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CAN CSA ISO 17831-1-16 标准解读：固体生物燃料颗粒机械耐久性的测定方法
全面了解颗粒耐久性测试的原理、设备、步骤及其在生物燃料质量控制中的关键作用
一、标准概况与适用范围
CAN/CSA-ISO 17831-1:16（标准编号等效于 ISO 17831-1:2015）是一项由国际标准化组织（ISO）制定、经加拿大标准协会（CSA）采纳为国家标准的规范性文件，全称为《固体生物燃料——颗粒与压块机械耐久性的测定 第1部分：颗粒》。截至2026年，该标准仍是全球生物燃料贸易与质量控制领域普遍采用的测试方法基准。
本标准规定了用于测定固体生物燃料颗粒（包括木质颗粒、农业残余物颗粒及混合生物质颗粒）机械耐久性的实验室方法。所谓“机械耐久性”，是指颗粒在搬运、装载、运输及存储过程中抵抗破碎和粉化的能力。该指标直接影响到燃料的完整性、燃烧效率以及供应链的损耗率。
适用于标称直径不超过 25 mm 的柱状或球状颗粒产品，涵盖所有以压缩成型方式生产的固体生物燃料。标准不适用于压块（briquettes）——压块的耐久性测试由 ISO 17831-2 单独规定。
技术要点： 机械耐久性通常以“耐久性指数（Durability Index, DU）”表示，数值越高说明颗粒抗磨损能力越强。一般燃料颗粒的DU要求大于 97.5%（木质）或 95%（农残），具体可参考 ISO 17225 系列分级标准。
二、主要技术内容与测定方法
2.1 测试原理
本标准采用“旋转箱法”（tumbling box method）。取一定质量的颗粒样品置于标准尺寸的旋转箱内，以规定的转速和时长进行旋转，使颗粒相互碰撞、摩擦并与箱壁撞击。旋转结束后，对样品进行筛分，称量通过指定孔径筛网的细粉质量，或保留在筛上的颗粒质量，从而计算机械耐久性指数。
2.2 测试设备与关键参数
主要设备包括：旋转箱（内部尺寸为 300 mm × 300 mm × 300 mm，内部可安装挡板）、筛分机及标准筛（孔径为 3.15 mm 或 2.0 mm，根据颗粒直径选择）、天平（精度 0.1 g）、计时器等。具体参数见表1。
| 参数 | 要求 | 备注 |
|---|---|---|
| 旋转箱内部尺寸 | 300 mm × 300 mm × 300 mm | 可带有100 mm高挡板 |
| 旋转速度 | 50 ± 2 r/min | 恒速转动 |
| 总转数 | 500 转 | 相当于10分钟 |
| 样品质量 | 500 g（颗粒直径 ≤ 10 mm）或 200 g（颗粒直径 10–25 mm） | 精确至 0.1 g |
| 筛孔直径 | 3.15 mm（颗粒直径 > 6 mm）；2.0 mm（≤ 6 mm） | ISO 3310-1 标准筛 |
2.3 测试步骤
- 样品制备：用与筛孔尺寸相同的标准筛预筛分，去除初始细粉。称量筛上部分作为测试样品质量 m1。
- 旋转处理：将样品放入旋转箱，运行500转（50 r/min × 10 min）。
- 筛分称量：旋转后，再次使用相同孔径筛进行筛分，称量筛上剩余物质量 m2。
- 计算耐久性指数： DU = (m2 / m1) × 100%，结果修约至小数点后一位。
注意事项： 测试前应确保样品处于气干状态（水分含量应小于 18%，最好在 10%–15% 之间），因为过高水分会改变颗粒的力学特性，导致耐久性测试值偏离实际使用表现。另外，每个样品应至少进行两次平行测定，相对偏差不得超过 1.0%，否则需重测。
三、实施要点与注意事项
设备校准与维护： 旋转箱的转速和挡板状态需定期核查；筛网应无破损且张力一致。天平需使用前校准。
环境条件： 实验室温度宜保持在 20°C ± 5°C，相对湿度 50% ± 10%。过于干燥或潮湿会影响颗粒的脆性及粉化行为。
样品的代表性： 严格按照 ISO 18135 或相应取样标准进行样品采集，缩分至测试所需量。避免使用长距离运输后已大量破碎的颗粒，除非意图评估极端状况。
安全防护： 旋转箱启动前确保门锁闭；筛分过程中应佩戴防尘口罩，防止生物粉尘吸入。
强制性要求： 依据标准条款，若测试过程中发现旋转箱出现异常振动或异响，必须立即停机检查。运行时箱内颗粒可能飞出或产生大量粉尘，操作人员须佩戴护目镜及防尘面具。不符合安全要求的设备不得投入使用。
实施益处： 采用统一的耐久性测试方法可显著降低买卖双方因指标分歧引起的贸易纠纷。燃料生产商可依据测试结果优化成型工艺（如调整压缩比、粘结剂用量），从而提升产品竞争力与客户满意度。
四、标准的意义与应用
机械耐久性是固体生物燃料最重要的物理质量指标之一，直接关系供应链损耗率和终端用户使用的流畅性。CAN/CSA-ISO 17831-1-16 为北美及国际市场提供了一个完全可比的测试平台，使不同产地、不同原料的颗粒燃料有了统一的标尺。
本标准与以下标准紧密关联：
- ISO 16559： 固体生物燃料术语标准，界定了“颗粒”“耐久性”等核心概念；
- ISO 17225-1/2： 燃料规格与分级标准，将耐久性指标作为质量等级划分的依据；
- ISO 17830： 颗粒长度与细粉含量的测定方法，与耐久性测试互补；
- ISO 18134 系列： 水分测定方法，水分数据是耐久性测试的参考条件。
对于出口商而言，符合本标准的测试报告往往是贸易合同中的必需文件。对于监管机构，该标准也是质量抽查的技术基础。随着全球对清洁、可再生固体燃料需求的持续增长，掌握并正确应用耐久性测试方法已成为行业基本要求。
常见问题 (FAQ)
问： 该标准与 ISO 17831-1:2015 有何区别？
答： CAN/CSA-ISO 17831-1:16 是加拿大采纳 ISO 17831-1:2015 的等效国家标准，技术内容完全一致，仅可能在封面、前言等部分融入 CSA 标识和本地化引用。在加拿大市场贸易时应以 CSA 版本为准，但技术上与 ISO 版互通。
答： CAN/CSA-ISO 17831-1:16 是加拿大采纳 ISO 17831-1:2015 的等效国家标准，技术内容完全一致，仅可能在封面、前言等部分融入 CSA 标识和本地化引用。在加拿大市场贸易时应以 CSA 版本为准，但技术上与 ISO 版互通。
问： 测试中筛孔尺寸是否必须严格按标准？若颗粒混合直径怎么办？
答： 必须严格。若颗粒规格介于两种筛孔适用粒径之间，建议按较小颗粒的筛孔选择（即颗粒直径≤6 mm 用 2.0 mm 筛；>6 mm 用 3.15 mm 筛）。混合颗粒应预先筛分分散后再分别测试，并报告各自结果。
答： 必须严格。若颗粒规格介于两种筛孔适用粒径之间，建议按较小颗粒的筛孔选择（即颗粒直径≤6 mm 用 2.0 mm 筛；>6 mm 用 3.15 mm 筛）。混合颗粒应预先筛分分散后再分别测试，并报告各自结果。
问： 耐久性指数是否可以用于判定燃料的燃烧性能？
答： 耐久性指数主要表征颗粒的物理完整性，而非燃烧性能。但通常高耐久性的颗粒在运输和储存中产生较少细粉，从而减少燃料损耗并改善燃烧器输送稳定性，因此与燃烧效率间接相关。直接燃烧性能需参考发热量、挥发分、灰分等指标。
答： 耐久性指数主要表征颗粒的物理完整性，而非燃烧性能。但通常高耐久性的颗粒在运输和储存中产生较少细粉，从而减少燃料损耗并改善燃烧器输送稳定性，因此与燃烧效率间接相关。直接燃烧性能需参考发热量、挥发分、灰分等指标。
