生物質(zhì)能是繼煤炭、石油和天然氣之后的全球第4大能源，生物質(zhì)能
顆粒燃料主要包括小麥、棉花、玉米、高梁等農(nóng)作物的秸稈，以及木材加工廢料等．由于生物質(zhì)能的清潔、環(huán)保特性，使其具有環(huán)境友好和可再生的雙重屬性，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能，是增加能源供應(yīng)、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措．以高效直燃發(fā)電為代表的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)是利用生物質(zhì)能的重要形式，目前國(guó)外已經(jīng)成熟，丹麥率先研發(fā)的農(nóng)林生物質(zhì)高效直燃發(fā)電技術(shù)被聯(lián)合國(guó)列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目．但是，我國(guó)的生物質(zhì)發(fā)電剛剛起步，已有一些生物質(zhì)電廠相繼建成且并網(wǎng)發(fā)電，這對(duì)我國(guó)能源構(gòu)成將產(chǎn)生重要影響，但我國(guó)的生物質(zhì)電廠在解決生物質(zhì)燃料上仍存在一些問(wèn)題，影響了生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的開(kāi)展，嚴(yán)重影響了運(yùn)營(yíng)成本，因此，對(duì)配套生物質(zhì)電廠燃料成型設(shè)備應(yīng)該引起重視。
1、我國(guó)生物質(zhì)電廠的燃料儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題
目前，生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已引起世界各國(guó)政府和科學(xué)家的關(guān)注，許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的計(jì)劃，如日本的“陽(yáng)光計(jì)劃”，美國(guó)的“能源農(nóng)場(chǎng)”，印度的“綠色能源工廠”等，它們都將生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術(shù)作為21世紀(jì)發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程．我國(guó)新能源和可再生能源發(fā)展綱要提出的目標(biāo)是：到2010年，生物質(zhì)發(fā)電達(dá)到5.5×106 kW.截至2004年，世界生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)已達(dá)3.9×107 kW，年發(fā)電量約2.0 x1011kWh，可替代7.0 x107t標(biāo)準(zhǔn)煤，是風(fēng)電、光電、地?zé)岬瓤稍偕茉窗l(fā)電量的總和．就技術(shù)而言，以高效直燃發(fā)電為代表的生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)成熟．目前，芬蘭生物質(zhì)發(fā)電量占本國(guó)發(fā)電量的11%；奧地利生物質(zhì)能在總能耗中的比例由原來(lái)的2qo一3%激增到約25010；截至2005年，德國(guó)擁有140多個(gè)區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)的生物質(zhì)電廠，同時(shí)有近80個(gè)此類(lèi)電廠在規(guī)劃設(shè)計(jì)或建設(shè)階段；美國(guó)有350多座生物質(zhì)發(fā)電站，預(yù)計(jì)到2010年，美國(guó)將新增約1.1×10，kW的生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量，富通新能源生產(chǎn)線銷(xiāo)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)我們還大量銷(xiāo)售楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
我國(guó)第一家生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目引進(jìn)的是丹麥的秸稈發(fā)電技術(shù)，并于2007年1月1日正式發(fā)電，當(dāng)前生物質(zhì)電廠在各秸稈充足地區(qū)大量建設(shè)．但由于生物質(zhì)能的特點(diǎn)，使得生物質(zhì)電廠在解決燃料方面仍然存在一些問(wèn)題。
由于生物質(zhì)能產(chǎn)生的季節(jié)性、產(chǎn)地的分散性，以及質(zhì)地的散拋性和存儲(chǔ)等問(wèn)題影響了電廠的實(shí)際運(yùn)行．秸稈收集難度的增加使得秸稈價(jià)格發(fā)生變化，對(duì)開(kāi)發(fā)利用秸稈發(fā)電項(xiàng)目帶來(lái)很大影響，如山東某生物質(zhì)電廠，每天需要約500 t秸稈，年耗1.5×105。2.0x105 t收購(gòu)秸稈已經(jīng)擴(kuò)展到鄰省的河南、江蘇、安徽等地。
秸稈成型技術(shù)的發(fā)展為解決秸稈收集提供了有效途徑，但與生物質(zhì)電廠的較大需求相比仍存在矛盾．生物質(zhì)電廠的燃料收集問(wèn)題及其配套設(shè)備并不能解決生物質(zhì)電廠的實(shí)際需求，因此需要作進(jìn)一步的研究。
2、生物質(zhì)電廠燃料成型技術(shù)
目前生物質(zhì)電廠的燃料主要是以直接燃燒方式為主．有些電廠在燃料的形式上并不進(jìn)行各種成型，而是通過(guò)鍘碎直接通過(guò)皮帶送入鍋爐燃燒．這種方式的運(yùn)輸成本高．對(duì)于較遠(yuǎn)地方的秸稈來(lái)說(shuō)，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理，即采用成型后進(jìn)行燃燒的方式，目前生物質(zhì)電廠的燃料成型以壓塊和打捆技術(shù)應(yīng)用較多。
2.1生物質(zhì)壓塊技術(shù)
生物質(zhì)壓塊技術(shù)即通過(guò)施加一定的作用力使生物質(zhì)體積變小，密度增加，形成小的塊狀，壓塊的密度控制在0.7—0.8g/mm3，可直接進(jìn)行燃燒，對(duì)于電廠來(lái)說(shuō)是非常好的燃料形式，可以直接輸入鍋爐燃燒．壓塊成型對(duì)于原料有很高的要求，若壓塊的生產(chǎn)能力達(dá)不到電廠的實(shí)際需要，則會(huì)嚴(yán)重影響該方式的應(yīng)用，而且能耗和產(chǎn)品成本都較高，一般需運(yùn)行多臺(tái)設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足電廠生產(chǎn)需求，這就影響了其在電廠的實(shí)際應(yīng)用。
2.2生物質(zhì)打捆技術(shù)
生物質(zhì)打捆技術(shù)也即施加一定的作用力使生物質(zhì)體積變小，密度增加，以形成大的捆包，但在燃燒時(shí)需解包，該方式可以滿(mǎn)足實(shí)際的生產(chǎn)要求．由于供料系統(tǒng)是通過(guò)液壓技術(shù)將生物質(zhì)壓縮成為較重的捆包，因此捆包質(zhì)量大，可以滿(mǎn)足電廠的生產(chǎn)需要，與壓塊技術(shù)相比，采用打捆技術(shù)能耗低，設(shè)備的能耗也小，成型工藝簡(jiǎn)單，但對(duì)密度高、大的秸稈捆包進(jìn)行解包時(shí)，對(duì)機(jī)械的要求比較高，而目前的解包技術(shù)仍不成熟，嚴(yán)重影響了電廠的正常運(yùn)行。
3、生物質(zhì)成型設(shè)備技術(shù)分析
生物質(zhì)電廠對(duì)生物質(zhì)燃料的需求量大，同時(shí)對(duì)成型密度要求在0.8g／13左右．成型密度太高，不利于燃燒，密度太小，燃燒過(guò)快．由于電廠對(duì)燃料的需求量大，因此要求生物質(zhì)燃料的價(jià)格要盡量低，其成型設(shè)備的能耗也要盡量低，在設(shè)備的功率和對(duì)秸稈的壓實(shí)技術(shù)上應(yīng)充分考慮其經(jīng)濟(jì)性。
到目前為止，世界各國(guó)研究的重點(diǎn)集中在成型生物質(zhì)燃料的制造技術(shù)（主要解決成型后生物燃料不松散、能長(zhǎng)期存放的問(wèn)題）和相應(yīng)爐具（主要是為了提高燃料效率）的開(kāi)發(fā)上，而對(duì)于滿(mǎn)足生物質(zhì)電廠大量需求的生物質(zhì)成型設(shè)備卻沒(méi)有得到相應(yīng)的研發(fā)。
目前，秸稈成型的方式有打捆、切割壓縮、加工成顆粒或短柱型，我國(guó)的秸稈成型燃料設(shè)備很多是由飼料壓縮設(shè)備轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的，由于飼料壓縮技術(shù)與生物質(zhì)壓縮燃料技術(shù)具有很多相似之處，因而被大量借用，但產(chǎn)量沒(méi)有生物質(zhì)電廠需求那么大和緊迫。
3.1壓塊成型設(shè)備的比較
當(dāng)前壓塊成型的主要形式可分為螺旋擠壓成型、活塞沖壓成型和壓輥式顆粒成型3種。
3.1.1螺旋擠壓成型技術(shù)與設(shè)備
螺旋擠壓式成型機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用最早，當(dāng)前應(yīng)用最為普遍，這類(lèi)成型機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)連續(xù)好．存在的主要問(wèn)題：一是成型部件的磨損，尤其是螺桿磨損嚴(yán)重，使用壽命短，但在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)秸稈模具堵塞較為嚴(yán)重，造成生產(chǎn)效率低下；二是單位產(chǎn)品能耗高，為了解決螺桿首端承磨面磨損嚴(yán)重這一問(wèn)題，現(xiàn)大多采用噴焊鎢鈷合金、焊條堆焊618或碳化鎢，或是采用局部滲硼處理和振動(dòng)堆焊等方法對(duì)螺桿成型部位進(jìn)行強(qiáng)化處理。
目前，這種設(shè)備主要是以鋸末為主要原料，成型需要加入熱源，然后進(jìn)行成炭處理，產(chǎn)品大多數(shù)應(yīng)用于化學(xué)和化工等工業(yè)，產(chǎn)品價(jià)格較高，不適應(yīng)生物質(zhì)電廠需求大和經(jīng)濟(jì)性的要求。
3.1.2活塞沖壓成型技術(shù)與設(shè)備
其產(chǎn)品是壓縮塊，成型是靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的．按驅(qū)動(dòng)動(dòng)力可以分為兩類(lèi)：一是機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞式成型機(jī)；二是液壓驅(qū)動(dòng)活塞式成型機(jī)，如瑞典Bogma公司生產(chǎn)的M75型成型機(jī)，美國(guó)Hauamann公司生產(chǎn)的FH75/200型成型機(jī)，我國(guó)也開(kāi)展了此類(lèi)機(jī)型的研究，如河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的PB-I型沖壓式成型機(jī)等。
與螺旋擠壓式成型機(jī)相比，該成型機(jī)明顯改善了成型部件磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，但由于存在較大的振動(dòng)負(fù)荷，故機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定性差，噪音較大，潤(rùn)滑油污染也較嚴(yán)重．對(duì)比我國(guó)生產(chǎn)的液壓沖壓成型機(jī)來(lái)說(shuō)，在不加熱時(shí)生物質(zhì)難以擠壓，發(fā)生堵塞情況比較嚴(yán)重，而增加壓力后，又會(huì)使設(shè)備難以承受，因此，采用帶有加熱方式生產(chǎn)．由于壓力較大，成型密度較高，其成型塊出料仍然存在一些問(wèn)題，如噪音大，出料不安全等．由于液壓缸的運(yùn)動(dòng)特性，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的產(chǎn)量，加上密度較高，與生物質(zhì)電廠的需求大和燃燒要求較高仍有一定的差距，但是對(duì)于壓塊的存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)比其他方式要好。
生物質(zhì)生產(chǎn)的季節(jié)性和分散性對(duì)于生物質(zhì)電廠來(lái)說(shuō)必須要解決秸稈的存儲(chǔ)問(wèn)題，由于其年耗量較大，在冬季、春季和夏季，須作必要的秸稈存儲(chǔ)，這就需要解決一個(gè)問(wèn)題——防腐．秸稈中水分多，會(huì)使成型塊松散，堆積時(shí)間長(zhǎng)就會(huì)腐爛，降低其燃燒熱值，液壓沖擊成型能較好地滿(mǎn)足這一要求．通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在較為潮濕的環(huán)境下，液壓沖壓成型可存儲(chǔ)幾年不松散，因此該方式可用于生物質(zhì)電廠的燃料儲(chǔ)備。
液壓沖擊成型設(shè)備能耗一般，模具損失較其他方式小，壓力調(diào)節(jié)及模具更換方便．但該技術(shù)需要解決的重點(diǎn)是：提高生產(chǎn)量，減少熱源帶來(lái)的能耗，提高設(shè)備的性?xún)r(jià)比，解決好產(chǎn)品成型塊密度降低和成型性能的影響關(guān)系．
3.1.3壓輥式顆粒成型技術(shù)與設(shè)備
壓輥式顆粒成型機(jī)主要用于生產(chǎn)顆粒狀成型燃料，一般不需要外部加熱，依靠物料擠壓成型時(shí)所產(chǎn)生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合．對(duì)原料的含水率要求不高，一般在10%一40%之間均能成型．目前，以壓塊作為燃料形式的生物質(zhì)電廠大多采用該種設(shè)備．這種設(shè)備其機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備維護(hù)性好，機(jī)械性能穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，模具維護(hù)和修理方便，操作簡(jiǎn)單，能較好地滿(mǎn)足生物質(zhì)電廠燃燒要求。
存在的問(wèn)題：一是機(jī)器的產(chǎn)量較大，但與電廠的需求量不匹配，主要靠增加設(shè)備數(shù)量或增加設(shè)備功率和尺寸，效率并沒(méi)有較大的提高；二是產(chǎn)品的耐濕性較差，成型后產(chǎn)品遇水容易松散，不易存儲(chǔ)；三是設(shè)備的能耗較高，使得產(chǎn)品成型的成本較高，以當(dāng)前設(shè)備生產(chǎn)的成本價(jià)格計(jì)算，約為150一200元／t，對(duì)于生物質(zhì)電廠的需求來(lái)說(shuō)，其成本價(jià)格嚴(yán)重影響了電廠的正常運(yùn)行；四是實(shí)際運(yùn)行中仍存在悶機(jī)和殘留部分難以清理的問(wèn)題；五是模具以塊狀拼裝方式組成，磨損較為嚴(yán)重。
因此，針對(duì)生物質(zhì)電廠的生產(chǎn)需求，對(duì)設(shè)備產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和設(shè)計(jì)是該成型方式必須解決的問(wèn)題，該項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)的生物質(zhì)燃料已在我國(guó)一些生物質(zhì)電廠得到應(yīng)用。
3.2打捆設(shè)備
生物質(zhì)秸稈通過(guò)液壓打包機(jī)，較易進(jìn)行壓縮生產(chǎn)，且設(shè)備較為成熟，易進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)；打捆后體積減少很多，密度較高，適合運(yùn)輸和存儲(chǔ)，能夠滿(mǎn)足生物質(zhì)電廠的生產(chǎn)要求，成本較低，經(jīng)濟(jì)性較好．雖然打捆技術(shù)發(fā)展較為成熟，但是解包技術(shù)并沒(méi)有得到較好的解決，對(duì)散松的秸稈施加壓力就可以將其進(jìn)行壓縮成捆，這種能量消耗和動(dòng)作形式比較簡(jiǎn)單，但是解包是一個(gè)反過(guò)程，如何對(duì)密度高、重量重的生物質(zhì)捆進(jìn)行有效解包，并利用其解包后的秸稈進(jìn)行燃燒仍存在很多問(wèn)題。
當(dāng)前解包機(jī)的解包產(chǎn)量并不能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，生物質(zhì)打捆后解包堵塞問(wèn)題較為嚴(yán)重，直接導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，必須進(jìn)行繁瑣的清理工作．因此，解包技術(shù)的突破是這種生物質(zhì)燃燒形式應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
4、結(jié)論
(1)當(dāng)前生物質(zhì)成型設(shè)備并沒(méi)有很好地解決燃料設(shè)備問(wèn)題，這一點(diǎn)應(yīng)該引起充分的重視．燃料設(shè)備問(wèn)題直接影響直燃生物質(zhì)電廠的正常運(yùn)行。
(2)就目前生物質(zhì)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)和燃料成型設(shè)備而言，采用壓塊技術(shù)成型燃燒的形式較為合適。
(3)隨著技術(shù)和設(shè)計(jì)的改進(jìn)，突破解包技術(shù)對(duì)于生物質(zhì)電廠的應(yīng)用具有重要作用，它可以滿(mǎn)足生物質(zhì)電廠燃料需求大的問(wèn)題，同時(shí)為解決生物質(zhì)電廠的收集、運(yùn)輸和存儲(chǔ)帶來(lái)很多方便，對(duì)解決生物質(zhì)電廠的燃料成本具有重要作用。
