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摘要：我國生物質固體成型燃料技術已基本成熟，但尚未制定相關標準，這對該產業發展是不利的。通過對美國ASTM、歐盟CEN/TC固體生物質燃料標準及燃燒設備標準的分析，并結合我國生物質固體成型燃料產業發展的實際需求，從產業鏈的角度出發，提出了我國的生物質固體成型燃料標準體系。該體系分為基礎標準、通用標準和專用標準3個層次，同時，按輕重緩急的原則提出相關建議。該標準體系的提出有利于規范我國生物質固體成型燃料市場，為產業發展創造良好的市場環境，富通新能源生產銷售的秸稈顆粒機、木屑顆粒機專業壓制生物質成型顆粒燃料。
關鍵詞：生物質；固體成型燃料；標準體系
0、引言
    生物質固體成型技術是指在一定溫度與壓力作用下，將松散的生物質壓制成具有一定形狀的、密度較大的成型燃料的技術。壓縮后得到的生物質固體成型燃料體積為原有生物質體積的1/8～1/6，密度為1.0～1.4t/m3，能源密度相當于中質煙煤，使用時火力持久，爐膛溫度高燃燒特性得到了明顯改善，近年來受到人們的廣泛關注。開發利用生物質固體成型燃料，有利于保護和改善生態環境，拓展農業功能，增加農民收入，促進經濟社會的可持續發展，是生物質能開發利用技術的主要發展方向之一。也是中國應對氣候變化的有效措施之一。     目前，美國和歐洲一些國家多以木本生物質為原料生產顆粒狀生物質固體成型燃料，并開發了壁爐、蓄熱式爐、顆粒燃料爐等專用爐具。2006年，歐洲生物質顆粒燃料的消費量約為450萬t，其中瑞典的產量約為145.8萬t，消費量約為168.5萬t，產銷量居世界首位。生物質固體顆粒燃料除通過專門運輸工具定點供應給發電廠和供熱企業以外，還以袋裝的方式在市場上銷售，已經成為許多家庭首選的生活燃料。目前，美國已制定9項與生物質燃料相關的標準，歐盟已發布30項固體生物質燃料技術規范。
    我國在20世紀80年代引進了螺旋擠壓式秸稈成型機，生物質固體成型技術的研發工作已開展了20多年。近年來，許多科研機構和企業競相開展研究，已有不少廠家開始進行小批量生產和市場化銷售，形成了研究、生產、開發的良好局面。國家發布的《可再生能源中長期發展規劃》提出，到2010年我國生物質固體成型燃料年利用量將達到100萬t以上，到2020年力爭達到5000萬t，該產業發展潛力巨大。
    作為一個新興產業，我國還沒有制定相應的生物質固體成型燃料技術、設備標準，影響了該產業的市場化、規模化和專業化發展進程。針對這種情況，本文擬在借鑒歐美先進經驗的基礎上，結合我國生物質固體成型燃料發展實際情況，建立我國生物質固體成型燃料標準體系。研究和建立我國生物質固體成型燃料標準體系，不僅可以有效地整合研究、開發和推廣應用等各個方面的資源，促進生物質固體成型燃料技術、設備和產品市場的建立，還可以克服不同種類燃料特性所造成的市場障礙，使固體成型燃料在生產者與使用者之間進行自由交易，在規范市場的同時，促進產業快速健康發展，這對擴大國際貿易也具有十分重要的意義。此外，統一的標準可使主管部門進行技術監督和市場管理時有章可循，為生物質固體成型燃料技術的推廣創造良好的市場環境。
1、國內外相關產業標準現狀分析
1.1國外標準分析
    目前，國外生物質固體成型燃料技術及設備的研發已經趨于成熟，相關標準體系也比較完備，形成了商業化生產和市場化運作的模式，發達國家間的技術聯盟也對某些標準的制定形成了壟斷，其中以美國和歐盟的標準最具代表性。
1.1.1美國標準
美國材料與試驗協會(ASTM)于1985年成立了E48生物技術委員會，下設E48.05生物轉化子委員會，共制訂了9項標準，主要適用于生物質水分、灰分、揮發分、元素分析、堆積密度等特性的測定（表1）。由于體制所限，ASTM所制定的標準存在以下不足之處：適用范圍不統一，其中涉及到的生物質、木質燃料和木質顆粒燃料3個概念相互之間存在著交叉重復：沒有形成完整的標準體系，缺乏取樣、機械特性試驗方法等必備的標準；沒有制定生物質發熱量和元素分析的試驗方法，而是引用了垃圾衍生燃料的標準，實際上垃圾衍生燃料的特性與生物質存在著一定的差異，并不完全適用于生物質燃料：測試方法之間（如E871和E1358以及E1534和E1755）也存在著重復現象。
表1 ASTM 固體生物質顆粒燃料標準

標準名稱	適用范圍	測試內容和方法
E870木質燃料分析測試方法	適用于木質燃料。	工業分析和元素分析，引用了D1102，E771，E775，E777。E778等本材、垃圾衍生燃料的標準。
E871木質顆粒燃料全水分試驗方法	適用于鋸末、顆粒、木屑、木塊及其它體積不超過16.39cm3的木質顆粒燃料。	取出50g樣品，放置在103±1℃干燥箱內烘干16h。
E872木質顆粒燃料揮發分試驗方法	同E871。	將1mg樣品放置在密閉的坩堝內，放置在950±20℃馬弗爐內7min。
E873生物質顆粒成型燃料堆積密度的試驗方法	適用于體積不超過16.39cm3的生物質顆粒成型燃料。	采用規格為305mmx305mmx305mm的容器進行測量。
E1358木質顆粒全水分試驗方法——微波法	提供了E871的替代試驗方法。	在控制溫度、時間、樣品質量的條件下，用微波爐進行加熱。
E1534本質顆粒燃料灰分試驗方法	適用于木質顆粒燃料。	將2g樣品放人馬弗爐中，緩慢升溫至580～600℃。
E1755生物質灰分試驗方法	適用于硬木、軟木、草本作物（如柳枝稷等）、農業剩余物（如玉米秸、稻草和蔗渣）、廢紙等，其中木質顆粒燃料適用于E1534。	在溫度為575±20℃馬弗爐中氧化。
E1757生物質分析樣品準備方法	同E1755。	用于元素分析，分為A，B．C3個方法。

1.1.2歐洲標準
歐盟雖然沒有專門制定燃燒設備的標準，但已制定的標準中包括鍋爐和燃燒器、室內采暖設備等相關標準，主要適用于包括生物質在內的周體燃料（表2）。在歐盟使用的生物質固體燃料燃燒設備種類較多，包括鍋爐、顆粒燃燒器、炊事爐、嵌入式壁爐和蓄熱式爐等多種形式，這也與生物質固體燃料用途廣泛有關。
表2  CEN燃燒設備標準

標準名稱	發布時間	規定的內容
EN 303-5加熱鍋爐第5部分：熱輸出小于300kW的手動或自動爐排固體燃料加熱鍋爐一定義、要求、測試和銷售	1999	該標準適用于薪柴、木屑、木質顆粒和壓塊、鋸末、煙煤、褐煤、焦炭等固體燃料。根據熱輸出可分為<50 kW，50～150 kW和150～300 kW 3個規格。
EN 12953-12火管鍋爐第12部分：固體燃料鍋爐一爐排系統要求	2003	該標準適用于煤炭、生物質固體燃料、城市固體廢物和工業同體廢物等，規定了從料倉至灰室的爐排系統的要求。
用于小型供熱鍋爐的顆粒燃燒器一定義、要求、測試和標示(CEN/TC 57)	正在制定	該標準適用于額定熱輸出小于70 kW的顆粒燃燒器，使用高質量的顆粒燃料(CEN/TS 14961)，可用于熱水鍋爐，包括安全、燃燒質量、運行和維護的要求和測試方法。
EN 1324WA2固體燃料房間加熱器一要求和測試方法	2004	該標準適用于使用固體燃料（如木材）、無機械部件的加熱裝置，規定了設計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）、安全、操作指南、標示的要求以及測試方法，可以通過對流或輻射產生熱量或熱水。另外，該標準也適用于中心供熱系統。
EN 12809/A1熱輸出小于50 kW的民用獨立式固體燃料鍋爐一要求和測試方法	2004	該標準適用于手動和自動燃燒設備，額定熱輸出小于50kW，僅適用于工作壓力不大于0.4MPa的開放式排放系統。該系統可用于提供熱水或取暖。
EN 12815/Al民用固體燃料炊事爐灶一要求和測試方法。	2004	該標準適用于炊事爐或炊事采暖爐，規定了設計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）．安全、操作指南、標示的要求以及測試方法。該設備可以使用礦物固體燃料、泥煤球、木材等。
EN 13229/A2固體燃料嵌入式裝置一要求和測試方法	2004	該標準適用于嵌入式固體燃料燃燒裝置，可用于室內采暖或提供熱水，包括定義、要求、測試方法。
EN 14785木質顆粒民用采暖裝置一要求和測試方法	正在制定	該標準適用干以本質顆粒為燃料，自動進料，額定熱輸出小于50kW的家用采暖爐，規定了設計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）、安全、操作指南、標示等要求以及測試方法。
EN 15250固體燃料蓄熱式爐一要求和測試方法	正在制定	該標準規定了蓄熱式爐的設計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）、安全、操作指南、標示要求以及測試方法。蓄熱式爐在燃燒階段可貯存大量熱量，當火焰熄滅后，爐灶仍能夠時間地向室內空氣施放熱量。

    2000年，歐洲標準化委員會(CEN)授權瑞典標準局，組建了固體生物質燃料技術委員會（CEN/TC335），德國、芬蘭、荷蘭等國開始制定歐盟固體生物質燃料標準。為了盡可能快地服務于市場，歐洲固體生物質燃料技術委員會決定首先制定技術規范，此項工作的主要部分已于2006年完成，已發布30項技術規范，并于2006年向歐盟標準轉化，現正著手將標準納入ISO標準體系。CEN/TC 335分為術語．規格、分類和質量保證，采樣和樣品制備，物理（或機械）試驗，化學試驗等5部分。根據起源和來源，固體生物質成型燃料可分為木本生物質、草本生物質、果木生物質、混合物和混雜物等：根據交易類型可分為壓塊、顆粒、餅粕、木屑、碎木燃料、圓術、鋸末、樹皮、秸稈捆等；物理試驗規定了堆積密度、顆粒密度、工業分析、機械強度等測試方法；化學試驗規定了C，H，N，S，CI等主要元素和微量元素的測試方法（表3）。
表3 CEN/TC335 固體生物質顆粒燃料標準體系 

分類	規定的內容	技術規范
術語	術語	CEN/TS 14588
規格、分類和質量	規格和分類	CEN/TS 14961
保證	質量保證和質量控制	CEN/TS 15234
采樣和樣品設備	采樣方法、抽樣檢驗方法、樣品制備方法	CEN/TS 14778-1 CEN/TS 14778-2 CEN/TS 14779 CEN/TS 14780
物理（或機械）試驗	熱值 堆積密度 累積密度	CEN/TS 14918 CEN/TS 15103 CEN/TS 15150
化學試驗	全水分	CEN/TS 14774-1 CEN/TS 14774-2 CEN/TS 14774-3
	灰分	CEN/TS 14775 CEN/TS 15370
	揮發分	CEN/TS 15148
	機械強度	CEN/TS 15210-1 CEN/TS 15210-2
	尺寸分布	CEN/TS 15149-1 CEN/TS 15149-2 CEN/TS 15149-3
	CxHxN	CEN/TS 15104
	CL，Na，K	CEN/TS 15105
	S，Cl	CEN/TS 15289
	主要元素（AL，Si，K，Na，Ca，Mg，Fe，P和Ti	CEN/TS 15290
	微量元素（As，Ba，Be，Cd，Co，Cr，Cu，Hg，Mo，Mn，Ni，Pb，Se，Te，V和Zn）	CEN/TS 15297

    綜上所述，目前歐盟在固體生物質燃料和燃燒設備方面，特別是燃料方面，已經形成了完整的標準體系，可供我國制定標準時加以借鑒。但是，歐盟尚缺乏固體生物質燃料貯藏和運輸、成型設備、安全衛生環境等標準。另外，歐盟標準中所規定的對象是生物質固體燃料，生物質固體成型燃料僅是其中的一種形式，還包括諸如木屑、鋸末、圓木、草捆等其它類型固體燃料，與我國的實際情況不同。
1.2國內相關標準發展現狀
    我國已制訂了GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗方法》、NY/T12-1985《生物質燃料發熱量測試方法》、NY/T8-2006《民用柴爐、柴灶熱性能試驗方法》、NY/T1001-2006《民用省柴節煤灶、爐、炕技術條件》、CB/T21923-2008《固體生物質燃料檢測通則》等國家或農業行業標準。農業部正在組織制定《生物質固體成型燃料技術條件》和《生物質固體成型設備技術條件》2項農業行業標準。此外，《固體生物質燃料檢測通則》在術語和定義、分類和特性信息方面完全參考了歐盟標準，并不符合我國國情。
    目前，我國生物質固體成型燃料的試驗方法基本上是參照煤炭的測試方法。雖然都屬于固體燃料，存在著許多共同之處，但由于生物質燃料和煤炭的組成及結構存在一定的差異，其物理和化學特性也不同，因此煤炭的測試標準不完全適用于生物質固體成型燃料。隨著生物質固體成型燃料市場的逐漸成熟，我國生物質固體成型燃料的標準化工作已明顯滯后于生物質燃料產業的發展速度。
2、我國生物質固體成型燃料標準體系的研究
    標準體系是指一定范圍內的標準按其內在的聯系形成的科學的有機整體，是由標準組成的系統，包括現有的標準和預計應發展的標準。制定生物質固體成型燃料標準體系，目的是促進生物質固體成型燃料標準化的發展，提高標準化管理水平，確保標準編制工作的秩序，減少標準之間的重復與矛盾，使標準之間協調，配套，使標準組成合理。
2.1研究原則
    根據生物質固體成型燃料生產應用全過程對標準的需求和標準體系自身分類的特點，在編制標準體系框架的過程中，應遵循以下原則：①完整性。標準體系的組成應完整、配套，要基本覆蓋生物質固體成型燃料已經實現產業化或在近期能夠實現產業化的領域。②前瞻性。標準體系要盡可能反映生物質固體成型燃料的國內外發展現狀和趨勢，盡可能包容最新研究成果。③統一性。標準體系內各項標準之間，應盡量做到協調、統一。④科學性。標準體系分類應科學、層次清晰、結構合理，并具有一定的可分解性和可擴展空間。⑤實用性。標準體系應便于使用和管理，對今后的生物質固體成型燃料標準化工作應具有指導作用。
2.2總體框架和標準體系構成
    根據標準體系的內在聯系特征和生物質固體成型燃料行業的具體特點，可將生物質固體成型燃料標準分為基礎標準、通用標準和專用標準3個層次。
    通過分析國內外相關領域標準化研究的現狀和原則可知，生物質固體成型燃料標準體系的創建應根據其產業化發展的需求，涵蓋未來寬泛的商業化范圍，包括生產、應用等方方面面。從產業鏈的角度看，生物質固體成型燃料產業包括從農作物秸稈等生物質資源的收集、存儲和運輸，到燃料生產、配送以及應用等（圖2），主要分為生物質原料方面的收集、運輸和貯藏：生產裝備設施方面的儀器、設備和關鍵部件等；產品方面的成型燃料規格、試驗方法、包裝和貯運；應用方面的專用燃燒器具技術條件、試驗方法和環境保護；衛生、安全和環境保護等。
2.2.1基礎標準
    基礎標準闡述了標準化的總體需求、涉及的概念與術語、標準的組成與相互關系，是制定生物質固體成型燃料技術規范和標準的基礎。此層次包括生物質固體成型燃料術語、生物質固體成型燃料規格和分類2項標準，建議近期制定完成。
2.2.2通用標準
    適用于本行業的通用性標準包括原料收集、運輸和貯藏；生物質固體成型燃料廠的建設規劃和設計規范：固體成型設備的技術條件和試驗方法：生物質固體成型燃料的取樣和樣品制備、物理特性和試驗方法、化學特性和試驗方法、質量保證等；生物質固體成型燃料配送技術規范；各種燃燒設備的命名、分類、技術條件、試驗方法以及污染物排放；安全、衛生和環境保護等標準。
2.2.3專業標準
    適用于某一具體對象的專業標準，包括成型設備的關鍵部件（如模具、壓輥）、配套設備（如粉碎機）等。
2.3近期擬制定的標準
    根據輕重緩急原則，結合我國實際情況，建議近期制定生物質固體成型燃料原料收集、貯藏和運輸技術規范，生物質固體成型燃料廠建設規劃和設計規范，生物質固體成型設備命名、分類和技術條件，生物質固體成型設備試驗方法，生物質固體成型燃料取樣方法，生物質固體成型燃料全水分試驗方法，生物質固體成型燃料顆粒密度試驗方法，生物質固體成型燃料堆積密度試驗方法，生物質固體成型燃料機械性能試驗方法，生物質固體成型燃料工業分析試驗方法，生物質固體成型燃料元素分析試驗方法，生物質固體成型燃料配送技術規范，生物質固體成型燃料廠安全、衛生和環境保護等13項國家或行業標準。
3、結束語
本文在全面分析國內外生物質固體成型燃料技術與標準發展現狀和趨勢的基礎上，系統地確定我國生物質固體成型燃料各標準項目的名稱、內容和在標準體系中的位置，構建一個結構優化、層次清晰、數量合理的標準體系。該標準體系的制定，有利于提高標準化管理水平，減少標準之間的重復與矛盾，提高標準的編制和管理效率，節約人力、物力、財力，使標準化工作有計劃、有目標、有秩序地進行，對促進生物質固體成型燃料標準的發展，加快標準制定的進程，適應市場經濟的需要，都有著重要的理論意義與實用價值。
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