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皮中原
(1．國家煤炭質量監督檢驗中心，北京100013；2．煤炭科學研究總院煤炭分析實驗室，北京100013)
摘要：簡要介紹了歐盟、美國及其他歐洲國家的固體生物質燃料標準，重點對中國固體生物質燃料檢驗方法標準進行介紹，并就主要技術內容進行了說明。
固體生物質燃料是指由生物質直接或問接產生的燃料，主要成分是纖維素、半纖維素、木質素，其主要來源于農業、畜牧業、食品加工業、林業及林業加工等行業的固體生物質或擠壓成型的固體顆粒，主要包括木炭、燃料木和成型燃料等幾種產品，目前發展最快的當屬固體成型燃料。
1歐盟固體生物質燃料標準化
歐盟固體生物質燃料標準化工作開始于2000年，目前共有30個技術規范，分為術語、規格、分類和質量保證、采樣和樣品制備、物理(或機械)特性、化學特性等5個方面(見表1)。
2美國固體生物質燃料測試方法標準
美國ASTM協會制訂的固體成型燃料相關測試方法標準，主要包括生物質成型顆粒燃料堆積密度、灰分、揮發分、元素分析、木質燃料分析、球形顆粒燃燒室內加熱爐、用于微波爐的木質顆粒燃料水分含量測試等9項標準以及木炭化學分析測試方法、木炭粒度分布、耐磨性等；美國農業和生物工程協會制訂了生物質產品收割、收集、儲運、加工、轉化、應用術語和定義標準；產品標準由顆粒燃料研究所制訂，主要產品指標包含了外形、堆積密度、機械強度、灰分以及氯化物；美國國防部制訂了用于制備***的木炭標準。ASTM固體生物質燃料標準見表2。
3其他歐洲國家標準
瑞典固體成型燃料標準SS 187120，主要包含外形尺寸、密度、耐久性、水分、灰分、總水分(運輸)、熱值、硫、氯等指標。在歐盟標準頒布實施之前，普遍被芬蘭、丹麥等歐洲國家所采用。
德國木質成型燃料標準DIN 51713，性能指標中對于砷、鈣、鉻、銅、汞、鉛、鋅、抽提有機鹵等元素含量都作了較為詳細的要求。木炭標準DIN 51749，主要包含水分含量、灰分、固定炭、顆粒大小、黏接劑等指標。
奧地利根據原料來源不同分為木材原料和樹皮成型，產品標準(Onorm M7135)與瑞典標準包含指標大體相同，還補充了與質量、規格相關的Onorm M7136和Onorm M7137。另外瑞士也有相應的SN166000標準；英國除根據灰分指標分為三級(1％、3％或6％)，基本與瑞典標準一致；芬蘭、丹麥等國大多采用瑞典標準。
4中國固體生物質燃料檢驗方法標準
我國于20世紀80年代末制訂了GB/T 17664—1999《木炭和木炭試驗方法》、GB 5186—1985、NY/T 12—1985《生物質燃料發熱量測試方法》、NY/T 8—2006《民用柴爐、柴灶熱性能試驗方法》、NY/T 1001-2006《民用省柴節煤灶、爐、炕技術條件》、GB/T 21923-2008《固體生物質燃料檢測通則》等國家或農業行業標準。農業部正在組織制定《生物質固體成型燃料技術條件》和《生物質固體成型設備技術條件》2項農業行業標準。煤炭科學研究總院煤炭分析實驗室正組織制定固體生物質燃料相關檢驗方法標準，主要包括：樣品制備方法、全水分、工業分析、碳氫、全硫、發熱量、灰熔融性、灰成分、氯、氮等。其中全水分、工業分析、碳氫、全硫標準已通過審查，待批準發布。
GB/T 21923-2008《固體生物質燃料檢驗通則》統一了有關生物質燃料及其檢驗的概念、術語和定義、檢驗規則和結果表述等。為今后建立的一系列固體生物質燃料檢驗標準或技術規范(包括采、制樣)奠定基礎。
固體生物質燃料全水分測定方法與DD CEN/TS 14774-1：2004和DD CEN/TS 14774-2：2004相比修改了換氣次數和檢查性干燥時間，具體規定了首次干燥時問、稱樣量、試驗終止條件和重復性限。較歐盟技術規范規定的方法更具體、更具可操作性；檢查性干燥時問為30min，縮短了總的測定時間。
固體生物質燃料工業分析方法提出的方法主要技術條件與歐盟技術規范基本一致，對試驗條件進行優化，試驗程序、操作步驟規定的更詳細，可操作性增強。其中水分測定規定了兩種測定方法。方法A為通氮干燥法，方法B為空氣干燥法。如樣本材料在(105±2)℃易于氧化，應首選方法A。
在仲裁分析中遇到有用一般分析試驗試樣水分進行校正以及基的換算時，應用方法A測定一般分析試驗試樣的水分。
固體生物質燃料全硫測定方法包括艾士卡法和庫侖滴定法。其中高溫燃燒庫侖滴定法為我國自主研發，相比歐盟標準方法和ASTM標準方法，儀器設備簡單，自動化程度高，易操作。
固體生物質燃料元素分析方法中碳氫測定采用三節爐法，由吸收劑的增量計算生物質燃料中碳和氫的含量。生物質燃料中硫和氯對碳測定的干擾在三節爐中用鉻酸鉛和銀絲卷消除。氮對碳測定的干擾用粒狀二氧化錳消除。采用凱氏法消解樣品后采用酸堿滴定法測定。
固體生物質燃料樣品制備研制具有切割、破碎和擊打功能的破碎機，能順利制備出小于30mm的全水分樣品和小于0．5mm的分析試樣。比歐盟標準的小于1mm粒度，代表性更好；同時發現，對于固體生物質燃料樣品，粗碎階段的樣品可在105℃下進行預干燥而不影響試樣的品質，由此可縮短固體生物質樣品制備時間。
固體生物質燃料發熱量測定方法用預先標定了熱值的擦鏡紙包裹樣品再進行燃燒試驗，比歐盟標準提出的將試樣壓餅，或裝入燃燒袋或膠囊后再進行試驗，更簡單、更方便實用，且能有效防止樣品燃燒時的噴濺和燃燒不完全現象。
固體生物質燃料氯建立了自動化程度高的高溫燃燒水解～電位滴定法。較歐盟標準中的氧彈燃燒分解或高壓容器酸溶法分解樣品一離子色譜法相比，儀器設備簡單、操作方便，高含量測定結果精密度較高，結果穩定、自動化程度高。
固體生物質燃料灰成分測定方法建立了適合我國國情且可操作性強的固體生物質燃料的灰成分(包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2、P2O5、SO3)測定方法。
固體生物質燃料灰熔融性測定方法通過對不同類型樣品的條件試驗，確定了(550±5)℃的樣品灰化溫度；從700℃控制升溫程序為(4～6)℃/min；550℃時通入還原性氣體。且較歐盟標準多一種氣氛控制方法——封碳法。
5結語
參考國際先進的固體生物質燃料檢驗標準，適應我國固體生物質產業生產和適用，制定既符合中國國情又與國際接軌的檢驗標準，能有效克服不同種類燃料特性、檢驗方法等造成的障礙，促進我國固體生物質燃料產業健康、有序、持續發展。 |
