1、生物質(zhì)成型
顆粒燃料技術(shù)的研究現(xiàn)狀
1.1能源短缺與過分依賴礦物燃料帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，礦物能源的消耗量逐年增加，2001年我國CO，排放量達到30億t，占全球排放量的13%，居世界第二位。我國環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。
1.2生物質(zhì)資源豐富，目前利用率很低，浪費嚴(yán)重
我國生物質(zhì)（秸稈、林木殘余物等）有機物資源總量達9億多噸。生物質(zhì)能源具有清潔、可以再生、含S很低、CO，零排放、分布廣的特點。由于生物質(zhì)成型燃料設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性較低、加工成本偏高。目前對生物質(zhì)的利用率仍然很低，荒燒現(xiàn)象屢禁不止，浪費嚴(yán)重。
1.3國外生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的研究現(xiàn)狀
美國秸稈利用主要是打捆技術(shù)，用途不是作燃料，而是飼料或其他工業(yè)的原料。歐洲國家主要把生物質(zhì)用作燃料和發(fā)電，替代油和煤，加工設(shè)備、鍋爐、熱風(fēng)爐、發(fā)電設(shè)備等都已產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化。日本、美國及歐洲一些國家生物質(zhì)成型燃料的燃燒設(shè)備已經(jīng)定型，且已產(chǎn)業(yè)化，在加熱、供暖、干燥、發(fā)電等領(lǐng)域已普遍推廣應(yīng)用。
目前國外生物質(zhì)成型方式有4種，即環(huán)模和平模式、螺旋擠壓、機械活塞及液壓活塞式。螺旋擠壓成型研制最早，在印度、泰國、馬來西亞等東南亞國家和我國一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。
1.4國內(nèi)生物質(zhì)成型燃料技術(shù)研究現(xiàn)狀
中國從20世紀(jì)80年代引進螺旋式生物質(zhì)成型機。1990年以后，陜西武功、河南鞏義、湖南農(nóng)村能源辦等單位先后研制和生產(chǎn)了幾種不同規(guī)格的生物質(zhì)成型機和碳化機組。20世紀(jì)90年代，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)機能源動力所分別研究出PB-I型機械沖壓式、HPB系列液壓驅(qū)動式和CYJ機械沖壓式成型機。21世紀(jì)以來，生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)發(fā)展日趨成熟。江蘇正昌公司、吉林省華光所、河南省科學(xué)院能源所、河南德潤等國內(nèi)幾十家企業(yè)在顆粒飼料機的基礎(chǔ)上先后研究出了多種類型的環(huán)模、平模顆粒機。同時開發(fā)了配套的生物質(zhì)專用鍋爐和生活用爐。
2、生物質(zhì)成型燃料的關(guān)鍵技術(shù)
2.1原料收集是制約成型燃料技術(shù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸（收、運、儲）
中國生物質(zhì)原料在收集方面與國外不同。管理制度不同、地塊小而分散，收集機械化水平低，打捆和定向收集沒有提到日程，收集是難點。沒有充足的原料，生物質(zhì)成型燃料技術(shù)就不可能迅速發(fā)展。原料的收集是制約成型燃料技術(shù)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，富通新能源生產(chǎn)銷售顆粒機、木屑顆粒機等生物質(zhì)燃料成型機械設(shè)備，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。
2.2生物質(zhì)原料自身的多樣性及復(fù)雜性
生物質(zhì)原料的種類繁多，其木質(zhì)素、纖維素、果膠質(zhì)等成分含量有較大差別。生物質(zhì)原料的力傳導(dǎo)性很差，反彈性很強，被壓縮成型的條件也有很大差異。生物質(zhì)原料由低密度壓縮成高密度的原料喂料問題，原料的含水量隨原料種類、地域、季節(jié)及氣候不同變化問題，所以原料水分問題成為制約熱壓成型的一大難題。
2.3成型燃料設(shè)備工作環(huán)境的惡劣性
生物質(zhì)原料在收集過程中攜帶的許多粉塵、泥土砂粒，不僅會加劇成型部件的磨損，還會造成成型設(shè)備潤滑系統(tǒng)的污染，影響設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定運行。所以提高成型部件的使用壽命是成型技術(shù)的又一難題。
2.4成型燃料燃燒過程中的結(jié)渣與玷污傾向
生物質(zhì)原料中含有較多的鉀、鈣、鐵、硅、鋁等成分，在高溫下極易燃燒沉灰，易于在傳熱壁面形成結(jié)渣和沉積，直接影響熱量的傳導(dǎo)和爐具的熱利用率。
2.5成型燃料燃燒過程中低溫條件下的焦油析出問題
間斷燃燒是農(nóng)村生活用能的主要特點，生物質(zhì)爐具的封火性能要好，并且由于封火后爐內(nèi)溫度降低，高揮發(fā)分含量的秸稈會有大量焦油析出，在短期內(nèi)使煙囪、爐口等部位堵塞。
3生物質(zhì)成型燃料成型工藝與設(shè)備
3.1生物質(zhì)秸稈成型燃料循環(huán)利用技術(shù)
(1)工藝流程
生物質(zhì)原料的收集一干燥一粉碎一成型一燃燒（如圖1所示）。
(2)流程設(shè)備
流程所用設(shè)備包括收集設(shè)備、烘干設(shè)備、粉碎設(shè)備、成型設(shè)備、生物質(zhì)專用燃燒爐、各種生活用爐及燃燒器。其中成型機是關(guān)鍵設(shè)備，根據(jù)成型方式的不同，生物質(zhì)成型機可分為螺旋擠壓成型、模壓（平模及環(huán)模）成型、活塞沖壓（機械及液壓）成型和壓塊成型等。
3.2HPB系列生物質(zhì)秸稈液壓成型機
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)1998年開始研制液壓活塞式HPB系列成型機及專用燃燒爐；2000年得到國家科技部的資金轉(zhuǎn)化支持；2001年向企業(yè)轉(zhuǎn)讓了技術(shù)；2003年河南省財政廳進行了試點示范；2004年后在國內(nèi)北京、新疆、吉林、遼寧、江蘇、山東、鄭州農(nóng)業(yè)高技術(shù)園區(qū)等地進行了推廣應(yīng)用，對成型燃料在小型鍋爐、溫室塑料大棚供熱、農(nóng)戶生活用爐等方面進行了試驗研究[3-4]。試驗結(jié)果證明，秸稈成型燃料是一種燃燒特性優(yōu)于普通燃煤、價格低于煤、燃燒尾氣污染成分少于煤的可再生優(yōu)質(zhì)燃料。中央7套“科技苑”和“每日農(nóng)經(jīng)”欄目及國內(nèi)部分報刊先后進行了專題報導(dǎo)。目前技術(shù)已轉(zhuǎn)讓給4家企業(yè)，共開發(fā)了5代HPB系列生物質(zhì)秸稈液壓成型機，第5代產(chǎn)品市場運行良好。
3.3 生物質(zhì)成型燃料特征及用途
原料豐富，農(nóng)林廢棄物、各類作物秸稈等；纖維素含量高，70%左右；S含量大大低于煤；燃料密度大，0.8—1.3，便于貯存和運輸；產(chǎn)品形狀規(guī)格多，顆粒、棒、塊狀等，利用范圍廣；熱值與中質(zhì)煤相當(dāng)，燃燒速度比煤快11%以上，燃燒充分、黑煙少、灰分低、環(huán)保衛(wèi)生，可高品位利用；可形成產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟和社會環(huán)保效益明顯。
可取代煤作為生物質(zhì)專用燃爐、鍋爐、壁爐、茶水爐、發(fā)電爐及農(nóng)村生活用爐的燃料，能有效地解決農(nóng)村荒燒秸稈、緩解部分地區(qū)能源短缺問題，保護大氣環(huán)境，具有良好的產(chǎn)業(yè)前景。
4、生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的發(fā)展前景
(1)生物質(zhì)秸稈從田間收集一干燥一粉碎一成型一燃燒所需設(shè)備必須配套，才能在農(nóng)村、城鎮(zhèn)推廣應(yīng)用。收集環(huán)節(jié)是瓶頸，必須配套發(fā)展生物質(zhì)秸稈收集設(shè)備。
(2)生物質(zhì)秸稈資源量大充足，覆蓋面廣，價格低，可以再生。農(nóng)藝專家已提出秸稈應(yīng)適量還田，不能連年全部還田，飼料化處理量有限，多數(shù)地區(qū)都采取了禁燒秸稈措施，為成型燃料技術(shù)的發(fā)展提供了原料保證。
(3)我國城市燃煤污染嚴(yán)重，大中城市已取締2t以下燃煤鍋爐，急于尋求清潔的替代能源，改燃天然氣或電，成本較高，而天然氣、石油短缺，大量依賴進口，已影響國家能源安全[。這給生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的發(fā)展帶來了“機遇”。
(4)據(jù)預(yù)測，地下石油、天然氣及煤的貯量，按目前的利用速度只夠用60年左右。按FA02000年的最新報道，到2050年前后，生物質(zhì)發(fā)電及高品位能源利用要占40%。可見，生物質(zhì)成型后作燃料，是未來國際可再生能源的發(fā)展方向。
(5)國家已制定了生物質(zhì)能源中長期發(fā)展目標(biāo)：在生物質(zhì)成型燃料的利用方面由目前的不足50萬噸／年，提高到2020年的2000萬噸／年。這給生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的應(yīng)用找到了“市場”。
(6)國家先后出臺了很多生物質(zhì)能源利用的相關(guān)法律法規(guī)，一些地區(qū)已把生物質(zhì)成型燃料設(shè)備列入了農(nóng)機補貼目錄。《可再生能源法》2006年1月1日已正式實施。2009年農(nóng)業(yè)部將頒布實施生物質(zhì)成型燃料與成型設(shè)備技術(shù)條件、試驗方法的標(biāo)準(zhǔn)。生物質(zhì)成型設(shè)備和成型燃料的加工和生產(chǎn)將更加規(guī)范。
(7)生物質(zhì)成型燃料燃燒后的灰塵及排放指標(biāo)比煤低，可實現(xiàn)C02、S02降排，減少溫室效應(yīng)，有效地保護生態(tài)環(huán)境。生物質(zhì)成型燃料進入規(guī)模化生產(chǎn)后，不僅環(huán)保效益明顯，而且還可安排農(nóng)民就業(yè)，增加收入，經(jīng)濟和社會效益顯著。
(8)從成型設(shè)備分析，成型燃料設(shè)備操作簡單，使用方便，適合農(nóng)村使用。粉碎機、成型機的加工工藝并不復(fù)雜，液壓式成型機易損件的使用壽命已達1000h以上，粉碎與成型單位產(chǎn)品能耗可降至60kW h/t。生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)放在農(nóng)村，成型燃料爐的使用可設(shè)在中、小城鎮(zhèn)或農(nóng)村，這樣秸稈從粉碎、成型到燃燒即可形成產(chǎn)業(yè)化。
(9)生物質(zhì)專用燃燒爐及鍋爐已基本成熟。設(shè)計的小型生物質(zhì)燃燒爐（生活和取暖）已在農(nóng)村應(yīng)用，燃燒效果好，封火時間達12~ 24h。
(10)通過前幾年的試點示范，已取得了生物質(zhì)成型燃料規(guī)模化生產(chǎn)的一些經(jīng)驗，探索了多種規(guī)模化生產(chǎn)示范模式和管理模式。生物質(zhì)成型燃料設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性及主要性能指標(biāo)都有較大提高。
