炉体21，第二炉体21的外壁上缠绕有第二加热线圈22。第二加热线圈22上的前端和后端分别连接有第二电磁加热器221与第二变频器222，第二加热线圈22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。第二电磁加热器221连接到三项交流电上。三相电经第二电磁加热器221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22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21产生涡流效应。第二炉体21内的涡流使得在第二炉体21的表面产生趋肤效应，趋肤效应会使得第二炉体21表面产生大量热量，从而实现对第二炉体21内部的纯净水快速加热的目的。对第二炉体21加热过后，第二变频器222再对电流进行整流逆变使其顺利回流。
36.参照图1和图2，第二炉体21的进气端与第二导气管181的尾端连接，第二炉体21的出气端上安装有出气管23，在出气管23上安装有第二测量管24，第二测量管24上安装有第二减压阀241、第二温度变送器242、第三压力变送器243、第二安全阀244与第二压力表245，第二温度变送器242连接到第二减压阀241的尾端。第二减压阀241的作用使将第二测量管24内的过热水蒸气的减压后，然后第二温度变送器242再对过热水蒸气进行测量，以避免第二温度变送器242受到高压过热水蒸气的破坏。
37.参照图1和图2，第二减压阀241、第二温度变送器242与第三压力变送器243均电连接到plc模块31上，通过控制屏32操控第二减压阀241阀门的开口的大小，第二温度变送器242与第三压力变送器243分别将第二体内的温度与压力参数传输到plc模块31，并显示到控制屏32上，工作人员在plc模块31上设定一定温度与压力的报警参数，第二温度变送器242与第三压力变送器243的参数一旦超过报警参数，plc模块31会产生超温超压报警信号，同时plc模块31将超温超压报警信号输出显示在控制屏32上，以提醒工作人员，便于工作人员及时做出相应的调整。
38.参照图1和图2，出气管23上安装有第二球阀231与第二单向阀232，第二单向阀232与plc模块31电连接。出气管23的尾端与氢气制备反应釜4连接，氢气制备反应釜4的前端连接有电动压力调节阀41，使进入到氢气制备反应釜4内的过热水蒸气的压力以及流量得到控制，便于控制氢气制备反应釜4内部的制氢反应过程。电动压力调节阀41与plc模块31连接，便于工作人员通过控制屏32调节控制电动压力调节阀41。
39.参照图1和图2，第二炉体21的外壁上安装有第四温度变送器25，第四温度变送器
25与plc模块31电连接，第四温度变送器25将第二炉体21外壁的温度传输到plc模块31并显示到控制屏32上。
40.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242显示的温度调节第二电磁加热器221的频率，从而调整第二炉体21内的过热水蒸气的温度，第二炉体21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21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32上显示故障所在位置。
41.本高温过热水蒸气制备系统的工作过程：通过水泵152向第一炉体11内供水，供水完成后，打开第一电磁加热器121，并调节第一减压阀161的压力，然后观察控制屏32上液位计141、温度计142、第一温度变送器162、第一压力变送器163以及第一压力表165的数值，（若第一炉体11内的水不足时，及时通过水泵152向第一炉体11内供水）；待第一炉体11内的饱和水蒸汽的压力以及温度达到设定值时，打开第一球阀173，并调节电动调节阀174上饱和水蒸汽的压力、流量参数；plc模块31根据第二压力变送器175的数值与电动调节阀174设定的压力做对比，然后对电动调节阀174做出压力补偿；plc模块31通过孔板176流量公式计算出导气管17内流经电动调节阀174后的流量值，并与电动调节阀174上设定的流量值做对比，然后对电动调节阀174做出流量补偿；打开第一单向阀184的同时开启第二电磁加热器221，并调节第二减压阀241的压力，然后观察控制屏32上第二温度变送器242、第三压力变送器243、第二压力表245以及第四温度变送器25的数值，（若第四温度变送器25的温度过高，说明第二炉体21内饱和水蒸气不足或者未存在饱和水蒸气，这时需要检查第一单向阀184是否开启，若第一单向阀184呈开启状态，这时需要及时关闭第二电磁加热器221、第二变频器222以及第一球阀173，对第一导气管171与第二导气管181进行检查）；待第二炉体21内的饱和水蒸汽的压力以及温度达到设定值时，打开第二球阀231与第二单向阀232，使过热水蒸气进入到氢气制备反应釜4内参与制氢反应。
42.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，包括用于制取饱和水蒸汽的蒸汽发生器、用于二次加热饱和水蒸汽的蒸汽加热器以及用于控制蒸汽发生器与蒸汽加热器的控制站；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、第一压力变送器、第一安全阀与第一压力表，所述第一减压阀的尾端连接有第一温度变送器；所述蒸汽发生器与蒸汽加热器之间连接有导气管，所述导气管上设有用于调节饱和水蒸汽流量与压力参数的电动调节阀；蒸汽加热器包括与导气管尾端连通的第二炉体，所述第二炉体的外壁上缠绕有第二加热线圈，所述第二炉体的进气端与导气管尾端连接，所述第二炉体上设有第二减压阀、第三压力变送器、第二安全阀与第二压力表，所述第二减压阀的尾端连接有第二温度变送器，所述第二炉体上设有出气管；所述第一压力变送器、第一压力表、第一温度变送器、电动调节阀、第三压力变送器、第二压力表以及第二温度变送器均与控制站电连接。2.根据权利要求1所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述导气管分为第一导气管与第二导气管，所述电动调节阀设在第一导气管上，所述第一导气管的进气端与蒸汽发生器的出气端连接，所述第一导气管的后端设于第二压力变送器，所述第一导气管的出气端上设有第一取压法兰，所述第二导气管的出气端与蒸汽加热器的进气端连接，所述第二导气管上设有第三温度变送器，所述第二导气管的进气端上设有第二取压法兰，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，所述第一冷凝管的出气端连接在三阀组的高压阀上，所述三阀组的低压阀与第二冷凝管的出气端连接，所述三阀组上连接有差压变送器；所述第二压力变送器、第三温度变送器以及差压变送器均与控制站电连接；控制站根据孔板流量公式q=k*d
ꢀ²
*ε*α*√（（
△
p*p 1
*t）/（ρ1*p*t 1
））计算出第一导气管内的流量，并与电动调节阀设定的流量值进行对比，然后对电动调节阀做出流量补偿，与此同时plc模块对第二压力变送器的压力值与电动调节阀上设定的压力值做对比，然后对电动调节阀做出压力补偿。3.根据权利要求2所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述控制站包括plc模块与控制屏；所述第一减压阀、第一压力变送器、第一压力表、第一温度变送器、第二减压阀、第三压力变送器、第二压力表、第二温度变送器、第二压力变送器、第三温度变送器以及差压变送器均与plc模块电连接。4.根据权利要求3所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在
于，所述第二导气管上设有第一单向阀，所述第一单向阀仅能使饱和水蒸汽从第二导气管流向第二炉体内，所述第一单向阀与plc电连接。5.根据权利要求3所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述第二炉体的外壁上设有第四温度变送器，所述第四温度变送器与plc模块电连接。6.根据权利要求3所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述第一加热线圈上连接有第一电磁加热器与第一变频器，所述第一电磁加热器和第一变频器均与plc模块电连接。7.根据权利要求3所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述第二加热线圈上连接有第二电磁加热器与第二变频器，所述第二电磁加热器和第二变频器均与plc模块电连接。8.根据权利要求3所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述第一炉体上安装有液位计和温度计，所述液位计和温度计均与plc模块电连接。9.根据权利要求3所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述进水部分包括水箱与水泵，所述水箱与自来水管相连，所述水泵的进水端连接在水箱上，所述水泵的出水端与第一炉体相连，所述水泵与plc模块电连接。10.根据权利要求9所述的一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，其特征在于，所述水箱上安装有进水管，所述进水管位于水箱内的尾端设有控制水箱水位的浮球阀。

技术总结
本申请涉及一种应用于制氢反应的高温过热水蒸气制备系统，包括蒸汽发生器、蒸汽加热器和控制站；蒸汽发生器包括第一炉体、第一加热线圈、第一减压阀、第一压力变送器、第一安全阀、第一压力表和第一温度变送器；蒸汽发生器与蒸汽加热器之间连接有导气管，导气管上设有用于调节饱和水蒸汽流量与压力参数的电动调节阀；蒸汽加热器包括第二炉体、第二加热线圈、第二减压阀、第三压力变送器、第二安全阀、第二压力表和第二温度变送器；本发明通过制备温度、压力及流量等参数可控的高温过热水蒸气作为制氢反应的氧化剂，高温过热水蒸气参与制氢反应能显著提升制氢过程中的产氢速率与效率，同时水蒸气的温度、压力及流量可控使得制氢过程更加安全。程更加安全。程更加安全。


技术研发人员：衡中皓 曾志刚 郭冰 金培鹏 李新明 刘永吉 黄丽娟 李冰
受保护的技术使用者：青海大学
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/5/25