1、發(fā)展生物質(zhì)成型燃料的意義
    長期以來，石油、天然氣、煤炭等化石燃料一直是人類消耗的主要能源，并為人類經(jīng)濟的繁榮、社會的進步和生活水平的提高做出了很大的貢獻。但是，由于煤、石油和天然氣等礦物資源是不可再生的，資源是有限的，正面臨著逐漸枯竭的危險，因此它們不是人類所能長久依賴的理想資源。再者目前地球所面臨的環(huán)境危機直接或間接的與礦物燃料的加工和使用有關(guān)，這些礦物燃料燃燒后放出大量的C02、S02、NOx被認為是形成大氣環(huán)境污染、產(chǎn)生酸雨以及溫室氣體等地區(qū)性環(huán)境問題的根源。
    我國是一個農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)能資源十分豐富，僅農(nóng)作物秸稈折合7億t左右，而目前年實際使用量僅為2.2億t左右。因此，我國的生物質(zhì)資源的利用還有很大的開發(fā)潛力。生物質(zhì)能在我國商業(yè)用能結(jié)構(gòu)所占的比例極小。植物約有一半棄于荒野未能利用甚至焚燒，不但利用水平低，造成資源的嚴重浪費，且污染環(huán)境。所以充分合理開發(fā)使用生物質(zhì)能，改善我國的能源利用環(huán)境和人類的生態(tài)環(huán)境，加大生物質(zhì)能源的高品位利用具有重要的意義。
    生物質(zhì)燃料可分為氣化燃料、液化燃料及固化燃料。目前，在技術(shù)經(jīng)濟上最為可行的生物質(zhì)能利用技術(shù)就是固化——即生物質(zhì)能致密成型燃料技術(shù)，富通新能源生產(chǎn)銷售木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質(zhì)燃料成型機械設備，統(tǒng)收我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。
    生物質(zhì)成型燃料的優(yōu)點：
1.1清潔燃燒
    (1)飛灰極少。生物質(zhì)灰分一般少于3%（稻殼等除外），從而簡化了燃燒裝置的除灰設備。
    (2)生物質(zhì)成型燃料最主要燃燒成分是揮發(fā)分，一般含量在70%～80%以上，煙塵產(chǎn)生很少，不冒黑煙。
    (3)生物質(zhì)的燃燒通常不會影響自然界碳的自然循環(huán)，即使不燃燒利用、不燒荒，生物質(zhì)也會在自然消化過程中放出C02。因此，生物質(zhì)能的排碳量不會超出其生長期間所吸收的碳量，從而實現(xiàn)C02的零排放。
    (4)生物質(zhì)本身N含量比煤少得多，這對于減少N0x的生成非常有利。
    (5)燃燒中SOx排放量較少。生物質(zhì)含硫量一般少于0.1%，不需要煙氣脫硫裝置，從而降低了成本，又有利環(huán)境保護。
    (6)降低重金屬污染物的排放。研究表明，煤中含有多種微量元素，如：As、Hg、V、Pb、Zn、Se、co、Ni、Cr等，其中許多是有毒、有害的重金屬元素。而生物質(zhì)中基本不含重金屬。
1.2優(yōu)良的經(jīng)濟性
    (1)我國生物質(zhì)資源豐富，價格低廉，用生物質(zhì)作燃料，降低了原材料的成本。
    (2)燃燒充分，燃盡度高，因不完全燃燒造成的浪費降低。
    (3)利用生物質(zhì)纖維的網(wǎng)絡連結(jié)作用，可以顯著提高生物質(zhì)成型燃料的強度，從而省去粘結(jié)劑的使用；也沒有后續(xù)烘干工序，因此能大大降低加工成本。
1.3著火燃燒性能好
    玉米秸稈等燃點較低的生物質(zhì)，揮發(fā)分遠高于原煤，著火性比煤好，易于點火，即使量少、燃燒強度弱，也不會造成滅火，提高了著火性能。
1.4配套工藝設備較齊全
    生物質(zhì)致密成型技術(shù)受到國外發(fā)達國家的普遍重視，并投入了大量的資金和技術(shù)力量研究和開發(fā)致密成型技術(shù)。目前世界各地的成型燃料主要有兩種：壓塊( Briquette)和顆粒(Pellet)成型機。根據(jù)成型原理的不同成型機可分為：活塞成型機( Pistonpress)、螺旋式成型機(Eoctruder press)、模壓顆粒成型機(Matrix peUet press)和卷扭式成型機(Twist press)。
2、生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展概況
2.1  國外生物質(zhì)成型燃料及燃燒設備發(fā)展現(xiàn)狀
    隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展與人們生活水平的提高，木材下腳料、植物秸稈的剩余量越來越大，由于這些廢棄物都是密度小、體積膨松，大量堆積，銷毀處理不但需要一定的人力、物力，且污染環(huán)境，因此世界各國都在探索解決這一問題的有效途徑。
    美國在20世紀30年代就開始研究壓縮成型燃料技術(shù)及燃燒技術(shù)，并研制了螺旋壓縮機及相應的燃燒設備，現(xiàn)有9個生產(chǎn)能力250t/d的生產(chǎn)廠，另有6個州興建了日產(chǎn)量為300 t的樹皮成型燃料加工廠及較多的專業(yè)燃燒設備廠。日本在20世紀30年代開始研究機械活塞式成型技術(shù)處理木材廢棄物，1954年研制成棒狀燃料成型機及相關(guān)的燃燒設備，1983年前后從美國引進顆粒成型燃料成型技術(shù)及相應燃燒設備，并發(fā)展成了日本壓縮成型及燃燒的工業(yè)體系。到1987年有十幾個顆粒成型工廠投入運行，年產(chǎn)生物顆粒燃料十幾萬噸，并相繼建立了一批專業(yè)燃燒設備廠，70年代后期，由于出現(xiàn)世界能源危機，石油價格上漲，西歐許多國家如芬蘭、比利時、法國、德國、意大利等國家也開始重視壓縮成型技術(shù)及燃燒技術(shù)的研究，各國先后有了各類成型機及配套的燃燒設備。法國近年來也開始研究壓縮塊燃料及燃燒設備，并達到了應用階段。比利時研制成功的“T117”螺旋壓塊機。聯(lián)邦德國KAHL系列壓粒機及塊狀燃料爐已經(jīng)投入使用。意大利的阿基普公司開發(fā)出一種類似與玉米聯(lián)合收割機那樣的大型秸稈收獲、致密成型的大型機械，夠在田間將秸稈收割、切碎、榨汁、烘干、成型，生產(chǎn)出瓦棱狀固體成型燃料，并研制出簡易型燃燒爐具(5，6)，
    20世紀80年代，亞洲除日本外，泰國、印度、菲律賓、韓國、馬來西亞已建了不少固化、碳化專業(yè)生產(chǎn)廠，并已研制出相關(guān)的燃燒設備。國外成型的主要設備有顆粒成型機（Pellet press），螺旋式成型機( Extnder press)、機械驅(qū)動沖壓成型機(Piston presseswith mechanical drive)和液壓驅(qū)動沖壓式成型機(Pis-ton presses with hydraulic drive)。
    20世紀90年代日本、美國及歐洲一些國家生物質(zhì)成型燃料燃燒設備已經(jīng)定型，并形成了產(chǎn)業(yè)化，在加熱、供暖、干燥、發(fā)電等領(lǐng)域已普遍推廣應用。按其規(guī)范可分為：小型爐、大型鍋爐和熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐(Small scale,Large boilers,Combined heat and powerboilers)。按用途與燃料品種可分為：木材爐、壁爐、顆粒燃料爐、薪柴鍋爐、木片鍋爐、顆粒燃料鍋爐、秸稈鍋爐、其它燃料鍋爐（Wood stoves，F(xiàn)ireplaces，Pel-let stoves,Boilers for wood chips、Boilers for pellets andWain、Boilens for straw Boilers for other fuels)。按燃燒形式可分為：片燒爐、捆燒爐、顆粒層燃爐等( Chip -fired boilers or cutting string - fred boilers,Batch - firedboilers or small hale - fred boilers, Pellet -fired boileISeLc)。這些國家生物質(zhì)成型燃料燃燒設備具有加工工藝合理、專業(yè)化程度高、操作自動化程度好、熱效率高、排煙污染小等優(yōu)點。但相對與我國存在著價格高、使用燃料品種單一、易結(jié)渣、電耗高等缺點，不適合引進我國。東南亞一些國家生物質(zhì)成型燃料燃燒設備大多數(shù)為碳化爐與焦碳燃燒爐，直接燃用生物質(zhì)成型燃料的設備較少，同時這些燃燒設備存在著加工工藝差、專業(yè)化程度低、熱效率低、排煙污染嚴重、勞動強度大等缺點，燃燒設備還未定型，還需進一步的研究、實驗與開發(fā)。這些國家生物質(zhì)成型燃料燃燒設備也不適合引進我國。隨著全球性大氣污染的進一步加劇，減少C02等有害氣體凈排放量已成為世界各國解決能源與環(huán)境問題的焦點。由于生物質(zhì)成型燃料燃燒C02的凈排放量基本為0，NOx排放量僅為燃煤的1/5，S02的排放量僅為燃煤的1/10，因此生物質(zhì)成型燃料直接燃用是世界范圍內(nèi)解決生物質(zhì)高效、潔凈化利用的一個有效途徑。
2.2我國生物質(zhì)成型燃料及燃燒設備發(fā)展現(xiàn)狀
    我國成型燃料開發(fā)研究工作起步較晚，從20世紀80年代，由于能源危機，生物壓塊作為一種可再生能源得到人們的重視，便開始對生物質(zhì)固化成型燃料進行研究。“七五”期間，中國林業(yè)科學院林產(chǎn)化工所通過對引進的樣機消化吸收，系統(tǒng)地進行了成型工藝條件實驗，完成了木質(zhì)成型設備的試制，并建成了年產(chǎn)1 000 t棒狀燃料生產(chǎn)線。其后西北農(nóng)業(yè)大學對該技術(shù)的工藝做了進一步的研究和探討。先后研制出了X - 7.5，JX - II．SZJ - 80A三種型號的秸稈燃料成型機。“八五”期間，作為國家重點攻關(guān)項目，中國農(nóng)機院能源動力研究所，遼寧省能源研究所、中國林業(yè)科學院林產(chǎn)化工所、中國農(nóng)業(yè)工程研究設計院，對生物質(zhì)沖壓擠壓式壓塊技術(shù)裝置進行了攻關(guān)，推進了我國對固化成型研究工作。隨著生物質(zhì)致密技術(shù)和碳化技術(shù)的研究成果出現(xiàn)，我國生物質(zhì)致密成型產(chǎn)業(yè)也有一定的發(fā)展。20世紀90年代以來，我國部分省市能源部門、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及個體生產(chǎn)者積極引進成型技術(shù)，創(chuàng)辦生產(chǎn)企業(yè)，全國先后40多個中小型企業(yè)開展了這方面的工作，并進行了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，形成了固化成型的良好勢頭。我國發(fā)展的壓縮成型機可分為2種：螺旋擠壓式成型(ExUud-er)和液壓沖壓式成型機(Piston presses with hydraulicdrive)，國內(nèi)螺旋擠壓成型機在運行的曾有800多臺，單臺生產(chǎn)能力多在100～200 kg/h之間，電機功率7,5·18 kW，電加熱功率2—4 kW，生產(chǎn)的成型燃料多為棒狀，直徑為50一70 mm，單位產(chǎn)品電耗70一100 kWh/t。但目前有部分產(chǎn)品由于多方面因素影響而停產(chǎn)了。由此可看出國產(chǎn)成型加工設備在引進及設計制造過程中都不同程度地存在這樣或那樣的技術(shù)與工藝方面的問題。螺旋擠壓設備磨損嚴重，壽命短(60～80 h)，耗電高，成型設備單臺生產(chǎn)率低，僅為100~980 kg/h，規(guī)模小，不能滿足商業(yè)化的要求。對秸稈壓縮成型基礎(chǔ)理論方面的研究很薄弱，無法滿足生物質(zhì)壓縮成型設備開發(fā)與生產(chǎn)的需要。對秸稈成型燃料燃燒理論及燃燒特性方面的研究不夠深入，先進的秸稈成型燃料專用燃燒設備少，限制了秸稈成型燃料的大量生產(chǎn)，嚴重制約了秸稈成型行業(yè)的發(fā)展。這就有待于人們?nèi)ド钊胙芯�、開發(fā)，逐漸解決秸稈在成型方面的問題。
    我國秸稈成型原料豐富，成型后的燃料具有體積小，密度大，儲運方便，成型燃料致密，無碎屑飛揚，使用方便、衛(wèi)生，燃燒持續(xù)穩(wěn)定，燃燒效率高的特點。燃燒后，灰渣及煙氣中污染物含量小，是清潔能源，有利于環(huán)境保護，因此生物質(zhì)成型燃料是高效潔凈能源，可替代礦物能源用于生產(chǎn)與生活領(lǐng)域。成型燃料的競爭力也會隨著礦物能源價格上漲，對環(huán)境污染程度增加及生物質(zhì)成型燃料技術(shù)水平提高、規(guī)模增大、成本降低而不斷增強。在我國未來的能源消耗中將占有越來越大的比重，應用領(lǐng)域及范圍也逐步擴大。
    對生物質(zhì)成型燃料燃燒的理論研究和技術(shù)研究是推動生物質(zhì)成型燃料推廣應用的一個重要因素。目前我國對秸稈成型燃料燃燒所進行的理論研究很少，對生物質(zhì)成型燃燒的點火理論、燃燒機理、動力學特性、空氣動力場、結(jié)渣特性及確定燃燒設備主要設計參數(shù)的研究才剛剛開始。關(guān)于生物質(zhì)成型燃料特別是秸稈成型燃料燃燒設備設計與開發(fā)幾乎是個空白。20世紀以來北京萬發(fā)爐業(yè)中心從歐洲（荷蘭、比利時）引進、吸收、消化生物質(zhì)顆粒微型爐（壁爐、水暖爐、炊事爐具）。這些爐具適應燃料范圍窄，只適用木材制成的顆粒成型燃料，而不適合于以秸稈、野草為原料的成型燃料，原因是秸稈、野草中含有較多的K、Ca、Fe、Si、Al等成分，極易形成結(jié)渣而影響燃燒。這些爐具不適合中國國情。在我國，一些單位為燃用生物質(zhì)成型燃料，在未弄清生物質(zhì)成型燃料燃燒理論及設計參數(shù)的情況下，盲目把原有的燃燒設備改為生物質(zhì)成型燃料燃燒設備，但改造后的燃燒設備仍存在著空氣流動場分布、爐膛溫度場分布、濃度場分布、過量空氣系數(shù)大小、受熱面布置等不合理現(xiàn)象，嚴重影響了生物質(zhì)成型燃料燃燒正常速度與工作狀況。致使改造后的燃燒設備存在著熱效率低，排煙中的污染物含量高，易結(jié)渣等問題。
    為了使生物質(zhì)成型燃料能穩(wěn)定、充分燃燒，根據(jù)生物質(zhì)成型燃料燃燒理論、規(guī)律及主要設計參數(shù)重新設計與研究生物質(zhì)成型燃料專用燃燒設備是非常重要的，也是非常緊迫的。
    2006年至今，吉林大學承擔了吉林省重大科技發(fā)展計劃有關(guān)生物質(zhì)成型燃料及鍋爐的研究項目。對生物質(zhì)成型燃料的理化特性、燃燒特性、排放特性及成型規(guī)律等基礎(chǔ)性研究做了大量工作，研究成果具有一定的創(chuàng)新性和實用性。吉林大學研制出氣化燃燒換熱一體化生物質(zhì)鍋爐，經(jīng)吉林省能源利用檢測中心熱工檢測和吉林省環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量檢驗站環(huán)保測試的結(jié)果表明，樣機各項指標已超過國內(nèi)其它類型生物質(zhì)鍋爐的指標。
3、發(fā)展生物質(zhì)成型燃料的前景
    中國是當今世界燃煤工業(yè)鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國家。工業(yè)鍋爐總量已超過50萬臺120萬蒸噸，每年燃用全國原煤產(chǎn)量的1/3，燃煤使工業(yè)鍋爐的熱效率降低，而且造成對環(huán)境的嚴重污染。據(jù)統(tǒng)計：我國每年排人大氣的污染物中．80%的C02、79%的塵埃、87%的SO2、69%的NOx來源于煤的直接燃燒。針對這種狀況，為了提高鍋爐熱效率和減少污染排放，在改進工業(yè)鍋爐及配套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的同時，應同時改變工業(yè)鍋爐長期燃用原煤的狀況，而發(fā)展和推廣潔凈生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)濟而有效的途徑。
    國家大力支持發(fā)展生物質(zhì)能源，2005年頒布了《中華人民共和國可再生能源法》，2007年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》。《中共中央國務院關(guān)于積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)扎實推進社會主義新農(nóng)村建設的若干意見》提出，“以生物能源、生物基產(chǎn)品和生物質(zhì)原料為主要內(nèi)容的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，是拓展農(nóng)業(yè)功能、促進資源利用的朝陽產(chǎn)業(yè)”。生物質(zhì)成型燃料技術(shù)是生物質(zhì)能源推廣應用中的最經(jīng)濟可行的技術(shù)之一，符合國家的能源政策和環(huán)保政策，前景十分廣闊。
    總的來說，我國在生物質(zhì)成型燃料研究與國外相比還存在著一定的差距，需要對我國生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性和燃燒技術(shù)等方面做大量的基礎(chǔ)性工作，也需要繼續(xù)不斷的努力推廣成型燃料制造設備及燃燒裝置，富通新能源生產(chǎn)銷售木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質(zhì)燃料成型機械設備，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。