ISO 17831-12025 固体生物燃料.颗粒和型煤机械耐久性的测定.第1部分颗粒标准立项发展报告

固体生物燃料颗粒和型煤机械耐久性的测定第1部分：颗粒标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Solidbiofuels—Determinationofmechanicaldurabilityofpelletsandbriquettes—Part1:Pellets摘要随着全球能源结构向低碳化转型加速，固体生物燃料作为重要的可再生清洁能源，其产品质量保障体系日益受到国际社会的高度关注。机械耐久性是衡量生物质颗粒燃料质量的核心技术指标，直接关系到燃料在运输、储存和燃烧过程中的性能表现。本报告围绕国际标准化组织（ISO）发布的ISO17831-1:2025《固体生物燃料颗粒和型煤机械耐久性的测定第1部分：颗粒》标准展开系统研究，从标准制定的背景意义出发，深入解析了该标准的适用范围、术语定义、测试原理、仪器设备要求、试验程序及结果计算等核心技术内容，全面梳理了标准的修订历程与技术演进脉络。报告重点分析了该标准的技术创新点及其在国际贸易、产业升级和质量管理中的实际应用价值，并对标国内生物质燃料标准化工作现状，提出了具体的衔接建议与发展展望。该标准的发布实施为全球生物质固体燃料的质量评价提供了统一、科学、可操作性强的技术依据，对于促进生物质能产业链的规范化发展和国际贸易的顺畅开展具有重要意义。关键词：固体生物燃料；机械耐久性；生物质颗粒；国际标准；质量检测；ISO17831AbstractAstheglobalenergystructureacceleratesitstransitiontowardlow-carbondevelopment,solidbiofuels,asavitalrenewableandcleanenergysource,havedrawnincreasinginternationalattentiontotheirproductqualityassurancesystems.Mechanicaldurabilityisacoretechnicalindicatorforassessingthequalityofbiomasspelletfuels,directlyaffectingfuelperformanceduringtransportation,storage,andcombustionprocesses.ThisreportconductsasystematicstudyonISO17831-1:2025"Solidbiofuels—Determinationofmechanicaldurabilityofpelletsandbriquettes—Part1:Pellets"issuedbytheInternationalOrganizationforStandardization(ISO).Itexaminesthebackgroundandsignificanceofthestandard,thoroughlyanalyzesitsscope,normativereferences,termsanddefinitions,testingprinciples,apparatusrequirements,testprocedures,andcalculationofresults.Thereportfurtherreviewsthestandard'srevisionhistoryandtechnicalevolution,highlightsitskeytechnicalinnovationsandpracticalvalueininternationaltrade,industrialupgrading,andqualitymanagement,andproposesspecificrecommendationsforalignmentwithdomesticstandardizationeffortsinChina.Thepublicationandimplementationofthisstandardprovideaunified,scientific,andhighlyoperabletechnicalbasisfortheglobalqualityevaluationofsolidbiofuels,significantlypromotingthestandardizeddevelopmentofthebiomassenergyindustrychainandfacilitatingsmoothinternationaltrade.Keywords:solidbiofuels;mechanicaldurability;biomasspellets;internationalstandards;qualitytesting;ISO17831一、引言1.1研究背景在全球气候变化应对和能源安全双重驱动下，生物质能作为唯一可大规模替代化石燃料的含碳可再生能源，正迎来前所未有的发展机遇。据国际能源署（IEA）统计，生物质能目前约占全球可再生能源消费总量的50%以上，其中生物质颗粒燃料因其能量密度高、含水率低、燃烧效率好、便于机械化喂料等优势，已成为国际生物质能贸易中最主要的固体燃料形态之一。欧洲生物质颗粒年消费量已超过3000万吨，北美、亚洲等地区的产销量亦呈现快速增长态势。然而，生物质颗粒燃料质量的参差不齐严重制约了行业的健康发展。在所有质量指标中，机械耐久性（MechanicalDurability,DU）是反映颗粒燃料在搬运、装卸、运输和仓储过程中抵抗破碎和粉化的能力，是颗粒产品最重要的物理性能指标之一。机械耐久性不足的颗粒不仅会造成原料浪费和粉尘污染，还可能导致供料系统堵塞、燃烧不充分等问题，甚至引发粉尘爆炸等安全隐患。因此，建立一套科学、统一、可重复的机械耐久性测定方法，成为国际生物质燃料标准化工作的迫切需求。1.2标准立项的意义ISO17831-1:2025由国际标准化组织（ISO）发布，是固体生物燃料领域的基础性方法标准之一。该标准的制定和修订，对于解决以下关键问题具有重大意义：其一，为全球生物质颗粒燃料的机械耐久性检测提供统一的技术基准，消除因检测方法不一致导致的贸易纠纷；其二，为生物质颗粒生产企业提供质量控制和工艺优化的技术依据；其三，为各国监管部门和质量认证机构提供权威的技术支撑；其四，促进生物质颗粒燃料国际贸易的标准化和便利化，降低交易成本。二、标准概述2.1标准基本信息ISO17831-1:2025《固体生物燃料颗粒和型煤机械耐久性的测定第1部分：颗粒》由国际标准化组织（ISO）发布，发布日期为2025年3月21日，标准状态为现行有效。该标准属于ISO/TC238（固体生物燃料技术委员会）归口管理，是固体生物燃料机械耐久性测定系列标准的第1部分，主要针对颗粒状生物质燃料的机械耐久性测试方法进行规范。2.2适用范围本标准规定了颗粒状固体生物燃料机械耐久性的测定方法，适用于以木质生物质、农业残余物、能源作物等为原料经压缩成型制成的颗粒燃料。标准详细规定了实验室条件下的机械耐久性测试程序和评价方法，适用于颗粒直径不大于25mm的燃料颗粒。值得注意的是，本标准不适用于型煤（briquettes）的耐久性测试，后者由ISO17831-2另行规定。2.3术语和定义标准对涉及的关键术语进行了明确定义，主要包括：-机械耐久性（mechanicaldurability）：颗粒燃料在经受机械外力作用（如搬运、跌落、振动等）后保持其完整结构的能力，以测试后颗粒质量占测试前总质量的百分比表示。-颗粒（pellet）：由粉碎后的生物质原料经压缩成型制成的具有一定直径和长度的圆柱形燃料。-细屑（fines）：在测试过程中通过筛孔直径3.15mm筛网的颗粒碎片和粉末。2.4测试原理机械耐久性测试的基本原理为：将经过筛分去除细屑的颗粒样品置于专用回转测试箱中，以规定的转速（一般为50±2r/min）旋转规定的时间（一般为10±0.5min），使颗粒在箱体内经受反复的冲击、碰撞和摩擦作用，模拟颗粒在实际储运和操作过程中所受到的机械应力。测试结束后，取出样品进行筛分，称量通过筛网的细屑质量，计算颗粒的机械耐久性指数。三、标准技术内容解析3.1仪器设备要求标准对测试设备和仪器提出了明确的技术要求，主要包括以下核心部件：（1）回转测试箱（tumblingbox）：标准规定测试箱为内部尺寸300mm×300mm×300mm的正方形箱体，以对角线为轴进行旋转。箱体内部可设置挡板以增强颗粒的翻转和碰撞效果。为保证测试结果的重复性和再现性，箱体采用不锈钢或其他耐腐蚀材料制成，内壁光滑无毛刺。驱动电机应能提供稳定的转速控制，转速精度要求为50±2r/min。（2）筛分装置：标准要求配备孔径为3.15mm的圆形筛网，用于测试前去除细屑和测试后分离破碎颗粒。筛分可采用人工筛分或机械振筛方式进行，以保证筛分效果的一致性。此外，还建议配备孔径3.15mm的保护筛和底盘组合。（3）天平：称量精度要求为0.1g的分析天平，用于样品的准确称量。（4）辅助设备：包括样品分样器、盛样容器、计时器（精度±0.1min）等辅助设备。3.2样品制备与预处理样品的制备和预处理是保证测试结果准确性的关键环节。标准对样品制备提出了如下要求：首先，实验室收到的颗粒样品应通过分样器缩分至测试所需用量，一般不少于2.5kg。其次，将缩分后的样品在环境条件下（温度20±5℃，相对湿度不超过70%RH）进行调湿处理，使样品含水率达到与大气环境平衡的状态。随后，样品用3.15mm筛网进行筛分，去除其中的细屑和碎粒，称取筛上部分作为测试样品，精确称量至0.1g。值得注意的是，标准强调待测试样的含水率应在测试报告中予以记录，因为含水率对颗粒的机械耐久性有显著影响。建议在测试前按照ISO18134系列标准测定样品的含水率。3.3测试程序标准规定的测试程序主要包括以下步骤：第一步：取制备好的样品约500g（精确至0.1g），记录质量m₁。第二步：将样品全部放入回转测试箱中，密封箱门。第三步：启动回转装置，在50±2r/min转速下连续运转10±0.5min。第四步：停止旋转，取出箱内全部样品，小心转移到3.15mm筛网上进行筛分。第五步：称量筛上部分（即未破碎的颗粒）的质量m₂，精确至0.1g。3.4结果计算与表示机械耐久性指数（DU）按下式计算：DU=(m₂/m₁)×100%其中：-DU—机械耐久性指数，以百分数表示，精确至0.1%；-m₁—测试前样品质量，单位为克（g）；-m₂—测试后筛上部分质量，单位为克（g）。为保证结果的可靠性，标准建议对同一批次样品进行两次平行测定，取算术平均值作为最终测试结果。两次测定结果之差不得超过1.0个百分点（绝对值），否则应重新测试。3.5精密度要求标准附录中给出了实验室间比对试验的精密度数据。在重复性条件下，同一实验室内两次独立测试结果的绝对差不应超过重复性限r=0.4%；在再现性条件下，不同实验室间测试结果的绝对差不应超过再现性限R=1.2%。这些精密度数据为实验室质量控制和结果判定提供了重要的统计依据。四、标准修订历程与技术演进ISO17831-1标准自首次发布以来，经历了持续的技术完善和修订过程，其修订历程反映了固体生物燃料检测技术的发展和产业需求的变化。4.1标准发展脉络ISO17831-1的首版发布于2015年（ISO17831-1:2015），该版本是基于欧洲标准化委员会（CEN）的EN15210-1:2009标准转化而来，实现了欧洲区域标准向国际标准的升级。2025年版标准在继承上一版技术框架的基础上，根据近年来的应用实践和技术进展进行了多项技术修订和编辑性修改。4.2主要技术变化2025年版相较于2015年版的主要技术变化包括以下方面：一是进一步明确了测试仪器的技术参数和校准要求，增加了对回转箱转速的允差规定；二是细化了样品调湿处理的条件要求，增强了标准的可操作性；三是更新了精密度数据，补充了更多实验室间比对验证结果；四是调整了部分术语定义，使其与ISO16559（固体生物燃料术语标准）的最新版本保持一致；五是增加了测试报告的规范附录，使检测结果的表达更加统一和完整。这些修订使标准的科学性和可操作性得到显著提升，更加适应当前生物质颗粒燃料产业的技术发展需求。五、标准应用价值与影响分析5.1国际贸易中的技术支撑作用生物质颗粒燃料已形成全球化的贸易格局，欧洲是全球最大的生物质颗粒进口地区，主要进口来源包括美国、加拿大、俄罗斯等国。机械耐久性指标在贸易合同中被普遍用作质量验收的关键参数之一。ISO17831-1作为国际贸易中通用的检测方法标准，其技术内容的统一性和测试结果的可比性直接影响着国际贸易的顺畅进行。该标准的实施有效减少了因检测方法不一致而产生的贸易摩擦，降低了交易成本。5.2产业质量管理的技术基础对于生物质颗粒生产企业而言，机械耐久性是工艺优化和质量控制的重要依据。颗粒的耐久性与原料种类、粉碎粒度、含水率、成型压力、模辊间隙等工艺参数密切相关。通过标准化的耐久性测试，企业可以科学评价不同工艺条件下的产品质量，指导生产工艺优化和配方调整，从而提升产品市场竞争力。5.3与国内标准的衔接分析在国内，生物质颗粒燃料的机械耐久性测试主要依据GB/T21923-2008《固体生物燃料检验通则》和NB/T34024-2015《生物质颗粒燃料质量分级》等标准。其中NB/T34024将机械耐久性作为颗粒燃料质量分级的重要指标。目前国内在生物质颗粒耐久性测试方法方面尚未形成专门的国家标准，ISO17831-1:2025的发布为我国相关标准的制修订提供了重要的技术参考和借鉴依据。六、主要参与单位介绍6.1ISO/TC238固体生物燃料技术委员会ISO17831-1:2025由ISO/TC238（固体生物燃料技术委员会）归口管理。该技术委员会成立于2010年，秘书处由瑞典标准协会（SIS）承担，是国际标准化组织专门负责固体生物燃料领域标准制定的技术机构。TC238的工作范围涵盖固体生物燃料的术语、规格、分类、取样、测试方法和质量保证等方面，目前已发布国际标准50余项，形成了较为完整的固体生物燃料国际标准体系。TC238下设多个工作组（WG），分别负责不同方向的标准制定工作。其中与机械耐久性测试相关的工作主要由负责物理机械性能测试方法的工作组承担。该委员会汇聚了来自全球的行业专家和技术代表，包括生物质能研究机构、检测认证机构、设备制造商、燃料生产企业和终端用户等利益相关方，通过充分的技术交流和协商一致，确保标准的科学性和广泛适用性。中国也是TC238的积极参加方，持续跟踪和参与相关国际标准的制修订工作。七、结论与展望ISO17831-1:2025《固体生物燃料颗粒和型煤机械耐久性的测定第1部分：颗粒》作为固体生物燃料领域的基础性方法标准，为全球生物质颗粒燃料的机械耐久性检测提供了统一、科学、可重复的技术依据。该标准的发布实施对于规范生物质颗粒产品质量评价、促进国际贸易便利化、推动产业技术升级具有重要的现实意义。参考文献[1]ISO17831-1:2025,Solidbiofuels