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T／CECA-G 0019-2018 太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统性能评价简介：

T/CECA-G 0019-2018 是中国能源标准化委员会（CECA）发布的关于太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统的性能评价标准。这个标准主要是为了规范和评价这种特定的可再生能源利用技术的性能，以推动其在实际应用中的优化和改进。

生物质超临界水气化制氢系统是一种将生物质（如农作物废弃物、木材等）通过超临界水气化技术转化为氢气的过程。在这个过程中，太阳能作为热源被用来驱动生物质的气化反应，同时制氢。超临界水是指水在高压和高温下呈现出不同于常规状态的特殊状态，具有良好的传热和溶解能力，可以有效地催化生物质的分解。

T/CECA-G 0019-2018 标准涵盖了该系统的性能评价指标，如氢气产率、能源效率、生物质转化率、环境影响（如温室气体排放）等。它不仅关注技术的经济性，也关注其环保性能和社会接受度。通过这个标准，可以对不同系统的性能进行客观、公正的评估，为技术改进和推广提供依据。

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太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统性能评价

本标准规定了太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统的术语、定义、检测和性能评 本标准适用于太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统的性能评价。

列文件对于本文车的用 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB150压力容器 GB151热交换器 GB/T212煤的工业分析方法 GB/T476煤的元素分析方法 GB4634煤灰中钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法 GB/T5186生物质燃料发热量测试方法 GB5310高压锅炉管 GB6920水质PH值的测定方法玻璃电极法 GB/T8984气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定气相色谱法 GB11901水质悬浮物的测定重量法 GB11903水质色度的测定 GB11914水质化学需氧量的测定重铬酸盐法 GB13193水质总有机碳（TOC）的测定非色散红外线吸收法 GB13296锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管 GB/T16631高效液相色谱法通则 GB/T17683.1太阳能在地面不同接收条件下的太阳光谱辐照度标准第1部分：大气质量1.5的法向直 接日射辐照度和半球向日射辐照度 GB/T19773变压吸附提纯氢系统技术要求 GB/T29412变压吸附提纯氢用吸附器 GB/T30366生物质术语 NB/T47015压力容器焊接规程

下列术语和定义适用于本文件。

4.1.1太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统中各类压力容器设计、制造，应严格执行GB 150、GB151、NB/T47015等相关规范标准的规定， 4.1.2制氢系统的设计、设备的布置以及操作参数的选择应重视系统热能的回收和梯级利用[实习报告]2016届工程管理毕业实习报告(造价员实习19页)，减少能

4.1.1太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统中各类压力容器设计、制造，应严格执行GB

4.1.2制氢系统的设计、设备的布置以及操作参数的选择应重视系统热能的回收和梯级利用，减少能 量损失，提高能量效率，例如高温反应 和高温部件的保温等，

太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢的原理和典型系统的实例见附录A。系统主要由六部分 组成，它们的主要功能和构成如下： a）太阳能聚光集热器，用于跟踪并聚焦太阳能为气化反应提供热源。 b）连续式高压供料系统，用于生物质浆料的高压连续输送。该部分包括高压柱塞泵、生物质浆 料储料罐及活塞式高压加料器。 c）换热系统，用于梯级回收利用反应残液热能对预热水和生物质浆料进行预热，以提高系统能 量效率。该部分包括高压换热器，产物冷却器及物料预热器。 d）太阳能吸收和气化反应系统，生物质浆料在该系统与高温高压预热水按一定比例混合后被聚 焦太阳能加热快速升温至超临界水状态气化制氢。该部分包括聚焦太阳能的吸收器、生物质浆料的预 热以及生物质超临界水气化反应器。 X e）产物分离系统，通过气液相平衡实现对气相和液相产物进行分离。该部分包括系统调压/减压 阀以及气液分离器。 f）测量反馈控制系统，用于对制氢系统运行参数的实时监控。 包括气化系统主要参数的检测和 测量系统，检测信号的传输系统以及信号处理和反馈系统。 9）氢气提纯装置，用于气化反应所得混合气体的分离和氢气的提纯。通常采用变压吸附装置提 纯氢气，变压吸附装置及其系统技术要求应符合GB/T29412GB/T19773的相关要求。 4.3主要技术参数

4.3.2连续高压供料系统将生物质浆料和水从常压提高到气化反应所需压力，宜大于或等于24MPa。 4.3.3换热系统中，换热器出口的预热水温度宜为450℃~600℃；生物质浆料预热出口目标温度宜为 150℃~250℃；换热器出口产物温度宜低于150℃。预热器预热水出口温度宜为450℃~600℃，当换热器 出口预热水温度满足要求时，预热器可不启动。 4.3.4太阳能聚焦供热的气化反应系统中，反应器进口温度宜为450℃~600℃、出口温度宜为550℃ ~650℃，关键点壁面温度应不超过700℃。 4.3.5气液分离器的操作温度宜低于50℃，操作压力应低于或等于0.5MPa。 4.3.6生物质浆料流量与系统产氢相关，浆料中生物质的质量浓度应综合考虑配制浆料的流动性以及 气化效果，取决于生物质类型以及预处理方式；若考虑到经济性因素，浆料中干生物质的质量浓度不宜 低于15%。

灰分（A）、挥发分（V）和固定碳（FC）等成分组成，其分析方法应符合GB/T476、GB/T212的相关 要求。

1.2生物质原料样品热值测定宜采用大卡检测仪或热值测试仪，测试方法应符合GB/T5186的 求。

综直接辐射传感器放置于水平面上分别测量入射太阳光的 度和法向直射辐照度等太阳辐射特 测量方法应符合GB/T17683.1。

5.2.2太阳辐射特性数据

5.2.2.1用于测试自然太阳光辐照特性的辐照计，应具备自动测量记 重范围3( 量程范围0~2000.0W/m²，测量精度小于±2%。 5.2.2.2太阳辐射特性数据应使用记录仪进行自动记录，其最大采样间隔时间为1min。

5.3.1气体产物分析

5.3.1.1采用气体流量计测试系统平稳状态下单位时间内的产气量。

5.3.2液相产物分析

5.3.2.1液体样品的含碳量宜采用总有机碳（TOC）测定仪进行检测，测定液态、悬浮态及

5.3.3固体残渣分析

5.3.3.1固体残渣中的C、H、O、N、S等元素分析宜采用元素分析仪进行分析，分析方法应符合GB/T 476的相关要求。 5.3.3.2固体残渣中的钾、钠、铁、钙、镁、锰等元素分析宜采用原子吸收分光光度计法，分析方法应 符合GB4634的相关要求。

5.3.4排水水质分析

3.4.1系统排水水质还需进行化学需氧量（COD)、生化需氧量(BOD)、pH值、色度和悬浮物 量的测试和分析。 3.4.2系统排水的检定过程应符合GB6920、GB11903、GB11914和GB11901的有关要求。

5.3.4.2系统排水的检定过程应符合GB6920、GB11903、GB11914和GB11901的有关要求

5.3.4.2系统排水的检定过程应符合GB6920、GB11903、GB11914和GB11901的有关要求。

气化率是评价太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢过程中生物质原料转化为气相产物转化

碳气化率是评价生物质原料中碳元素转化为气相产物转化率的主要技术指标之一，一般不宜

潜在产氢量的数学表达式为：

CO+H,O→H,+CO C.H. +2nH,O. m → 2n + H, +nCO,

HYP = Yu, + Yco + 4YcH, +6YeH, + 7Yc

在产氢量是评价参与反应的生物质气化生成的可燃气体可通过后续反应转化为氢气的潜力的

6.4.2潜在产氢量是评价参与反应的生物质气化生成的可燃气体可通过后续反应转化为氢

6.5生物质能量转化效率

生物质能量转化效率是评价生物质化学能转化为气相产物化学能的主要指标，一般不宜低于9 6太阳能吸收/反应器热利用效率 6.1太阳能热利用效率的数学表达式如下：

QgaS 单位时间内产出的可燃气体低位发热量，单位为瓦（W)； Qiomas 单位时间内进料生物质的低位发热量，单位为瓦（W)； AHfuid 单位时间内太阳能吸收反应器内蒸汽的熔增，单位为瓦（W）； Psolar 入射太阳能功率GBJ 232-1982 电气装置工程施工及验收规范，单位为瓦（W）。 6.2太阳能热利用效率是反映太阳能吸收/反应器热效率的主要指标之一，不宜低于50%。

阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统示

A.1.1生物质超临界水气化制氢是以超临界水为介质进行生物质气化制取富氢气体。气体产物中的氢 气含量可超过50%。该制氢系统具有气化过程清洁，反应速率快，反应器体积小等特点。超临界水在反 应过程中既作为溶剂提供均相反应环境，又充当反应物，同时又是传输媒介。由于气化温度低和特殊的 反应环境，不产生NOx，SO.等污染物；对于高含水量的湿生物质也可以直接气化，不需要高能耗的干 燥过程。 A.1.2利用太阳能聚焦技术为生物质超临界水气化制氢反应和物料预热提供热源，实现太阳能在全光 谱范围内的利用，将能量密度低，分散性强，不稳定、不连续，随时间，季节以及气候而变化的可再生 能源转化为能量密度高、可储存、可运输、无污染的氢能。其制氢系统示意如图A.1所示。

A.1.2利用太阳能聚焦技术为生物质超临界水气化制氢反应和物料预热提供热源，实现太阳能在全光

A.2太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统的一个典型示例

JTS∕T 105-4-2013 绿色港口等级评价标准2太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统的一个典型示例

图A.1太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢

A.2.1太阳能聚焦供热的生物质超临界水气化制氢系统包括：腔式太阳能吸收/反应器，用于吸收太 能热量驱动生物质超临界水气化制氢反应：预热器，用于太阳能辐照度不够或波动较大时为预热 水提供热量；换热器，用于回收高温产物的热量，提高系统能量效率。本系统采用多碟聚光器跟踪 聚焦太阳能为反应提供热源。高压生物质物料首先被预热至180～240°C，然后与经换热器和预热 器加热所得的高温高压预热水在太阳能吸收/反应器入口按一定比例混合，从而实现物料快速升温并 达到水的超临界状态，从而实现高效气化制氢得目的。制氢系统流程示意见图A2。