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固体回收燃料国际标准研究与展望

柴一清 ,  王欢 ,  张瑛华 ,  刘海威 ,  周硕 ,  齐佳楠

现代化工 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (11) : 11 -15.

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现代化工 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (11) : 11-15. DOI: 10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2025.11.003
专论与评述

固体回收燃料国际标准研究与展望

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Research and prospect of international standards for solid recovered fuel

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摘要

随着循环经济与节能降碳理念的深入践行,固体回收燃料(SRF)的制备及应用在全球范围内引发广泛关注。然而SRF国际标准化工作起步较晚,其标准体系与内容仍需完善。通过系统梳理国际SRF标准化工作进程和对比相关标准体系,推测ISO未来将基于水泥窑、垃圾焚烧厂等特定应用场景需求制定新标准,补充关于粒度分布、机械强度、灰渣熔融性、燃烧特性等性能的标准,引入新兴分析技术完善SRF检测方法,并将标准化工作拓展到SRF热转化领域。

Abstract

With the deepening implementation of circular economy and carbon dioxide emission reduction concepts,the preparation and application of Solid Recovered Fuels (SRF) have garnered global extensive attention.However,the international standardization work for SRF started relatively late,and its standard system and content still need to be improved.Through systematically reviewing the progress of international SRF standardization work and comparing relevant standard systems,it is speculated that ISO will,in the future,formulate new standards based on the specific application scenario requirements from cement kilns,waste incineration plants,etc.,supplement the standards on physical properties such as particle size distribution,mechanical strength,ash slag fusibility,and combustion characteristics,import the emerging analytical technologies to improve SRF detection methods,and expand the standardization work to the field of SRF thermal conversion.

Graphical abstract

关键词

固体回收燃料 / 国际标准化组织 / 有机固废 / 标准研究

Key words

solid recovered fuel / ISO / solid organic waste / research on standard

Author summay

柴一清(1977-),男,经济师,工程师,主要从事垃圾焚烧发电厂规划、投资、建设、运营及项目管理工作,

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柴一清,王欢,张瑛华,刘海威,周硕,齐佳楠. 固体回收燃料国际标准研究与展望[J]. , 2025, 45(11): 11-15 DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2025.11.003

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固体回收燃料(Solid Recovered Fuels,SRF)是由城市生活垃圾、工业有机废物等非危险固体废物制备而成,满足相关规格要求的固体燃料[1-2]。SRF相对于固体废物原料具有高热值、稳定性高、设备适用性好的特点。在全球可持续发展的大背景下,SRF的开发与利用备受瞩目。目前SRF主要用于焚烧发电、供热,以及水泥、石灰生产等[3-4]。为进一步推动国际SRF产业的规范发展和促进国际贸易,国际标准化组织于2015年成立了固体回收燃料技术委员会(ISO/TC 300),目前已发布17项国际标准[5]。
对于我国而言,有机固废的处置面临着诸多严峻挑战,如回收利用率低、资源化产品附加值低、市场机制不健全等[6-7]。SRF产业的发展为解决这些问题提供了新的思路和途径。借鉴国际先进标准,完善国内相关标准体系,可推动有机固废资源化利用与SRF产业的有效对接,对我国实现“双碳”目标、促进经济社会的可持续发展具有重要的战略意义。

1 国际标准化组织SRF化工作现状

1.1 组织结构和工作范畴

2015年国际标准化组织(ISO)批准成立了固体回收燃料技术委员会(ISO/TC 300),成员涵盖近40个国家,共同致力于推动SRF的标准化活动[8]。ISO/TC 300标准化工作的范畴为废弃物的接收到固体回收燃料产品交付之间的过程,包括SRF的制备、交易、运输和存储。ISO/TC 300的组织架构如图1所示,主席顾问团负责统筹规划SRF标准化的各项工作,芬兰标准化机构担任秘书处,下设的6个工作组分工明确,分别专注于术语和质量保证、规范与分类、采样及制样、物理和机械试验、化学试验和生物质含量测定以及固体回收燃料安全。
2023年9月,在第九届ISO/TC 300年会上成立了任务小组Task Force 1(TF1),组织国际专家讨论技术委员会范围扩大至固体回收材料(SRM)后具体开展标准化工作的方向和工作计划。2024年9月,在中国恩菲工程技术有限公司举办的第十届ISO/TC 300年会上成立任务组Task Group 1(TG1),开展固体回收燃料燃烧性能和分析技术的调研工作,旨在为后续制定关于SRF燃烧性能的相关标准奠定基础。

1.2 SRF国际标准现状和进展

自成立以来,ISO/TC 300的主要工作是将欧洲SRF标准转化为国际SRF标准,并制定新的SRF国际标准。目前ISO/TC 300制定的新标准和转化的欧盟标准情况如表1所示[5],SRF国际标准和欧洲标准关注于SRF的规格与分级、性质测定方法,并辅以应用指南和报告[9]。ISO/TC 300制定的新标准体现标准化工作的侧重点和未来发展方向,下面对SRF新制定标准的主要内容进行总结和分析。
《元素(Al、Ca、Fe、K等)含量的测定方法》(ISO 3884:2025)[10]规定了对固体回收燃料进行主要和次要元素浓度测定的方法。该标准整合了原有欧洲标准主要元素和痕量元素的测定方法(EN 15410:2011、EN 15411:2011)。
制定中的标准《近红外光谱法实时测定固体回收燃料参数》(ISO/CD 22075)[11]提供了一种实时测定固体回收燃料性质的方法,包括测定SRF的氯含量、水含量、热值等性质。近红外光谱分析是一种新兴的检测方法,近年来逐渐推广应用于农产品、食品和药物的检测[12-13]。ISO/TC 300率先将近红外光谱分析技术引入SRF性质检测领域。
《SRF协同处理回收指数的确定方法》(ISO 4349:2024)[14]规定了在水泥窑等协同处理场景下的材料回收份额确定方法,该标准是针对SRF在水泥窑应用的具体需求而制定,为衡量SRF灰分可替代水泥原料的质量提供计算依据。
《特定用途SRF规格指南》(ISO/TR 21916:2021)[15]提供了背景参考资料,整合了原有欧洲标准相关的技术报告,并补充了丰富的技术背景和数据,包括SRF的原料类型与工艺技术、相关政策、SRF各项性质参数范围。
根据上述ISO新制定的SRF标准,可分析出ISO固体回收燃料技术委员会制定新标准的倾向。
(1)制定更加全面的标准和技术报告。整合原有欧洲SRF标准体系中同类或内容相近的内容,补充相关数据依据和技术背景,保证新SRF标准和报告具有较高的技术水平和数据丰富度,实现较强的通用性和指导意义。
(2)在SRF分析中引入新的技术。ISO/TC 300重点关注SRF各类性质分析检测方法,对各类新兴检测分析技术保持敏锐嗅觉,保证SRF新标准的技术先进性。其他可用于SRF的性质分析的新兴技术还包括激光诱导击穿光谱[16]、高光谱分析[17]、微量量热[18]等。
(3)针对更具体的应用场景的需求制定SRF标准。为了进一步促进SRF的品质提升和合理应用,ISO/TC 300将深入分析水泥窑燃烧、焚烧发电、焚烧供热等场景下对SRF成分、燃烧特性、烟气排放特性和碳排放量方面的需求,制定相关分析检测标准和技术报告。

2 SRF国际标准的对比分析

煤炭和固体生物质燃料同样属于常用的固体燃料,它们与SRF在质量要求、分析方法和应用要求方面具有共性。煤炭标准和固体生物质燃料标准相对于SRF标准发展更早,其技术和质量控制体系也相对更加完整[19-20]。将煤炭标准和固体生物质燃料标准与SRF国际标准进行对比分析,可揭示现有SRF标准内容的欠缺,帮助寻找标准体系合理的发展方向。

2.1 SRF国际标准与我国煤炭标准对比分析

煤炭具有矿物和燃料的双重属性,在进行标准体系对比分析时,除去现行国际标准中关于煤炭矿物属性的标准,并按照ISO/TC 300工作组领域,将煤炭标准分为规格和分级、术语和规范等六类,如表2所示。
我国煤炭国家标准的规格要求和分类方式较为繁杂,可根据煤的灰分、发热量和有害/有价对煤进行分级,也根据实际应用场景制定质量要求。SRF国际标准采用统一的规格和分级要求,但缺乏对砷、磷、氟等有害元素含量的考量。
我国煤炭国家标准中有较多关于分析检测的技术规范/指南。此类规范/指南通常规定了分析检测过程的设备和技术要求、质量控制程序、结果审查流程、分析结果的计算与换算方法等。目前SRF国际标准体系中缺乏此类内容。
我国煤炭国家标准关于取样和制样的标准包括人工和机械取样与制样内容,还包括样品代表性检验的标准。ISO/TC 300已经发布较为完善的采样和制样标准,但缺乏样品代表性检验的内容。
在物理和机械测试方面,我国煤炭国家标准具有详细的物理和机械性质测定项目,尤其在磨损、可磨性和下落强度方面的测定标准较为全面。SRF国际标准在物理和机械性质方面的标准也相对较少,缺乏关于灰渣熔融性质的测试标准。
在化学测试方面,我国煤炭国家标准包括燃烧性质、热转化性质和化学组成三方面的标准。相比于我国煤炭国家标准,SRF国际标准缺乏关于燃烧性质和热化学转化性质的标准。
在安全性方面,我国煤炭国家标准包括煤炭自燃特性和爆炸性的测定方法。SRF国际标准相比于煤炭标准缺少关于爆炸性的测定标准。

2.2 SRF国际标准与生物质燃料国际标准对比分析

固体生物质燃料和热解生物炭技术委员会(ISO/TC 238)制定的关于固体生物质燃料的标准如表3所示[20]。在规格和分级方面,固体生物质燃料标准考虑到固体生物质燃料的形状、原料和是否成型。而现有SRF国际标准未根据燃料的形状、原料种类和是否成型对固体回收燃料进行分类。
在术语和规范方面,固体生物质燃料的术语标准与SRF术语标准的内容范围相似,但SRF的术语标准不涉及关于SRF应用有关的术语,也缺乏不同分析基测定结果换算方法的标准。
在采样和制样方面,固体生物质燃料国际标准比SRF标准多一项简化采样方法的标准。这一简化的采样方法适用于小规模应用和储存场景(<100 t)。而固体回收燃料常用于大规模应用场景,对小型场景采样需求并不迫切。
在物理测试方面,相比于固体生物质燃料标准,SRF国际标准在粒度、灰渣熔融性和机械性质分析方面较为欠缺。
在化学测试方面,固体生物质燃料国际标准包括化学组成和燃烧性质的内容。目前尚未发布关于SRF燃烧性质测定的标准。
在安全性方面,固体生物质燃料国际标准包括安全处理与储存和自燃倾向的内容,这与固体回收燃料国际标准一致。

3 固体回收燃料标准化工作展望

通过SRF国际标准与我国煤炭国家标准和固体生物质燃料国际标准的对比分析可以发现,已发布的SRF国际标准数量较少,在物理测试、化学测试方面标准的欠缺尤为明显。由此展望国际标准化组织(ISO/TC 300)将围绕固体回收燃料(SRF)的技术升级与应用拓展,进一步完善标准体系,重点聚焦以下方向。
(1)深化应用场景适配。ISO/TC 300可借鉴煤炭和固体生物质燃料的标准经验,针对SRF在水泥窑、焚烧发电、气化炉等特定场景的需求,制定细化标准。例如,针对SRF的燃烧特性,将制定燃点、燃烬温度、烟气排放特性(如NOx、SOx)及氧气消耗特征的测定方法,指导SRF的应用满足相关场景的环保和能效要求;补充关于粒度分布、机械强度(如抗压、耐磨)、灰渣熔融性等物理性能的标准。
(2)推动新兴技术应用。ISO/TC 300关注SRF的各类性质,SRF性质的分析检测标准是SRF国际标准体系的重要组成部分。近年来可用于固体燃料分析的技术包括激光诱导击穿光谱(LIBS)、高光谱技术、微量量热技术等。ISO/TC 300可能关注这类前沿技术在SRF检测中的应用,研制利用这类检测技术的SRF性质测定的方法,保持SRF国际标准的先进性。
(3)拓展SRF热转化领域标准。ISO/TC300将围绕SRF的多元化利用场景,针对热解与气化应用,制定SRF热解油、合成气的品质规范及生产工艺要求,推动其制备液体燃料或气体燃料的应用,拓展其能源转化路径。

参考文献

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