[0001] 本发明涉及水分解制氢技术领域，具体涉及一种多功能水分解氢气锅炉。

[0002] 氢气的制取广泛应用于工业、实验室、能源和环境等领域。目前氢气的制取可以分为几种类型：电解制氢，通过电流的作用将水分解为氢气和氧气；高温蒸汽制氢，通过将天然气或其它烃类化合物与水蒸气进行反应来产生氢气；化学制氢等类。

[0003] 根据专利号CN211255243U，公开(公告)日：2020‑08‑14公开了一种水分解氢气锅炉，在锅炉的炉膛上部设置一个连接锅炉蒸汽的环筒状两级蒸汽滤干器，在炉膛的下部设置一堆高温助燃反应燃烧堆，在燃烧堆的内中上部表面，半埋没一个盘圈状的蒸汽分解氢气发生器，氢气发生器的向上中间设置一条下松上紧大小过节的连汽管，连汽管的一端从下而上穿过炉膛中部的内结构升至上面与设在炉膛上部的蒸汽滤干器的上部相连对接，氢气发生器的向下中间设置一条穿出炉膛下部体外的氢气输出管，输出管的出口设置一条分气管，分气管的一端回转到炉膛内，进入燃烧堆的下部中间。

[0004] 包括上述专利的现有技术中，其通过利用高温蒸汽在950°C以上的高温以分解产生氢气，并且其利用制取的部分氢气以实现循环，从而节约能源的使用。目前高温蒸汽多需要通过加热水以产生蒸汽，而后通过增加高温蒸汽的气体压强并排放于锅炉内以进行水分解氢气的环节。而采用外部加热水体制取蒸汽并通管路以通入锅炉的方式，高温蒸汽在经过管路时热量会流失，同时因蒸汽在管路内为高压状态，蒸汽在沿着管路释放于锅炉内时压强降低，可知的是当高压气体转变为低压气体时，‌这个过程通常伴随着气体的体积膨胀，‌而膨胀过程中气体对外做功，‌导致其内能减少‌温度降低。由于高温蒸汽通入锅炉内温度的降低，因此需要提高通入锅炉内的高压蒸汽的温度以及对管路进行保温等措施，然而增加高温蒸汽的温度也提高了制取氢气的成本。

[0020] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

[0021] 如图1‑12所示，一种多功能水分解氢气锅炉，包括炉体1以及位于其内底部的加热台31，炉体1的内壁固定安装有由相互连通的外水箱14和内水箱15组成的保温水箱组，且炉体1的内壁固定安装有连通于内水箱15的蒸汽腔16；还包括炉体1内固定安装的隔层管2，且隔层管2的外壁和内水箱15以及蒸汽腔16
一侧的外壁之间设置有位于加热台31烘烤路径上的流通道19，隔层管2内设置有呈圆形阵列布置并分别连通于蒸汽腔16的引气道21，且引气道21的底端位于加热台31的上方。

[0022] 具体的，内水箱15和蒸汽腔16相邻之间的隔板上固定安装有多个安全阀17，引气道21的内壁上开设有第一缺口22，且蒸汽腔16的内壁上开设有与第一缺口22相互连通并匹配的第二缺口18，炉体1的外壁设置有连通于外水箱14内的水源接管11，通过外部水源接通于水源接管11以对外水箱14内进行供水。

[0023] 加热台31上设置有用以燃烧加热的液态烷烃或者液态芳香烃以及和高温蒸汽进行反应的以喷射天然气的天然气管路，通过使液态烷烃或者液态芳香烃燃烧发热，从而使火焰以及火焰的热量对隔层管2的外壁以及蒸汽腔16和内水箱15一侧的外壁进行加热，从而通过加热以使内水箱15外壁的热量传递于内水箱15内的水体，从而通过内水箱15内水体的蒸发以产生蒸汽，而后当内水箱15内的蒸汽压力达到安全阀17的压力值时，此时内水箱15内的蒸汽沿着安全阀17喷入蒸汽腔16内，此时通过加热台31对蒸汽腔16一侧外壁的加热，从而对喷入蒸汽腔16内的蒸汽进行一定的升温效果，而后通过蒸汽腔16内的蒸汽沿着第二缺口18和第一缺口22进入引气道21内，从而在加热台31对隔层管2外壁加热下以使隔层管2的热量传递于引气道21内的蒸汽中，从而进一步的对引气道21内的蒸汽进行加热，而后高温蒸汽和加热台31上天然气管路喷射的天然气进行反应，从而产生氢气。

[0024] 通过利用外水箱14和内水箱15相互连通并分隔开来，从而在加热台31对内水箱15进行加热时，内水箱15内的水可先吸收热量而后蒸发，从而不需要同时使外水箱14和内水箱15达到沸点，从而快速地产生蒸汽。

[0025] 外水箱14和内水箱15分别为不锈钢制箱体。

[0026] 在上述技术方案中，通过利用外水箱14和内水箱15以提供水源，并且可以对炉体1内进行保温的效果，当加热台31对内水箱15一侧的外壁加热时，此时内水箱15内的水体蒸发产生蒸汽，而后蒸汽进入蒸汽腔16内，并沿着多个引气道21喷向加热台31的上方，通过加热台31对流通道19内加热，从而对蒸汽腔16内和引气道21内的蒸汽进行升温，从而利用加热台31对内水箱15内水体加热的热量以对高温蒸汽进行二次升温，从而使热能被更充分的利用，相比较传统的高温蒸汽从炉体1外部输送至炉体1内，通过利用在炉体1内加热水体，并利用加热水体的热能以二次加热蒸汽，从而提升蒸汽温度的同时，利用水体又能够对炉体1进行保温的操作。

[0027] 作为本发明进一步提供的一个实施例，外水箱14和内水箱15之间设置有真空隔热层8。

[0028] 具体的，通过利用外水箱14和内水箱15之间的真空隔热层8，从而减少内水箱15和外水箱14的接触面，并且能够对内水箱15进行一定的保温效果，从而在利用加热台31上燃烧的热量对流通道19内进行加热时，燃烧的热量传递于内水箱15的外壁上并最终传递于内水箱15内的水体，以使水体升温蒸发生产高温蒸汽，利用真空隔热层8以及外水箱14和内水箱15之间分隔布置，从而使内水箱15受到的热量更多的作用于内水箱15内的水体，从而使水体在短时间内快速地升温以蒸发。

[0029] 作为本发明提供的另一个实施例，隔层管2的内壁位于加热台31燃烧产生火焰的路径上，且隔层管2上开设有多个用以使流通道19和隔层管2内壁之间相互连通的穿槽23。

[0030] 具体的，如图2和图7所示，通过隔层管2上开设的多个穿槽23，在利用加热台31上的液态烷烃或者液态芳香烃燃烧加热时，燃烧的火焰以及热量分别流向流通道19和隔层管2的内壁上，从而利用流通道19中的热量对隔层管2的外壁以及蒸汽腔16和内水箱15一侧的外壁进行加热，从而通过加热以使内水箱15外壁的热量传递于内水箱15内的水体，并且流通道19内的热量作用于蒸汽腔16一侧的外壁上，从而对蒸汽腔16内的蒸汽进行第一步的加热，同时流通道19内的热量作用于隔层管2外壁上，进而对引气道21内的蒸汽进行第二步的加热，隔层管2内壁吸收的热量以对引气道21内的蒸汽进行第三步的加热，进而通过多步骤的加热以使蒸汽能够升温，从而更好的进行水分解氢气的反应。

[0031] 作为本发明提供的再一个实施例，炉体1的顶部设置有连通于隔层管2的出气管口13，且出气管口13的内径小于隔层管2的内径，炉体1上设置有多个接气管33，且接气管33的两端分别位于出气管口13以及隔层管2的下方。

[0032] 具体的，如图2和图8所示，炉体1内位于隔层管2的顶端固定连通设置有转气颈道12，且转气颈道12和出气管口13相互连通，由于出气管口13的内径小于隔层管2的内径，由文丘里效应可知，当流体通过缩小的过流断面时，流速会增大，而压力则会降低。由于出气管口13的内壁上固定安装有遮挡环板7，且接气管33的第一端位于遮挡环板7一侧，因此当炉体1内产生膨胀的气体时，气体沿着出气管口13流动速度加快，同时在遮挡环板7对出气管口13的部分拦截下以使快速流通的部分气流分别流向接气管33内，而后通过接气管33的引导以使水分解产生的部分氢气通过接气管33的第一端传送至隔层管2的下方，从而利用氢气以再次燃烧释放热量以参与水分解氢气的反应中，从而实现部分能源的循环利用。

[0033] 作为本发明提供的又一个实施例，炉体1内固定安装有位于隔层管2和加热台31之间的圆形调控架3，圆形调控架3的顶部开设有呈圆形阵列布置的调控槽32，且调控槽32内活动设置有呈线性阵列布置并用以使调控槽32槽口裸露大小可调的遮挡板组。

[0034] 具体的，可知的是通过高温蒸汽分解会产生氢气和氧气，通过高温蒸汽分解产生的氧气和用以加热的液态烷烃或者液态芳香烃接触，以维持液态烷烃或者液态芳香烃的燃烧。由于圆形调控架3位于加热台31的上方，因此在炉体1刚开始进行反应时，通过使调控槽32的槽口裸露最大，从而使加热台31能够更加剧烈的进行燃烧以对内水箱15进行加热，而后当内水箱15被加热产生高温蒸汽后，高温蒸汽进行的水分解反应以产生氢气，而后利用接气管33以使部分的氢气回流至隔层管2的下方进行燃烧使用，此时可利用遮挡板组以缩小调控槽32的槽口裸露面积，从而减少氧气和加热台31上的液态烷烃或者液态芳香烃接触，从而减少液态烷烃或者液态芳香烃的使用，以节省能源。

[0035] 遮挡板组对调控槽32的槽口进行裸露调控的方式可以是通过多个百叶板配合连杆以及电动推杆以使多个百叶板翻转对调控槽32的槽口裸露面积进行调节；也可以是通过多个百叶板配合连杆以及人工进行手动调节；再或者是本领域技术人员公知的对调控槽32槽口裸露面进行调节的方式均可。

[0036] 作为本发明提供的最优实施例，遮挡板组包括排气盒4以及对称设置于排气盒4两侧的第一过气道43，排气盒4连通于接气管33，且排气盒4顶部开设的排气喷口41朝向第一过气道43内铰接设置的第一叶板6，两个第一叶板6翻转其第一端以分别遮蔽第一过气道43。

[0037] 具体的，圆形调控架3上固定安装有环形气管34，且接气管33的第二端分别固定连通于环形气管34上，圆形调控架3的底部位于调控槽32一侧固定安装有托件35，且托件35上对称设置有导气杆36，两个导气杆36分别位于调控槽32的下方，多个排气盒4分别固定安装于两个导气杆36的顶部以及调控槽32的内壁上并呈线性阵列布置，排气盒4顶部开设的排气喷口41通过导气杆36和托件35内的气道连通于环形气管34上。导气杆36的顶部位于排气盒4的两侧对称固定安装有立板37，两个立板37和排气盒4的外壁之间形成第一过气道43。第一叶板6铰接设置于调控槽32的内壁上并活动于第一过气道43内。

[0038] 进一步的，如图10所示，在默认状态下遮挡板组内两个第一叶板6的第一端贴合于立板37上，此时位于加热台31上燃烧的液态烷烃或者液态芳香烃的火焰通过两个第一叶板6之间以及多个遮挡板组之间燃烧。而后在内水箱15进行加热产生蒸汽后，蒸汽在进行水分解产生氢气后流向出气管口13内，而后通过接气管33、环形气管34、托件35和导气杆36以使氢气通过排气盒4顶部开设的排气喷口41喷出，由于氢气燃烧剧烈会产生较强的冲击力通过其冲击力以冲击两个第一叶板6，进而使两个第一叶板6翻转，当两个第一叶板6翻转时两个第一叶板6的第一端从立板37上脱离并贴合于排气盒4的外壁，从而对第一过气道43进行遮蔽，此时第一过气道43被封堵进而减少了氧气和加热台31上燃烧的液态烷烃或者液态芳香烃的接触，从而节省燃烧能源的使用。

[0039] 作为本发明提供的再一个实施例，每两个遮挡板组之间设置有第二过气道42，且第一叶板6翻转以使其第二端遮蔽第二过气道42。

[0040] 具体的，如图6和图9所示，相邻的两个遮挡板组之间设置的第二过气道42，而靠近第二过气道42的两个第一叶板6的第二端分别活动于第二过气道42的上方。

[0041] 进一步的，当内水箱15进行加热产生蒸汽后，蒸汽在进行水分解产生氢气后流向出气管口13内，而后通过接气管33、环形气管34、托件35和导气杆36以使氢气通过排气盒4顶部开设的排气喷口41喷出，此时因氢气燃烧剧烈会产生较强的冲击力通过其冲击力以冲击两个第一叶板6，进而使两个第一叶板6翻转，当两个第一叶板6翻转时两个第一叶板6的第一端从立板37上脱离并贴合于排气盒4的外壁，从而对第一过气道43进行遮蔽，同时第一叶板6的第二端分别翻转于第二过气道42的上方，进而对第二过气道42的上方进行一定的遮蔽。因此通过利用第一叶板6的第一端对第一过气道43进行遮蔽；第一叶板6的第二端对第二过气道42的上方进行一定的遮挡，从而减少了水蒸气分解产生的氧气和加热台31上燃烧的液态烷烃或者液态芳香烃的接触，从而进一步节省燃烧能源的使用。

[0042] 作为本发明提供的又一个实施例，调控槽32的槽口上方转动设置有多个引导板5，且引导板5默认状态下其顶端朝向流通道19一侧倾斜，引导板5摆动以使其顶端朝向隔层管2内壁。

[0043] 具体的，如图3和图5所示，圆形调控架3的顶部位于调控槽32槽口两侧对称设置有固定板38，多个引导板5分别呈线性阵列布置于两个固定板38之间并铰接设置于两个固定板38上。

[0044] 进一步的，在炉体1内开始进行水分解氢气反应时，引导板5位于默认状态，引导板5的顶端朝向流通道19一侧倾斜，此时加热台31上燃烧的用以加热的液态烷烃或者液态芳香烃在引导板5倾斜状态的引导下，热量更多的流向流通道19内，此时通过流通道19内的热量以对内水箱15的外壁加热时，此时内水箱15内的水体蒸发产生蒸汽，而后蒸汽进入蒸汽腔16内，并沿着多个引气道21喷向加热台31的上方，通过加热台31对流通道19内加热，从而对蒸汽腔16内和引气道21内的蒸汽进行升温，同时加热台31上燃烧的部分热量流向隔层管
2内，进而对隔层管2的内壁进行加热，从而进一步的使引气道21内的蒸汽进行升温。通过利用多个引导板5在默认状态下向流通道19一侧倾斜，从而使加热台31上用以加热的液态烷烃或者液态芳香烃的热量能够更多的用于内水箱15水体的加热，从而快速地升温产生蒸汽以进行水分解氢气反应，从而使热量被合理的利用。

[0045] 而后在引气道21开始喷出高温蒸汽后，通过驱使多个引导板5摆动以使其顶端朝向隔层管2内壁，此时加热台31上燃烧热量更多的进入隔层管2内以参与水分解氢气的反应，从而加快了水分解氢气的反应，并且合理的利用加热台31上燃烧的热量。

[0046] 多个引导板5摆动的方式可以是通过电动推杆配合连杆；也可以是通过电机配合齿轮、齿条以及连杆；再或者是本领域技术人员公知的驱动多个引导板5摆动的方式均可。

[0047] 作为本发明进一步提供的又一个实施例，引导板5的底端位于第一叶板6第二端摆动的路径上，且引导板5上设置的扭簧件51以在引导板5摆动时形变蓄力。

[0048] 具体的，如图10所示，引导板5铰接轴上套设的扭簧件51的两端分别固定安装于引导板5和固定板38上，扭簧件51在默认状态下驱使引导板5的底端顶推第一叶板6的第二端，进而使第一叶板6的第一端贴合于立板37上，同时引导板5的顶端保持向流通道19一侧倾斜以处于默认状态。

[0049] 因此在炉体1内开始进行水分解氢气反应时，引导板5位于默认状态，引导板5的顶端朝向流通道19一侧倾斜，此时加热台31上燃烧的用以加热的液态烷烃或者液态芳香烃的热量通过第二过气道42流出，并在引导板5倾斜状态的引导下热量更多的流向流通道19内，同时因第一叶板6的第一端贴合于立板37上，此时第一过气道43被打开，从而利用被打开的第一过气道43，以使外部的空气沿着第一过气道43和加热台31上燃烧的液态烷烃或者液态芳香烃接触以增强其燃烧效果。同时热量也可以通过第一过气道43被排出。此时通过流通道19内的热量以对内水箱15的外壁加热时，此时内水箱15内的水体蒸发产生蒸汽，而后蒸汽进入蒸汽腔16内，并沿着多个引气道21喷向加热台31的上方，通过加热台31对流通道19内加热，从而对蒸汽腔16内和引气道21内的蒸汽进行升温，同时加热台31上燃烧的部分热量流向隔层管2内，进而对隔层管2的内壁进行加热，从而进一步的使引气道21内的蒸汽进行升温。通过利用多个引导板5在默认状态下向流通道19一侧倾斜，从而使加热台31上用以加热的液态烷烃或者液态芳香烃的热量能够更多的用于内水箱15水体的加热，从而快速地升温产生蒸汽以进行水分解氢气反应，从而使热量被合理的利用。

[0050] 而后在多个引气道21开始喷出高温蒸汽后，高温蒸汽开始进行水分解氢气反应，而后生产的氢气流向出气管口13内，而后通过接气管33、环形气管34、托件35和导气杆36以使氢气通过排气盒4顶部开设的排气喷口41喷出，此时因氢气燃烧剧烈会产生较强的冲击力通过其冲击力以冲击两个第一叶板6，进而使两个第一叶板6翻转，当两个第一叶板6翻转时两个第一叶板6的第一端从立板37上脱离并贴合于排气盒4的外壁，从而对第一过气道43进行遮蔽，同时第一叶板6的第二端分别翻转于第二过气道42的上方，进而对第二过气道42的上方进行一定的遮蔽。因此通过利用第一叶板6的第一端对第一过气道43进行遮蔽；第一叶板6的第二端对第二过气道42的上方进行一定的遮挡，从而减少了水蒸气分解产生的氧气和加热台31上燃烧的液态烷烃或者液态芳香烃的接触，从而进一步节省燃烧能源的使用。

[0051] 进一步的，在遮挡板组的其中一个第一叶板6的翻转下，如图9所示，此时其中一个第一叶板6的第二端顶推引导板5的底端，进而驱使引导板5的顶端向隔层管2的内壁一侧翻转，同时因着引导板5的翻转扭簧件51形变蓄力。如图9所示，在第一叶板6的第二端和引导板5倾斜的状态下以引导第二过气道42流过的热量向隔层管2内流动，同时排气喷口41喷出的氢气燃烧后生成的热量在引导板5的部分引导下以流向隔层管2内，从而通过使热量更多的进入隔层管2内以更集中和充分的进行水分解氢气的反应。因此通过氢气的生产以及循环利用的过程中，以利用氢气剧烈燃烧产生较强的冲击力以驱使第一叶板6翻转，从而调整热量的流动方向，从而根据需要以提升水蒸发产生蒸汽的启动效率，以及后续水分解氢气所需要的热量，从而在相对能源和热量的情况下以合理的利用热量。

[0052] 作为本发明进一步提供的最优实施例，引导板5的顶端朝向隔层管2的内壁时引气道21喷出的高温蒸汽位于引导板5上流动气流的路径上。

[0053] 具体的，在炉体1内开始进行水分解氢气反应时，引导板5位于默认状态，引导板5的顶端朝向流通道19一侧倾斜，此时加热台31上燃烧的用以加热的液态烷烃或者液态芳香烃的热量通过第二过气道42流出，并在引导板5倾斜状态的引导下热量更多的流向流通道19内，同时因第一叶板6的第一端贴合于立板37上，此时第一过气道43被打开，从而利用被打开的第一过气道43，以使外部的空气沿着第一过气道43和加热台31上燃烧的液态烷烃或者液态芳香烃接触以增强其燃烧效果。同时热量也可以通过第一过气道43被排出。此时通过流通道19内的热量以对内水箱15的外壁加热时，此时内水箱15内的水体蒸发产生蒸汽，而后蒸汽进入蒸汽腔16内，并沿着多个引气道21喷向加热台31的上方，通过加热台31对流通道19内加热，从而对蒸汽腔16内和引气道21内的蒸汽进行升温，同时加热台31上燃烧的部分热量流向隔层管2内，进而对隔层管2的内壁进行加热，从而进一步的使引气道21内的蒸汽进行升温。通过利用多个引导板5在默认状态下向流通道19一侧倾斜，从而使加热台31上用以加热的液态烷烃或者液态芳香烃的热量能够更多的用于内水箱15水体的加热，从而快速地升温产生蒸汽以进行水分解氢气反应，从而使热量被合理的利用。

[0054] 而后在多个引气道21开始喷出高温蒸汽后，高温蒸汽开始进行水分解氢气反应，而后生产的氢气流向出气管口13内，而后通过接气管33、环形气管34、托件35和导气杆36以使氢气通过排气盒4顶部开设的排气喷口41喷出，此时因氢气燃烧剧烈会产生较强的冲击力通过其冲击力以冲击两个第一叶板6，进而使两个第一叶板6翻转，当两个第一叶板6翻转时两个第一叶板6的第一端从立板37上脱离并贴合于排气盒4的外壁，从而对第一过气道43进行遮蔽，同时第一叶板6的第二端分别翻转于第二过气道42的上方，进而对第二过气道42的上方进行一定的遮蔽。因此通过利用第一叶板6的第一端对第一过气道43进行遮蔽；第一叶板6的第二端对第二过气道42的上方进行一定的遮挡，从而减少了水蒸气分解产生的氧气和加热台31上燃烧的液态烷烃或者液态芳香烃的接触，从而进一步节省燃烧能源的使用。

[0055] 进一步的，在遮挡板组的其中一个第一叶板6的翻转下，如图9所示，此时其中一个第一叶板6的第二端顶推引导板5的底端，进而驱使引导板5的顶端向隔层管2的内壁一侧翻转，同时因着引导板5的翻转扭簧件51形变蓄力。如图9所示，在第一叶板6的第二端和引导板5倾斜的状态下以引导第二过气道42流过的热量向隔层管2内流动，同时排气喷口41喷出的氢气燃烧后生成的热量在引导板5的部分引导下以流向隔层管2内，从而通过使热量更多的进入隔层管2内以更集中和充分的进行水分解氢气的反应。因此通过氢气的生产以及循环利用的过程中，以利用氢气剧烈燃烧产生较强的冲击力以驱使第一叶板6翻转，从而调整热量的流动方向，从而合理的利用热量。

[0056] 更进一步的，如图12中箭头所示，第二过气道42流过的热量沿着第一叶板6的第二端和引导板5倾斜的状态下以引导向隔层管2内流动，同时排气喷口41喷出的氢气燃烧后生成的热量在引导板5的部分引导下以流向隔层管2内。而引气道21底端排气口位于圆形调控架3的上方，此时第二过气道42和排气喷口41流出的热量在引导板5和第一叶板6的引导下以朝向隔层管2内，根据伯努利原理可知，流速越大，压强越小。在引气道21底端排出的高温蒸汽会伴随着朝向隔层管2内的热量以随之流动，从而使高温蒸汽被引导进入隔层管2内以更好的进行水分解氢气的反应。

[0057] 以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。