關(guān)鍵詞：生物質(zhì)；固體成型燃料；標(biāo)準(zhǔn)體系
0、引言
生物質(zhì)固體成型技術(shù)是指在一定溫度與壓力作用下，將松散的生物質(zhì)壓制成具有一定形狀的、密度較大的成型燃料的技術(shù)。壓縮后得到的生物質(zhì)固體成型燃料體積為原有生物質(zhì)體積的1/8～1/6，密度為1.0～1.4t/m3，能源密度相當(dāng)于中質(zhì)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(guān)注。開發(fā)利用生物質(zhì)固體成型燃料，有利于保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，拓展農(nóng)業(yè)功能，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，是生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。也是中國應(yīng)對氣候變化的有效措施之一。
我國在20世紀(jì)80年代引進(jìn)了螺旋擠壓式秸稈成型機(jī)，生物質(zhì)固體成型技術(shù)的研發(fā)工作已開展了20多年。近年來，許多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)競相開展研究，已有不少廠家開始進(jìn)行小批量生產(chǎn)和市場化銷售，形成了研究、生產(chǎn)、開發(fā)的良好局面。國家發(fā)布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，到2010年我國生物質(zhì)固體成型燃料年利用量將達(dá)到100萬t以上，到2020年力爭達(dá)到5000萬t，該產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?br /> 作為一個新興產(chǎn)業(yè)，我國還沒有制定相應(yīng)的生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，影響了該產(chǎn)業(yè)的市場化、規(guī)模化和專業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。針對這種情況，本文擬在借鑒歐美先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國生物質(zhì)固體成型燃料發(fā)展實(shí)際情況，建立我國生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系。研究和建立我國生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系，不僅可以有效地整合研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用等各個方面的資源，促進(jìn)生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)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(chǎn)者與使用者之間進(jìn)行自由交易，在規(guī)范市場的同時，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展，這對擴(kuò)大國際貿(mào)易也具有十分重要的意義。此外，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可使主管部門進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督和市場管理時有章可循，為生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的推廣創(chuàng)造良好的市場環(huán)境。
1、國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析
1.1國外標(biāo)準(zhǔn)分析
目前，國外生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)趨于成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完備，形成了商業(yè)化生產(chǎn)和市場化運(yùn)作的模式，發(fā)達(dá)國家間的技術(shù)聯(lián)盟也對某些標(biāo)準(zhǔn)的制定形成了壟斷，其中以美國和歐盟的標(biāo)準(zhǔn)最具代表性。
1.1.1美國標(biāo)準(zhǔn)
美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)于1985年成立了E48生物技術(shù)委員會，下設(shè)E48.05生物轉(zhuǎn)化子委員會，共制訂了9項標(biāo)準(zhǔn)，主要適用于生物質(zhì)水分、灰分、揮發(fā)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(biāo)準(zhǔn)存在以下不足之處：適用范圍不統(tǒng)一，其中涉及到的生物質(zhì)、木質(zhì)燃料和木質(zhì)顆粒燃料3個概念相互之間存在著交叉重復(fù)：沒有形成完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，缺乏取樣、機(jī)械特性試驗(yàn)方法等必備的標(biāo)準(zhǔn)；沒有制定生物質(zhì)發(fā)熱量和元素分析的試驗(yàn)方法，而是引用了垃圾衍生燃料的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上垃圾衍生燃料的特性與生物質(zhì)存在著一定的差異，并不完全適用于生物質(zhì)燃料：測試方法之間（如E871和E1358以及E1534和E1755）也存在著重復(fù)現(xiàn)象。
表1 ASTM 固體生物質(zhì)顆粒燃料標(biāo)準(zhǔn)
| 標(biāo)準(zhǔn)名稱 | 適用范圍 | 測試內(nèi)容和方法 |
| E870木質(zhì)燃料分析測試方法 | 適用于木質(zhì)燃料。 | 工業(yè)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(biāo)準(zhǔn)。 |
| E871木質(zhì)顆粒燃料全水分試驗(yàn)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(zhì)顆粒燃料。 | 取出50g樣品，放置在103±1℃干燥箱內(nèi)烘干16h。 |
| E872木質(zhì)顆粒燃料揮發(fā)分試驗(yàn)方法 | 同E871。 | 將1mg樣品放置在密閉的坩堝內(nèi)，放置在950±20℃馬弗爐內(nèi)7min。 |
| E873生物質(zhì)顆粒成型燃料堆積密度的試驗(yàn)方法 | 適用于體積不超過16.39cm3的生物質(zhì)顆粒成型燃料。 | 采用規(guī)格為305mmx305mmx305mm的容器進(jìn)行測量。 |
| E1358木質(zhì)顆粒全水分試驗(yàn)方法——微波法 | 提供了E871的替代試驗(yàn)方法。 | 在控制溫度、時間、樣品質(zhì)量的條件下，用微波爐進(jìn)行加熱。 |
| E1534本質(zhì)顆粒燃料灰分試驗(yàn)方法 |
適用于木質(zhì)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(zhì)灰分試驗(yàn)方法 | 適用于硬木、軟木、草本作物（如柳枝稷等）、農(nóng)業(yè)剩余物（如玉米秸、稻草和蔗渣）、廢紙等，其中木質(zhì)顆粒燃料適用于E1534。 | 在溫度為575±20℃馬弗爐中氧化。 |
| E1757生物質(zhì)分析樣品準(zhǔn)備方法 | 同E1755。 | 用于元素分析，分為A，B．C3個方法。 |
歐盟雖然沒有專門制定燃燒設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，但已制定的標(biāo)準(zhǔn)中包括鍋爐和燃燒器、室內(nèi)采暖設(shè)備等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要適用于包括生物質(zhì)在內(nèi)的周體燃料（表2）。在歐盟使用的生物質(zhì)固體燃料燃燒設(shè)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(zhì)固體燃料用途廣泛有關(guān)。
表2 CEN燃燒設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)
| 標(biāo)準(zhǔn)名稱 | 發(fā)布時間 | 規(guī)定的內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)適用于薪柴、木屑、木質(zhì)顆粒和壓塊、鋸末、煙煤、褐煤、焦炭等固體燃料。根據(jù)熱輸出可分為<50 kW，50～150 kW和150～300 kW 3個規(guī)格。 |
| EN 12953-12火管鍋爐第12部分：固體燃料鍋爐一爐排系統(tǒng)要求 | 2003 | 該標(biāo)準(zhǔn)適用于煤炭、生物質(zhì)固體燃料、城市固體廢物和工業(yè)同體廢物等，規(guī)定了從料倉至灰室的爐排系統(tǒng)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(biāo)示(CEN/TC 57) | 正在制定 | 該標(biāo)準(zhǔn)適用于額定熱輸出小于70 kW的顆粒燃燒器，使用高質(zhì)量的顆粒燃料(CEN/TS 14961)，可用于熱水鍋爐，包括安全、燃燒質(zhì)量、運(yùn)行和維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)適用于使用固體燃料（如木材）、無機(jī)械部件的加熱裝置，規(guī)定了設(shè)計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）、安全、操作指南、標(biāo)示的要求以及測試方法，可以通過對流或輻射產(chǎn)生熱量或熱水。另外，該標(biāo)準(zhǔn)也適用于中心供熱系統(tǒng)。 |
| EN 12809/A1熱輸出小于50 kW的民用獨(dú)立式固體燃料鍋爐一要求和測試方法 | 2004 | 該標(biāo)準(zhǔn)適用于手動和自動燃燒設(shè)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(tǒng)。該系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)適用于炊事爐或炊事采暖爐，規(guī)定了設(shè)計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）．安全、操作指南、標(biāo)示的要求以及測試方法。該設(shè)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(biāo)準(zhǔn)適用于嵌入式固體燃料燃燒裝置，可用于室內(nèi)采暖或提供熱水，包括定義、要求、測試方法。 |
| EN 14785木質(zhì)顆粒民用采暖裝置一要求和測試方法 | 正在制定 | 該標(biāo)準(zhǔn)適用干以本質(zhì)顆粒為燃料，自動進(jìn)料，額定熱輸出小于50kW的家用采暖爐，規(guī)定了設(shè)計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）、安全、操作指南、標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了蓄熱式爐的設(shè)計、制造、安裝、性能（效率和污染物排放）、安全、操作指南、標(biāo)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(dāng)火焰熄滅后，爐灶仍能夠時間地向室內(nèi)空氣施放熱量。 |
表3 CEN/TC335 固體生物質(zhì)顆粒燃料標(biāo)準(zhǔn)體系
| 分類 | 規(guī)定的內(nèi)容 | 技術(shù)規(guī)范 |
| 術(shù)語 | 術(shù)語 | CEN/TS 14588 |
| 規(guī)格、分類和質(zhì)量 | 規(guī)格和分類 | CEN/TS 14961 |
| 保證 | 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制 | CEN/TS 15234 |
| 采樣和樣品設(shè)備 | 采樣方法、抽樣檢驗(yàn)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(jī)械）試驗(yàn) |
熱值 堆積密度 累積密度 |
CEN/TS 14918 CEN/TS 15103 CEN/TS 15150 |
| 化學(xué)試驗(yàn) | 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(fā)分 | CEN/TS 15148 | |
| 機(jī)械強(qiáng)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，F(xiàn)e，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 |
1.2國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀
我國已制訂了GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗(yàn)方法》、NY/T12-1985《生物質(zhì)燃料發(fā)熱量測試方法》、NY/T8-2006《民用柴爐、柴灶熱性能試驗(yàn)方法》、NY/T1001-2006《民用省柴節(jié)煤灶、爐、炕技術(shù)條件》、CB/T21923-2008《固體生物質(zhì)燃料檢測通則》等國家或農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)業(yè)部正在組織制定《生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)條件》和《生物質(zhì)固體成型設(shè)備技術(shù)條件》2項農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，《固體生物質(zhì)燃料檢測通則》在術(shù)語和定義、分類和特性信息方面完全參考了歐盟標(biāo)準(zhǔn)，并不符合我國國情。
目前，我國生物質(zhì)固體成型燃料的試驗(yàn)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(zhì)燃料和煤炭的組成及結(jié)構(gòu)存在一定的差異，其物理和化學(xué)特性也不同，因此煤炭的測試標(biāo)準(zhǔn)不完全適用于生物質(zhì)固體成型燃料。隨著生物質(zhì)固體成型燃料市場的逐漸成熟，我國生物質(zhì)固體成型燃料的標(biāo)準(zhǔn)化工作已明顯滯后于生物質(zhì)燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。
2、我國生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系的研究
標(biāo)準(zhǔn)體系是指一定范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)按其內(nèi)在的聯(lián)系形成的科學(xué)的有機(jī)整體，是由標(biāo)準(zhǔn)組成的系統(tǒng)，包括現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)計應(yīng)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。制定生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系，目的是促進(jìn)生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，提高標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，確保標(biāo)準(zhǔn)編制工作的秩序，減少標(biāo)準(zhǔn)之間的重復(fù)與矛盾，使標(biāo)準(zhǔn)之間協(xié)調(diào)，配套，使標(biāo)準(zhǔn)組成合理。
2.1研究原則
根據(jù)生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)應(yīng)用全過程對標(biāo)準(zhǔn)的需求和標(biāo)準(zhǔn)體系自身分類的特點(diǎn)，在編制標(biāo)準(zhǔn)體系框架的過程中，應(yīng)遵循以下原則：①完整性。標(biāo)準(zhǔn)體系的組成應(yīng)完整、配套，要基本覆蓋生物質(zhì)固體成型燃料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化或在近期能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的領(lǐng)域。②前瞻性。標(biāo)準(zhǔn)體系要盡可能反映生物質(zhì)固體成型燃料的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，盡可能包容最新研究成果。③統(tǒng)一性。標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)各項標(biāo)準(zhǔn)之間，應(yīng)盡量做到協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。④科學(xué)性。標(biāo)準(zhǔn)體系分類應(yīng)科學(xué)、層次清晰、結(jié)構(gòu)合理，并具有一定的可分解性和可擴(kuò)展空間。⑤實(shí)用性。標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)便于使用和管理，對今后的生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)具有指導(dǎo)作用。
2.2總體框架和標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系的內(nèi)在聯(lián)系特征和生物質(zhì)固體成型燃料行業(yè)的具體特點(diǎn)，可將生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)3個層次。
通過分析國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化研究的現(xiàn)狀和原則可知，生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系的創(chuàng)建應(yīng)根據(jù)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求，涵蓋未來寬泛的商業(yè)化范圍，包括生產(chǎn)、應(yīng)用等方方面面。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)包括從農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)資源的收集、存儲和運(yùn)輸，到燃料生產(chǎn)、配送以及應(yīng)用等（圖2），主要分為生物質(zhì)原料方面的收集、運(yùn)輸和貯藏：生產(chǎn)裝備設(shè)施方面的儀器、設(shè)備和關(guān)鍵部件等；產(chǎn)品方面的成型燃料規(guī)格、試驗(yàn)方法、包裝和貯運(yùn)；應(yīng)用方面的專用燃燒器具技術(shù)條件、試驗(yàn)方法和環(huán)境保護(hù)；衛(wèi)生、安全和環(huán)境保護(hù)等。
2.2.1基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)闡述了標(biāo)準(zhǔn)化的總體需求、涉及的概念與術(shù)語、標(biāo)準(zhǔn)的組成與相互關(guān)系，是制定生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。此層次包括生物質(zhì)固體成型燃料術(shù)語、生物質(zhì)固體成型燃料規(guī)格和分類2項標(biāo)準(zhǔn)，建議近期制定完成。
2.2.2通用標(biāo)準(zhǔn)
適用于本行業(yè)的通用性標(biāo)準(zhǔn)包括原料收集、運(yùn)輸和貯藏；生物質(zhì)固體成型燃料廠的建設(shè)規(guī)劃和設(shè)計規(guī)范：固體成型設(shè)備的技術(shù)條件和試驗(yàn)方法：生物質(zhì)固體成型燃料的取樣和樣品制備、物理特性和試驗(yàn)方法、化學(xué)特性和試驗(yàn)方法、質(zhì)量保證等；生物質(zhì)固體成型燃料配送技術(shù)規(guī)范；各種燃燒設(shè)備的命名、分類、技術(shù)條件、試驗(yàn)方法以及污染物排放；安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)等標(biāo)準(zhǔn)。
2.2.3專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
適用于某一具體對象的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括成型設(shè)備的關(guān)鍵部件（如模具、壓輥）、配套設(shè)備（如粉碎機(jī)）等。
2.3近期擬制定的標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)輕重緩急原則，結(jié)合我國實(shí)際情況，建議近期制定生物質(zhì)固體成型燃料原料收集、貯藏和運(yùn)輸技術(shù)規(guī)范，生物質(zhì)固體成型燃料廠建設(shè)規(guī)劃和設(shè)計規(guī)范，生物質(zhì)固體成型設(shè)備命名、分類和技術(shù)條件，生物質(zhì)固體成型設(shè)備試驗(yàn)方法，生物質(zhì)固體成型燃料取樣方法，生物質(zhì)固體成型燃料全水分試驗(yàn)方法，生物質(zhì)固體成型燃料顆粒密度試驗(yàn)方法，生物質(zhì)固體成型燃料堆積密度試驗(yàn)方法，生物質(zhì)固體成型燃料機(jī)械性能試驗(yàn)方法，生物質(zhì)固體成型燃料工業(yè)分析試驗(yàn)方法，生物質(zhì)固體成型燃料元素分析試驗(yàn)方法，生物質(zhì)固體成型燃料配送技術(shù)規(guī)范，生物質(zhì)固體成型燃料廠安全、衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)等13項國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
3、結(jié)束語
本文在全面分析國內(nèi)外生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地確定我國生物質(zhì)固體成型燃料各標(biāo)準(zhǔn)項目的名稱、內(nèi)容和在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，構(gòu)建一個結(jié)構(gòu)優(yōu)化、層次清晰、數(shù)量合理的標(biāo)準(zhǔn)體系。該標(biāo)準(zhǔn)體系的制定，有利于提高標(biāo)準(zhǔn)化管理水平，減少標(biāo)準(zhǔn)之間的重復(fù)與矛盾，提高標(biāo)準(zhǔn)的編制和管理效率，節(jié)約人力、物力、財力，使標(biāo)準(zhǔn)化工作有計劃、有目標(biāo)、有秩序地進(jìn)行，對促進(jìn)生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，加快標(biāo)準(zhǔn)制定的進(jìn)程，適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的需要，都有著重要的理論意義與實(shí)用價值。
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