1.本实用新型及化工设备技术领域，尤其涉及一种制氢系统。
背景技术：
2.随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。在各种新能源的研究中，氢气以完全清洁的燃烧方式以及可以再生的优势成为研究者的首选。
3.但是，现有的蒸气和制氢催化剂反应制氢的制氢装置通过加热蒸气发生介质生成蒸气，消耗大量的电量，提高了成本，蒸气发生介质例如为甲醇等液体，且工厂废气中含有大量的热量，直接排放到空气中造成热量浪费，没有对废气热量进行回收利用，造成了能源的浪费；此外，传统的制氢装置用来产生蒸气的蒸气发生器容量压力较大，占用较多的空间资源且需要满足压力容器的要求，验收及定期检查比较复杂。
技术实现要素：
4.本实用新型的目的是提供一种制氢系统，有效解决现有制氢装置中没有对废气的热量进行回收利用，造成了能源的浪费问题，且通过设置法兰形成的微小进液腔，满足进液需求的同时，尽可能的缩小蒸气发生装置的尺寸，减少占地面积，此外，还可以减少其容量，使其容量压力减少，减少定期检查的次数。
5.本实用新型实施例提供的一种制氢系统，蒸气发生器，其内部设有蒸气发生空腔，蒸气发生器的外部套设有废气加热筒，所述废气加热筒与所述蒸气发生器之间形成废气通道；所述废气加热筒上开设有连通所述废气通道的废气输入口和废气输出口；氢气发生器，其内部设有废气传输通道；蒸气输送管，所述蒸气发生器通过蒸气输送管与氢气发生器相连通；所述蒸气发生器包括进液集箱，所述进液集箱包括：第一法兰盘，设置在所述废气加热筒的底部；第二法兰盘，设有输液入口，所述第一法兰盘与所述第二法兰盘配合连接形成进液集箱，所述进液集箱通过所述输液入口连通输液管；提纯装置，连通所述氢气发生器，用于对所述氢气发生器生成的氢气进行提纯；其中，废气加热部中通有废气，所述废气能够对所述蒸气发生器和/或所述氢气发生器进行加热。
6.采用该技术方案后所达到的技术效果：实现废气在蒸气发生器内辅助加热生成蒸气提高蒸气生成效率，同时实现在氢气发生器内对蒸气与制氢催化剂反应时进行加热提高反应速率，两个法兰盘形成进液集箱可以实现储液容量小于国规的储液腔，方便储存生成蒸气所需要的蒸气发生介质，且使得整体占地尺寸以及容量都得以缩小，减少压力容器的检查次数，并通过提纯装置可以提纯得到纯净的氢气。
7.在本实用新型的一个实施例中，所述提纯装置包括：气液分离罐，设有氢气进口和氢气出口，所述氢气进口连接所述氢气输出管，通过所述氢气输出管连通所述氢气生成空间；提纯吸附塔，设有氢气输入口、提纯氢气出口和尾气出口，所述氢气输入口通过管道连
接所述氢气出口；尾气收集罐，通过管道连接所述尾气出口；提纯氢气储存罐，通过管道连接所述提纯氢气出口。
8.采用该技术方案后所达到的技术效果：提纯装置内具体通过气液分离、氢气提纯吸附、尾气收集、氢气储存的提纯方式实现得到纯度较高的氢气。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述提纯吸附塔内设有氢气过滤器，所述氢气过滤器将提纯吸附塔内分隔为待提纯氢气容纳空间和提纯氢气容纳空间。
10.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述提纯吸附塔内设有氢气过滤器，所述氢气过滤器将提纯吸附塔内分隔为待提纯氢气容纳空间和提纯氢气容纳空间。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述氢气过滤器内依次设置为al2o3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛。
12.采用该技术方案后所达到的技术效果：具体说明氢气过滤器内实现氢气提纯的结构，通过al2o3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛分层对氢气过滤杂质。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述第一法兰盘和/或所述第二法兰盘中间部分凹陷形成凹腔，所述凹腔构成所述进液集箱。
14.采用该技术方案后所达到的技术效果：通过设置第一法兰盘和/第二法兰盘中间凹陷形成凹腔，可以在整个设备中不增加新的结构而形成储液腔，一方面，节约了成本；另一方面，法兰盘凹陷形成的凹腔体积较小，能够使得溶液直接进入凹腔后即可进行循环加热，使得整个设备容积进一步缩小，不构成压力容器，从而减少检查次数。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述进液集箱内设有第一加热器且进液集箱开设有至少一个连通蒸气发生器的第一开口，所述蒸气发生器包括：蒸气部，具有蒸气容纳腔、开设有至少一个连通所述蒸气容纳腔的第二开口、以及蒸气出口；其中所述蒸气部开设所述第二开口的一侧与所述进液集箱开设所述第一开口的一侧相对设置；至少一个蒸气传输通道，连通所述至少一个第一开口和所述至少一个第二开口。
16.采用该技术方案后所达到的技术效果，通过在所述进液集箱内设有第一加热器，当废气加热的温度，使蒸气产生的速率较慢时，可通过开启所述第一加热器，使蒸气的生产速率达到正常，以此提高氢气的反应效率。
17.在本实用新型的一个实施例中，所述蒸气发生器，还包括：所述蒸气发生器，还包括：第一腔体、第二腔体和第三腔体，且所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体依次间隔设于所述进液集箱和所述蒸气部之间；其中，所述废气输入口连通所述第一腔体，所述废气输出口连通所述第三腔体；所述第二腔体内设有蓄热组件。
18.采用该技术方案后所达到的技术效果：在所述废气加热筒内安装至少一个多孔阻隔板，废气需经过所述多孔阻隔板，所述多孔阻隔板使所述废气均匀的从第一腔体进入第二腔体，使所述第二腔体内的废气均匀分布，可使蒸气发生介质均匀受热，提高蒸气的产生速率，以此提高氢气的产生速率。
19.在本实用新型的一个实施例中，所述废气加热筒套设在所述至少一个蒸气传输通道外部，连接在所述进液集箱和所述蒸气部之间；其中，所述废气加热筒的内壁与所述至少一个蒸气传输通道之间形成所述废气通道。
20.采用该技术方案后所达到的技术效果：将废气通入至所述废气通道内，使高温废气可对所述蒸气传输通道进行加热；并在外设有废气加热筒套，减少了废气热量的散失。
21.在本实用新型的一个实施例中，所述蒸气发生器还包括：第二加热器，设于所述蒸气容纳腔内；所述第二加热器包括至少一个第二加热件；每个所述第二开口内设有至少一个所述第二加热件，并且伸入相应的所述蒸气传输通道内。
22.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述第二加热器提高了蒸气温度，防止蒸气温度不足进入所述氢气发生器，导致与所述制氢催化剂的反应效率降低；所述第二加热器可以使得蒸气温度达到过热水平，并可以根据制氢催化剂所需的温度水平对所述蒸气进行温度调节，加热至其需要的温度，提高其适应性。
23.在本实用新型的一个实施例中，所述氢气发生器包括：氢气生成空间，位于所述氢气发生器的内部并包裹所述废气传输通道，且设有制氢催化剂，并连通所述蒸气输送管，所述蒸气输送管输入的蒸气在所述制氢催化剂作用下反应生成氢气；氢气输出管，连通所述氢气生成空间。
24.采用该技术方案后所达到的技术效果：在所述氢气反应部穿过所述废气容纳部与所述废气容纳部，使得废气在输入至输出的过程中，全程对所述氢气反应部进行加热，降低了加热成本，实现了对所述废气的再利用。
25.综上所述，本技术上述各个实施例可以具有如下一个或至少一个优点或有益效果： i)降低了加热成本，实现了对所述废气的再利用；ii)通过设置至少一个氢气反应装置提高了整体的制氢效率；iii)在制氢系统中设有提纯装置，可得到较纯净的氢气。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型实施例提供的一种制氢系统400的结构示意图；
28.图2为图1中蒸气发生器100和氢气发生装置200的结构示意图；
29.图3为图1中蒸气发生器100的结构示意图；
30.图4为第一法兰盘111与第二法兰盘112形成进液集箱110的结构示意图。
31.图5为图2中蒸气发生空腔120与进液集箱110的连接示意图。
32.图6为图3中蒸气发生器100的正视剖面示意图。
33.图7为氢气发生器200的结构示意图。
34.图8为图7中氢气生成器200内部俯视的结构示意图。
35.图9为图7中氢气生成器200的内部结构示意图。
36.图10为图1中提纯装置300的结构示意图。
37.图11为图10中气液分离罐310的结构示意图。
38.图12为图11中b
‑
b方向的剖视图。
39.图13为图10中提纯吸附塔320的结构示意图。
40.图14为图13中b
‑
b方向的剖视图。
41.主要元件符号说明：
42.100为蒸气发生器；110为进液集箱；111为第一法兰盘；112为第二法兰盘；113 为
输液入口；120为蒸气发生空腔；121为蒸气部；122为蒸气传输通道；123为蓄热组件；124为多孔阻隔板；125为第一腔体；126为第二腔体；127为废气输入腔；128 为尾气输入腔；130为废气加热筒；131为尾气输入开口；132为废气输出口；133为废气输入口；134为燃烧催化剂输入口；140为第一加热器；150为第二加热器；
43.200为氢气发生器；201为废气传输通道；210为氢气生成空间；220为蒸气输送进口；230为氢气输出管；240为废气入口；250为废气出口；
44.300为提纯装置；301为氢气成品导出管；310为气液分离罐；311为干燥氢气腔； 312为反应气腔；313为气液过滤板；314为反应气排水管；315为反应气入口；320 为提纯吸附塔；321为氢气过滤腔；322为氢气成品腔；323为尾气分离板；330为尾气收集罐；331为尾气排出管；
45.400为制氢系统；410为废气输入管；420为废气输出管；430为蒸气输送管。
具体实施方式
46.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
47.【第一实施例】
48.具体的，参见图1，其为本实用新型第一实施例提供的一种制氢系统400。制氢系统400例如包括：蒸气发生装置100、氢气反应装置200以及提纯装置300，其中蒸气发生装置100连通氢气反应装置200；氢气反应装置200的氢气输出口212连通提纯装置300。
49.具体的，结合图2和图3，蒸气发生器100其内部设有蒸气发生空腔120，蒸气发生空腔120的外部套设有废气加热筒130，废气加热筒130与蒸气发生空腔120之间形成废气通道，所述废气通道内通入废气进行流动，进而废气放热对所述蒸气发生介质加热生成蒸气。其中，废气加热筒130上开设有连通所述废气通道的尾气输入开口 131和废气输出口132，废气从尾气输入开口131内流入，所述废气在蒸气发生器100 内放热后从废气输出口132输出。
50.具体的，氢气发生器200内设有废气传输通道201，废气传输通道201内通入的废气对制氢催化剂和蒸气反应过程中进行加热，使得其温度满足制氢需求，提高所述制氢反应速率，节约成本。
51.进一步的，蒸气输送管430连通蒸气发生空腔120与氢气发生器200，将蒸气发生空腔120生成的蒸气输送至氢气发生器200内，为氢气发生器200提供生成氢气所需要的蒸气。
52.具体的，参见图4，蒸气发生器100包括进液集箱110，进液集箱110包括：第一法兰盘111和第二法兰盘112，第一法兰盘111设置在废气加热筒130的底部；第二法兰盘112设有输液入口113，第一法兰盘111与所述第二法兰盘112配合连接形成进液集箱110，进液集箱110通过输液入口113连通输液管。第一法兰盘111和/或第二法兰盘112中间部分凹陷形成凹腔，所述凹腔构成进液集箱110。
53.优选的，进液集箱110为储液容量小于30l的腔体，实现储液容量小于国规的储液腔，无需报备，方便储存生成蒸气所需要的蒸气发生介质，但可根据实际情况改变进液集箱
110的储液容量的大小，此处不做限定。
54.具体的，参见图5和图6，进液集箱110内还设有第一加热器140且进液集箱110 开设有至少一个连通蒸气发生空腔120的第一开口，蒸气发生空腔120包括：蒸气部 121和至少一个蒸气传输通道122。
55.举例来说，进液集箱110内的蒸气发生介质通过加热和废气辅助加热生成蒸气再通过蒸气传输通道122流动到蒸气部121。蒸气部121上开设有至少一个第二开口、以及蒸气出口。蒸气部121上开设的所述第二开口与进液集箱110上开设的所述第一开口相对设置。其中，蒸气传输通道122连通所述第一开口和所述第二开口。
56.进一步的，蒸气传输通道122可以为如图6所述的管状且设置有至少一个，其两端分别插入所述第一开口和所述第二开口；蒸气通过所述第二开口流入蒸气传输通道 122流经所述蒸气容纳腔并再从所述蒸气出口流出。
57.进一步的，蒸气传输通道122连通进液集箱110，进液集箱110内所述蒸气发生介质流入到蒸气传输通道122内通过加热生成蒸气在蒸气传输通道122内传输。
58.进一步的，废气加热筒130套设在蒸气传输通道122外部，连接在进液集箱110 和蒸气部121之间，废气包裹在废气加热套筒130与蒸气传输通道122之间且填充在进液集箱110和蒸气部121之间。其中，废气加热筒130的内壁与蒸气传输通道122 之间形成所述废气通道，废气在所述废气通道内辅助加热使所述蒸气发生介质转化为蒸气，提高废气热量的利用率，起到废物利用的效果。
59.优选的，制氢系统400还包括：废气输入管410。其中，废气输入管410连通废气入口240和尾气输入开口131，废气通过废气入口240和尾气输入开口131输入废气，此时废气可同时对蒸气发生器100和氢气发生器200进行加热；废气输出管420 连通至废气传输通道201的废气出口250和废气输出口132，放热后的废气通过废气出口250和废气输出口132排出。
60.具体的，蒸气发生器100还包括：至少一个多孔阻隔板124。多孔阻隔板124设于废气加热筒130内，在进液集箱110和蒸气部121之间依次间隔设有废气输入腔127、第二腔体126和第一腔体125，三个腔体实现分级输送废气，提高加热效率。
61.进一步的，尾气输入开口131连通废气输入腔127，废气输出口132连通第一腔体125，第二腔体126内设有蓄热组件123，蓄热组件123吸收第二腔体126内废气的部分热量，从而将废气的热量充分吸收，存储在蓄热组件123中，减少第二腔体126 内蒸气传输通道122周围废气的热量散失防止废气流动速度快，热量被废气带走而造成其热量浪费，进而在蓄热组件123热量的作用下在废气流走以后，不断将热量释放给蒸气传输通道122，并不断加热其内的蒸气，提高其温度，减少蒸气冷凝为液体。通过设置蓄热组件123，使得废气的热量被大量保存下来，并完成了热传递，提高了热量利用率。
62.进一步的，多孔阻隔板124还将所述废气输入腔分割为尾气输入腔128和废气输入腔127。其中，尾气输入腔128靠近进液集箱110设置，并开设有废气输入口133，废气输入腔127内设有燃烧催化剂。
63.举例来说，尾气均匀通过多孔阻隔板124的开口流通到废气输入腔127内，此时所述尾气与燃烧催化剂反应进行燃烧放热。通过尾气燃烧加热蒸气发生介质，实现尾气污染物的二次利用。
64.进一步的，通过设置尾气输入腔128能够使得从经由尾气输入口进入的尾气能够在所述尾气输入腔128内混合均匀后，再通过多孔组隔板124进入废气输入腔127中，从而使得所述尾气与所述燃烧催化剂均匀接触并发生反应产生热量，使所述蒸气发生空腔120均匀受热。
65.更进一步的，蒸气发生空腔120还包括：第一加热器140和第二加热器150。第一加热器140包括：至少一个第一加热件；所述第一加热件例如可以为电热管。每个所述第一开口内设有至少一个所述第一加热件，且所述第一加热件伸入相应的蒸气传输通道122内，第一加热器140在蒸气传输通道122内加热所述蒸气发生介质生成蒸气在蒸气传输通道122内传输。
66.具体的，第二加热器150包括至少一个第二加热件，所述第二加热件例如可以为电热管；每个所述第二开口内设有至少一个所述第二加热件；所述第二加热件伸入相应的蒸气传输通道122内，并对蒸气传输通道122的所述第二开口周围进行内的蒸气进一步加热。举例来说，一方面，提高蒸气温度，防止其温度不够进入氢气发生器200 导致温度低与所述制氢催化剂的反应效率降低；另一方面，其可以使得蒸气温度达到过热水平，并可以根据制氢催化剂所需的温度水平对所述蒸气进行温度调节，加热至其需要的温度，提高其适应性。
67.具体的，参见图7和图8，氢气发生器200包括：氢气生成空间210和氢气输出管230。氢气生成空间210位于蒸气发生器100的内部并包裹废气传输通道201，废气从废气入口240进入流动至废气传输通道201再流动到废气出口250输出至所述废气处理器。氢气生成空间210内设有制氢催化剂，氢气生成空间210连通蒸气输送管430。蒸气输送管430输入的蒸气与所述制氢催化剂反应生成氢气，氢气发生器200的废气传输通道201内的废气放热对蒸气与制氢催化剂反应进行加热提高蒸气与制氢催化剂反应速率，提高氢气生成效率，节约时间，且使得氢气发生器200内充分反应得到氢气。氢气输出管230连通氢气生成空间210，将氢气发生器200得到的氢气输出；氢气输出后进行冷却后对其进行提纯，得到纯净的氢气。
68.优选的，参见图9，氢气发生器200内还设有至少一个多孔阻隔板124。多孔阻隔板124设于氢气生成空间210内，所述制氢催化剂均匀分布设于多孔阻隔板124上；举例来说，将制氢催化剂均匀分布设于多孔阻隔板124上，增大了所述制氢催化剂与蒸气的反应面积，从而提高制氢反应效率，进而提高氢气生成率。蒸气通过蒸气输送管430输入后通过多孔组隔板124流通至整个氢气生成空间210，且生成的氢气通过多孔组隔板124的开口流通至氢气输出管230输出氢气。
69.优选的，参见图10，其为提纯装置300的结构示意图。其中，提纯装置300例如包括：气液分离罐310、至少一个提纯吸附塔320以及尾气收集罐330。举例来说，任意一个所述提纯吸附塔320连通气液分离罐310，任意两个所述提纯吸附塔320均相互连通；尾气收集罐330连通气液分离罐310，并连通任意一个提纯吸附塔320，尾气收集罐330设有尾气排出管331；氢气成品导出管301，连通任意一个所述提纯吸附塔 320。
70.优选的，参见图11和12，所述气液分离罐310例如包括：干燥氢气腔311、反应气腔312、气液过滤板313、反应气排水管314和反应气入口315。其中，干燥氢气腔 311设于气液分离罐310顶部，并连通每个提纯吸附塔320；反应气腔312设于气液分离罐310底部；气液过滤板313设于干燥氢气腔311和反应气腔312之间；反应气排水管314连通反应气腔312底部；反应气入口315设于反映气腔侧面。
71.进一步的，反映其强还设有液位装置，连接气液分离罐310侧壁，并且高度介于反应气排水管314和反应气入口315之间，时刻检测气液过滤板313过滤的废水液面，防止所述废水液面高于反应气入口315。
72.优选的，参见图13和14，提纯吸附塔320例如有四个，每个提纯吸附塔320例如包括：氢气过滤腔321、氢气成品腔322和尾气分离板323。其中，氢气过滤腔321 位于提纯吸附塔320底部，连通干燥氢气腔311，并连通尾气收集罐330底部；氢气成品腔322位于提纯吸附塔320顶部，连通所述氢气成品导出管301，并且连接其余每个提纯吸附塔320的氢气成品腔322；尾气分离板323，设于氢气过滤腔321和氢气成品腔322之间，其中，尾气分离板323可以是多层。
73.当氢气需要通入四个提纯吸附塔320进行过滤时，尾气收集罐330与气液分离罐 310通过至少一个电磁阀断开，氢气经尾气分离板323过滤后，从氢气成品腔322流出，并从氢气成品导出管301导出，而为其留在提纯吸附塔320的氢气过滤腔321内。当然，干燥氢气腔311与每个提纯吸附塔320的氢气过滤腔321之间可设置电磁阀，关闭任意数量的电磁阀可以控制任意数量的提纯吸附塔320进行工作。
74.举例来说，只有两个提纯吸附塔320进行氢气过滤操作时，可先将其与氢气成品导出管301的连接通过电磁阀断开，另外两个提纯吸附塔320通过氢气成品导出管301 反充氢气。此时两个提纯吸附塔320充满氢气而另外两个提纯吸附塔320底部的氢气过滤腔321存在尾气，打开存在尾气的提纯吸附塔320和尾气收集罐330的连接，用充满氢气的提纯吸附塔320向存在尾气的提纯吸附塔320顶部导入氢气挤出尾气，挤出的尾气收集于尾气收集罐330中。
75.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。