1 引言
生物質能是繼煤炭、石油、天然氣后居世界能源消費總量第4位的可再生資源，在我國蘊涵了大量生物質能源。由于我國是一個農業(yè)大國，每年產生秸稈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能源具備了開發(fā)生物質成型燃料利用技術的條件。加之生物質成型燃料生產加工方便，使用及操作簡單，經濟效益可觀，無害無污染，因此生物質成型燃料的研究與推廣具有極大的社會及經濟效益。
2、國內外生物質成型燃料技術發(fā)展現狀
生物質成型燃料技術的研究與開發(fā)近年來受到世界各國政府與科研人員的普遍關注。從20世紀30年代開始，日本就研究應用機械驅動活塞式成型技術處理木材廢棄物，1954年研制成功棒狀燃料成型機．1983年又從美國引進顆粒成型燃料生產技術，1987年已有十幾個顆粒成型燃料工廠投入運行，年生產生物質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個州興建了日產量為250—300t的樹皮成型燃料加工廠。西歐國家也非常重視生物質可再生能源的開發(fā)利用，從70年代開始就研制生產了沖壓式成型機、顆粒成型機等，意大利、丹麥、法國、德國、瑞典、瑞士等國相繼建成生物質顆粒燃料成型生產廠家30個，機械驅動活塞式成型燃料生產廠家40多個；泰國、印度、越南、菲律賓等國在80年代也建成了諸多生物質固化、碳化專業(yè)生產廠。
我國從80年代起開始致力于生物質壓縮成型技術的研究。南京林業(yè)化工研究所在“七五”期間設立了對生物質壓縮成型機及生物質成型理論研究課題。湖南省衡陽市糧食機械廠為處理大量糧食加工谷殼，于1985年根據國外樣機試制了第一臺ZT-63型生物質壓縮成型機。目前我國成型機的生產和應用已形成了一定的規(guī)模，熱點主要集中在螺旋擠壓成型機上，但存在著一些諸如成型筒及螺旋軸磨損嚴重、壽命較短、電耗大、成型工藝過于簡單等缺點。因此必須從技術上進一步加大研究力度、攻克難題，以利于生物質壓縮成型燃料技術的進一步推廣應用，富通新能源生產銷售
木屑顆粒機、
秸稈壓塊機等生物質燃料成型機械設備，同時我們大量銷售楊木木屑和玉米秸稈顆粒燃料。
3、生物質燃料生產應用技術
生物質能源技術包括生產技術和應用技術，在生產技術日益成熟的今天，如何更有效的利用所生產出來的生物質同體燃料也走進人們的思考空間。
3.1 生物質燃料生產技術
目前生物質燃料生產技術大致分為生物質棒狀固化成型燃料生產技術和生物質顆粒燃料生產技術兩大類。
3.1.1生物質棒狀燃料固化系統(tǒng)
生物質固化燃料系統(tǒng)的工藝流程是：生物質原料經過粉碎機粉碎，再經過干燥或噴淋水（不同固化設備對原料的含水率要求不同，當原料含水較高需經過干燥設備，當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行固化制棒機組生產出生物質成型燃料，如需對產品做進一步深加工，可進行炭化，生產出機制炭高熱值產品。
制棒機組為螺旋沖壓式和擠壓式成型2種：沖壓式成型機是通過往復式活塞雙向擠壓生產成型燃料；螺旋擠壓式固化成型機組以螺旋擠壓方式生產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，提高廢棄物的價值品位。棒狀燃料經炭化可制得優(yōu)質木炭。
生物質成型燃料以林產品加工廢棄物（鋸末、刨花、砂光粉等）和農作物廢棄物（秸稈、稻殼等）為原料，用于工業(yè)和日常生活或作為生產活性炭的原料。生產試驗和分析結果表明，該種成型機可提高易損件的使用壽命，降低單位產品能耗，工作平穩(wěn)，成型可靠，成本低，投入回收期短，經濟效益和環(huán)境效益明顯，生產原料以秸稈為主，推廣前景廣闊。但該類型設備所生產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。
3.1.2 生物質顆粒燃料固化系統(tǒng)
生物質顆粒燃料固化系統(tǒng)在我國處于研究示范和試點階段，設備的技術原理比較先進，成本低廉，適合我國國情；但還存在著規(guī)模化和市場化程度不高、管理不規(guī)范、支持政策缺乏和推廣速度比較緩慢等問題。其設備大致分為環(huán)模擠壓成型機、平模擠壓成型機、雙環(huán)模式顆粒成型機。
環(huán)模壓輥的原理是利用環(huán)模的內部體系，通過壓輥由內向外施加壓力使得燃料成型擠出。其成型機是采用內環(huán)模壓輥擠壓成型顆粒燃料的設備。平模擠壓成型是由飼料成型設備改進而成，設備采用常溫成型，主要適用原料為木屑等，產品為顆粒狀。設備生產能力50~300kg/h，平模工作壽命約400 h。在國內有少量應用。而雙環(huán)模對輥擠壓成型也是由飼料成型設備改進而來。設備采用常溫成型，適用原料為秸稈、木屑等各種農林廢棄物，原料過于干燥不易成型，成型后需要干燥處理，有黏結劑易于成型，產品為顆粒狀。
如上所述，目前的顆粒燃料固化系統(tǒng)原理幾乎一致，顆粒成型設備系統(tǒng)已經實現了在實際生產中的應用。但是其共同的缺點在于對原料的處理前的物理性質要求較高，如濕度、硬度等，因此如何攻克原料的適應性問題是未來要進一步深入研究的方向。
3.2生物質燃料應用技術
我國一些科研單位針對成型設備生產固體生物質燃料進行了大量研究試驗，對設備的關鍵部件進行了改進，還對各類成型機進行比較分析，綜合其優(yōu)點進行了設備改造。下一步應加快對生物質燃料使用技術進行專項研究，可以加大固化燃料深加工和專用燃燒鍋爐的研發(fā)步伐，從而推動壓縮成型技術的商業(yè)化發(fā)展。
3.2.1生物質成型燃料的深加工
經過同化成型的生物質燃料可繼續(xù)加工生產機制木炭，生產出來的木質炭可代替天然木炭作為燃料炭；炭中不含致癌物質，特別適合食品熏烤；對其進行二次活化加工，還可以生產出合格的工業(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。利用炭粉生產各種型炭，成本較低，而且具有很強的市場競爭力。
3.2.2生物質成型燃料的民用
民用爐灶是以燃燒顆粒燃料為主，在設計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。
為保證得到高質量的木煤氣，在設計氣化爐灶時，必須充分考慮應有足夠灼熱炭層，使式(1)產生的C02通過式(3)反應，轉變成CO。
顆粒成型燃料民用爐灶與普通爐灶相比，無論使用顆粒或成型燃料還是木片作為燃燒原料，其熱效率都顯著提高。
3.3.3生物質成型燃料的鍋爐應用
大部分生產出來的生物質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、溫度、燃燒形式等原因須經改造方可進行生物燃料使用。
4、生物質成型燃料的經濟效益分析
以應用遼寧省能源研究所BI0-37型生物質固化成型機，年產1萬t玉米秸稈顆粒燃料的一條生產線為例，進行其經濟效益分析。
由表1可見，一條年產1萬t的玉米秸稈顆粒燃料的生產線年利稅可達到149.5萬元，經濟效益非常可觀。與燒制木炭燃料相比，其能源利用率比其高10%以上。
經過成型燃料生產技術把低能量密度的生物質原料生產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，每噸成型燃料、刨花木屑、煤能源利用分析，經過實際測定的熱效率，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，當使用刨花木屑直接燃燒時，產生相當于每噸成型燃料（在扣除生產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，如在我國廣大農村或林區(qū)逐步推廣使用成型燃料，可減少生物質能源消耗，對改善我國生態(tài)平衡將起到積極作用。此外，成型燃料與煤相比，燃燒時不僅提高丁熱效率，而且不產生S02，不污染環(huán)境，屬于“清潔燃料”。
5、結語
本文就目前生物質燃料生產技術的兩大類別，生物質棒狀固化成型燃料生產技術和生物質顆粒燃料生產技術進行了技術及應用分析，并介紹了生物質固化燃料的應用。雖然還有一些顆粒燃料的物理性質尚待設備的完善得以改進提高，但通過對目前應用BIO生物質固化設備生產線的實際效益進行分析，表明生產1萬t玉米秸稈顆粒燃料具有可觀的經濟及環(huán)境效益。
生物質成型燃料具有燃燒效果好、無污染、可持續(xù)發(fā)展等特點。隨著生物質成型燃料技術的進步，其經濟效益會隨之優(yōu)化，隨著一次性能源的逐漸減少，生物質成型燃料將會進一步得到推廣應用。
