1 引言
生物質(zhì)能是繼煤炭、石油、天然氣后居世界能源消費(fèi)總量第4位的可再生資源，在我國蘊(yùn)涵了大量生物質(zhì)能源。由于我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，每年產(chǎn)生秸稈6億多噸，其中大約0.28億t用于造紙，1.13億t用作飼料，1.08億t還田，另外3.5億t用作燃料或就地荒燒，秸稈纖維素作為豐富的生物質(zhì)能源具備了開發(fā)生物質(zhì)成型燃料利用技術(shù)的條件。加之生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)加工方便，使用及操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益可觀，無害無污染，因此生物質(zhì)成型燃料的研究與推廣具有極大的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
2、國內(nèi)外生物質(zhì)成型燃料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的研究與開發(fā)近年來受到世界各國政府與科研人員的普遍關(guān)注。從20世紀(jì)30年代開始，日本就研究應(yīng)用機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞式成型技術(shù)處理木材廢棄物，1954年研制成功棒狀燃料成型機(jī)．1983年又從美國引進(jìn)顆粒成型燃料生產(chǎn)技術(shù)，1987年已有十幾個(gè)顆粒成型燃料工廠投入運(yùn)行，年生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒成型燃料十幾萬t。美國為了緩解常規(guī)能源緊張以及環(huán)境污染的壓力，在25個(gè)州興建了日產(chǎn)量為250—300t的樹皮成型燃料加工廠。西歐國家也非常重視生物質(zhì)可再生能源的開發(fā)利用，從70年代開始就研制生產(chǎn)了沖壓式成型機(jī)、顆粒成型機(jī)等，意大利、丹麥、法國、德國、瑞典、瑞士等國相繼建成生物質(zhì)顆粒燃料成型生產(chǎn)廠家30個(gè)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞式成型燃料生產(chǎn)廠家40多個(gè)；泰國、印度、越南、菲律賓等國在80年代也建成了諸多生物質(zhì)固化、碳化專業(yè)生產(chǎn)廠。
我國從80年代起開始致力于生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)的研究。南京林業(yè)化工研究所在“七五”期間設(shè)立了對(duì)生物質(zhì)壓縮成型機(jī)及生物質(zhì)成型理論研究課題。湖南省衡陽市糧食機(jī)械廠為處理大量糧食加工谷殼，于1985年根據(jù)國外樣機(jī)試制了第一臺(tái)ZT-63型生物質(zhì)壓縮成型機(jī)。目前我國成型機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用已形成了一定的規(guī)模，熱點(diǎn)主要集中在螺旋擠壓成型機(jī)上，但存在著一些諸如成型筒及螺旋軸磨損嚴(yán)重、壽命較短、電耗大、成型工藝過于簡(jiǎn)單等缺點(diǎn)。因此必須從技術(shù)上進(jìn)一步加大研究力度、攻克難題，以利于生物質(zhì)壓縮成型燃料技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，富通新能源生產(chǎn)銷售
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們大量銷售楊木木屑和玉米秸稈顆粒燃料。
3、生物質(zhì)燃料生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)
生物質(zhì)能源技術(shù)包括生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，在生產(chǎn)技術(shù)日益成熟的今天，如何更有效的利用所生產(chǎn)出來的生物質(zhì)同體燃料也走進(jìn)人們的思考空間。
3.1 生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)
目前生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)大致分為生物質(zhì)棒狀固化成型燃料生產(chǎn)技術(shù)和生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)技術(shù)兩大類。
3.1.1生物質(zhì)棒狀燃料固化系統(tǒng)
生物質(zhì)固化燃料系統(tǒng)的工藝流程是：生物質(zhì)原料經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎，再經(jīng)過干燥或噴淋水（不同固化設(shè)備對(duì)原料的含水率要求不同，當(dāng)原料含水較高需經(jīng)過干燥設(shè)備，當(dāng)原料含水過低則用噴淋水提高原料水分），滿足要求的原料再進(jìn)行固化制棒機(jī)組生產(chǎn)出生物質(zhì)成型燃料，如需對(duì)產(chǎn)品做進(jìn)一步深加工，可進(jìn)行炭化，生產(chǎn)出機(jī)制炭高熱值產(chǎn)品。
制棒機(jī)組為螺旋沖壓式和擠壓式成型2種：沖壓式成型機(jī)是通過往復(fù)式活塞雙向擠壓生產(chǎn)成型燃料；螺旋擠壓式固化成型機(jī)組以螺旋擠壓方式生產(chǎn)棒狀高密度中空成型燃料，可以改善松散廢棄物的燃燒性能，提高廢棄物的價(jià)值品位。棒狀燃料經(jīng)炭化可制得優(yōu)質(zhì)木炭。
生物質(zhì)成型燃料以林產(chǎn)品加工廢棄物（鋸末、刨花、砂光粉等）和農(nóng)作物廢棄物（秸稈、稻殼等）為原料，用于工業(yè)和日常生活或作為生產(chǎn)活性炭的原料。生產(chǎn)試驗(yàn)和分析結(jié)果表明，該種成型機(jī)可提高易損件的使用壽命，降低單位產(chǎn)品能耗，工作平穩(wěn)，成型可靠，成本低，投入回收期短，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益明顯，生產(chǎn)原料以秸稈為主，推廣前景廣闊。但該類型設(shè)備所生產(chǎn)的燃料密度仍比較低，如何解決燃料的高密度問題是未來的研究重點(diǎn)。
3.1.2 生物質(zhì)顆粒燃料固化系統(tǒng)
生物質(zhì)顆粒燃料固化系統(tǒng)在我國處于研究示范和試點(diǎn)階段，設(shè)備的技術(shù)原理比較先進(jìn)，成本低廉，適合我國國情；但還存在著規(guī)�；褪袌�(chǎng)化程度不高、管理不規(guī)范、支持政策缺乏和推廣速度比較緩慢等問題。其設(shè)備大致分為環(huán)模擠壓成型機(jī)、平模擠壓成型機(jī)、雙環(huán)模式顆粒成型機(jī)。
環(huán)模壓輥的原理是利用環(huán)模的內(nèi)部體系，通過壓輥由內(nèi)向外施加壓力使得燃料成型擠出。其成型機(jī)是采用內(nèi)環(huán)模壓輥擠壓成型顆粒燃料的設(shè)備。平模擠壓成型是由飼料成型設(shè)備改進(jìn)而成，設(shè)備采用常溫成型，主要適用原料為木屑等，產(chǎn)品為顆粒狀。設(shè)備生產(chǎn)能力50~300kg/h，平模工作壽命約400 h。在國內(nèi)有少量應(yīng)用。而雙環(huán)模對(duì)輥擠壓成型也是由飼料成型設(shè)備改進(jìn)而來。設(shè)備采用常溫成型，適用原料為秸稈、木屑等各種農(nóng)林廢棄物，原料過于干燥不易成型，成型后需要干燥處理，有黏結(jié)劑易于成型，產(chǎn)品為顆粒狀。
如上所述，目前的顆粒燃料固化系統(tǒng)原理幾乎一致，顆粒成型設(shè)備系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。但是其共同的缺點(diǎn)在于對(duì)原料的處理前的物理性質(zhì)要求較高，如濕度、硬度等，因此如何攻克原料的適應(yīng)性問題是未來要進(jìn)一步深入研究的方向。
3.2生物質(zhì)燃料應(yīng)用技術(shù)
我國一些科研單位針對(duì)成型設(shè)備生產(chǎn)固體生物質(zhì)燃料進(jìn)行了大量研究試驗(yàn)，對(duì)設(shè)備的關(guān)鍵部件進(jìn)行了改進(jìn)，還對(duì)各類成型機(jī)進(jìn)行比較分析，綜合其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)備改造。下一步應(yīng)加快對(duì)生物質(zhì)燃料使用技術(shù)進(jìn)行專項(xiàng)研究，可以加大固化燃料深加工和專用燃燒鍋爐的研發(fā)步伐，從而推動(dòng)壓縮成型技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展。
3.2.1生物質(zhì)成型燃料的深加工
經(jīng)過同化成型的生物質(zhì)燃料可繼續(xù)加工生產(chǎn)機(jī)制木炭，生產(chǎn)出來的木質(zhì)炭可代替天然木炭作為燃料炭；炭中不含致癌物質(zhì)，特別適合食品熏烤；對(duì)其進(jìn)行二次活化加工，還可以生產(chǎn)出合格的工業(yè)活性炭，用于冶金還原物和滲碳劑；還可以作為吸附劑，用于環(huán)保工業(yè)；用炭粉施田，可以有效提高地溫、地力和防病蟲害。利用炭粉生產(chǎn)各種型炭，成本較低，而且具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
3.2.2生物質(zhì)成型燃料的民用
民用爐灶是以燃燒顆粒燃料為主，在設(shè)計(jì)中以小型半氣化取暖爐和炊事爐具為主。在氣化區(qū)，利用空氣使顆粒成型燃料轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇夹詺怏w（木煤氣），空氣中的氧與炭相互作用。
為保證得到高質(zhì)量的木煤氣，在設(shè)計(jì)氣化爐灶時(shí)，必須充分考慮應(yīng)有足夠灼熱炭層，使式(1)產(chǎn)生的C02通過式(3)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成CO。
顆粒成型燃料民用爐灶與普通爐灶相比，無論使用顆�；虺尚腿剂线�是木片作為燃燒原料，其熱效率都顯著提高。
3.3.3生物質(zhì)成型燃料的鍋爐應(yīng)用
大部分生產(chǎn)出來的生物質(zhì)固化燃料都可以直接或與煤混燃，并不需要改造鍋爐。有少部分燒煤鍋爐由于鼓風(fēng)、溫度、燃燒形式等原因須經(jīng)改造方可進(jìn)行生物燃料使用。
4、生物質(zhì)成型燃料的經(jīng)濟(jì)效益分析
以應(yīng)用遼寧省能源研究所BI0-37型生物質(zhì)固化成型機(jī)，年產(chǎn)1萬t玉米秸稈顆粒燃料的一條生產(chǎn)線為例，進(jìn)行其經(jīng)濟(jì)效益分析。
由表1可見，一條年產(chǎn)1萬t的玉米秸稈顆粒燃料的生產(chǎn)線年利稅可達(dá)到149.5萬元，經(jīng)濟(jì)效益非�？捎^。與燒制木炭燃料相比，其能源利用率比其高10%以上。
經(jīng)過成型燃料生產(chǎn)技術(shù)把低能量密度的生物質(zhì)原料生產(chǎn)成高能量密度的固化燃料，提高了能源利用率，使能源得到充分利用。表2中列出了以0.5 t鍋爐用能時(shí)，每噸成型燃料、刨花木屑、煤能源利用分析，經(jīng)過實(shí)際測(cè)定的熱效率，使用成型燃料的熱效率比煤高11%，比刨花木屑高10.7%。
從表2看出，當(dāng)使用刨花木屑直接燃燒時(shí)，產(chǎn)生相當(dāng)于每噸成型燃料（在扣除生產(chǎn)每噸成型燃料能量后）的有效能量，則要多消耗98 kg刨花木屑，多了近10%，這是由于使用成型燃料時(shí)改變了燃燒性能，提高了熱效率的緣故。也就是為得到刨花木屑同樣的有效能量，使用成型燃料可節(jié)省近10%的燃料。這就意味著，如在我國廣大農(nóng)村或林區(qū)逐步推廣使用成型燃料，可減少生物質(zhì)能源消耗，對(duì)改善我國生態(tài)平衡將起到積極作用。此外，成型燃料與煤相比，燃燒時(shí)不僅提高丁熱效率，而且不產(chǎn)生S02，不污染環(huán)境，屬于“清潔燃料”。
5、結(jié)語
本文就目前生物質(zhì)燃料生產(chǎn)技術(shù)的兩大類別，生物質(zhì)棒狀固化成型燃料生產(chǎn)技術(shù)和生物質(zhì)顆粒燃料生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)及應(yīng)用分析，并介紹了生物質(zhì)固化燃料的應(yīng)用。雖然還有一些顆粒燃料的物理性質(zhì)尚待設(shè)備的完善得以改進(jìn)提高，但通過對(duì)目前應(yīng)用BIO生物質(zhì)固化設(shè)備生產(chǎn)線的實(shí)際效益進(jìn)行分析，表明生產(chǎn)1萬t玉米秸稈顆粒燃料具有可觀的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。
生物質(zhì)成型燃料具有燃燒效果好、無污染、可持續(xù)發(fā)展等特點(diǎn)。隨著生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的進(jìn)步，其經(jīng)濟(jì)效益會(huì)隨之優(yōu)化，隨著一次性能源的逐漸減少，生物質(zhì)成型燃料將會(huì)進(jìn)一步得到推廣應(yīng)用。
