國內外生物質成型燃料質量標準現狀

霍麗麗，趙立欣，郝彥輝，孟海波，姚宗路，劉 昭，劉桐利，袁艷文

·農業資源循環利用工程·

國內外生物質成型燃料質量標準現狀

霍麗麗1，趙立欣1※，郝彥輝2，孟海波1，姚宗路3，劉 昭4，劉桐利2，袁艷文1

（1. 農業農村部規劃設計研究院，農業農村部農業廢棄物能源化利用重點實驗室，北京 100125；2. 海南大學機電工程學院，海口 570228；3. 中國農業科學研究院農業環境與可持續發展研究所，北京 100081；4. 中國質量認證中心，北京 100020）

中國生物質成型燃料標準體系建設初步取得了一些成效，但與歐美發達國家相比標準制定工作進展較為緩慢，一定程度上制約了產業發展。該研究分析了國內外生物質成型燃料標準體系和質量認證體系現狀，研究生物質成型燃料質量影響因素及質量要求；與ISO國際標準比較，分析了木質、非木質生物質成型燃料各指標質量分級要求，結合中國國情，提出中國生物質成型燃料質量標準仍需進一步完善。同時與國內煤炭質量相關標準進行比較，生物質成型燃料灰分含量低，硫含量、砷和汞等重金屬含量極低，對環境友好，是良好的替代散煤的固體燃料。通過研究提出建議成立生物質成型燃料國家標委會，亟需制定質量分級和污染物排放國家標準，并應區分商用、民用以及工業用等不同應用對象的燃料質量要求。

生物質；燃料；質量標準；認證體系

0 引 言

生物質成型燃料指利用專門設備將農林廢棄物等生物質壓縮為顆粒或塊（棒）狀燃料，具有使用方便、清潔環保、燃燒效率高、便于儲存和運輸等優點，能夠直接替代煤炭，既能作為農村居民的炊事取暖燃料，又能用于城鎮供熱、發電等，是生物質能利用的主要方向之一[1-6]。據歐洲生物質協會（AEBIOM）統計，2017年，全球生物質成型燃料消費總量約3 200萬t（不含中國），其中歐洲消費占總量的75％，主要為木質顆粒燃料[7-8]。與之相比，中國木質與秸稈類成型燃料并存，中國自2000年逐步形成產業，年產生物質成型燃料約800萬t，據生物質能“十三五”規劃目標，到2020年利用量將達3 000萬t[9]。但就目前發展規模來看，還遠達不到預期，除了煤炭價格競爭，政策導向等原因，生物質成型燃料質量不一的內因直接制約了產業發展。歐美生物質成型燃料技術走在前列，標準體系較為完善，產品質量認證體系成熟，已形成商業市場化運作模式[10-12]。中國產業發展初具規模，但技術標準體系還不完善，缺乏質量認證機制，極大限制了中國生物質成型燃料商業化進程[13]。

本文通過研究生物質成型燃料相關標準及質量認證體系，對比國內外產品質量要求，系統分析影響質量的主要因素及指標要求，提出適宜中國的生物質成型燃料質量評價指標體系，為提升成型燃料產品質量和加快產業發展提供依據。

1 標準與質量認證體系現狀

1.1 標準體系現狀

2000年，歐洲標準化委員會（CEN）授權瑞典標準局，成立生物質成型燃料技術委員會（CEN/TC335），經過2007—2010年修訂和完善逐漸統一了歐盟標準，并取代了歐盟其他國家標準，如DIN、ONORM等標準，目前歐盟標準已發布42項標準，7項正在制定[14]。美國材料與試驗協會（ASTM）制定了生物質成型燃料的試驗方法標準，已制定14項。2007年ISO/TC238委員會開始制定生物質成型燃料國際標準，基于歐盟標準進一步完善，目前已制定并發布了35項ISO標準，正在制定12項，內容涵蓋術語、規格和等級、質量保證、采樣制樣、試驗方法、安全儲運、排放控制等，同時考慮了住宅/商業和工業應用等不同用戶的分級質量要求[15]。

中國自2008年開始，通過借鑒國外標準經驗，結合中國國情，由農業部規劃設計研究院承擔研究課題初步建立了生物質成型燃料標準體系，涵蓋原料收儲運、成型設備、產品質量、產品儲運、燃燒應用等環節。目前，已制定國家標準11項，行業標準38項，國內外制訂的相關標準詳見表1。

表1 國內外生物質成型燃料相關標準

注：*為在編標準。

Note: * is the compilation standard.

1.2 質量分級標準

德國、瑞典等國家首先制定了生物質成型燃料質量標準。1996年，德國發布DIN 51731生物質顆粒和塊（棒）狀燃料標準，將木質燃料分為5個等級。1999年，瑞典發布標準SS187120（顆粒燃料）和SS187121（塊（棒）狀燃料）。奧地利也頒布了生物質顆粒和塊（棒）狀標準ONORM M1735[16-17]。為統一成型燃料標準，2010—2012年，歐盟提出建立生物質成型燃料通用的技術分類標準DIN EN 14961，包含6個分標準，涵蓋一般要求、非工業用木質成型燃料、非工業用塊（棒）狀成型燃料、非工業用木片、非工業用木柴、非工業用非木質成型燃料等[18-20]。美國生物質顆粒燃料研究所（PFI）制定了住宅/商用生物質成型燃料分級標準，主要針對木質顆粒燃料分為高級、標準以及實用3個等級。

2014年，ISO/TC238技術委員會制定了ISO 17225—1～7系列標準，描述了燃料的來源與交易形式，明確了原料的種類和劃分類別，內容包含通則、木質顆粒燃料、木質塊（棒）狀燃料、木片、薪柴、非木質顆粒燃料、非木質塊（棒）狀燃料等7項分標準[21]。2016年，發布了ISO 17225—8熱處理后的成型燃料質量分級標準。

國內2014年能源和農業部門先后制定質量分級行業標準，分別規定了木質顆粒燃料、非木質顆粒燃料、木質塊棒狀燃料和非木質塊棒狀燃料分級要求，每種燃料分3級，指標等級要求參考了DIN EN 14961，并結合國內實際情況，符合國內木質資源有限，秸稈類原料豐富的特點。

1.3 質量認證體系

質量認證體系建立有效促進了木質顆粒燃料在歐洲乃至世界范圍的流通。目前，在歐美地區應用較為廣泛的主要有DINplus、ENplus、CANplus等認證體系、以及美國PFI標準計劃[22-26]，詳見表2。

DINplus成立于2002年，作為第一個木質顆粒燃料質量認證計劃進入市場。ENplus最初由Deutsches Pelletinstitut GmbH（DEPI）公司2010年設計，作為供熱市場中木質顆粒的質量認證計劃，目前由歐洲顆粒委員會（European pellets council）進行管理，從產品收集、加工生產、運輸、貯藏最終到用戶，貫穿整個供應鏈。CANplus由加拿大木顆粒協會認證，與ENplus本質上基本相同，ENplus授權加拿大木顆粒燃料協會頒發認證全國許可證者。美國Pellet Fuels Institute（PFI）1995年提出了生物質成型燃料質量分級標準，經過多次修訂，已成為顆粒燃料質量認證主要依據。美國PFI計劃提供住宅和工業兩個級別木質顆粒燃料的規格。美國木材標準委員會（ALSC）作為該計劃的認證機構，提供計劃實施和執行，以及促進計劃注冊。

質量認證體系包括認證范圍、認證程序、產品原料和顆粒燃料質量的要求、使用規定和產品檢測。在認證申請的過程中，對申請者進行相應的審核，審核通過后授予申請者使用商標以及許可轉讓等權利。通過第三方檢測以及定期的測試來保證產品和服務的質量，當被認證的對象或產品不再符合認證要求，將按照程序嚴格執行。認證程序能夠確保生物質顆粒燃料高質量以及公開透明性，為生物質顆粒燃料市場化運作提供良好的保障。認證貫穿整個供應鏈，從加工生產到最終的供熱、發電等的應用，使用第三方進行審核和檢測，能夠保證交易和使用中的顆粒燃料能夠符合燃燒要求、環境要求以及質量要求。認證的實施促進了顆粒燃料質量控制以及產業化的推進，認證體系實施都取得了良好的效果[16]。有利于生物質成型燃料全球貿易，近年來歐洲、北美市場以及亞洲市場的木質顆粒燃料市場貿易不斷發展，進出口量逐年增長。ENplus目前擁有來自42個國家有八百余家認證公司，經ENplus認證的木質顆粒燃料貿易量超過1 100萬t，超過全球認證總量的1/3[26-27]。

表2 ENplus、DINplus和PFI認證體系

2 質量評價指標

生物質成型燃料產品質量評價指標涵蓋物理機械特性、燃燒特性、環境影響等。

2.1 物理機械特性

2.1.1 規格尺寸

生物質成型燃料與生物質鍋爐、壁爐、熱風爐等配套使用，應用在取暖、炊事、供熱等各個領域。為確保燃料適應各類鍋爐應用，保證燃料的儲運方便，實現自動進料連續燃燒，避免搭橋、堵塞等，需規定其規格要求。顆粒燃料長度不宜過長，直徑小于8 mm時，長度應小于40 mm；直徑12～25 mm時，長度應小于50 mm。

2.1.2 全水分

生物質成型燃料的水分易受外界環境影響，易吸潮導致運輸與貯存過程松散或變質，也會影響燃燒效果，水分高，熱值低，導致起燃困難，水分蒸發吸熱導致燃燒溫度低，易引起設備腐蝕。國際ISO標準要求木質顆粒燃料≤10%、木質塊（棒）狀燃料≤15%、非木質燃料均≤15%；國內標準要求木質顆粒燃料≤12%、木質塊（棒）狀燃料≤15%、非木質燃料均≤16%。

2.1.3 堆積密度/顆粒密度

密度表征原料的壓實程度，密度越高抗磨損能力越強，使用和運輸過程不易斷裂，壓縮后的成型燃料體積縮小6～8倍，大大減少了存儲、運輸以及燃燒設備的空間。顆粒燃料一般采用堆積密度表征，塊（棒）狀燃料可直接采用顆粒密度表征。顆粒燃料的堆積密度ISO標準要求木質≥600 kg/m3、非木質≥550 kg/m3，國內標準要求均≥550 kg/m3；塊（棒）狀燃料的顆粒密度ISO標準要求木質≥900 kg/m3、非木質≥600 kg/m3，國內標準要求均≥800 kg/m3。

2.1.4 機械耐久性

機械耐久性指在裝卸、輸送和運輸過程中保持完整個體的能力，表征成型燃料的粘結性能，由成型燃料的壓縮條件及松弛密度所決定，主要表征顆粒燃料的不同使用性能和貯藏性能[28]。ISO標準要求木質顆粒燃料≥96.5%、非木質顆粒燃料≥96.0%，國內標準要求均≥95.0%。

2.2 燃燒特性

2.2.1 工業分析

工業分析包括一般樣品水分、灰分、揮發分、固定碳。灰分反映生物質中礦物質含量，包括鈣（Ca）、氯（Cl）、鉀（K）、氮（N）、硫（S）、硅（Si）等元素，來源主要是生物質原料本身及收獲、運輸、加工和存儲過程中帶入的雜質。對于同一種類燃料，發熱量隨灰分增加而減少，燃料含有較多礦物質時，礦物質會分解吸熱，礦物質含量越高，所吸收的分解熱越多，發熱量隨之越少。固定碳越高，發熱量越高。相同灰分條件下，揮發分含量越高，固定碳含量越低，越易引燃，但熱值相對較低；反之，揮發分含量越低，固定碳含量就會越高，燃料不易引燃，但熱值較高。

灰分過高，易導致燃燒設備損耗，燃燒室易產生結渣現象，燃料設備需耐腐蝕、控制燃燒溫度，避免高溫灰熔融后結焦；同時燃燒形成飛灰通過煙囪排出，易污染大氣環境。灰分ISO標準要求木質顆粒燃料≤ 2.0%、木質塊（棒）狀燃料≤3.0%、非木質燃料均≤10%；國內標準要求木質燃料均≤6.0%、非木質燃料均≤15%。根據GB/T 15224.1—2018《煤炭質量分級第1部分：灰分》，非木質燃料三級、熱處理后非木質燃料三級可達到低煤灰（10%～20%）的質量標準要求。其他均可達到特低灰煤（≤10%），煤炭的最優標準要求。

2.2.2 發熱量

發熱量是衡量生物質成型燃料質量優劣的重要指標之一，一般以低位發熱量為基準。發熱量差異取決于生物質自身組成，以及水分、灰分含量等。低位發熱量ISO標準木質顆粒燃料≥16.5 MJ/kg、木質塊（棒）狀燃料≥14.9 MJ/kg、非木質燃料≥14.5 MJ/kg，國內標準木質類均≥14.6 MJ/kg、非木質類均≥12.6 MJ/kg。

2.2.3 氯元素（Cl）

氯元素是影響燃燒結渣和腐蝕的重要元素之一，燃燒過程中Cl幾乎完全蒸發，形成HCl、Cl2和堿金屬氯化物，部分Cl束縛在飛灰中，或以HCl的形式隨煙氣排放，堿土金屬氯化物冷凝在飛灰顆粒或換熱器表面上，造成積灰結渣問題，氯和堿土金屬的結合可對燃燒單元造成嚴重危害[29]。同時，Cl元素含量過高，易導致二噁英排放污染問題。Cl元素燃燒過程經過銅等金屬離子的催化作用易生成二噁英。

秸稈類生物質成型燃料中Cl元素含量比木質類燃料高，個別秸稈的Cl含量可超過1%，多分布在0.01%～0.60%之間。Cl元素ISO標準要求木質燃料≤0.03%、非木質燃料≤0.30%，國內標準要求木質燃料≤0.03%、非木質燃料≤0.80%。

2.2.4 結渣性與灰熔融點

生物質成型燃料的結渣性與燃燒溫度和生物質中氯元素及堿土金屬含量直接相關，通常燃燒溫度越高越易結渣[30]，Cl、K、Na元素含量越高，越易結渣[31-32]。K是生物質成型燃料中含量最高的堿金屬元素，大部分以無機鉀離子形式存在于植物內，以K元素為主的堿金屬會導致燃燒過程結渣、腐蝕和聚團等。在高溫條件下一部分K元素以氣態形式釋放，如氣態KCl、氣態K2SO4以及氣態KOH；另一部分K元素固定在底灰中，如硅鋁酸鉀（AlKO6Si2）、硅酸鉀（K2SiO3）、KCl和K2SO4。氣態鉀可經冷凝形成氣溶膠粘附于飛灰上，或者直接冷凝與硫酸鹽化合到飛灰，降低熔點，造成顆粒聚團和積灰[33-35]。

結渣性一般用灰熔融點表征，包含變形溫度、軟化溫度、半球溫度、熔融溫度等4個特征溫度，結渣性隨著軟化溫度的升高而降低[13]。一般軟化溫度＞1 390 ℃，燃料輕微結渣；軟化溫度在1 260～1 390 ℃時，中等結渣；當軟化溫度＜1 260 ℃時，嚴重結渣。ISO標準要求生物質成型燃料應給出灰熔融點的具體數值。生物質成型燃料灰熔融點軟化溫度一般1 200～1 300 ℃，典型生物質成型燃料的灰熔融點測定結果見表3。國內結渣特性除了采用灰熔融點表征外，參考煤炭還可采用結渣率指標表征，非木質燃料為中等結渣性，木質燃料為弱結渣性。

表3 典型生物質成型燃料的灰熔融點

2.2.5 添加劑

生物質成型燃料的添加劑能夠緩解結渣問題和減少對燃燒設備腐蝕影響。Steenari等將添加劑Al2O3和CaCO3加入流化床床料中，結果發現換熱面上沉積現象減輕，并且沉積物中KCl的含量減少，從而使換熱面的腐蝕程度降低[36]。劉兵等[37]研究Al2O3對生物質燃料的結渣問題有抑制作用，認為Al2O3比SiO2更容易與堿金屬K元素結合生成高熔點的化合物硅鋁酸鉀，有效緩解堿金屬K產生結渣問題，添加劑中的Al元素與氣態KCl反應，減少氣態KCl的生成量。燃料質量要求添加劑需標明添加劑成分，ISO標準要求木質燃料≤2%，非木質燃料≤5%，國內標準要求均≤2%。

2.3 環境影響

生物質成型燃料所含細顆粒物不僅污染大氣，還會對人體健康造成一定危害。燃燒排放的污染物可分為兩類：不完全燃燒產生的污染物和完全燃燒產生的污染物。不完全燃燒產生的污染物包括一氧化碳、焦油、多環芳烴、碳氫化合物和焦炭，這些污染物通常是由于燃燒溫度過低、用于燃燒的空氣在燃燒區與燃料混合不充分或者停留時間過短造成的，因此，需要使用生物質成型燃料專用燃燒設備，實現高效充分燃燒。生物質成型燃料完全燃燒，也會產生顆粒物、NOX、SO2，以及固體灰渣重金屬[37-38]污染等。生物質成型燃料中的細顆粒物含量，以及N、S、重金屬等元素直接影響污染物含量。

2.3.1 小于3.15 mm細顆粒物

生物質顆粒燃料在運輸過程其細顆粒物含量過高會增加粉塵爆炸的風險，同時細小顆粒易吸入粉塵影響人身健康。細小顆粒物燃燒易產生PM10、PM2.5等[39]，生物質成型燃料的顆粒物排放遠少于煤，如松木和玉米秸稈燃燒顆粒物比傳統煤燃燒減少70%。但生物質成型燃料的PM2.5所占比重較大，主要成分K2SO4，含有K、S、Cl、Zn、Na、Pb等元素[40-42]。生物質中的K等金屬元素通過燃燒釋放出來，大部分以無機鹽形式凝結成渣，但也有一小部分以氣溶膠形式進入環境，這是顆粒物形成的一個重要途徑。根據GB13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標準》燃煤鍋爐的顆粒物排放限值，在用鍋爐80 mg/m3、新建鍋爐50 mg/m3、重點地區30 mg/m3。

2.3.2 N元素

N元素燃燒生成NOx有3種途徑，即熱力型、瞬態型以及燃料型。生物質燃燒溫度很難達到1 300 ℃以上，基本不產生熱力型NOx，80%的NOx來自于800～1 100 ℃時N的氧化（燃料型），也有少量在特定條件下由空氣中的N轉化而成（瞬態型）。NOx排放量主要與生物質成型燃料中N元素含量相關[43]。通常，生物質成型燃料中N含量越高、O/N比值越大，燃燒后NOx排放量也越高。瑞典研究結果表明，在CFB燃燒爐中，雖然NOx的整體排放量比固定床燃燒系統低得多（30～100 mg/Nm3），但是NOx生成量與燃料中含氮量成明顯的依賴關系[44]。相比煤炭，生物質成型燃料中N含量相對較低，NOx排放相對較少，如玉米秸稈中N元素含量為0.50%～0.67%，而煤中N元素含量為0.52%～1.41%。ISO標準和中國標準均要求木質燃料≤1.0%、非木質燃料≤2.0%。

2.3.3 S元素

S元素包括生物質機體結構中的有機硫和硫酸鹽形式存在的無機硫[45]，有機硫分解是硫析出的主要來源，燃燒時主要以SO2和堿金屬、堿土金屬硫酸鹽的形式存在，大部分S都在氣相中釋放，隨著煙氣的冷卻，硫酸鹽沉積在設備表面或附著在灰渣表面，SO2則在燃料揮發分的析出及燃燒階段釋放出來，且燃料中80%～100%的S轉化成SO2[46]。SO2排放要求根據GB13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標準》燃煤鍋爐的排放限值[47]，在用鍋爐400 mg/m3、新建鍋爐300 mg/m3、重點地區200 mg/m3。一般生物質成型燃料燃燒鍋爐SO2均可達標排放。

S元素ISO標準要求木質燃料≤0.05%、非木質燃料≤0.30%，國內標準要求木質燃料≤0.10%、非木質燃料≤0.20%。生物質成型燃料中的S元素含量少，一般比煤炭低2～10個數量級。根據GB/T 15224.2—2010《煤炭質量分級第2部分：硫分》[48]，均可達到特低硫煤（≤0.30）煤炭的最優標準。

2.3.4 重金屬

重金屬元素包括砷、銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、鎘、汞等。生物質成型燃料的燃燒過程中，極少部分重金屬元素會隨煙氣中顆粒物排出，大部分存在于灰渣中。重金屬含量過高，其燃燒后灰渣回用會對土壤等造成污染，因此需嚴格要求重金屬含量。

根據GB/T 20475.3—2012《煤中有害元素含量分級第3部分：砷》[49]，特低砷煤≤4 mg/kg、低砷煤＞4～25 mg/kg、中砷煤＞25～80 mg/kg、高砷煤＞80 mg/kg，生物質成型燃料中的砷元素含量較低，基本在特低砷煤范圍。根據GB/T 20475.4—2012《煤中有害元素含量分級第43部分：汞》[50]，特低汞煤≤0.15 mg/kg、低汞煤＞0.15～0.25 mg/kg、中汞煤＞0.25～0.60 mg/kg、高汞煤＞0.60 mg/kg，生物質成型燃料中汞元素含量較低，基本在特低汞煤范圍。

3 生物質成型燃料質量評價

3.1 質量分級

生物質成型燃料的質量分級具體要求詳見表4～6[51-56]。其中，生物質成型燃料指標數量分別為顆粒燃料21項、塊（棒）狀燃料20項、熱處理后的成型燃料23項。

生物質成型燃料質量與ISO國際標準相比，國內生物質成型燃料質量及指標要求還不夠全面，缺少熱處理后的生物質成型燃料質量分級標準；同時，國內對生物質成型燃料標準質量的等級劃分指標也不夠全面，缺少重金屬元素（As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn）和灰熔融點等指標要求；低位發熱量、S、Cl等部分指標要求仍偏低，需要進一步完善質量等級要求。

3.2 與煤炭質量比較

生物質成型燃料與煤炭相比，如表7所示[57]。生物質成型燃料發熱量低，但灰分含量低，硫含量、砷和汞等重金屬含量極低，環境效益較優，對保護大氣及人居環境具有重要作用。

根據GB/T 15224.3—2010《煤炭質量分級第3部分：發熱量》[58]，熱處理后的生物質成型燃料、木質顆粒燃料一級可達到中低發熱量煤（16.7～21.3 MJ/kg）標準，其他均在低發熱量煤（≤16.7 MJ/kg）范圍。

根據GB 34169—2017《商品煤質量民用散煤》要求[57]，灰分含量無煙1號和煙煤1號≤16%，無煙2號和煙煤2號≤25%，生物質成型燃料灰分含量可到達民用散煤的最優標準要求。

表4 生物質顆粒燃料質量評價指標及要求

注：1：【】外為NY/T 2909要求，【】內為ISO 17225要求。2：①表示草本生物質，水果生物質，水生生物質及其混合物和混合物制得的顆粒燃料；②表示谷物秸稈顆粒燃料；③表示芒草顆粒燃料；④表示蘆葦金絲雀草顆粒燃料，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為NY/T2909中A1～A3，B1～B3，下同。

Note: 【】 outside are the requirements of NY/T 2909; 【】in are the requirements of ISO 17225. 2:① indicates pellets produced from herbaceous biomass, fruit biomass, aquatic biomass and blends and mixtures; ② indicates cereal straw pellets; ③ indicates miscanthus pellets; ④ indicates reed canary grass pellets, Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ are A1～A3, B1～B3 in NY/T2909 respectively, the same below.

表5 生物質塊（棒）狀燃料質量評價指標及要求

注：【】外為NY/T 2909要求，【】內為ISO 17225要求。

Note: 【】 outside are the requirements of NY/T 2909; 【】 in are the requirements of ISO 17225

表6 熱處理后的生物質成型燃料質量評價指標及要求

注：①表示僅為顆粒燃料要求；②表示僅為塊（棒）狀燃料要求TW1H～TW3H、TW1L～TW3L、TA1～TA3為參考ISO17225中的分級。

Note: ①indicates only requirements for pellets; ②indicates only requirements for briquettes TW1H-TW3H, TW1L-TW3L, TA1-TA3 are classifications in ISO07225.

表7 煤炭與生物質成型燃料質量比較

注：【】內為ISO 17225要求。

Note: In【】 are the requirements of ISO 17225.

根據GB/T 20475.2—2006《煤中有害元素含量分級第2部分：氯》[59]，特低氯煤≤0.05%、低氯煤＞0.05%～0.15%、中氯煤＞0.15%～0.30%、高氯煤＞0.30%。木質成型燃料均在特低氯煤范圍內，非木質成型燃料三級在高氯煤范圍，其他均在低氯煤和中氯煤范圍內。民用散煤的Cl含量要求≤0.15%，木質類生物質成型燃料中氯含量≤0.03%，非木質生物質成型燃料中氯含量偏高，部分燃料超過民用散煤Cl含量的質量要求。根據生物質成型燃料ISO國際標準要求，木質類生物質成型燃料和非木質1級生物質成型燃料均符合民用散煤Cl含量的質量要求。

民用散煤的S元素含量要求無煙1號和煙煤1號≤0.50%，無煙2號和煙煤2號≤1.00%，生物質成型燃料S含量可達到最優標準要求.

民用散煤的砷和汞元素含量要求分別≤20和≤ 0.25 mg/kg，氟含量≤200 mg/kg。生物質成型燃料中砷和汞元素含量要求是民用散煤要求的1/20和1/5。且生物質成型燃料中氟含量極低，能夠滿足民用散煤要求。

3.3 建 議

1）盡快成立國家生物質成型燃料標準委員會，系統制定國家標準，保證產品質量；建立國內生物質成型燃料質量認證體系。與國外相比生物質成型燃料質量標準制定的全面性和系統性仍存在一定差距：一是未成立專門的生物質成型燃料標準委員會；二是未系統制定國家標準，僅有一些采樣和試驗方法標準，缺乏質量分級標準，缺乏執行和管理依據；三是現有國家和行業標準缺少一些指標的測定方法，如細顆粒物含量、＞3.15mm重質雜質含量、耐磨性（熱處理后燃料）、可溶性氯化物、鈉、鉀、As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、V、Zn，四是現有標準未覆蓋全產業鏈體系，缺少燃料儲運環節（如：質量保證、燃料安全存儲、燃料存儲自然發熱、散裝燃料的架橋行為等）以及應用環節（如：燃燒污染物排放）等相關標準。

2）在國際認證體系下，如ENplus認證的生物質成型燃料95%以上為木質顆粒燃料的A1、A2級，因此建議提升木質顆粒燃料一級和二級質量要求與ISO標準A1和A2級一致，與國際接軌，實現生物質成型燃料的國際貿易流通。結合國內農業生物質資源豐富的國情，主要面向國內市場，在滿足環保、使用要求基礎上，進一步修訂完善生物質成型燃料已有的指標要求，同時補充重金屬元素（As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn）和灰熔融點等指標要求。

3）區分商用和民用、工業用的生物質成型燃料質量，基于煤炭民用質量要求，明確商用和民用生物質成型燃料質量及檢驗規則要求。

4）中國生物質成型燃料僅考慮了壓縮致密后的顆粒和塊棒狀燃料，建議進一步補充秸稈捆、木棒、木片等多種形式的生物質固體類燃料的質量要求。

4 結 論

1）生物質成型燃料與煤炭相比，灰分含量低，硫含量、砷和汞等重金屬含量極低，對環境友好，是良好的替代散煤的固體燃料。

2）通過國內外質量及認證體系研究，中國生物質成型燃料的標準體系仍有一定差距，需要補充儲運過程的安全性與燃料質量保證、燃燒污染物排放，以及雜質含量、元素分析等相關標準。在質量分級方面，等級劃分需要補充重金屬元素（As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn）和灰熔融點等指標要求，適當提高低位發熱量、S、Cl等部分指標要求。

3）建議盡快成立國家標委會，進一步完善生物質成型燃料標準體系，盡快制定生物質成型燃料質量分級和污染物排放的國家標準，規范商用和民用、工業用燃料標準，促進產業健康有序發展。

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Quality standard system of densified biomass fuels at home and abroad

Huo Lili1, Zhao Lixin1※, Hao Yanhui2, Meng Haibo1, Yao Zonglu3, Liu Zhao4, Liu Tongli2, Yuan Yanwen1

(1.,,,100125,; 2.,,570228,; 3.,,100081,; 4.,100120,)

Densified biomass fuel is easy to use, clean and environmentally friendly, has high combustion efficiency, and is easy to store and transport. Densified biomass fuel can directly replace coal. It can be used as cooking fuel for rural residents, as well as for urban heating and power generation. It is one of the main directions for the utilization of biomass energy. Densified biomass fuel technology in Europe and the United States is at the forefront, the standard system is relatively complete, the product quality and certification system are mature, and a commercial market operation mode has been formed. The construction of China's densified biomass fuels standard system has achieved some initial results and 11 national standards and 38 industry standards have been formulated. However, compared with developed countries in Europe and the United States, the progress of standard setting is relatively slow, and there is still a certain gap between the systematicness and comprehensiveness of standards, which restricts the development of the industry to a certain extent. This article analyzes the current status of the domestic and international densified biomass fuels standard system and quality certification system, and improves the fuel storage and transportation links (such as: Fuel quality assurance, safe handling and storage, self-heating, bridging behavior of the bulk biofuels, etc.) and application links (such as: Combustion pollutant emissions) and other related standards. Compared with the ISO international standard, the paper analyzes the influencing factors of the quality of wood and non-wood densified biomass fuels and the quality classification requirements of various indicators, and proposes that the quality standards of densified biomass fuels in China need to be improved: It is recommended to be in line with international trade and improve the level of wood pellet fuel and secondary quality requirements; combined with the rich national conditions of domestic agricultural biomass resources, facing the domestic market, on the basis of meeting environmental protection and use requirements, supplement heavy metal elements (As, Cd, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni, Zn) and the ash melting point and other indicators are required to further revise and improve the existing caloric requirements of biomass forming fuels such as low calorific value, S, Cl, etc; to supplement the formulation of some index test method standards, such as fines, heavy extraneous materials larger than 3.15 mm, grind ability (thermally treated biomass fuels), the water soluble chloride, sodium, potassium, As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V, Zn. At the same time, compared with domestic coal quality standards, densified biomass fuels is an environmentally friendly fuel with low ash content, extremely low sulfur content, and extremely low levels of heavy metals such as arsenic and mercury. It is a good solid fuel to replace bulk coal. Finally, it is proposed to establish a national standard committee for biomass formed fuels. Urgently, it is necessary to formulate national standards for quality classification and pollutant emissions, and it is necessary to distinguish the fuel quality requirements of commercial, civil and industrial applications.

biomass; fuels; quality standard; certification

霍麗麗，趙立欣，郝彥輝，等. 國內外生物質成型燃料質量標準現狀[J]. 農業工程學報，2020，36(9)：245-254.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.028 http://www.tcsae.org

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2020-01-19

2020-02-25

國家重點研發計劃（2017YFF021190401）；現代農業產業技術體系專項資金資助（CARS-02-31）

霍麗麗，博士，高級工程師，主要從事生物質能開發利用研究。Email：huolili666@126.com

趙立欣，博士，研究員，主要從事農業廢棄物綜合利用研究。Email：zhaolixin5092@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.028

S38

A

1002-6819(2020)-09-0245-10