歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)技市進展

摘要：目前，歐盟已經(jīng)建立了完備的固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)體系，其中包括術(shù)語；規(guī)格、分類和質(zhì)量保證；取樣和樣品準(zhǔn)備；物理(或機械)試驗；化學(xué)試驗等5方面內(nèi)容，總計發(fā)布了26個技術(shù)規(guī)范。目前，我國還沒有開始制定生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)，這對固體成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是極其不利的。因此，借鑒歐盟標(biāo)準(zhǔn)，研究建立我國的生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系具有重要意義。 　　人類進入21世紀(jì)以來。世界各國更加重視環(huán)境保護、氣候變化和能源短缺等問題，積極制定新的能源發(fā)展戰(zhàn)略、法規(guī)和政策，發(fā)展可再生能源已成為世界發(fā)展的必然趨勢。生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量，直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，替代煤炭、石油和天然氣等化石燃料．具有環(huán)境友好和可再生的雙重屬性，取之不盡、用之不竭。被認(rèn)為是世界上最大的潛在可再生能源資源。目前，世界上較為成熟、可規(guī)模化開發(fā)利用的生物質(zhì)能技術(shù)主要有發(fā)電、固體成型燃料、沼氣和液體燃料等技術(shù)。 　　生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)利用木質(zhì)素充當(dāng)粘合劑，將松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓成固體成型燃料，提高其能源密度，是生物質(zhì)資源預(yù)處理的一種方式。生物質(zhì)固體成型燃料的能源密度相當(dāng)于中等煙煤，可明顯改善生物質(zhì)的燃燒特性。部分歐洲國家和美國針對生物質(zhì)成型燃料制定了有關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了生物質(zhì)成型燃料的熱值、堆積密度、灰分含量，S，Cl，N的含量等參數(shù)。 　　2005年．世界生物質(zhì)固體成型燃料的產(chǎn)量已經(jīng)超過420萬t，其中歐洲300萬t。這得益于歐盟制定了完備的固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)體系．克服了不同種類燃料特性所造成的技術(shù)、市場等障礙，有助于建立固體生物質(zhì)燃料市場．使其在生產(chǎn)者(農(nóng)場主、林場主、燃料企業(yè))與使用者(公共事業(yè)、區(qū)域供熱企業(yè)、工業(yè)、終端用戶)之間自由交易，促進了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 　　1 歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn) 　　歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)化工作始于2000年。按照歐盟的要求，由歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(CEN)組織生物質(zhì)固體燃料研討會．識別并挑選了一系列需要建立的固體生物質(zhì)燃料技術(shù)規(guī)范，歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會準(zhǔn)備了30個技術(shù)規(guī)范，分為術(shù)語：規(guī)格、分類和質(zhì)量保證；取樣和樣品準(zhǔn)備；物理(或機械)試驗：化學(xué)試驗等5個方面。下面將分別介紹歐盟已經(jīng)發(fā)布的26個技術(shù)規(guī)范。 　　1．1術(shù)語 　　“CEN／TS 14588生物質(zhì)固體成型燃料一術(shù)語、定義和解釋”技術(shù)規(guī)范．按照邏輯關(guān)系進行分類，共有147項術(shù)語和定義，范圍包括農(nóng)產(chǎn)品和林產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)和林業(yè)加工廢棄物、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的廢棄物、木材廢棄物、造紙黑液等。 　　1．2燃料規(guī)格、分類和質(zhì)量保證 　　本部分包括2項技術(shù)規(guī)范，分別為“CEN／TS 14961固體生物質(zhì)燃料一燃料規(guī)格和分類”和“CEN／TS 15234固體生物質(zhì)燃料—燃料質(zhì)量保證”。 　　CEN／TS 14961定義了固體生物質(zhì)燃料的分類和規(guī)格．分類的基本原則是基于燃料來源、交易類型(塊狀、顆粒、粉末、鋸末、木屑、圓木、整樹、草捆、樹皮等)和特性，共分為4個層次。第l層分為4個類型。分別為木本生物質(zhì)、草本生物質(zhì)、果樹類生物質(zhì)和混合物。 　　規(guī)格僅針對主要的商品生物質(zhì)燃料制定。其中，固體生物質(zhì)燃料的特性分為規(guī)范性和信息兩類。規(guī)范性特性是決定性的，其中重要的特性有含水量、尺寸和含灰量。熱值、密度等特性則是自愿的，僅用于提供有關(guān)的信息。規(guī)格的分級相當(dāng)靈活．因此生產(chǎn)者和消費者都可以從中選擇符合要求的類別。 　　1．2．3質(zhì)量保證 　　質(zhì)量管理系統(tǒng)依據(jù)ISO 9001制定，包括質(zhì)量計劃、質(zhì)量控制、質(zhì)量保證和質(zhì)量改進。CEN／TS 15234涵蓋了燃料的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制，定義了生物質(zhì)燃料從生產(chǎn)到交付給最終用戶整個供應(yīng)鏈的質(zhì)量保證程序．描述了滿足質(zhì)量要求需要履行的程序。確保整個供應(yīng)鏈在可控范圍之內(nèi)。 　　CEN／TS 14778—1固體生物質(zhì)燃料取樣一第一部分：取樣方法適用于所有類別，描述了手工和機械2種取樣方法。取樣場所分為固定和移動2種形式。 　　CEN／TS 14778—2固體生物質(zhì)燃料取樣一第二部分：卡車運輸顆粒燃料取樣方法，描述了在卡車運輸固體生物質(zhì)燃料的取樣方法．適用于類別1和2。 　　CEN／TS 14779固體生物質(zhì)燃料一取樣一取樣計劃和保證準(zhǔn)備方法：適用于所有類別，定義了合并樣品必要的體積計算方法，抽樣檢驗方法，抽樣驗證的完整和詳細(xì)準(zhǔn)備過程。CEN／TS 14780固體生物質(zhì)燃料樣品準(zhǔn)備方法：適用于類別1，2和4。它描述了合并樣品縮小至實驗室樣品的方法，以及實驗室樣品縮小成子樣品和普通樣品的方法，包括樣品分割和規(guī)格減少。 　　上述技術(shù)規(guī)范適用于樣品的機械、物理和化學(xué)特性測試時采用。值得注意的是，它們不適用于大量樣品的取樣，如搭橋特性測試等。 　　1．4物理和機械特性測試 　　本部分規(guī)定了固體生物質(zhì)燃料物理特性的測試方法，包括熱值、含水量、含灰量以及成型燃料耐久力等。技術(shù)規(guī)范中規(guī)定了試劑、儀器、樣品制備、試驗過程和計算方法等。 　　CEN／TS 14918固體生物質(zhì)燃料一熱值試驗方法：定義當(dāng)生物質(zhì)固體燃料的體積保持不變，溫度為25℃時。使用校準(zhǔn)的氧彈量熱儀測試其高位熱值的方法。它適用于所有的生物質(zhì)固體燃料。 　　CEN／TS 15103固體生物質(zhì)燃料容積密度試驗方法：描述了使用標(biāo)準(zhǔn)度量容器測試固體生物質(zhì)燃料密度的方法，適用于所有固體生物質(zhì)燃料。將試驗樣品按照標(biāo)準(zhǔn)方法填人給定尺寸和形狀的標(biāo)準(zhǔn)容器中，容積密度等于單位標(biāo)準(zhǔn)容積的凈質(zhì)量。 　　CEN／TS 14774—1固體生物質(zhì)燃料一含水量試驗方法一烘干法一第一部分：適用于所有生物質(zhì)燃料。描述了在電爐中烘干測定樣品總含水量的方法。樣品的最小質(zhì)量300 g(超過500 g更為合適)，在(105±2)℃溫度下進行干燥，每小時向爐內(nèi)通風(fēng)3～5次，直到達(dá)到恒定質(zhì)量。含水量以樣品失去質(zhì)量的百分比來表示。方法中包括浮力作用修正的程序，這是因為干燥后的樣品在稱重時還保持著較高溫度．需要補償浮力作用以滿足更高精度的要求。 　　CEN／TS 14774—2固體生物質(zhì)燃料一含水量試驗方法一烘干法一第二部分：總水分一簡易方法的基本原理與CEN／TS 14774—1類似，適用于精度要求不高的場所，如日常生產(chǎn)控制。兩者的區(qū)別在于沒有浮力補償。 　　CEN／TS 14774—3固體生物質(zhì)燃料一含水量試驗方法一烘干法一第三部分：適用于CEN／TS14780描述的普通分析樣品。其中，普通分析樣品定義為實驗室樣品的子樣品．規(guī)定的最大尺寸為lmm．用于化學(xué)和物理分析。 　　CEN／TS 14775固體生物質(zhì)燃料一灰含量試驗方法：適用于所有的固體生物質(zhì)燃料灰分含量的測試?；液慷x為燃料在指定條件下燃燒后不可燃剩余物的質(zhì)量．表示為燃料于重的百分比。試驗時樣品在空氣中加熱．樣品在稱重時溫度控制在(550+10)℃。 　　CEN／TS 15210—1固體生物質(zhì)燃料一顆粒成型燃料機械耐久力試驗方法：定義了顆粒成型燃料機械耐久力試驗條件和方法，耐久力是針對成型燃料在運輸和搬運過程中對震動或磨損的阻力測定。測試樣品在旋轉(zhuǎn)測試容器內(nèi)發(fā)生相互碰撞，或與容器內(nèi)壁碰撞。耐久力等于分離出磨損和破損的顆粒后剩余的樣品質(zhì)量。測試容器是用剛性材料制成的盒子。 　　CEN／TS 5210—2固體生物質(zhì)燃料一塊狀成型燃料機械耐久力試驗方法：適用于塊狀成型燃料。 　　1．5化學(xué)特性測試 　　本部分規(guī)定了固體生物質(zhì)燃料的化學(xué)特性測試方法，包括C，H，N，S，Cl等主要元素和微量元素的測試方法。 　　CEN／TS 15104固體生物質(zhì)燃料一C，H，N含量測試方法：已知質(zhì)量的樣品在規(guī)定條件下燃燒，轉(zhuǎn)換為灰分和氣體產(chǎn)物，如二氧化碳、水蒸氣、氮氣、氧化氮等，隨后進行氣體分析。 　　CEN／TS 15289固體生物質(zhì)燃料一S，Cl含量測試方法。 　　CEN／TS 15105固體生物質(zhì)燃料一可溶解C1．Na，K含量測試方法。 　　CEN／TS 15290固體生物質(zhì)燃料一主要元素(Al，si，K，Na，Ca，Mg，F(xiàn)e，P和Ti)的確定。 　　CEN／TS 15297固體生物質(zhì)燃料一微量元素(As，Ba，Be，Cd，Co，Cr，Cu，Hg，Mo，Mn，Ni，Pb，Se，Te．V和Zn)的確定。 　　CEN／TS 15296固體生物質(zhì)燃料一不同單位制度之間的轉(zhuǎn)換。 　　2對我國的啟示 　　我國自20世紀(jì)80年代起引進了螺旋式秸稈成型機．生物質(zhì)固體成型技術(shù)的研發(fā)已有20多年的歷史。近年來，許多科研機構(gòu)和企業(yè)競相投入該領(lǐng)域的研究，已有廠家進行批量生產(chǎn)，形成了良好的發(fā)展局面。但是，作為一個新興產(chǎn)業(yè)，目前我國還沒有生物質(zhì)固體成型技術(shù)、設(shè)備和燃料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于缺少統(tǒng)一的生產(chǎn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不同單位生產(chǎn)的生物質(zhì)固體成型燃料的規(guī)格、物理特性和化學(xué)特性千差萬別，這些特性的優(yōu)劣直接影響到固體成型燃料的存儲、運輸和應(yīng)用．嚴(yán)重地制約了生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 　　因此，應(yīng)借鑒歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出適合我國的生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不僅能夠有效地整合研究、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．而且可以克服不同種類燃料特性所造成的市場障礙．降低交易成本，促進我國生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)健康、有序、持續(xù)地發(fā)展。田宜水，趙立欣，孟海波，袁艷文(農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院，北京100026)