0、引  言
    進入21世紀，尤其2005年以來，能源、環(huán)境問題日漸突出，能源價格持續(xù)上漲，全世界研發(fā)生物能源成為熱點。中國進入“十一五”后，表現(xiàn)出了很強的研發(fā)勢頭，特別是數十家大中型企業(yè)的參與大大推進了生物燃料的研發(fā)進度，以秸稈為主的固體生物質成型燃料就是在這樣的背景下率先發(fā)展起來的。
    固體生物質成型顆粒燃料是利用致密成型技術將生物質加工成容易儲藏和方便使用的生物質顆粒或棒狀、塊狀燃料，具有體積小、容量大、熱值高、燃燒火力旺、原料普遍易取、可再生等特性，燃燒過程中排渣少、煙塵和二氧化硫含量低、對環(huán)境污染小，是易于進行商品化生產和銷售的可再生能源。不僅可以改善生物質的燃燒品質和燃燒性能，而且可以有效解決秸稈焚燒造成的污染問題。目前中國每年生產生物質成型燃料在10萬t左右，參與生產的企業(yè)和個體生產者已有70多家，生產的設備主要有顆粒狀生物質成型燃料成型機、塊狀生物質成形燃料成型機（環(huán)磨、平磨）、棒狀生物質成型燃料成型機。生物質成型燃料主要作為北方城鎮(zhèn)取暖鍋爐、南方縣鄉(xiāng)燃煤2t以下鍋爐和公共澡堂、飯店、食堂大灶及少數幾家電廠的代用燃料。此外，河北、山東等少數農村也在使用該種燃料。
    本文作者曾接受農業(yè)部委托，在充分研究國外固體生物質成型燃料標準和中國固體生物質成型燃料產業(yè)現(xiàn)狀及問題的基礎上，制訂了《固體生物質成型燃料技術條件》和《固體生物質成型燃料設備技術條件》農業(yè)部行業(yè)標準，并于2008年11月通過了專家組評審。在這兩個標準制訂過程中，作者深刻體會到中國固體生物質成型燃料標準體系的匱乏已經開始影響該行業(yè)的工業(yè)化進程。因此，本文將在上述兩個標準制訂的基礎上，詳細闡述構建中國固體生物質成型燃料標準體系的必要性、指導思想和原則；在研究國際同類標準體系的前提下，緊密結合中國固體生物質成型燃料生產現(xiàn)狀、存在的問題和發(fā)展前景，對中國固體生物質成型燃料標準體
系構成框架和內容提出具體建議。
1、構建中國生物質固體成型燃料標準體系的必要性
1.1市場需要標準體系進行規(guī)范
    世界固體生物質成型燃料的總產量在450～500萬t之間徘徊，中國引進、研究生物質成型技術始于20世紀80年代初，后因多種原因腳步緩慢下來，使成型燃料應用的時間落后了20多年。近Sa來由于煤價持續(xù)上漲，環(huán)保要求提高，“節(jié)能法”、“環(huán)境保護法”的進一步貫徹執(zhí)行，小型鍋爐、各類燃煤爐在城鎮(zhèn)中的禁止使用，給成型燃料帶來了極好的發(fā)展機遇，中國也順勢出臺了促進其發(fā)展的政策，數十家企業(yè)投資建廠，從事成型燃料生產和燃燒設備的生產與經營。中國的固體生物質成型燃料的生產在最近兩年內已進入了工程化階段，年產量由幾萬噸上升到了十萬噸左右�！犊稍偕�能源中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，到2010年秸稈固體成型燃料年利用量達到100萬t以上；力爭到2020年秸稈固體成型燃料年利用量達到5 000萬t。
    但中國固體生物質成型燃料以秸稈為主要原料，加工難度大，原料中非生物質含量不同，成型燃料實際熱值難以控制，不同產地的原料價格有很大差異，成型燃料市場極不規(guī)范，東部發(fā)達地區(qū)成型燃料價格可以達到650元／t，中西部則只有260元／t，這種生產和市場的混亂，使中國成型燃料規(guī)模一直徘徊在10萬t左右的水平。因此，為了適應生物質成型燃料原料多元化和大規(guī)模生產的要求，推動成型燃料產業(yè)化進程，規(guī)范成型燃料市場，提高其生產質量，保護燃料生產者和消費者的利益，為生產商、用戶之間建立起一個互相鏈接的平臺，減少生產商與用戶之間的法律糾紛，及時制訂生物質成型燃料標準體系就顯得十分必要。
1.2固體生物質成型燃料進一步發(fā)展需要標準體系
    中國的固體生物質成型燃料已進入工程化階段，在這段時期，出現(xiàn)了一些工程、技術和組織方面的新問題。如，以秸稈為主的生物質固體成型燃料設備的能耗和磨損問題；秸稈等生物原料在收割、收集、運輸、儲存中的問題；生物質成型燃料燃燒帶來的沉積、結渣和腐蝕等問題；農村生產和銷售機制的建立等問題。這些問題的解決有賴于生物質固體成型燃料標準體系的及時建立。因為，完善的標準體系將能提供解決問題的標準的技術基礎、技術準則、技術指南和技術保障。同時，標準體系的及時建立和頒布將能推動中國固體生物質成型燃料的產業(yè)化進程，保證固體生物質成型燃料的質量，維護消費者的利益，這些作用將比政策的引導作用還強。
1.3完善的標準體系是提升中國固體生物質成型燃料產業(yè)水平的基礎
    目前世界生物質能生產水平越來越高，數量不斷增多，國際交流頻繁。固體生物質成型燃料可以儲存、運輸，不久將會部分代替煤炭在國際間進行能源交易，交易雙方除了一般貿易準則外，唯一能夠保證技術和質量的工具就是標準。因此，對快速發(fā)展的中國來說，為了盡快提升固體生物質成型燃料產業(yè)，提高其在世界占有的市場份額，必須盡快制訂與世界接軌的中國固體生物質成型燃料標準體系。
1.4國際上已有同類標準體系可以借鑒
    中國目前僅有固體生物質成型燃料的技術條件和加工設備技術條件農業(yè)部行業(yè)標準，而且還處于待頒布狀態(tài)，缺乏系統(tǒng)的標準體系。但是，固體生物質成型燃料在世界上一些先進國家，如美國、瑞典、德國、丹麥等國家的市場上已流通了近20a，這些國家基本都有相應的標準體系，并且經過多年的實踐和修改，基本條款、參數值大小逐步趨于成熟。分析這些國家的固體生物質成型燃料標準體系，發(fā)現(xiàn)它們都是首先制定檢測方法和生物質成型燃料產品標準，然后才制定配套標準，如各類生物質燃爐標準。美國農業(yè)和生物工程師協(xié)會(ASABE)還制定了生物質產品收割、收集、儲運加工、轉換應用術語和定義標準；奧地利形成了生產（成型燃料、鍋爐）、供應（銷售、運輸、存儲、安裝及售后服務）一體化標準體系，還制定了成型燃料后勤質量標準0norm M7136。這些標準體系不僅保證了成型燃料在銷售過程中的產品質量，還有利于成型燃料的原料收集、分類、存儲和成型燃料使用過程中的標準化。所有這些國家現(xiàn)有的標準體系將為中國建立自己的固體生物質成型燃料標準體系提供豐富的經驗和有益的參考。
2、構建中國固體生物質成型燃料標準體系的原則
    構建中國固體生物質成型燃料標準體系的目的是要盡快解決固體生物質成型燃料在中國產業(yè)化進程中存在的問題，為生產商、用戶之間建立起一個互相鏈接的平臺，減少生產商與用戶之間的法律糾紛，促進固體生物質成型燃料產業(yè)和市場的健康發(fā)展。構建中國固體生物質成型燃料標準體系應注意到：在中國，很少有大型農場，土地主要由家庭農戶承包使用，分散的農戶土地種植使作物秸稈收集、加工困難，同時由于中國農機產業(yè)較為落后，秸稈收集和運輸已經成為制約成型燃料產業(yè)迅速發(fā)展的一個重要因素。
    因此，構建中國固體生物質成型燃料標準體系時應依據中國國情和中國目前固體生物質成型燃料生產技術現(xiàn)狀與中國的基本國策，以促進生物質成型燃料產業(yè)在中國健康發(fā)展、達到國際先進水平、滿足人民生產和生活需要為目的，堅持如下設計原則：1）先進性原則。堅持標準體系服務于生產、促進產業(yè)發(fā)展的先進性。構建標準體系的目的是促進生物質成型燃料產業(yè)在中國的發(fā)展，使之達到國際先進水平，因此，要求標準體系中的標準應盡可能與國際標準保持一致。進入21世紀以來，發(fā)達國家的成型燃料技術基本沒有創(chuàng)新，各國標準參數都比較穩(wěn)定，生產量也在400～500萬t/a徘徊。因此，為使中國固體成型燃料產品與國際市場接軌，中國固體生物質成型燃料標準體系應具備先進性。2）系統(tǒng)性原則。標準體系的建立是要保證和促進整個產業(yè)的健康發(fā)展，體系應包含涉及整個產業(yè)發(fā)展的各個方面的標準，保證其系統(tǒng)性才能充分發(fā)揮標準體系在整個產業(yè)發(fā)展中的作用。3)堅持前瞻性原則。標準體系不僅要反映固體生物質成型燃料在國內的發(fā)展狀況，同時要能反映出未來一段時期內該行業(yè)在技術、經濟和產業(yè)方面的發(fā)展狀況。只有這樣，標準體系才能跟上時代發(fā)展的腳步、指導該行業(yè)健康有序地發(fā)展。4)堅持可行性原則。制定中國的固體生物質成型燃料標準要考慮中國的生產原料主要為秸稈、稻殼、雜草等纖維素含量高的物質，而國外主要是木質素含量高的生物質，如木屑、林木加工廢棄物等，原料的不同造成原料收集、原料加工、燃料產品性能及使用范圍的很多不同；同時，中國成型燃料的主要市場在農村，而國外農村中沒有使用成型燃料的，使用對象的不同會對產品性能要求和使用設施要求不同，因此，必須制定出切實可行的標準才能真正起到指導性作用。5)堅持符合國情原則�？紤]到中國原料的多樣性和復雜性，在制定標準體系中的具體參數指標時要充分結合國情，既不能參照國外的參數設置過高標準，使生產者無法滿足標準的要求，阻礙該項產業(yè)的發(fā)展，也不能將標準設置的過低，不能很好保護消費者的利益。堅持符合國情的合理參數指標設置是編制本標準體系的一個重要原則。
    總之，中國固體生物質成型燃料標準體系的建立，是要使執(zhí)行單位能夠利用標準體系指導、規(guī)范生產技術和市場活動，發(fā)揮其技術基礎、技術準則、技術指南和技術保障作用，維護消費者和生產者的合法權益，促進該項產業(yè)健康發(fā)展。
3、中國固體生物質成型燃料標準體系的構成
    標準體系中包含若干標準，每個標準都是在一定范圍內獲得的最佳工作秩序，對活動或其結果規(guī)定共同能重復使用的規(guī)則、導則或特性的文件，也是處理技術活動糾紛的依據。當然，標準為生產服務，隨著生產技術和市場的需要，標準可以進行相應的修訂。標準體系是由若干相關標準構成的系統(tǒng)，它的突出特點是系統(tǒng)性和前瞻性。標準體系可以反映當前的技術、產業(yè)和效益水平，也可反映未來某一時期經濟、技術和產業(yè)狀況。標準體系不是一次性完成的，而是在規(guī)劃期內分步實施、分段完成的。
3.1中外固體生物質成型燃料產業(yè)狀況比較
    國外固體生物質成型燃料產業(yè)已有20余年歷史，基本上都以木料加工殘余物或林材加工剩余物作為原料，木質素含量和熱值較高；中國固體生物質成型燃料則主要以秸稈為原料，堆積密度低、灰分含量高、熱值低。雖然，瑞典、芬蘭、丹麥等北歐國家也有以秸稈作為燃料原料的，但這些國家主要以大型農場為原料基地，農事耕作、加工已實現(xiàn)了全過程機械化，具有與成型燃料加工配套的收集、運輸、儲存設備。中國農村實行的是家庭承包責任制，主要農作物的機械化水平只有40%左右，全國機械化程度很不均衡，這種落后的農機（技）水平（包括生物質收集、運輸、儲存）與自動化水平較高的成型燃料加工設備經常出現(xiàn)配合方面的矛盾，生產系統(tǒng)經常出現(xiàn)問題。
    國外生產的成型設備成本高、價格貴，相同加工能力的設備是中國價格的5～8倍，利用該技術進行產業(yè)化的生產已經接近20 a；而中國的成型設備還存在一些技術上的問題，依然處于工程化的階段。
3.2  中國固體生物質成型燃料標準體系構成
    考慮到中國固體生物質成型燃料的具體生產和銷售情況，借鑒國外已有的標準體系，建議中國固體生物質成型燃料標準體系由以下3部分構成：
    1)技術條件，應包括原料及產品的收集、儲存、加工及運輸過程中的工藝和設備的技術條件標準。此外，還應包括與固體生物質成型燃料配套的燃具、爐具的技術條件標準。
    2)檢測技術條件的測試、試驗標準。每個技術條件應該有相應的檢測標準。沒有統(tǒng)一的測試標準，技術條件將起不到指導和標準的作用。
    3)公用標準。原料或產品的化學成分、微量元素含量、粉塵、水分、熱值及樣品的制備等標準為公用標準，這些標準將在整個標準體系中重復提到或使用。
    標準體系中每部分包含若干具體標準，總體構成中國固體生物質成型燃料標準體系。
3.3  中國固體生物質成型燃料標準體系內容分析
    中國固體生物質成型燃料標準體系的構成和內容見表1。由表1可知，中國固體生物質成型燃料標準體系中，技術條件是核心內容，不僅包含原料收集、粉碎、運輸及儲存設施和設備的標準，同時還包含產品本身、制造產品的設備以及產品應用設備或設施的技術條件標準。這些標準涉及到固體生物質成型燃料的原料收集、處理、運輸，產品的生產、運輸、銷售及產品的應用，將指導固體生物質成型燃料整個產業(yè)鏈健康、有序地發(fā)展。對應于技術條件的檢驗、測試標準及公用標準都是為技術條件標準服務的，它們的制定是技術條件標準順利實施的保障。由于生物原料種類復雜、分布范圍廣，任何一個參數值都不能反映各類生物質的內含數值大小，因此標準體系中參數應該分類、分級設置數值，以使表1參數數值能反映不同地區(qū)主要生物質資源的實際情況。
3.3.1技術條件標準分析
    技術條件標準內容主要包括：1）原料收集設備的技術條件。固體生物質成型燃料的原料包含作物秸稈、有機垃圾、樹木的枝和葉及木材加工剩余物。針對不同的原料，對應有不同的收集設備，所以，在該標準中包含不同形式原料的收集設備的技術條件。2)原料儲存設施及工藝技術條件。原料的熱值在儲存過程中會降低，而灰分則可能升高。對應于不同的原料，應根據試驗確定標準的儲存工藝和設施，使其熱值和灰分在儲存過程中的變化最小。3)原料的粉碎情況會影響產品的生產工藝及生產過程的能耗，對應于不同的產品要求、不同的原料應設置不同的原料粉碎技術參數，這樣將有利于節(jié)能和產品的生產。4）固體生物質原料運輸設備技術條件。生物質原料的運輸是影響固體生物質成型燃料連續(xù)生產的一個關鍵因素，結合實地考察和分析，在節(jié)約能源、保證原料正常供給的前提下，對不同生物質原料運輸設備的技術條件進行標準限定將有利于該行業(yè)的健康發(fā)展。5)固體生物質成型燃料技術條件。該標準是為了保證產品質量而制定的標準，該標準的實施將有利于保護消費者的合法權益，促進企業(yè)間的公平競爭。目前，國外現(xiàn)有的標準體系中都包含著燃料質量標準，這些標準為成型燃料產品在國際、國內市場的順利流通提供技術保障。在制訂該標準中的具體參數時，應參照歐美已有標準，將中國標準與歐美標準接軌。目前，農業(yè)部已制定出了該行業(yè)標準，處于待實施狀態(tài)。從國外相關標準可以看到，世界已有的固體生物質成型燃料標準均非常重視產品中灰分、揮發(fā)份、熱值、水份、硫、氯、鉀、鉻、鈣、銅等微量元素及有機鹵素、添加劑、雜質等的含量；同時重視產品的外形尺寸、密度、含水率、機械強度及添加劑含量等。在制定農業(yè)部固體生物質成型燃料技術條件行業(yè)標準時，已充分考慮到中國主要以秸稈為原料這一客觀事實，將產品標準中有關技術指標參數分為木質原料和草本類原料的指標，以滿足中國實際生產的需要。6）固體生物質成型燃料加工設備技術條件。國外沒有該項標準，主要是由于成型燃料加工設備在國外已是一成熟產業(yè)，而成型燃料加工設備的生產在國內則僅處于工程化階段，還存在磨損、維修周期短等不足，需要標準對其進行限定，以引導該生產過程健康發(fā)展。作者領導的課題組已完成了農業(yè)部該行業(yè)標準的制定，并通過了審核。7）生物質成型燃料運輸設備技術條件。成型燃料運輸設備會影響到產品的熱值、含水率及機械強度等性能，為了保證消費者的權益，提供統(tǒng)一的運輸設備標準將有利于產品銷售。8）生物質成型燃料燃用設施或設備的技術條件。由于生物質成型燃料在國內應用主要以農村炊事為主，少量富裕農戶作為炊事和取暖兩用；而對于城市用戶，爐具的主要作用是供暖、供熱水或供熱風。此外，一些城市飯店、澡堂也利用生物質成型燃料小型鍋爐提供熱水和供暖，因此，針對不同的用戶、不同的用途、不同的用量，成型燃料燃用設備應該有相應的標準加以限制，以保證爐具使用的安全和高效性。
3.3.2技術條件測試、試驗標準分析
    針對技術條件，要有相應的測試試驗標準，因為所有的技術條件中都含有要測試的參數，如成型燃料技術條件中需要測試產品中所含的化學成分、產品的熱值、灰分等參數；成型燃料加工設備技術條件中需要測試設備的維修周期、設備的噸燃料能耗、生產率等；生物質原料的儲存工藝和設施技術條件中，需要對原料的熱值、灰分等參數進行測試；成型燃料燃用爐具、鍋爐技術條件中需要測試爐具和鍋爐的熱效率等參數；成型燃料運輸設備技術條件中需要測試燃料的破碎率、尺寸和密度等參數。雖然，公用標準可以提供一些共用參數的測試、試驗標準，但對于一些特定的參數則需要有相應的測試試驗標準。如，產品的尺寸、破碎率、密度、設備的噸燃料能耗、生產率、成型燃料燃燒設備的熱效率等必須有特定的測試、試驗標準。所以，除公用標準能提供的測試、試驗標準外，技術條件標準中出現(xiàn)的其他需要測試的參數，都應逐一制訂其測試、試驗標準。
3.3.3公用標準分析
    公用標準包含在整個標準體系中經常使用到的一些試驗或檢測方法，具體包含：1）測試方法標準。原料或成型燃料中的灰分、熱值、含水率、揮發(fā)份及其所含堿金屬S、K、Na、Mg及N、Cl等元素含量以及一些微量元素含量的測試方法需要有通用標準給出。國外的固體生物質成型燃料體系中有針對這些參數而制定的測試標準，中國的煤炭、活性炭等燃料標準體系中也有相應的測試標準，但是，固體生物質與傳統(tǒng)能源有很大不同，其測試方法也應有很大的區(qū)別。因此，針對這些參數，應該設置相應的測試標準。2）生產及使用過程中環(huán)保性能的測試試驗方法。在成型燃料的整個生產及使用過程中會隨時遇到環(huán)境保護問題，需要相應的環(huán)保性能測試方法，因此，應該制定相應的標準。3）設備安全操作性能測試標準。在固體生物質成型燃料標準體系中多處涉及到設備，設備的安全操作性能關系到人的生命和健康，因此，制定設備安全操作性能測試標準將有利于保護該產業(yè)工作人員的人身健康。4)原料及樣品的制備方法。無論在化學成分測試過程中，還是在原料和產品的其他技術參數測試過程中，都離不開測試樣品的制備。因此，標準的樣品制備方法，才能保證測試結果的一致性和可信度，為生產商、消費者提供切實可信的測試數據。
4、結論與展望
    本文在充分研究美國和歐洲固體生物質成型燃料行業(yè)主要生產國標準體系基礎上，結合編制農業(yè)部行業(yè)標準《固體生物質成型燃料技術條件》和《固體生物質成型燃料設備技術條件》的經驗，緊密聯(lián)系中國實際進行了中國固體生物質成型燃料標準體系研究，對構建該標準體系的必要性、設計指導思想進行了研究，并對該體系的設置內容提出了具體的建議，最后對提出的標準體系內容進行了分析。與國外已有同類標準體系相比，本文提出的中國固體生物質成型燃料標準體系具有如下特點：
    1)重視原料和產品內在質量參數標準的設置，同時考慮控制設備生產性能的標準。這樣設置的理由是考慮中國生物質成型燃料產業(yè)起步較晚，不僅現(xiàn)有生產設備有需解決的技術問題，更重要的是產業(yè)隊伍素質還需要培養(yǎng)鍛煉的時間，因此既要有終端參數要求，還要有過程參數要求。
    2)本標準體系內容集原料、生產、市場、推廣服務和參數檢測于一體，與中國實際生產和銷售情況緊密結合，有利于中國固體生物質成型燃料產業(yè)的健康發(fā)展。
    3)本標準體系有技術條件、測試、試驗標準和公用標準3部分構成，每部分包含若干具體標準。
    中國生物質成型燃料標準體系還處于標準化的初期階段，進展比較緩慢，主要原因是該產業(yè)的形成歷史較短，沒有實踐經驗的積累。因此，建議今后對生物質成型燃料加大研究力度，逐步完善標準體系內容設置，盡快建立具有中國特色的固體生物質成型燃料標準體系。

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