1、秸稈成型燃料加工技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀
一般農(nóng)作物秸稈都具有堆秸疏松、密度小、單位體積大，以及熱值低等缺點，直接作為燃料用于發(fā)電，需要專門的運輸、儲存、切碎、輸送設(shè)備，成本很高，現(xiàn)有燃煤發(fā)電鍋爐也用不上。這也是目前國內(nèi)已建或在建的多家秸稈發(fā)電廠都需要引進國外專用設(shè)備的原因，一次性投資大成為發(fā)展的制約因素。
秸稈成型技術(shù)是指在一定條件下，將松散細碎的秸稈通過
顆粒機或者
秸稈壓塊機擠壓成質(zhì)地致密、形狀規(guī)則的成型燃料。原料擠壓成型后，密度可達到0.8～1.0g/cm
3，能量密度與中質(zhì)煤相當；而且燃燒特性也明顯改善，在鍋爐中燃燒時揮發(fā)少、黑煙少、火力持久、爐膛溫度高，排放的灰氣和S0
2都遠比煤低。秸桿壓縮型燃料可直接利用電廠輸煤、給煤設(shè)備，無需雙燃料供應系統(tǒng)，耐儲存，運輸、使用方便。
目前，成型燃料有顆粒狀和棒狀兩大類；生物質(zhì)壓縮燃料的工藝大致可劃分為濕壓（冷壓）成型和熱壓成型、碳化成型等3種；技術(shù)較為成熟、應用較多的成型燃料加工機，有輥模擠壓式（包括環(huán)模式和平模式）、活塞沖壓式（包括機械式、液壓式）和螺旋擠壓式等，其中輥模擠壓式機械適用于濕壓（冷壓）成型工藝，而活塞沖壓式、螺旋擠壓式成型機適用于熟壓成型工藝。
2、國外發(fā)展現(xiàn)狀
早在1948年，日本就有人申報了利用木屑為原料采用螺旋擠壓方法生產(chǎn)棒狀成型燃料的專利，60年代日本國內(nèi)已有了成型燃料行業(yè)協(xié)會。目前已有采用環(huán)模顆粒成型機加工木屑成型燃料的大型生產(chǎn)企業(yè)。70年代初，美國研究開發(fā)了環(huán)模擠壓式顆粒成型機，并在國內(nèi)形成大量生產(chǎn)。瑞土、瑞典、西歐等發(fā)達國家也都先后開發(fā)研究了沖壓式成型機、輥模擠壓式顆粒成型機。其中已有120多年歷史的世界著名飼料機械生產(chǎn)企業(yè)——德國卡爾公司(Kahl)生產(chǎn)的動輥式平模制粒機，不僅能夠生產(chǎn)中低密度的顆粒飼料，而且還能利用農(nóng)業(yè)廢棄物為原料生產(chǎn)較優(yōu)高密度的顆粒燃料，產(chǎn)量大、能耗低而且質(zhì)量好，受到歐洲和東南亞國家用戶的歡迎。如今，固化成型燃燒在日本、歐、美等地已經(jīng)商品化。1985年日本平均每戶家庭消耗成型燃料達750kg。1985年美國生產(chǎn)成型燃料達200萬t以上。
3、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國從20世紀80年代中期起開始了成型燃料的開發(fā)研究，一方面組織科技攻關(guān)，另一方面引進國外先進機型，經(jīng)消化、吸收研制出各種類型的適合我國國情的生物質(zhì)壓縮成型機，用以生產(chǎn)棒狀，塊狀或顆粒生物質(zhì)成型燃料。目前，全國現(xiàn)有生物質(zhì)壓縮成型廠35個；生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品有為中密度(800～1100kg/m3)和高密度(1100～1400kg/nf)兩種；前者適宜于家庭爐灶或小型鍋爐用、也可滿足自動爐排機械加料的大型鍋爐用，后者更適于進一步加工成為炭化產(chǎn)品。國內(nèi)主要的幾種成型燃料生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀分述如下。
3.1螺旋擠壓技術(shù)
螺旋擠壓成型技術(shù)是目前生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料最常采用的技術(shù)，尤其是以機制炭為最終產(chǎn)品的用戶，大都選用螺旋擠壓成型機。
1990年，通過實施國家“七五”攻關(guān)項目“木質(zhì),棒狀（螺旋擠壓）成型機的開發(fā)研究”工作，我國已建立了第一條年產(chǎn)1000t棒狀成型燃料生產(chǎn)線。1993年前后，國內(nèi)一部分企業(yè)和地方政府從日本、我國臺灣、比利時和美國引進的近20條生物質(zhì)壓縮成型生產(chǎn)線，都采用螺旋擠壓式，是以鋸木屑為原料，生產(chǎn)“炭化”燃料。棒狀成型燃料的形狀為直徑50mm左右、長度450mm左右，橫截面為圓形或六角形，每根重約1kg，用于1t/h工業(yè)鍋爐或民用爐灶。
螺旋擠壓成型技術(shù)成品密度高，以木屑、稻亮、麥草等為原料，國內(nèi)生產(chǎn)的成型棒料的密度都在1100～1400kg/m
3；成品質(zhì)量好、熱值高，更適合再加工成為炭化燃料。但是螺旋擠壓成型產(chǎn)量低，目前國產(chǎn)設(shè)備的最高臺時產(chǎn)量不到150kg/h，不能規(guī)�；a(chǎn)；生產(chǎn)過程能耗高，粉料在螺旋擠壓成型前先要經(jīng)過電加溫預熱，擠壓成型過程電耗就在90kWh/t以上；設(shè)備中的易損件壽命短，國產(chǎn)螺桿的最高壽命不超過500h．距離國際先進水平1000h以上還有不小的差距，另外這種工藝對原料的要求苛刻；采用連續(xù)擠壓成型溫度通常調(diào)整在220℃～280℃之間，為了避免成型過程中原料水分的快速汽化造成成型塊的開裂和“放炮”，一般要將原料含水率控制在8%～12%之間，物料要進行預干燥處理，增加了加工成本，也不利于制成移動式的成型燃料加工系統(tǒng)。
3.2活塞沖壓技術(shù)
這種技術(shù)成型密度較大，允許物料水分高達20%左右，但因為是油缸往復運動間歇成型，生產(chǎn)率不高，而且品質(zhì)量也不太穩(wěn)定，不適宜進一步炭化。活塞式的成型模腔容易磨損，一般100h要修一次(專用含S102少的生物質(zhì)材料可維持300h)。
2003年，我國開發(fā)了HPB-Ⅲ型液壓驅(qū)動式秸稈成型機，該設(shè)備采用活塞套筒雙向擠壓間歌成型；生產(chǎn)率為400kg/h，噸料電耗為60kWh/t左右。
3.3輥模擠壓技術(shù)
生物質(zhì)顆粒燃料的輥模擠壓成型技術(shù)是在顆粒飼料生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者的主要區(qū)別在于纖維性物料含量的多少和成型密度的高低。用輥模擠壓式成型機生產(chǎn)顆粒成型燃料一般不需要外部加熱，依靠物料擠壓成型時所產(chǎn)生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合。輥模擠壓工藝對原料的含水率要求較寬，一般在10%～40%之間均能成型，成型最佳水份為18%左右。相比于螺旋擠壓和活塞沖壓而言，輥模擠壓成型法對物料的適應性最好，目前，國內(nèi)一些生產(chǎn)秸稈顆粒飼料的企業(yè)在生產(chǎn)顆粒飼料的同時也生產(chǎn)顆粒燃料，以提高設(shè)備的利用率。
輥模擠壓式線型機可以分為環(huán)模顆粒機和平模顆粒機（也叫做制粒機）；目前國內(nèi)一些知名的飼料機械生產(chǎn)企業(yè)，在環(huán)模制粒機和平模制粒機的設(shè)計、制造方面，已積累了豐富的經(jīng)驗，某些方面已達到世界先進水平。在生物質(zhì)顆粒成型燃料加工機械的研發(fā)方面也進行了多年的探索，并取得了可喜的成績。
(1)環(huán)模擠壓成型技術(shù)
1994～1998年，通過實施國家林業(yè)局“林業(yè)剩余物制造顆粒成型燃料技術(shù)研究”項目，成功開發(fā)了以木屑和刨花為主要原料的顆粒燃料成型機。這種成型機的產(chǎn)量在250kg/h友右，成型燃料產(chǎn)品的規(guī)格為直徑6mm，長8～15mm，顆粒密度大于1000kg/m
3，熱值為201VU/kg( 4800kcal/kg)左右；產(chǎn)品質(zhì)量達到日本“全國燃料協(xié)會”公布的顆粒成型燃料標準的特級或一級。項目的開展，為我國輥模擠壓成型燃料技術(shù)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。但是，由于當時在材料和加工工藝等方面的原因，主要易損件環(huán)模在面對粗纖維物料時，暴露出了使用壽命短的嚴重缺陷；使用成本高成為環(huán)模式制粒機難以在生物質(zhì)成型燃料領(lǐng)域大面積推廣的重要原因。
(2) 平模擠壓成型技術(shù)
由于平模制造的工藝水平和主要加工物料的對象與國外存在差距，以前我國在對平模式制粒機的研究不夠深入，國內(nèi)能生產(chǎn)的最大平模直徑只有400mm。2000年，農(nóng)業(yè)部決定引進國外先進的秸稈顆粒飼料加工技術(shù)與設(shè)備，以后在引進國際上著名的德國卡爾公司的38-780型大型平模式制粒機的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實際，又進行了多處技術(shù)改進和創(chuàng)新。目前已研制成功的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SZLP-780型平模制粒機的主要技術(shù)性能參數(shù)為：顆粒直徑12mm，生產(chǎn)能力2100kg/h，耗電量31kwh/t，顆粒成型率94%;密度920kg/m
3；平模直徑780mm。
與其他生物質(zhì)成型顆粒（塊）加工技術(shù)相比，大型平模式制粒機的優(yōu)點在于：
①原料適應性廣。平模式制粒機壓制室空間較大，可采用大直徑壓輥，因而能將諸如秸稈、干甜菜根、稻殼木屑等體積粗大、纖維較長的原料強行壓碎后壓制成粒，對原料的粉碎度要求降低了。另外，平模式制粒機在壓縮纖維性物料時，原料水分在15%～25%(最佳為18%左右)都能被壓縮成型，大多數(shù)情況下，不需要對原料進行干燥。
②產(chǎn)量大。SZLP-780型平模制粒機在以100%苜蓿草粉為原料時，產(chǎn)量可達2100kg/h;以木屑為原料，當成型顆粒密度在1100kg/m
3時，產(chǎn)量達到1500kg/h。這是國內(nèi)現(xiàn)有成型顆粒燃料加工設(shè)備所達到的最大產(chǎn)量。
③噸料耗電低。平模式制粒機壓制室空間大、壓輥直徑大，能將粒度相當大的原料制成顆粒，與環(huán)模擠壓制粒機和螺旋式擠壓機相比，可以大大減少物料在粉碎工段的能耗。另一方面，與環(huán)模制粒機相比，平模的�？讕娣e比值高、出料孔多，而且出料顆粒密度和大小比較一致。
④輥模壽命長。平模式
制粒機壓輥的運轉(zhuǎn)線速度要比環(huán)模式的低，因而輥、模的磨損相對也比較慢；而且平模在一個側(cè)面的工作面磨損后可翻過來使用另一側(cè)面，可以延長使用壽命。目前，國內(nèi)一些企業(yè)生產(chǎn)的環(huán)模使用壽命為1000h以上，而平模的使用壽命已達1200h以上，達到了世界先進水平。
⑤成型密度可調(diào)。顆粒機壓輥和壓模之間的工作間隙和壓力可根據(jù)產(chǎn)品密度的要求調(diào)節(jié)，通過液壓式中央螺母調(diào)節(jié)裝置（專利技術(shù)）壓輥同步升降，操作簡單省時。同一臺機器通過調(diào)節(jié)，既可生產(chǎn)中低密度的顆粒飼料，也可生產(chǎn)較高密度的顆粒燃料。
2004年，一些發(fā)電企業(yè)利用SZLP-780型平模制粒機（配套動力75kW電機）進行了以棉稈為原料的制粒試驗，當成型顆粒密度在1100kg/m
3時，產(chǎn)量達到1300kg/h。
盡管我國的生物質(zhì)固化成型裝備近年來有了較大的發(fā)展，但在設(shè)備的實用性、系列化、規(guī)�；�，距國際先進水平還有不小的差距；特別是成型機生產(chǎn)率低，成型能耗高，主要工作部件壽命短，機器故障率多和費用高等都有待進一步改進。
4、秸稈成型燃料加工技術(shù)與裝各發(fā)展趨勢
進入21世紀以后，以生物能源和化工產(chǎn)品生產(chǎn)為主的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)正在興起；許多國家都制定了相應的計劃，如日本的“陽光計劃”，美國的“能源農(nóng)場”，印度的“國家戰(zhàn)略行動”等；2005年“可再生能源法”也在我國正式頒布。
生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是一種新興的朝陽產(chǎn)業(yè)，有很大的發(fā)展?jié)摿Γ钱斍吧镔|(zhì)燃料的生產(chǎn)成本與產(chǎn)品價格尚難與常規(guī)能源競爭。因此，為了降低成型燃料生產(chǎn)成本，尋求技術(shù)上的創(chuàng)新、突破，成為該領(lǐng)域最大的課題；降低顆粒燃料的噸料能耗，降低設(shè)備的使用成本，也成為目前追求的最大目標。今后一段時期內(nèi)生物質(zhì)固化成型技術(shù)裝備發(fā)展的趨勢是裝各生產(chǎn)專業(yè)化、規(guī)模化機型系列化和標準化。我國今后應在設(shè)備實用性、系列化上下功夫，不斷降低成本并提高技術(shù)水平，為21世紀大規(guī)模開發(fā)利用生物質(zhì)能提供必要的技術(shù)儲備。
(1)加工技術(shù)向?qū)嵱�、高效、低成本方向發(fā)展
今后秸稈成型燃料加工技術(shù)的發(fā)展將以實用、高效和低耗為方向，重點發(fā)展實用性較好的冷成型壓縮技術(shù)和高效低耗的平模式壓制技術(shù)。
(2)加工設(shè)備向可移動、自動化方向發(fā)展
我國農(nóng)作物秸稈資源豐富，但分布很散，采用集到固定場地加工的辦法。運輸成本過高、經(jīng)濟性較差，不利于農(nóng)作物秸稈成型燃料加工技術(shù)的推廣和應用。因此，秸稈成型燃料加工設(shè)備必須具有可移動性，才能方便各地農(nóng)村農(nóng)民的使用。同時，為了適合我國農(nóng)村的實際情況還要求秸稈成型燃料加工設(shè)備應能實現(xiàn)自動化加工，使用者只需完成簡單的原料供給工作，就能完成秸稈成型燃料的加工�？傊窈蠼斩挸尚腿剂霞庸ぴO(shè)備的發(fā)展將以產(chǎn)品規(guī)格系列化、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)質(zhì)化、性能價比合理化、生產(chǎn)加工標準化為方向，實現(xiàn)秸稈成型燃料加工過程的連續(xù)化、自動化，為推動我國農(nóng)作物秸稈資源化利用，商品化生產(chǎn)，提供技術(shù)和裝備支撐。
三門峽富通新能源科技有限公司生產(chǎn)顆粒機、飼料顆粒機、秸稈壓塊機、秸稈顆粒機等生物質(zhì)燃料飼料成型機械設(shè)備。
