国内外生物质成型燃料质量标准现状

霍丽丽，赵立欣，郝彦辉，孟海波，姚宗路，刘 昭，刘桐利，袁艳文

·农业资源循环利用工程·

国内外生物质成型燃料质量标准现状

霍丽丽1，赵立欣1※，郝彦辉2，孟海波1，姚宗路3，刘 昭4，刘桐利2，袁艳文1

（1. 农业农村部规划设计研究院，农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室，北京 100125；2. 海南大学机电工程学院，海口 570228；3. 中国农业科学研究院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081；4. 中国质量认证中心，北京 100020）

中国生物质成型燃料标准体系建设初步取得了一些成效，但与欧美发达国家相比标准制定工作进展较为缓慢，一定程度上制约了产业发展。该研究分析了国内外生物质成型燃料标准体系和质量认证体系现状，研究生物质成型燃料质量影响因素及质量要求；与ISO国际标准比较，分析了木质、非木质生物质成型燃料各指标质量分级要求，结合中国国情，提出中国生物质成型燃料质量标准仍需进一步完善。同时与国内煤炭质量相关标准进行比较，生物质成型燃料灰分含量低，硫含量、砷和汞等重金属含量极低，对环境友好，是良好的替代散煤的固体燃料。通过研究提出建议成立生物质成型燃料国家标委会，亟需制定质量分级和污染物排放国家标准，并应区分商用、民用以及工业用等不同应用对象的燃料质量要求。

生物质；燃料；质量标准；认证体系

0 引 言

生物质成型燃料指利用专门设备将农林废弃物等生物质压缩为颗粒或块（棒）状燃料，具有使用方便、清洁环保、燃烧效率高、便于储存和运输等优点，能够直接替代煤炭，既能作为农村居民的炊事取暖燃料，又能用于城镇供热、发电等，是生物质能利用的主要方向之一[1-6]。据欧洲生物质协会（AEBIOM）统计，2017年，全球生物质成型燃料消费总量约3 200万t（不含中国），其中欧洲消费占总量的75％，主要为木质颗粒燃料[7-8]。与之相比，中国木质与秸秆类成型燃料并存，中国自2000年逐步形成产业，年产生物质成型燃料约800万t，据生物质能“十三五”规划目标，到2020年利用量将达3 000万t[9]。但就目前发展规模来看，还远达不到预期，除了煤炭价格竞争，政策导向等原因，生物质成型燃料质量不一的内因直接制约了产业发展。欧美生物质成型燃料技术走在前列，标准体系较为完善，产品质量认证体系成熟，已形成商业市场化运作模式[10-12]。中国产业发展初具规模，但技术标准体系还不完善，缺乏质量认证机制，极大限制了中国生物质成型燃料商业化进程[13]。

本文通过研究生物质成型燃料相关标准及质量认证体系，对比国内外产品质量要求，系统分析影响质量的主要因素及指标要求，提出适宜中国的生物质成型燃料质量评价指标体系，为提升成型燃料产品质量和加快产业发展提供依据。

1 标准与质量认证体系现状

1.1 标准体系现状

2000年，欧洲标准化委员会（CEN）授权瑞典标准局，成立生物质成型燃料技术委员会（CEN/TC335），经过2007—2010年修订和完善逐渐统一了欧盟标准，并取代了欧盟其他国家标准，如DIN、ONORM等标准，目前欧盟标准已发布42项标准，7项正在制定[14]。美国材料与试验协会（ASTM）制定了生物质成型燃料的试验方法标准，已制定14项。2007年ISO/TC238委员会开始制定生物质成型燃料国际标准，基于欧盟标准进一步完善，目前已制定并发布了35项ISO标准，正在制定12项，内容涵盖术语、规格和等级、质量保证、采样制样、试验方法、安全储运、排放控制等，同时考虑了住宅/商业和工业应用等不同用户的分级质量要求[15]。

中国自2008年开始，通过借鉴国外标准经验，结合中国国情，由农业部规划设计研究院承担研究课题初步建立了生物质成型燃料标准体系，涵盖原料收储运、成型设备、产品质量、产品储运、燃烧应用等环节。目前，已制定国家标准11项，行业标准38项，国内外制订的相关标准详见表1。

表1 国内外生物质成型燃料相关标准

注：*为在编标准。

Note: * is the compilation standard.

1.2 质量分级标准

德国、瑞典等国家首先制定了生物质成型燃料质量标准。1996年，德国发布DIN 51731生物质颗粒和块（棒）状燃料标准，将木质燃料分为5个等级。1999年，瑞典发布标准SS187120（颗粒燃料）和SS187121（块（棒）状燃料）。奥地利也颁布了生物质颗粒和块（棒）状标准ONORM M1735[16-17]。为统一成型燃料标准，2010—2012年，欧盟提出建立生物质成型燃料通用的技术分类标准DIN EN 14961，包含6个分标准，涵盖一般要求、非工业用木质成型燃料、非工业用块（棒）状成型燃料、非工业用木片、非工业用木柴、非工业用非木质成型燃料等[18-20]。美国生物质颗粒燃料研究所（PFI）制定了住宅/商用生物质成型燃料分级标准，主要针对木质颗粒燃料分为高级、标准以及实用3个等级。

2014年，ISO/TC238技术委员会制定了ISO 17225—1～7系列标准，描述了燃料的来源与交易形式，明确了原料的种类和划分类别，内容包含通则、木质颗粒燃料、木质块（棒）状燃料、木片、薪柴、非木质颗粒燃料、非木质块（棒）状燃料等7项分标准[21]。2016年，发布了ISO 17225—8热处理后的成型燃料质量分级标准。

国内2014年能源和农业部门先后制定质量分级行业标准，分别规定了木质颗粒燃料、非木质颗粒燃料、木质块棒状燃料和非木质块棒状燃料分级要求，每种燃料分3级，指标等级要求参考了DIN EN 14961，并结合国内实际情况，符合国内木质资源有限，秸秆类原料丰富的特点。

1.3 质量认证体系

质量认证体系建立有效促进了木质颗粒燃料在欧洲乃至世界范围的流通。目前，在欧美地区应用较为广泛的主要有DINplus、ENplus、CANplus等认证体系、以及美国PFI标准计划[22-26]，详见表2。

DINplus成立于2002年，作为第一个木质颗粒燃料质量认证计划进入市场。ENplus最初由Deutsches Pelletinstitut GmbH（DEPI）公司2010年设计，作为供热市场中木质颗粒的质量认证计划，目前由欧洲颗粒委员会（European pellets council）进行管理，从产品收集、加工生产、运输、贮藏最终到用户，贯穿整个供应链。CANplus由加拿大木颗粒协会认证，与ENplus本质上基本相同，ENplus授权加拿大木颗粒燃料协会颁发认证全国许可证者。美国Pellet Fuels Institute（PFI）1995年提出了生物质成型燃料质量分级标准，经过多次修订，已成为颗粒燃料质量认证主要依据。美国PFI计划提供住宅和工业两个级别木质颗粒燃料的规格。美国木材标准委员会（ALSC）作为该计划的认证机构，提供计划实施和执行，以及促进计划注册。

质量认证体系包括认证范围、认证程序、产品原料和颗粒燃料质量的要求、使用规定和产品检测。在认证申请的过程中，对申请者进行相应的审核，审核通过后授予申请者使用商标以及许可转让等权利。通过第三方检测以及定期的测试来保证产品和服务的质量，当被认证的对象或产品不再符合认证要求，将按照程序严格执行。认证程序能够确保生物质颗粒燃料高质量以及公开透明性，为生物质颗粒燃料市场化运作提供良好的保障。认证贯穿整个供应链，从加工生产到最终的供热、发电等的应用，使用第三方进行审核和检测，能够保证交易和使用中的颗粒燃料能够符合燃烧要求、环境要求以及质量要求。认证的实施促进了颗粒燃料质量控制以及产业化的推进，认证体系实施都取得了良好的效果[16]。有利于生物质成型燃料全球贸易，近年来欧洲、北美市场以及亚洲市场的木质颗粒燃料市场贸易不断发展，进出口量逐年增长。ENplus目前拥有来自42个国家有八百余家认证公司，经ENplus认证的木质颗粒燃料贸易量超过1 100万t，超过全球认证总量的1/3[26-27]。

表2 ENplus、DINplus和PFI认证体系

2 质量评价指标

生物质成型燃料产品质量评价指标涵盖物理机械特性、燃烧特性、环境影响等。

2.1 物理机械特性

2.1.1 规格尺寸

生物质成型燃料与生物质锅炉、壁炉、热风炉等配套使用，应用在取暖、炊事、供热等各个领域。为确保燃料适应各类锅炉应用，保证燃料的储运方便，实现自动进料连续燃烧，避免搭桥、堵塞等，需规定其规格要求。颗粒燃料长度不宜过长，直径小于8 mm时，长度应小于40 mm；直径12～25 mm时，长度应小于50 mm。

2.1.2 全水分

生物质成型燃料的水分易受外界环境影响，易吸潮导致运输与贮存过程松散或变质，也会影响燃烧效果，水分高，热值低，导致起燃困难，水分蒸发吸热导致燃烧温度低，易引起设备腐蚀。国际ISO标准要求木质颗粒燃料≤10%、木质块（棒）状燃料≤15%、非木质燃料均≤15%；国内标准要求木质颗粒燃料≤12%、木质块（棒）状燃料≤15%、非木质燃料均≤16%。

2.1.3 堆积密度/颗粒密度

密度表征原料的压实程度，密度越高抗磨损能力越强，使用和运输过程不易断裂，压缩后的成型燃料体积缩小6～8倍，大大减少了存储、运输以及燃烧设备的空间。颗粒燃料一般采用堆积密度表征，块（棒）状燃料可直接采用颗粒密度表征。颗粒燃料的堆积密度ISO标准要求木质≥600 kg/m3、非木质≥550 kg/m3，国内标准要求均≥550 kg/m3；块（棒）状燃料的颗粒密度ISO标准要求木质≥900 kg/m3、非木质≥600 kg/m3，国内标准要求均≥800 kg/m3。

2.1.4 机械耐久性

机械耐久性指在装卸、输送和运输过程中保持完整个体的能力，表征成型燃料的粘结性能，由成型燃料的压缩条件及松弛密度所决定，主要表征颗粒燃料的不同使用性能和贮藏性能[28]。ISO标准要求木质颗粒燃料≥96.5%、非木质颗粒燃料≥96.0%，国内标准要求均≥95.0%。

2.2 燃烧特性

2.2.1 工业分析

工业分析包括一般样品水分、灰分、挥发分、固定碳。灰分反映生物质中矿物质含量，包括钙（Ca）、氯（Cl）、钾（K）、氮（N）、硫（S）、硅（Si）等元素，来源主要是生物质原料本身及收获、运输、加工和存储过程中带入的杂质。对于同一种类燃料，发热量随灰分增加而减少，燃料含有较多矿物质时，矿物质会分解吸热，矿物质含量越高，所吸收的分解热越多，发热量随之越少。固定碳越高，发热量越高。相同灰分条件下，挥发分含量越高，固定碳含量越低，越易引燃，但热值相对较低；反之，挥发分含量越低，固定碳含量就会越高，燃料不易引燃，但热值较高。

灰分过高，易导致燃烧设备损耗，燃烧室易产生结渣现象，燃料设备需耐腐蚀、控制燃烧温度，避免高温灰熔融后结焦；同时燃烧形成飞灰通过烟囱排出，易污染大气环境。灰分ISO标准要求木质颗粒燃料≤ 2.0%、木质块（棒）状燃料≤3.0%、非木质燃料均≤10%；国内标准要求木质燃料均≤6.0%、非木质燃料均≤15%。根据GB/T 15224.1—2018《煤炭质量分级第1部分：灰分》，非木质燃料三级、热处理后非木质燃料三级可达到低煤灰（10%～20%）的质量标准要求。其他均可达到特低灰煤（≤10%），煤炭的最优标准要求。

2.2.2 发热量

发热量是衡量生物质成型燃料质量优劣的重要指标之一，一般以低位发热量为基准。发热量差异取决于生物质自身组成，以及水分、灰分含量等。低位发热量ISO标准木质颗粒燃料≥16.5 MJ/kg、木质块（棒）状燃料≥14.9 MJ/kg、非木质燃料≥14.5 MJ/kg，国内标准木质类均≥14.6 MJ/kg、非木质类均≥12.6 MJ/kg。

2.2.3 氯元素（Cl）

氯元素是影响燃烧结渣和腐蚀的重要元素之一，燃烧过程中Cl几乎完全蒸发，形成HCl、Cl2和碱金属氯化物，部分Cl束缚在飞灰中，或以HCl的形式随烟气排放，碱土金属氯化物冷凝在飞灰颗粒或换热器表面上，造成积灰结渣问题，氯和碱土金属的结合可对燃烧单元造成严重危害[29]。同时，Cl元素含量过高，易导致二噁英排放污染问题。Cl元素燃烧过程经过铜等金属离子的催化作用易生成二噁英。

秸秆类生物质成型燃料中Cl元素含量比木质类燃料高，个别秸秆的Cl含量可超过1%，多分布在0.01%～0.60%之间。Cl元素ISO标准要求木质燃料≤0.03%、非木质燃料≤0.30%，国内标准要求木质燃料≤0.03%、非木质燃料≤0.80%。

2.2.4 结渣性与灰熔融点

生物质成型燃料的结渣性与燃烧温度和生物质中氯元素及碱土金属含量直接相关，通常燃烧温度越高越易结渣[30]，Cl、K、Na元素含量越高，越易结渣[31-32]。K是生物质成型燃料中含量最高的碱金属元素，大部分以无机钾离子形式存在于植物内，以K元素为主的碱金属会导致燃烧过程结渣、腐蚀和聚团等。在高温条件下一部分K元素以气态形式释放，如气态KCl、气态K2SO4以及气态KOH；另一部分K元素固定在底灰中，如硅铝酸钾（AlKO6Si2）、硅酸钾（K2SiO3）、KCl和K2SO4。气态钾可经冷凝形成气溶胶粘附于飞灰上，或者直接冷凝与硫酸盐化合到飞灰，降低熔点，造成颗粒聚团和积灰[33-35]。

结渣性一般用灰熔融点表征，包含变形温度、软化温度、半球温度、熔融温度等4个特征温度，结渣性随着软化温度的升高而降低[13]。一般软化温度＞1 390 ℃，燃料轻微结渣；软化温度在1 260～1 390 ℃时，中等结渣；当软化温度＜1 260 ℃时，严重结渣。ISO标准要求生物质成型燃料应给出灰熔融点的具体数值。生物质成型燃料灰熔融点软化温度一般1 200～1 300 ℃，典型生物质成型燃料的灰熔融点测定结果见表3。国内结渣特性除了采用灰熔融点表征外，参考煤炭还可采用结渣率指标表征，非木质燃料为中等结渣性，木质燃料为弱结渣性。

表3 典型生物质成型燃料的灰熔融点

2.2.5 添加剂

生物质成型燃料的添加剂能够缓解结渣问题和减少对燃烧设备腐蚀影响。Steenari等将添加剂Al2O3和CaCO3加入流化床床料中，结果发现换热面上沉积现象减轻，并且沉积物中KCl的含量减少，从而使换热面的腐蚀程度降低[36]。刘兵等[37]研究Al2O3对生物质燃料的结渣问题有抑制作用，认为Al2O3比SiO2更容易与碱金属K元素结合生成高熔点的化合物硅铝酸钾，有效缓解碱金属K产生结渣问题，添加剂中的Al元素与气态KCl反应，减少气态KCl的生成量。燃料质量要求添加剂需标明添加剂成分，ISO标准要求木质燃料≤2%，非木质燃料≤5%，国内标准要求均≤2%。

2.3 环境影响

生物质成型燃料所含细颗粒物不仅污染大气，还会对人体健康造成一定危害。燃烧排放的污染物可分为两类：不完全燃烧产生的污染物和完全燃烧产生的污染物。不完全燃烧产生的污染物包括一氧化碳、焦油、多环芳烃、碳氢化合物和焦炭，这些污染物通常是由于燃烧温度过低、用于燃烧的空气在燃烧区与燃料混合不充分或者停留时间过短造成的，因此，需要使用生物质成型燃料专用燃烧设备，实现高效充分燃烧。生物质成型燃料完全燃烧，也会产生颗粒物、NOX、SO2，以及固体灰渣重金属[37-38]污染等。生物质成型燃料中的细颗粒物含量，以及N、S、重金属等元素直接影响污染物含量。

2.3.1 小于3.15 mm细颗粒物

生物质颗粒燃料在运输过程其细颗粒物含量过高会增加粉尘爆炸的风险，同时细小颗粒易吸入粉尘影响人身健康。细小颗粒物燃烧易产生PM10、PM2.5等[39]，生物质成型燃料的颗粒物排放远少于煤，如松木和玉米秸秆燃烧颗粒物比传统煤燃烧减少70%。但生物质成型燃料的PM2.5所占比重较大，主要成分K2SO4，含有K、S、Cl、Zn、Na、Pb等元素[40-42]。生物质中的K等金属元素通过燃烧释放出来，大部分以无机盐形式凝结成渣，但也有一小部分以气溶胶形式进入环境，这是颗粒物形成的一个重要途径。根据GB13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》燃煤锅炉的颗粒物排放限值，在用锅炉80 mg/m3、新建锅炉50 mg/m3、重点地区30 mg/m3。

2.3.2 N元素

N元素燃烧生成NOx有3种途径，即热力型、瞬态型以及燃料型。生物质燃烧温度很难达到1 300 ℃以上，基本不产生热力型NOx，80%的NOx来自于800～1 100 ℃时N的氧化（燃料型），也有少量在特定条件下由空气中的N转化而成（瞬态型）。NOx排放量主要与生物质成型燃料中N元素含量相关[43]。通常，生物质成型燃料中N含量越高、O/N比值越大，燃烧后NOx排放量也越高。瑞典研究结果表明，在CFB燃烧炉中，虽然NOx的整体排放量比固定床燃烧系统低得多（30～100 mg/Nm3），但是NOx生成量与燃料中含氮量成明显的依赖关系[44]。相比煤炭，生物质成型燃料中N含量相对较低，NOx排放相对较少，如玉米秸秆中N元素含量为0.50%～0.67%，而煤中N元素含量为0.52%～1.41%。ISO标准和中国标准均要求木质燃料≤1.0%、非木质燃料≤2.0%。

2.3.3 S元素

S元素包括生物质机体结构中的有机硫和硫酸盐形式存在的无机硫[45]，有机硫分解是硫析出的主要来源，燃烧时主要以SO2和碱金属、碱土金属硫酸盐的形式存在，大部分S都在气相中释放，随着烟气的冷却，硫酸盐沉积在设备表面或附着在灰渣表面，SO2则在燃料挥发分的析出及燃烧阶段释放出来，且燃料中80%～100%的S转化成SO2[46]。SO2排放要求根据GB13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》燃煤锅炉的排放限值[47]，在用锅炉400 mg/m3、新建锅炉300 mg/m3、重点地区200 mg/m3。一般生物质成型燃料燃烧锅炉SO2均可达标排放。

S元素ISO标准要求木质燃料≤0.05%、非木质燃料≤0.30%，国内标准要求木质燃料≤0.10%、非木质燃料≤0.20%。生物质成型燃料中的S元素含量少，一般比煤炭低2～10个数量级。根据GB/T 15224.2—2010《煤炭质量分级第2部分：硫分》[48]，均可达到特低硫煤（≤0.30）煤炭的最优标准。

2.3.4 重金属

重金属元素包括砷、铜、铅、锌、铁、钴、镍、镉、汞等。生物质成型燃料的燃烧过程中，极少部分重金属元素会随烟气中颗粒物排出，大部分存在于灰渣中。重金属含量过高，其燃烧后灰渣回用会对土壤等造成污染，因此需严格要求重金属含量。

根据GB/T 20475.3—2012《煤中有害元素含量分级第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，生物质成型燃料中的砷元素含量较低，基本在特低砷煤范围。根据GB/T 20475.4—2012《煤中有害元素含量分级第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，生物质成型燃料中汞元素含量较低，基本在特低汞煤范围。

3 生物质成型燃料质量评价

3.1 质量分级

生物质成型燃料的质量分级具体要求详见表4～6[51-56]。其中，生物质成型燃料指标数量分别为颗粒燃料21项、块（棒）状燃料20项、热处理后的成型燃料23项。

生物质成型燃料质量与ISO国际标准相比，国内生物质成型燃料质量及指标要求还不够全面，缺少热处理后的生物质成型燃料质量分级标准；同时，国内对生物质成型燃料标准质量的等级划分指标也不够全面，缺少重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn）和灰熔融点等指标要求；低位发热量、S、Cl等部分指标要求仍偏低，需要进一步完善质量等级要求。

3.2 与煤炭质量比较

生物质成型燃料与煤炭相比，如表7所示[57]。生物质成型燃料发热量低，但灰分含量低，硫含量、砷和汞等重金属含量极低，环境效益较优，对保护大气及人居环境具有重要作用。

根据GB/T 15224.3—2010《煤炭质量分级第3部分：发热量》[58]，热处理后的生物质成型燃料、木质颗粒燃料一级可达到中低发热量煤（16.7～21.3 MJ/kg）标准，其他均在低发热量煤（≤16.7 MJ/kg）范围。

根据GB 34169—2017《商品煤质量民用散煤》要求[57]，灰分含量无烟1号和烟煤1号≤16%，无烟2号和烟煤2号≤25%，生物质成型燃料灰分含量可到达民用散煤的最优标准要求。

表4 生物质颗粒燃料质量评价指标及要求

注：1：【】外为NY/T 2909要求，【】内为ISO 17225要求。2：①表示草本生物质，水果生物质，水生生物质及其混合物和混合物制得的颗粒燃料；②表示谷物秸秆颗粒燃料；③表示芒草颗粒燃料；④表示芦苇金丝雀草颗粒燃料，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为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 生物质块（棒）状燃料质量评价指标及要求

注：【】外为NY/T 2909要求，【】内为ISO 17225要求。

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

表6 热处理后的生物质成型燃料质量评价指标及要求

注：①表示仅为颗粒燃料要求；②表示仅为块（棒）状燃料要求TW1H～TW3H、TW1L～TW3L、TA1～TA3为参考ISO17225中的分级。

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

表7 煤炭与生物质成型燃料质量比较

注：【】内为ISO 17225要求。

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

根据GB/T 20475.2—2006《煤中有害元素含量分级第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%。木质成型燃料均在特低氯煤范围内，非木质成型燃料三级在高氯煤范围，其他均在低氯煤和中氯煤范围内。民用散煤的Cl含量要求≤0.15%，木质类生物质成型燃料中氯含量≤0.03%，非木质生物质成型燃料中氯含量偏高，部分燃料超过民用散煤Cl含量的质量要求。根据生物质成型燃料ISO国际标准要求，木质类生物质成型燃料和非木质1级生物质成型燃料均符合民用散煤Cl含量的质量要求。

民用散煤的S元素含量要求无烟1号和烟煤1号≤0.50%，无烟2号和烟煤2号≤1.00%，生物质成型燃料S含量可达到最优标准要求.

民用散煤的砷和汞元素含量要求分别≤20和≤ 0.25 mg/kg，氟含量≤200 mg/kg。生物质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。且生物质成型燃料中氟含量极低，能够满足民用散煤要求。

3.3 建 议

1）尽快成立国家生物质成型燃料标准委员会，系统制定国家标准，保证产品质量；建立国内生物质成型燃料质量认证体系。与国外相比生物质成型燃料质量标准制定的全面性和系统性仍存在一定差距：一是未成立专门的生物质成型燃料标准委员会；二是未系统制定国家标准，仅有一些采样和试验方法标准，缺乏质量分级标准，缺乏执行和管理依据；三是现有国家和行业标准缺少一些指标的测定方法，如细颗粒物含量、＞3.15mm重质杂质含量、耐磨性（热处理后燃料）、可溶性氯化物、钠、钾、As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、V、Zn，四是现有标准未覆盖全产业链体系，缺少燃料储运环节（如：质量保证、燃料安全存储、燃料存储自然发热、散装燃料的架桥行为等）以及应用环节（如：燃烧污染物排放）等相关标准。

2）在国际认证体系下，如ENplus认证的生物质成型燃料95%以上为木质颗粒燃料的A1、A2级，因此建议提升木质颗粒燃料一级和二级质量要求与ISO标准A1和A2级一致，与国际接轨，实现生物质成型燃料的国际贸易流通。结合国内农业生物质资源丰富的国情，主要面向国内市场，在满足环保、使用要求基础上，进一步修订完善生物质成型燃料已有的指标要求，同时补充重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn）和灰熔融点等指标要求。

3）区分商用和民用、工业用的生物质成型燃料质量，基于煤炭民用质量要求，明确商用和民用生物质成型燃料质量及检验规则要求。

4）中国生物质成型燃料仅考虑了压缩致密后的颗粒和块棒状燃料，建议进一步补充秸秆捆、木棒、木片等多种形式的生物质固体类燃料的质量要求。

4 结 论

1）生物质成型燃料与煤炭相比，灰分含量低，硫含量、砷和汞等重金属含量极低，对环境友好，是良好的替代散煤的固体燃料。

2）通过国内外质量及认证体系研究，中国生物质成型燃料的标准体系仍有一定差距，需要补充储运过程的安全性与燃料质量保证、燃烧污染物排放，以及杂质含量、元素分析等相关标准。在质量分级方面，等级划分需要补充重金属元素（As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni、Zn）和灰熔融点等指标要求，适当提高低位发热量、S、Cl等部分指标要求。

3）建议尽快成立国家标委会，进一步完善生物质成型燃料标准体系，尽快制定生物质成型燃料质量分级和污染物排放的国家标准，规范商用和民用、工业用燃料标准，促进产业健康有序发展。

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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

霍丽丽，赵立欣，郝彦辉，等. 国内外生物质成型燃料质量标准现状[J]. 农业工程学报，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

国家重点研发计划（2017YFF021190401）；现代农业产业技术体系专项资金资助（CARS-02-31）

霍丽丽，博士，高级工程师，主要从事生物质能开发利用研究。Email：huolili666@126.com

赵立欣，博士，研究员，主要从事农业废弃物综合利用研究。Email：zhaolixin5092@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.028

S38

A

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