ICS29.260.99團體標準T/CES121—2022特殊環(huán)境應急電源柴油重整制氫系統(tǒng)技術要求Technicalrequirementsforhydrogenproductionsystembydieselreformingforemergencypowersupplyunderspecialcircumstances2022-06-22發(fā)布2022-06-24實施中國電工技術學會發(fā)布IT/CES121—2022前言 Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 24特殊環(huán)境條件 25技術要求 35.1一般要求 35.2柴油重整制氫系統(tǒng)設備要求 35.3氫氣純度要求 45.4特殊環(huán)境性能要求 46防爆及消防安全 47試驗 57.1柴油重整制氫系統(tǒng)設備要求的試驗 57.2氫氣純度要求的試驗 57.3特殊環(huán)境性能要求的試驗 6附錄A（資料性附錄）一般環(huán)境條件 9附錄B（規(guī)范性附錄）柴油重整制氫系統(tǒng)平均無故障工作時間分析方法 B.1可靠性建模 B.2可靠性預計 T/CES121—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國電工技術學會提出。本文件起草單位：清華大學、江西泰豪軍工集團有限公司、華中科技大學、清華大學山西清潔能源研究院、華北電力大學、江西清華泰豪三波電機有限公司、北京佳安氫源科技股份有限公司、北京北大先鋒科技股份有限公司、新興重工集團有限公司、新興際華科技發(fā)展有限公司。本文件主要起草人：史翊翔、李爽、蔡寧生、陸強、陳永清、吳敏、涂正凱、常華偉、徐明新、劉吉、李世剛、蔣化、江風、李想、王昱瑞、張舟、劉哲男、王翰儀、周波、王海良、許沁舒。T/CES121—20221特殊環(huán)境應急電源柴油重整制氫系統(tǒng)技術要求本文件規(guī)定了柴油重整制氫系統(tǒng)的術語和定義、使用環(huán)境條件、技術要求、防爆及消防安全與試驗。本文件適用于在一般環(huán)境條件下或特殊環(huán)境條件下均可獨立運行或聯(lián)機運行為應急電源供氫的柴油重整制氫系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3836.15爆炸性環(huán)境第15部分：危險場所電氣安裝GB4066干粉滅火劑GB4351.1手提式滅火器第1部分：性能和結構要求GB4962氫氣使用安全技術規(guī)程GB8978污水綜合排放標準GB16297大氣污染物排放綜合標準GB16914燃氣燃燒器具安全技術條件GB18599一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標準GB19147車用柴油GB50050工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范GB50177氫氣站設計規(guī)范GB50184工業(yè)金屬管道工程施工質量驗收規(guī)范GB50231機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范GB50235工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范GB50275風機、壓縮機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范GB50316工業(yè)金屬管道設計規(guī)范GB50493石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規(guī)范GB50650石油化工裝置防雷設計規(guī)范GB/T150壓力容器GB/T151熱交換器GB/T1576工業(yè)鍋爐水質GB/T3634.1氫氣第1部分：工業(yè)氫GB/T3634.2氫氣第2部分：純氫、高純氫和超純氫GB/T3723工業(yè)用化學產品采樣安全通則GB/T4272設備及管道絕熱技術通則GB/T4797.2環(huán)境條件分類自然環(huán)境條件氣壓GB/T4830工業(yè)自動化儀表氣源壓力范圍和質量T/CES121—20222GB/T5080.1可靠性試驗第1部分：試驗條件和統(tǒng)計檢驗原理GB/T5080.7設備可靠性試驗恒定失效率假設下的失效率與平均無故障時間的驗證試驗方案GB/T5832.2氣體分析微量水分的測定GB/T6285氣體中微量氧的測定電化學法GB/T6680液體化工產品采樣通則GB/T6681氣體化工產品采樣通則GB/T8984氣體中一氧化碳、二氧化碳和碳氫化合物的測定氣相色譜法GB/T13347石油氣體管道阻火器GB/T15432環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法GB/T14669空氣質量氨的測定離子選擇電極法GB/T16129居住區(qū)大氣中甲醛衛(wèi)生檢驗標準方法分光光度法GB/T19773變壓吸附提純氫系統(tǒng)技術要求GB/T19839工業(yè)燃油燃氣燃燒器通用技術條件GB/T20801壓力管道規(guī)范工業(yè)管道GB/T27894.3天然氣在一定不確定度下用氣相色譜法測定組成第3部分：用兩根填充柱測定氫、氦、氧、氮、二氧化碳和直至C8的烴類GB/T29729氫系統(tǒng)安全的基本要求GB/T37244質子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣IEC60529外殼防護等級（IP代碼）JB4732鋼制壓力容器SH3097石油化工靜電接地設計規(guī)范TSG05工業(yè)管道安全技術監(jiān)察規(guī)程TSG21固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程ASTMD7652用氣相色譜法與硫磺化學發(fā)光檢測法測定氫燃料中痕量硫化氫、羰基硫、甲硫醇、二硫化碳和總硫量的試驗方法ASTMD7653用紅外傅里葉變換（FTIR）光譜法測定氫燃料中的氣態(tài)污染物痕量的標準試驗方法MIL-HDBK-217FReliabilityPredictionofElectronicEquipment3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。柴油重整dieselreforming在一定溫度、壓力及催化劑作用下，柴油和除鹽水發(fā)生反應生成含氫混合氣的過程。柴油重整制氫系統(tǒng)hydrogenproductionsystembydieselreforming采用柴油重整及氫氣凈化分離聯(lián)用提純方法生產氫氣設備組合的統(tǒng)稱。特殊環(huán)境條件specialcircumstances不同于一般使用的環(huán)境條件，包括高海拔、高溫、低溫、高濕度和高鹽霧。4特殊環(huán)境條件供特殊環(huán)境應急電源使用的柴油重整制氫系統(tǒng)應符合本文件的要求，在一般環(huán)境條件下供應急電源T/CES121—20223使用的柴油重整制氫系統(tǒng)可參考本文件的要求，一般環(huán)境條件可見附錄A。特殊環(huán)境包括高海拔、高溫、低溫、高濕度和高鹽霧中的一個或一個以上環(huán)境條件。高海拔：2000m～5000m；高溫：+40℃~+60℃;低溫：-45℃~-20℃;高濕度：相對濕度≥95%；高鹽霧：含鹽量≥0.15mg/m3。5技術要求5.1一般要求5.1.1原料柴油應符合GB19147中的規(guī)定。5.1.2除鹽水應符合GB/T1576中采用鍋外水處理的自然循環(huán)蒸汽鍋爐和汽水兩用鍋爐水質中額定蒸汽壓力不高于1.0MPa的除鹽水的要求，氯離子（Cl-）含量不宜大于1×10-4%，電導率應小于10μS/cm。5.1.3循環(huán)冷卻水水質應符合GB/T50050的規(guī)定。5.1.4儀表空氣質量應符合GB/T4830的規(guī)定。5.1.5柴油重整制氫系統(tǒng)應設置置換氣體接口，置換氣體宜采用氮氣。5.1.6柴油重整制氫系統(tǒng)中設備表面溫度高于50℃的設備、管道及儀表管道應采取絕熱措施，應符合GB/T4272的規(guī)定。5.1.7柴油重整制氫系統(tǒng)中運行環(huán)境溫度低于0℃的設備、管道及儀表管道宜采取絕熱措施，應符合GB/T4272的規(guī)定。5.1.8柴油重整制氫系統(tǒng)的廢水應符合GB8978、廢氣應符合GB16297的規(guī)定、固體廢棄物排放應符合GB18599及地方環(huán)保的規(guī)定。5.2柴油重整制氫系統(tǒng)設備要求5.2.1柴油重整制氫系統(tǒng)應包括的主要設備部件有：燃燒器、重整反應器、水氣變換反應器、蒸發(fā)器、過熱器、原料液預熱器、冷卻器、原料泵、氣液分離器及氫氣純化設備。5.2.2柴油重整制氫系統(tǒng)內與含有氫氣接觸的材料，應符合GB/T29729的規(guī)定。5.2.3柴油重整制氫系統(tǒng)內屬于壓力容器的設備設計、制造、檢驗和使用應符合TSG21的規(guī)定。5.2.4柴油重整制氫系統(tǒng)內屬于常規(guī)壓力容器設備設計、制造、檢驗和驗收應符合GB/T150的規(guī)定。5.2.5柴油重整制氫系統(tǒng)內屬于疲勞壓力容器設備設計、制造、檢驗和驗收應符合JB4732的規(guī)定。5.2.6柴油重整制氫系統(tǒng)內屬于熱交換器的設備設計、制造、檢驗和驗收應符合GB/T151的規(guī)定。5.2.7柴油重整制氫系統(tǒng)內的燃燒器應符合GB/T19839的規(guī)定。5.2.8柴油重整制氫系統(tǒng)內的重整反應器應符合下列規(guī)定：a）重整反應器的進口應設置安全閥；b）重整反應器的出口應設置排空出口；c）重整反應器應設置溫度檢測儀表和壓力檢測儀表。5.2.9柴油重整制氫系統(tǒng)內的水氣變換反應器應符合下列規(guī)定：a）水氣變換反應器的進口應設置安全閥；b）水氣變換反應器的出口應設置排空出口；c）水氣變換反應器應設置溫度檢測儀表和壓力檢測儀表。5.2.10柴油重整制氫系統(tǒng)內的蒸發(fā)器、過熱器應符合下列規(guī)定：a）蒸發(fā)器、過熱器的規(guī)格尺寸、內部組件的設計應滿足在使用條件下?lián)Q熱面積、溫度及壓力的基T/CES121—20224b）為防止冷物流進料管線出現(xiàn)氣液阻塞現(xiàn)象，蒸發(fā)器、過熱器應設置氣體平衡口；c）蒸發(fā)器、過熱器的進出口應設置溫度及壓力檢測儀表，并對運行情況進行監(jiān)控；d）蒸發(fā)器、過熱器的設備本體或出口管道應設置安全閥。5.2.11柴油重整制氫系統(tǒng)內的原料液預熱器進出口應有溫度檢測儀表，并對原料液預熱器的運行情況進行監(jiān)控。5.2.12柴油重整制氫系統(tǒng)內的冷卻器進出口應有溫度檢測儀表，并對冷卻器的運行情況進行監(jiān)控。冷卻器輸出的含氫氣體溫度宜低于60℃。5.2.13柴油重整制氫系統(tǒng)內的原料泵的安裝高度應考慮泵的汽蝕余量。當輸送柴油、除鹽水及回收液時，應考慮液體中溶解CO2等氣體對泵汽蝕余量的影響，以及含CO2等酸性氣體對泵腐蝕性的影響。5.2.14柴油重整制氫系統(tǒng)內的氣液分離器的規(guī)格尺寸、內部組件的設計應滿足工藝設計要求，氣液分離器應設置液位控制及安全保護措施。5.2.15柴油重整制氫系統(tǒng)內的蒸發(fā)器、原料液預熱器、重整反應器、冷卻器低壓側設計壓力小于高壓側設計壓力的2/3時，應在低壓側設置安全保護措施。5.2.16柴油重整制氫系統(tǒng)應設置廢液收集系統(tǒng)，應將氣液分離器中排出的液體回收至廢液收集系統(tǒng)，不得直接向外排放。5.2.17柴油重整制氫系統(tǒng)內的管道應符合GB/T20801和特種設備安全技術規(guī)范TSG05的規(guī)定，氫氣及含氫氣體管道材質選擇還應符合GB50177的規(guī)定，對于有熱應力的管道還應符合GB50316的規(guī)定。5.2.18柴油重整制氫系統(tǒng)內的自動控制系統(tǒng)應具備報警連鎖功能，進行監(jiān)測報警，自動或手動停車。5.3氫氣純度要求柴油重整制氫系統(tǒng)產品氫氣如用于質子交換膜燃料電池（ProtonExchangeMembraneFuelCells,PEMFC）應急電源燃料，雜質含量及氫氣純度指標應符合GB/T37244的規(guī)定；如用于其他場合，應滿足用戶相關要求。5.4特殊環(huán)境性能要求5.4.1在海拔高度2000m～3000m工作時，柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣產量降低不超過5%；在海拔高度3000m～4000m工作時，柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣產量降低不超過10%；在海拔高度4000m～5000m工作時，柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣產量降低不超過15%。5.4.2在高溫條件下（+40℃~+80℃)工作時，柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣產量降低不超過5%。5.4.3在低溫條件下（-60℃~-20℃)工作時，柴油重整制氫系統(tǒng)啟動時間增加不超過10%。5.4.4在高濕度和高鹽霧條件下（相對濕度≥95%且含鹽量≥0.15mg/m3）工作時，柴油重整制氫系統(tǒng)平均無故障工作時間縮短不超過20%，IP防護等級不應低于IEC60529規(guī)定的IP57要求。6防爆及消防安全6.1柴油重整制氫系統(tǒng)應符合GB/T29729的規(guī)定。6.2氫氣的生產、儲存及使用應符合GB4962的規(guī)定。6.3柴油重整制氫系統(tǒng)場所有爆炸危險區(qū)域范圍及等級的劃分，應符合GB50177的規(guī)定。6.4柴油重整制氫系統(tǒng)所在區(qū)域內應設置可燃氣體、CO有毒氣體報警裝置，配置應符合GB50493的規(guī)定。6.5柴油重整制氫系統(tǒng)中的燃燒器應符合GB16914的規(guī)定。6.6柴油重整制氫系統(tǒng)設備出口應設置氣體管道阻火器，阻火器應符合GB/T13347的規(guī)定。T/CES121—202256.7氫氣生產環(huán)境的電氣設施應符合GB50058的規(guī)定，防爆電器設備級別不低于IICT4。6.8在有爆炸危險環(huán)境中電氣設備及其配線的選用和配置應符合GB50058和GB3836.15的規(guī)定。6.9建筑物、構筑物的防雷分類及防雷措施，應符合GB50058的規(guī)定。6.10露天布置的裝置區(qū)的防雷設計，應符合GB50650的規(guī)定。6.11防靜電接地設計，應符合SH3097的規(guī)定，含可燃解質管道的法蘭、閥門連接處應設置防靜電金屬連接線（銅質）跨接。6.12柴油重整制氫系統(tǒng)所在區(qū)域應配置手提式干粉滅火器，滅火器應符合GB4351.1的規(guī)定，干粉滅火劑應符合GB4066的規(guī)定。7試驗7.1柴油重整制氫系統(tǒng)設備要求的試驗7.1.1試驗前應核查所有制造單位提供的出廠資料，主要包括：設計圖紙文件、設備質量證明文件和需監(jiān)督檢驗的壓力容器的特種設備制造監(jiān)督檢驗證書；文件資料齊全，并逐一進行核對無誤后，才能進行試驗。7.1.2試驗前應檢查外觀和各種相關尺寸，檢查各類液體氣體管道和儀電線路的連接的準確性。7.1.3檢測前應做如下準備：a）對柴油重整制氫系統(tǒng)進行吹掃置換，吹掃置換后系統(tǒng)內氮氣中含氧量應小于0.5%，且無其他氧化性介質。b）柴油重整催化劑需按照催化劑生產廠家技術說明進行催化劑還原；催化劑還原管道及設備內氮氣中氧含量應滿足催化劑的還原要求。c）柴油重整制氫系統(tǒng)的原料、公用工程及自動控制系統(tǒng)等均應符合設計要求，應達到開車具備的條件。d）柴油重整制氫系統(tǒng)區(qū)域環(huán)境符合設計要求，各種生產輔助設備均應達到開車具備的條件。e）柴油重整制氫系統(tǒng)試車運行，逐漸增加負荷，原料進料量、轉化溫度、含氫氣體的組成、產品氫氣純度、工作壓力、工作溫度、氫氣產量直到滿足規(guī)定工況，并對此過程進行檢測、記錄。f）性能參數(shù)檢測的內容有：產品氫氣產量、氫氣純度、原料耗量、公用工程耗量。進行上述檢測的同時，應測試并記錄柴油重整制氫系統(tǒng)工作壓力、工作溫度和環(huán)境溫度。7.1.4機械設備、動力設備試車時應符合GB50231和GB50275的規(guī)定，并按相關設備的標準、規(guī)范和制造單位的技術說明書中的要求進行試驗和驗收。7.1.5強度試驗、泄漏試驗，應符合GB50231、GB50235、GB50275和GB50316的規(guī)定。7.1.6氫氣產量檢測方法采用氣體流量法或容積法，檢測用氣體流量計應在有效檢定周期內使用，采用容積法測量氫氣產量應根據(jù)GB/T19773的規(guī)定進行。7.1.7如氫氣純化設備使用變壓吸附法并采用真空解吸時，真空度測試應符合GB/T19773的規(guī)定，進出口與程控閥之間的所有管道屬于壓力頻繁交變的疲勞管道，應進行100%的無損檢測，其他管道應符7.2氫氣純度要求的試驗7.2.1采樣、判定和復檢7.2.1.1氫氣產品的采樣、判定和復驗按GB/T3634.1的規(guī)定執(zhí)行。7.2.1.2采樣中的安全事項應符合GB/T3723的規(guī)定。7.2.1.3氣體樣品的采樣原則及一般規(guī)定應符合GB/T6681的規(guī)定。T/CES121—202267.2.1.4壓縮氣體應使用針形閥減壓后經采樣管送入檢測設備。7.2.1.5液氫采樣應符合GB/T6680的規(guī)定。將樣品汽化后，經鈍化的金屬連接管直接送入檢測設備。7.2.1.6管道輸送氣體在采樣點采取采樣，經采樣器或采樣管將試樣送入檢測設備。7.2.1.7常壓或負壓樣品采樣使用抽吸器，將樣品直接抽入檢測設備。7.2.1.8嚴格保證采樣氣路的氣密性，宜使用金屬管道，嚴防環(huán)境氣體對樣品的污染。7.2.2雜質組分的測定7.2.2.1水含量的測定按GB/T5832.2—2016中第6章規(guī)定進行。7.2.2.2碳氫化合物（總烴，以CH4計）含量的測定按GB/T8984—2008中第7章規(guī)定進行。7.2.2.3氧含量的測定按GB/T6285—2016中第6章規(guī)定進行。7.2.2.4氦含量的測定按GB/T27894.3—2011中第6章規(guī)定進行。7.2.2.5總氮和氬含量的測定按GB/T3634.2—2011中第5章規(guī)定進行。7.2.2.6二氧化碳含量的測定按GB/T8984—2008中第7章規(guī)定進行。7.2.2.7一氧化碳含量的測定按GB/T8984—2008中第7章規(guī)定進行。7.2.2.8甲醛含量的測定按GB/T16129—1995中第6章規(guī)定進行。7.2.2.9氨含量的測定按GB/T14669—1993中第6章規(guī)定進行。7.2.2.10顆粒物含量的測定按GB/T15432—1995中第5章規(guī)定進行。7.2.2.11總硫含量的測定按ASTMD7652規(guī)定進行。7.2.2.12甲酸含量的測定按ASTMD7653規(guī)定進行。7.3特殊環(huán)境性能要求的試驗7.3.1應急電源高海拔工作時額定氫氣產量要求的驗證在試驗箱（室）中調整氣壓模擬高海拔氣壓條件進行試驗。試驗按照如下步驟進行：a）在柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣出口加裝熱式質量流量計；b）柴油重整制氫系統(tǒng)在標準大氣條件下運行，時間不少于1h，但不超過2h，讀取熱式質量流量計所示讀數(shù)，以10s內讀數(shù)最高值與最低值的平均值作為后續(xù)計算依據(jù)，記為q0；c）將試驗箱（室）內氣壓降低到GB/T4797.2規(guī)定的海拔高度為3000m、4000m或5000m時對應的氣壓值；d）柴油重整制氫系統(tǒng)在額定工況下運行1h，檢查確定柴油重整制氫系統(tǒng)是否能滿足氣密性功能e）氣壓保持時間不低于1h，讀取熱式質量流量計所示讀數(shù)，以10s內讀數(shù)最高值與最低值的平均值作為后續(xù)計算依據(jù)，記為q1；f）按公式（1）進行計算標準大氣條件與低氣壓條件時額定氫氣產量的變化：--q1………………（1）q0當氣壓為海拔3000m時對應的氣壓值時θ<5%，當氣壓為海拔4000m時對應的氣壓值時θ<10%，且當氣壓為海拔5000m時對應的氣壓值時θ<15%，即認為被試驗柴油重整制氫系統(tǒng)符合5.4.1的要求。7.3.2應急電源高溫工作時額定氫氣產量要求的驗證在試驗箱（室）中調整氣溫模擬高氣溫條件進行試驗。試驗按照如下步驟進行：T/CES121—20227a）在柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣出口加裝熱式質量流量計；b）將柴油重整制氫系統(tǒng)放入溫度為常溫（25℃)的試驗箱（室）中，運行柴油重整制氫系統(tǒng)，讀取熱式質量流量計上所示讀數(shù)，以10s內讀數(shù)最高值與最低值的平均值作為后續(xù)計算依據(jù)，記為q0；c）將試驗箱（室）溫度調節(jié)到某嚴酷等級溫度，柴油重整制氫系統(tǒng)在升溫調節(jié)期持續(xù)運行，再次讀取熱式質量流量計上所示讀數(shù)，以10s內讀數(shù)最高值與最低值的平均值作為后續(xù)計算依據(jù)，記為q1；d）當柴油重整制氫系統(tǒng)的氫氣產量達到穩(wěn)定值后持續(xù)運行2h，然后第三次讀取熱式質量流量計上所示讀數(shù)，以10s內讀數(shù)最高值與最低值的平均值作為后續(xù)計算依據(jù)，記為q2；e）按公式（2）進行計算常溫條件與高溫條件時額定氫氣產量的變化：………………（2）當θ1＜5%且θ2＜5%時，即認為被試驗柴油重整制氫系統(tǒng)符合5.4.2的要求。7.3.3應急電源低溫工作時啟動時間要求的驗證在試驗箱（室）中調整氣溫模擬低溫條件進行試驗。試驗按照如下步驟進行：a）在柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣出口加裝熱式質量流量計；b）將柴油重整制氫系統(tǒng)放入溫度為常溫（25℃)的試驗箱（室）中，向柴油重整制氫系統(tǒng)發(fā)送啟動命令，記錄柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣產量達到穩(wěn)定值的時間，記為t0，然后持續(xù)運行10min；c）向柴油重整制氫系統(tǒng)發(fā)送關機命令，進行正常關機操作；d）將試驗箱（室）的溫度設置到某嚴酷等級溫度，試驗箱（室）溫度達到規(guī)定溫度后開始計時，e）向柴油重整制氫系統(tǒng)發(fā)送啟動命令，記錄柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣產量達到穩(wěn)定值的時間，記為f）向柴油重整制氫系統(tǒng)發(fā)送關機命令，進行正常關機操作；g）關機結束后，柴油重整制氫系統(tǒng)在某嚴酷等級溫度的環(huán)境中繼續(xù)靜置12h；h）向柴油重整制氫系統(tǒng)發(fā)送啟動命令，記錄柴油重整制氫系統(tǒng)氫氣產量達到穩(wěn)定值的時間，記