霍麗麗，趙立欣，郝彥輝，孟海波，姚宗路，劉 昭，劉桐利，袁艷文

·農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用工程·

國內(nèi)外生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)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(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用重點實驗室，北京 100125；2. 海南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，?？?570228；3. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；4. 中國質(zhì)量認(rèn)證中心，北京 100020）

中國生物質(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)初步取得了一些成效，但與歐美發(fā)達(dá)國家相比標(biāo)準(zhǔn)制定工作進(jìn)展較為緩慢，一定程度上制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。該研究分析了國內(nèi)外生物質(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系和質(zhì)量認(rèn)證體系現(xiàn)狀，研究生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量影響因素及質(zhì)量要求；與ISO國際標(biāo)準(zhǔn)比較，分析了木質(zhì)、非木質(zhì)生物質(zhì)成型燃料各指標(biāo)質(zhì)量分級要求，結(jié)合中國國情，提出中國生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)仍需進(jìn)一步完善。同時與國內(nèi)煤炭質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，生物質(zhì)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(huán)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(zhì)成型燃料國家標(biāo)委會，亟需制定質(zhì)量分級和污染物排放國家標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)區(qū)分商用、民用以及工業(yè)用等不同應(yīng)用對象的燃料質(zhì)量要求。

生物質(zhì)；燃料；質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；認(rèn)證體系

0 引 言

生物質(zhì)成型燃料指利用專門設(shè)備將農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)壓縮為顆粒或塊（棒）狀燃料，具有使用方便、清潔環(huán)保、燃燒效率高、便于儲存和運輸?shù)葍?yōu)點，能夠直接替代煤炭，既能作為農(nóng)村居民的炊事取暖燃料，又能用于城鎮(zhèn)供熱、發(fā)電等，是生物質(zhì)能利用的主要方向之一[1-6]。據(jù)歐洲生物質(zhì)協(xié)會（AEBIOM）統(tǒng)計，2017年，全球生物質(zhì)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(zhì)顆粒燃料[7-8]。與之相比，中國木質(zhì)與秸稈類成型燃料并存，中國自2000年逐步形成產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料約800萬t，據(jù)生物質(zhì)能“十三五”規(guī)劃目標(biāo)，到2020年利用量將達(dá)3 000萬t[9]。但就目前發(fā)展規(guī)模來看，還遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期，除了煤炭價格競爭，政策導(dǎo)向等原因，生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量不一的內(nèi)因直接制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。歐美生物質(zhì)成型燃料技術(shù)走在前列，標(biāo)準(zhǔn)體系較為完善，產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證體系成熟，已形成商業(yè)市場化運作模式[10-12]。中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模，但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系還不完善，缺乏質(zhì)量認(rèn)證機(jī)制，極大限制了中國生物質(zhì)成型燃料商業(yè)化進(jìn)程[13]。

本文通過研究生物質(zhì)成型燃料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量認(rèn)證體系，對比國內(nèi)外產(chǎn)品質(zhì)量要求，系統(tǒng)分析影響質(zhì)量的主要因素及指標(biāo)要求，提出適宜中國的生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量評價指標(biāo)體系，為提升成型燃料產(chǎn)品質(zhì)量和加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供依據(jù)。

1 標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量認(rèn)證體系現(xiàn)狀

1.1 標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀

2000年，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會（CEN）授權(quán)瑞典標(biāo)準(zhǔn)局，成立生物質(zhì)成型燃料技術(shù)委員會（CEN/TC335），經(jīng)過2007—2010年修訂和完善逐漸統(tǒng)一了歐盟標(biāo)準(zhǔn)，并取代了歐盟其他國家標(biāo)準(zhǔn)，如DIN、ONORM等標(biāo)準(zhǔn)，目前歐盟標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布42項標(biāo)準(zhǔn)，7項正在制定[14]。美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）制定了生物質(zhì)成型燃料的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，已制定14項。2007年ISO/TC238委員會開始制定生物質(zhì)成型燃料國際標(biāo)準(zhǔn)，基于歐盟標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善，目前已制定并發(fā)布了35項ISO標(biāo)準(zhǔn)，正在制定12項，內(nèi)容涵蓋術(shù)語、規(guī)格和等級、質(zhì)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(yè)和工業(yè)應(yīng)用等不同用戶的分級質(zhì)量要求[15]。

中國自2008年開始，通過借鑒國外標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)驗，結(jié)合中國國情，由農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院承擔(dān)研究課題初步建立了生物質(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋原料收儲運、成型設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品儲運、燃燒應(yīng)用等環(huán)節(jié)。目前，已制定國家標(biāo)準(zhǔn)11項，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)38項，國內(nèi)外制訂的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

表1 國內(nèi)外生物質(zhì)成型燃料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

注：*為在編標(biāo)準(zhǔn)。

Note: * is the compilation standard.

1.2 質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)

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

2014年，ISO/TC238技術(shù)委員會制定了ISO 17225—1～7系列標(biāo)準(zhǔn)，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(nèi)容包含通則、木質(zhì)顆粒燃料、木質(zhì)塊（棒）狀燃料、木片、薪柴、非木質(zhì)顆粒燃料、非木質(zhì)塊（棒）狀燃料等7項分標(biāo)準(zhǔn)[21]。2016年，發(fā)布了ISO 17225—8熱處理后的成型燃料質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)。

國內(nèi)2014年能源和農(nóng)業(yè)部門先后制定質(zhì)量分級行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分別規(guī)定了木質(zhì)顆粒燃料、非木質(zhì)顆粒燃料、木質(zhì)塊棒狀燃料和非木質(zhì)塊棒狀燃料分級要求，每種燃料分3級，指標(biāo)等級要求參考了DIN EN 14961，并結(jié)合國內(nèi)實際情況，符合國內(nèi)木質(zhì)資源有限，秸稈類原料豐富的特點。

1.3 質(zhì)量認(rèn)證體系

質(zhì)量認(rèn)證體系建立有效促進(jìn)了木質(zhì)顆粒燃料在歐洲乃至世界范圍的流通。目前，在歐美地區(qū)應(yīng)用較為廣泛的主要有DINplus、ENplus、CANplus等認(rèn)證體系、以及美國PFI標(biāo)準(zhǔn)計劃[22-26]，詳見表2。

DINplus成立于2002年，作為第一個木質(zhì)顆粒燃料質(zhì)量認(rèn)證計劃進(jìn)入市場。ENplus最初由Deutsches Pelletinstitut GmbH（DEPI）公司2010年設(shè)計，作為供熱市場中木質(zhì)顆粒的質(zhì)量認(rèn)證計劃，目前由歐洲顆粒委員會（European pellets council）進(jìn)行管理，從產(chǎn)品收集、加工生產(chǎn)、運輸、貯藏最終到用戶，貫穿整個供應(yīng)鏈。CANplus由加拿大木顆粒協(xié)會認(rèn)證，與ENplus本質(zhì)上基本相同，ENplus授權(quán)加拿大木顆粒燃料協(xié)會頒發(fā)認(rèn)證全國許可證者。美國Pellet Fuels Institute（PFI）1995年提出了生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過多次修訂，已成為顆粒燃料質(zhì)量認(rèn)證主要依據(jù)。美國PFI計劃提供住宅和工業(yè)兩個級別木質(zhì)顆粒燃料的規(guī)格。美國木材標(biāo)準(zhǔn)委員會（ALSC）作為該計劃的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，提供計劃實施和執(zhí)行，以及促進(jìn)計劃注冊。

質(zhì)量認(rèn)證體系包括認(rèn)證范圍、認(rèn)證程序、產(chǎn)品原料和顆粒燃料質(zhì)量的要求、使用規(guī)定和產(chǎn)品檢測。在認(rèn)證申請的過程中，對申請者進(jìn)行相應(yīng)的審核，審核通過后授予申請者使用商標(biāo)以及許可轉(zhuǎn)讓等權(quán)利。通過第三方檢測以及定期的測試來保證產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量，當(dāng)被認(rèn)證的對象或產(chǎn)品不再符合認(rèn)證要求，將按照程序嚴(yán)格執(zhí)行。認(rèn)證程序能夠確保生物質(zhì)顆粒燃料高質(zhì)量以及公開透明性，為生物質(zhì)顆粒燃料市場化運作提供良好的保障。認(rèn)證貫穿整個供應(yīng)鏈，從加工生產(chǎn)到最終的供熱、發(fā)電等的應(yīng)用，使用第三方進(jìn)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(huán)境要求以及質(zhì)量要求。認(rèn)證的實施促進(jìn)了顆粒燃料質(zhì)量控制以及產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，認(rèn)證體系實施都取得了良好的效果[16]。有利于生物質(zhì)成型燃料全球貿(mào)易，近年來歐洲、北美市場以及亞洲市場的木質(zhì)顆粒燃料市場貿(mào)易不斷發(fā)展，進(jìn)出口量逐年增長。ENplus目前擁有來自42個國家有八百余家認(rèn)證公司，經(jīng)ENplus認(rèn)證的木質(zhì)顆粒燃料貿(mào)易量超過1 100萬t，超過全球認(rèn)證總量的1/3[26-27]。

表2 ENplus、DINplus和PFI認(rèn)證體系

2 質(zhì)量評價指標(biāo)

生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品質(zhì)量評價指標(biāo)涵蓋物理機(jī)械特性、燃燒特性、環(huán)境影響等。

2.1 物理機(jī)械特性

2.1.1 規(guī)格尺寸

生物質(zhì)成型燃料與生物質(zhì)鍋爐、壁爐、熱風(fēng)爐等配套使用，應(yīng)用在取暖、炊事、供熱等各個領(lǐng)域。為確保燃料適應(yīng)各類鍋爐應(yīng)用，保證燃料的儲運方便，實現(xiàn)自動進(jìn)料連續(xù)燃燒，避免搭橋、堵塞等，需規(guī)定其規(guī)格要求。顆粒燃料長度不宜過長，直徑小于8 mm時，長度應(yīng)小于40 mm；直徑12～25 mm時，長度應(yīng)小于50 mm。

2.1.2 全水分

生物質(zhì)成型燃料的水分易受外界環(huán)境影響，易吸潮導(dǎo)致運輸與貯存過程松散或變質(zhì)，也會影響燃燒效果，水分高，熱值低，導(dǎo)致起燃困難，水分蒸發(fā)吸熱導(dǎo)致燃燒溫度低，易引起設(shè)備腐蝕。國際ISO標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)顆粒燃料≤10%、木質(zhì)塊（棒）狀燃料≤15%、非木質(zhì)燃料均≤15%；國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)顆粒燃料≤12%、木質(zhì)塊（棒）狀燃料≤15%、非木質(zhì)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(qiáng)，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(shè)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(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)≥600 kg/m3、非木質(zhì)≥550 kg/m3，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求均≥550 kg/m3；塊（棒）狀燃料的顆粒密度ISO標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)≥900 kg/m3、非木質(zhì)≥600 kg/m3，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求均≥800 kg/m3。

2.1.4 機(jī)械耐久性

機(jī)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)顆粒燃料≥96.5%、非木質(zhì)顆粒燃料≥96.0%，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求均≥95.0%。

2.2 燃燒特性

2.2.1 工業(yè)分析

工業(yè)分析包括一般樣品水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳?；曳址从成镔|(zhì)中礦物質(zhì)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(zhì)原料本身及收獲、運輸、加工和存儲過程中帶入的雜質(zhì)。對于同一種類燃料，發(fā)熱量隨灰分增加而減少，燃料含有較多礦物質(zhì)時，礦物質(zhì)會分解吸熱，礦物質(zhì)含量越高，所吸收的分解熱越多，發(fā)熱量隨之越少。固定碳越高，發(fā)熱量越高。相同灰分條件下，揮發(fā)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(fā)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(dǎo)致燃燒設(shè)備損耗，燃燒室易產(chǎn)生結(jié)渣現(xiàn)象，燃料設(shè)備需耐腐蝕、控制燃燒溫度，避免高溫灰熔融后結(jié)焦；同時燃燒形成飛灰通過煙囪排出，易污染大氣環(huán)境。灰分ISO標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)顆粒燃料≤ 2.0%、木質(zhì)塊（棒）狀燃料≤3.0%、非木質(zhì)燃料均≤10%；國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)燃料均≤6.0%、非木質(zhì)燃料均≤15%。根據(jù)GB/T 15224.1—2018《煤炭質(zhì)量分級第1部分：灰分》，非木質(zhì)燃料三級、熱處理后非木質(zhì)燃料三級可達(dá)到低煤灰（10%～20%）的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。其他均可達(dá)到特低灰煤（≤10%），煤炭的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.2 發(fā)熱量

發(fā)熱量是衡量生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，一般以低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)。發(fā)熱量差異取決于生物質(zhì)自身組成，以及水分、灰分含量等。低位發(fā)熱量ISO標(biāo)準(zhǔn)木質(zhì)顆粒燃料≥16.5 MJ/kg、木質(zhì)塊（棒）狀燃料≥14.9 MJ/kg、非木質(zhì)燃料≥14.5 MJ/kg，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)木質(zhì)類均≥14.6 MJ/kg、非木質(zhì)類均≥12.6 MJ/kg。

2.2.3 氯元素（Cl）

氯元素是影響燃燒結(jié)渣和腐蝕的重要元素之一，燃燒過程中Cl幾乎完全蒸發(fā)，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?；驌Q熱器表面上，造成積灰結(jié)渣問題，氯和堿土金屬的結(jié)合可對燃燒單元造成嚴(yán)重危害[29]。同時，Cl元素含量過高，易導(dǎo)致二噁英排放污染問題。Cl元素燃燒過程經(jīng)過銅等金屬離子的催化作用易生成二噁英。

秸稈類生物質(zhì)成型燃料中Cl元素含量比木質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)燃料≤0.03%、非木質(zhì)燃料≤0.30%，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)燃料≤0.03%、非木質(zhì)燃料≤0.80%。

2.2.4 結(jié)渣性與灰熔融點

生物質(zhì)成型燃料的結(jié)渣性與燃燒溫度和生物質(zhì)中氯元素及堿土金屬含量直接相關(guān)，通常燃燒溫度越高越易結(jié)渣[30]，Cl、K、Na元素含量越高，越易結(jié)渣[31-32]。K是生物質(zhì)成型燃料中含量最高的堿金屬元素，大部分以無機(jī)鉀離子形式存在于植物內(nèi)，以K元素為主的堿金屬會導(dǎo)致燃燒過程結(jié)渣、腐蝕和聚團(tuán)等。在高溫條件下一部分K元素以氣態(tài)形式釋放，如氣態(tài)KCl、氣態(tài)K2SO4以及氣態(tài)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(tài)鉀可經(jīng)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(tuán)和積灰[33-35]。

結(jié)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(jié)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(jié)渣；軟化溫度在1 260～1 390 ℃時，中等結(jié)渣；當(dāng)軟化溫度＜1 260 ℃時，嚴(yán)重結(jié)渣。ISO標(biāo)準(zhǔn)要求生物質(zhì)成型燃料應(yīng)給出灰熔融點的具體數(shù)值。生物質(zhì)成型燃料灰熔融點軟化溫度一般1 200～1 300 ℃，典型生物質(zhì)成型燃料的灰熔融點測定結(jié)果見表3。國內(nèi)結(jié)渣特性除了采用灰熔融點表征外，參考煤炭還可采用結(jié)渣率指標(biāo)表征，非木質(zhì)燃料為中等結(jié)渣性，木質(zhì)燃料為弱結(jié)渣性。

表3 典型生物質(zhì)成型燃料的灰熔融點

2.2.5 添加劑

生物質(zhì)成型燃料的添加劑能夠緩解結(jié)渣問題和減少對燃燒設(shè)備腐蝕影響。Steenari等將添加劑Al2O3和CaCO3加入流化床床料中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)換熱面上沉積現(xiàn)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(zhì)燃料的結(jié)渣問題有抑制作用，認(rèn)為Al2O3比SiO2更容易與堿金屬K元素結(jié)合生成高熔點的化合物硅鋁酸鉀，有效緩解堿金屬K產(chǎn)生結(jié)渣問題，添加劑中的Al元素與氣態(tài)KCl反應(yīng)，減少氣態(tài)KCl的生成量。燃料質(zhì)量要求添加劑需標(biāo)明添加劑成分，ISO標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)燃料≤2%，非木質(zhì)燃料≤5%，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求均≤2%。

2.3 環(huán)境影響

生物質(zhì)成型燃料所含細(xì)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(chǎn)生的污染物和完全燃燒產(chǎn)生的污染物。不完全燃燒產(chǎn)生的污染物包括一氧化碳、焦油、多環(huán)芳烴、碳?xì)浠衔锖徒固浚@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(qū)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(zhì)成型燃料專用燃燒設(shè)備，實現(xiàn)高效充分燃燒。生物質(zhì)成型燃料完全燃燒，也會產(chǎn)生顆粒物、NOX、SO2，以及固體灰渣重金屬[37-38]污染等。生物質(zhì)成型燃料中的細(xì)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(xì)顆粒物

生物質(zhì)顆粒燃料在運輸過程其細(xì)顆粒物含量過高會增加粉塵爆炸的風(fēng)險，同時細(xì)小顆粒易吸入粉塵影響人身健康。細(xì)小顆粒物燃燒易產(chǎn)生PM10、PM2.5等[39]，生物質(zhì)成型燃料的顆粒物排放遠(yuǎn)少于煤，如松木和玉米秸稈燃燒顆粒物比傳統(tǒng)煤燃燒減少70%。但生物質(zhì)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(zhì)中的K等金屬元素通過燃燒釋放出來，大部分以無機(jī)鹽形式凝結(jié)成渣，但也有一小部分以氣溶膠形式進(jìn)入環(huán)境，這是顆粒物形成的一個重要途徑。根據(jù)GB13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》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(qū)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(tài)型以及燃料型。生物質(zhì)燃燒溫度很難達(dá)到1 300 ℃以上，基本不產(chǎn)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(zhuǎn)化而成（瞬態(tài)型）。NOx排放量主要與生物質(zhì)成型燃料中N元素含量相關(guān)[43]。通常，生物質(zhì)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(jié)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(tǒng)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(guān)系[44]。相比煤炭，生物質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)和中國標(biāo)準(zhǔn)均要求木質(zhì)燃料≤1.0%、非木質(zhì)燃料≤2.0%。

2.3.3 S元素

S元素包括生物質(zhì)機(jī)體結(jié)構(gòu)中的有機(jī)硫和硫酸鹽形式存在的無機(jī)硫[45]，有機(jī)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(shè)備表面或附著在灰渣表面，SO2則在燃料揮發(fā)分的析出及燃燒階段釋放出來，且燃料中80%～100%的S轉(zhuǎn)化成SO2[46]。SO2排放要求根據(jù)GB13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》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(qū)200 mg/m3。一般生物質(zhì)成型燃料燃燒鍋爐SO2均可達(dá)標(biāo)排放。

S元素ISO標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)燃料≤0.05%、非木質(zhì)燃料≤0.30%，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求木質(zhì)燃料≤0.10%、非木質(zhì)燃料≤0.20%。生物質(zhì)成型燃料中的S元素含量少，一般比煤炭低2～10個數(shù)量級。根據(jù)GB/T 15224.2—2010《煤炭質(zhì)量分級第2部分：硫分》[48]，均可達(dá)到特低硫煤（≤0.30）煤炭的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)。

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(zhì)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(yán)格要求重金屬含量。

根據(jù)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(zhì)成型燃料中的砷元素含量較低，基本在特低砷煤范圍。根據(jù)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(zhì)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(zhì)成型燃料質(zhì)量評價

3.1 質(zhì)量分級

生物質(zhì)成型燃料的質(zhì)量分級具體要求詳見表4～6[51-56]。其中，生物質(zhì)成型燃料指標(biāo)數(shù)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(zhì)成型燃料質(zhì)量與ISO國際標(biāo)準(zhǔn)相比，國內(nèi)生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量及指標(biāo)要求還不夠全面，缺少熱處理后的生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)；同時，國內(nèi)對生物質(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的等級劃分指標(biāo)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(biāo)要求；低位發(fā)熱量、S、Cl等部分指標(biāo)要求仍偏低，需要進(jìn)一步完善質(zhì)量等級要求。

3.2 與煤炭質(zhì)量比較

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

根據(jù)GB/T 15224.3—2010《煤炭質(zhì)量分級第3部分：發(fā)熱量》[58]，熱處理后的生物質(zhì)成型燃料、木質(zhì)顆粒燃料一級可達(dá)到中低發(fā)熱量煤（16.7～21.3 MJ/kg）標(biāo)準(zhǔn)，其他均在低發(fā)熱量煤（≤16.7 MJ/kg）范圍。

根據(jù)GB 34169—2017《商品煤質(zhì)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(zhì)成型燃料灰分含量可到達(dá)民用散煤的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 生物質(zhì)顆粒燃料質(zhì)量評價指標(biāo)及要求

注：1：【】外為NY/T 2909要求，【】內(nèi)為ISO 17225要求。2：①表示草本生物質(zhì)，水果生物質(zhì)，水生生物質(zhì)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(zhì)塊（棒）狀燃料質(zhì)量評價指標(biāo)及要求

注：【】外為NY/T 2909要求，【】內(nèi)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(zhì)成型燃料質(zhì)量評價指標(biāo)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(zhì)成型燃料質(zhì)量比較

注：【】內(nèi)為ISO 17225要求。

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

根據(jù)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(zhì)成型燃料均在特低氯煤范圍內(nèi)，非木質(zhì)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(nèi)。民用散煤的Cl含量要求≤0.15%，木質(zhì)類生物質(zhì)成型燃料中氯含量≤0.03%，非木質(zhì)生物質(zhì)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(zhì)量要求。根據(jù)生物質(zhì)成型燃料ISO國際標(biāo)準(zhǔn)要求，木質(zhì)類生物質(zhì)成型燃料和非木質(zhì)1級生物質(zhì)成型燃料均符合民用散煤Cl含量的質(zhì)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(zhì)成型燃料S含量可達(dá)到最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)委員會，系統(tǒng)制定國家標(biāo)準(zhǔn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量；建立國內(nèi)生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量認(rèn)證體系。與國外相比生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定的全面性和系統(tǒng)性仍存在一定差距：一是未成立專門的生物質(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)委員會；二是未系統(tǒng)制定國家標(biāo)準(zhǔn)，僅有一些采樣和試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，缺乏質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)，缺乏執(zhí)行和管理依據(jù)；三是現(xiàn)有國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺少一些指標(biāo)的測定方法，如細(xì)顆粒物含量、＞3.15mm重質(zhì)雜質(zhì)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(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)未覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈體系，缺少燃料儲運環(huán)節(jié)（如：質(zhì)量保證、燃料安全存儲、燃料存儲自然發(fā)熱、散裝燃料的架橋行為等）以及應(yīng)用環(huán)節(jié)（如：燃燒污染物排放）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2）在國際認(rèn)證體系下，如ENplus認(rèn)證的生物質(zhì)成型燃料95%以上為木質(zhì)顆粒燃料的A1、A2級，因此建議提升木質(zhì)顆粒燃料一級和二級質(zhì)量要求與ISO標(biāo)準(zhǔn)A1和A2級一致，與國際接軌，實現(xiàn)生物質(zhì)成型燃料的國際貿(mào)易流通。結(jié)合國內(nèi)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)資源豐富的國情，主要面向國內(nèi)市場，在滿足環(huán)保、使用要求基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修訂完善生物質(zhì)成型燃料已有的指標(biāo)要求，同時補(bǔ)充重金屬元素（As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn）和灰熔融點等指標(biāo)要求。

3）區(qū)分商用和民用、工業(yè)用的生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量，基于煤炭民用質(zhì)量要求，明確商用和民用生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量及檢驗規(guī)則要求。

4）中國生物質(zhì)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(jìn)一步補(bǔ)充秸稈捆、木棒、木片等多種形式的生物質(zhì)固體類燃料的質(zhì)量要求。

4 結(jié) 論

1）生物質(zhì)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(huán)境友好，是良好的替代散煤的固體燃料。

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

3）建議盡快成立國家標(biāo)委會，進(jìn)一步完善生物質(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系，盡快制定生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量分級和污染物排放的國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范商用和民用、工業(yè)用燃料標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

[1] Wang Zhiwei, Lei Tingzhou, Yang Miao, et al. Life cycle environmental impacts of cornstalk briquette fuel in China[J]. Applied Energy, 192: 83-94.

[2] Lu Guoqing, Wang Qingyue, Sakamoto Kazuhiko, et al. Experimental study on combustion and pollutant control of biobriquette[J]. Energy & Fuels, 14(6): 1133-1138.

[3] Dilpreet S Bajwa, Tyler Peterson, Neeta Sharma, et al. A review of densified solid biomass for energy production[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018(96): 296-305.

[4] Shan Ming, Li Dingkai, Jiang Yi, et al. Re-thinking china's densified biomass fuel policies: Large or small scale?[J]. Energy Policy, 2016(93): 119-126.

[5] Ellison Carter, Ming Shan, Yuan Zhong, et al. Development of renewable, densified biomass for household energy in China[J]. Energy for Sustainable Development, 2018(46): 42-52.

[6] Dinesha P, Shiva Kumar, Rosen Marc A. Biomass briquettes as an alternative fuel: A comprehensive review[J]. Energy Technology, 2019(10): 1002-1012.

[7] IRENA. Solid biomass supply for heat and power: Technology brief.[EB/OL].[2019. 01. 26] www. irena. org

[8] Bioenergy Europe pellet report 2018[EB/OL].[2019. 01. 26] https://epc.bioenergyeurope.org/bioenergy-europe-pellet-report- 2018/

[9] 國家能源局. 關(guān)于印發(fā)《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的通知[EB/OL].[2016. 12. 06] http: //www. gov. cn/xinwen/2016-12/06/content_5143612. htm

[10] Han Kuihua, Gao Jie, Qi Jianhui. The study of Sulphur retention characteristics of biomass briquettes during combustion[J]. Energy, 2019, 186.

[11] Joseph Ifeolu Orisaleye, Sunday Joshua Ojolo, Joseph S Ajiboye. Mathematical modelling of die pressure of a screw briquetting machine[J]. Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 2019.

[12] CEN/TC 343. EN 15234-1: 2011 Solid biofuels-Fuel quality assurance-Part 1: General requirements.[EB/OL] https://www. cen.eu/Pages/default.aspx

[13] 李沖，蔣志堅，李俊，等. 我國生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及發(fā)展瓶頸淺析[J]. 工業(yè)鍋爐，2017(6)：11-15. Li Chong, Jiang Zhijian, Li Jun, et al. Analysis on the development status and bottleneck of biomass molding fuel industry in China[J]. Gongye Guolu, 2017(6): 11-15. (in Chinese with English abstract)

[14] RagnarJonsson, FrancescaRinaldi. The impact on global wood-product markets of increasing consumption of wood pellets within the European Union[J]. Energy, 2017, 133: 864-878.

[15] 田宜水，趙立欣，孟海波，等. 歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)展[J]. 可再生能源，2007(4)：61-64. Tian Yishui, Zhao Lixin, Meng Haibo, et al. Status of solid biofuel standards of EU[J]. Renewable Energy Resources, 2007(4): 61-64. (in Chinese with English abstract)

[16] 劉軍利，蔣劍春. 論生物質(zhì)能源標(biāo)準(zhǔn)體系(Ⅲ)：生物質(zhì)固體燃料標(biāo)準(zhǔn)化研究進(jìn)展[J]. 生物質(zhì)化學(xué)工程，2006(6)：54-58. Liu Junli, Jiang Jianchun. Statement of biomass energy standard system(Ⅲ)-Biomass solid fuel standardization progess[J]. Biomass Chemical Engineering, 2006(6): 54-58. (in Chinese with English abstract)

[17] García-Maraver A, Popov V, Zamorano M. A review of European standards for pellet quality[J]. Renewable Energy, 2011, 36(12)：3537-3540

[18] Din Certco. Din Certco certification for wood pellet for fuel[EB/OL].[2013-8-14] http: //www. docin. com/ p-689449419. html

[19] Gil M V, Oulego P, Casal M D, et al. Mechanical durability and combustion characteristics of pellets from biomass blends[J]. Bioresource Technology, 2010, 101(22): 8859-8867.

[20] Pieter D Kofman. Review of worldwide standards for solid biofuels[EB/OL].[2016] http: //www. coford. ie/media/coford/content/publications/projectreports/cofordconnects/cofordconnectsnotes/CLWEnvironmentalPlannersLtd120114. pdf

[21] International Energy Agency. Renewables 2018 analysis and forecasts to 2023.[EB/OL]. [2019] www. iea. org/renewables2018

[22] European Pellet Council (EPC). EN plus Quality Certification Scheme For Wood Pellets EN plus Handbook Version 3. 0, 2015

[23] Pellet Fuels Institute (PFI) Standard Specifications for Residential/Commercial Densified Fuel, 2017

[24] Din Certco. Certification Scheme Wood pellets for use in small furnaces[Z].2015

[25] Wood Pellet Association of Canada (“WPAC”)[Z]. Quality Control System Certification For Wood Pellets CANplus Handbook, 2016

[26] In Numbers [EB/OL]. [2019] https: //enplus-pellets. eu/en-in/

[27] Elias Christoforou, Paris A Fokaides. Solid biofuels in trading form in global markets[J]. Advances in Solid Biofuels, 2018(8): 57-68.

[28] CarlyWhittaker, IanShield. Factors affecting wood, energy grass and straw pellet durability: A review[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017(71): 1-11.

[29] 姚宗路，趙立欣，Ronnback M，等. 生物質(zhì)顆粒燃料特性及其對燃燒的影響分析[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2010，41(10)：97-102. Yao Zonglu, Zhao Lixin, Ronnback M, et al. Comparison on characterization effect of biomass pellet fuels on combustion behavior[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2010, 41(10): 97-102. (in Chinese with English abstract)

[30] Paula T, Helena L, Ibrahim G, et al. Evaluation of slagging and fouling tendency during biomass co-firing with coal in a fluidized bed[J]. Biomass and Bioenergy, 2012, 39: 192-203.

[31] Niu Y Q, Zhu Y M, Tan H Z, et al. Investigations on biomass slagging in utility boiler: Criterion numbers and slagging growth mechanisms[J]. Fuel Processing Technology, 2014, 128: 499–508.

[32] Wei Xianlin, Schnell U, Hein Klaus R G. Behaviour of gaseous chlorine and alkali metals during biomass thermal utilization[J]. Energy&Fuels, 1998(12): 626-630.

[33] 袁艷文，林聰，趙立欣，等. 生物質(zhì)固體成型燃料抗結(jié)渣研究進(jìn)展[J]. 可再生能，2009，27(5)：48-51. Yuan Yanwen, Lin Cong, Zhao Lixin, et al. The research process of anti-slagging for biomass pellet fuel[J]. Renewable Energy Resources, 2009, 27(5): 48-51. (in Chinese with English abstract)

[34] Jacob N Knudsen, Peter A. Jensen, Kim Dam-Johansen. Transformation and release to the gas phase of Cl, K, and S during combustion of annual biomass.[J]. Energy Fuels, 2004, 18 (5): 1385–1399

[35] 張澤. 生物質(zhì)成型燃料結(jié)渣機(jī)理及防治技術(shù)研究[D]. 唐山：華北理工大學(xué)，2017. Zhang Ze. Study on Mechanism and Prevention Technology for Slagging of Biomass Pellet Fuel[D]. Tangshan: North China University of Science and Technology, 2017. (in Chinese with English abstract)

[36] Santhosh Ujjinappa, L K Sreepathi. Production and quality testing of fuel briquettes made from pongamia and tamarind shell[J]. Sādhanā, 2018, 43(4): 58-65.

[37] 劉兵. 添加劑對生物質(zhì)（秸稈）燃料燃燒影響的試驗研究[D]. 新鄉(xiāng)：河南科技學(xué)院，2016. Liu Bing. Study on the Effects of Additives on Combustion of Biomass(straw)[D]. Xinxiang: Henan Institute of Science and Technology, 2016. (in Chinese with English abstract)

[38] Qi Juan, Li Qing, Wu Jianjun, et al. Biocoal briquettes combusted in a household cooking stove: improved thermal efficiencies and reduced pollutant emissions[J]. Environmental Science & Technology, 2017,51(3): 1886-1892.

[39] 何甜輝，蔡建楠，賀麗君. 典型生物質(zhì)燃料燃燒污染物排放綜述[J]. 四川化工，2014，17(3)：19-21. He Tianhui, Cai Jiannan, He Lijun. Summary of emissions from combustion of typically biomass fuels[J]. Sichuan Chemical Industry, 2014, 17(3): 19-21. (in Chinese with English abstract)

[40] 張永亮，趙立欣，姚宗路，等. 生物質(zhì)固體成型燃料燃燒顆粒物的數(shù)量和質(zhì)量分布特性[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(19)：185-192. Zhang Yongliang, Zhao Lixin, Yao Zonglu, et al. Distribution characteristics of number and mass for particulate emission of biomass solid fuel combustion[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(19): 185-192. (in Chinese with English abstract)

[41] 錢柯貞，陳漢平，楊海平，等. 生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化過程中無機(jī)元素的遷移析出規(guī)律分析[J]. 生物質(zhì)化學(xué)工程，2011，45(4)：39-46. Qian Kezhen, Chen Hanping, Yang Haiping, et al. Transformation and release behavior of Inorganic components during thermal conversion of biomass[J]. Biomass Chemical Engineering, 2011, 45(4): 39-46. (in Chinese with English abstract)

[42] 張金文，李梅，成春雷，程鵬，白莉，劉軍，周洋，黃渤. 生物質(zhì)鍋爐排放細(xì)顆粒物質(zhì)譜特征研究[J]. 環(huán)境污染與防治，2018，40(10)：1167-1174. Zhang Jinwen, Li Mei, Cheng Chunlei, et al. Mass spectral features of fine particles from biomass boilers[J]. Environmental Pollution & Control, 2018, 40(10): 1167-1174. (in Chinese with English abstract)

[43] 楊偉. 生物質(zhì)成型燃料燃燒顆粒物生成特性研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué)，2018. Yang Wei. Study on the Formation Characteristics of Particulate Matter During Biomass Pellets Combustion[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology, 2018. (in Chinese with English abstract)

[44] Jokiniemi J K, Hokkinen J. Modelling and experimental results on aerosol formation, deposition and emissions in fluidized bed combustion of biomass[J]. Adrosols from Biomass Com-bustion, 2001,40: 31-40

[45] 王茜. 秸稈成型燃料提質(zhì)及清潔燃燒特性研究[D]. 濟(jì)南：山東大學(xué)，2017. Wang Qian. Investigation on Upgrading and Clean Combustion Characteristics of Straw Briquettes[D]. Ji’nan：Shandong University, 2017. (in Chinese with English abstract)

[46] Tissari, Hyt?nen K, Sippula O, et al. The effects of operating condition on emissions from masonry heaters and sauna stoves[J]. Biomass＆Bioenergy, 2009, 33(3): 513-520.

[47] 環(huán)境保護(hù)部.鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB13271—2014[S]. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[48] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗局. 煤炭質(zhì)量分級（第2部分：硫分）：GB/T 15224. 2—2010 [S] 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[49] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗局. 煤中有害元素含量分級(第3部分：砷): GB/T 20475. 3—2012 [S]. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[50] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗局. GB/T 20475. 4—2012，煤中有害元素含量分級(第43部分：汞)[S]. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[51] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.生物質(zhì)固體成型燃料質(zhì)量分級: NY/T2909—2016 [S]. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[52] ISO 17225—2: 2014, Solid biofuels-Fuel specifications and classes -Part 2: Graded wood pellets[S].

[53] ISO 17225—3: 2014, Solid biofuels-Fuel specifications and classes -Part 3: Graded wood briquettes[S].

[54] ISO 17225—6: 2014, Solid biofuels-Fuel specifications and classes -Part 6: Graded noon-woody pellets[S].

[55] ISO 17225—7: 2014, Solid biofuels-Fuel specifications and classes -Part 7: Graded noon-woody briquettes[S].

[56] ISO 17225—8: 2016, Solid biofuels-Fuel specifications and classes -Part 8: Graded thermally treated and densified biomass fuels[S].

[57] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗局. 商品煤質(zhì)量民用散煤：GB 34169—2017 [S]. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[58] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗局.煤炭質(zhì)量分級第3部分：發(fā)熱量GB/T 15224. 3—2010[S]. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2012.

[59] 中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗局.煤中有害元素含量分級第2部分：氯GB/T 20475. 2—2006[S]. 北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

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(nèi)外生物質(zhì)成型燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2020，36(9)：245-254.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.028 http://www.tcsae.org

Huo Lili, Zhao Lixin, Hao Yanhui, et al. Quality standard system of densified biomass fuels at home and abroad[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(9): 245-254. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.028 http://www.tcsae.org

2020-01-19

2020-02-25

國家重點研發(fā)計劃（2017YFF021190401）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(zhì)能開發(fā)利用研究。Email：huolili666@126.com

趙立欣，博士，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)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