生物質能是繼煤炭、石油和天然氣之后的全球第4大能源，生物質能
顆粒燃料主要包括小麥、棉花、玉米、高梁等農作物的秸稈，以及木材加工廢料等．由于生物質能的清潔、環(huán)保特性，使其具有環(huán)境友好和可再生的雙重屬性，開發(fā)利用生物質能，是增加能源供應、保護環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措．以高效直燃發(fā)電為代表的生物質發(fā)電技術是利用生物質能的重要形式，目前國外已經(jīng)成熟，丹麥率先研發(fā)的農林生物質高效直燃發(fā)電技術被聯(lián)合國列為重點推廣項目．但是，我國的生物質發(fā)電剛剛起步，已有一些生物質電廠相繼建成且并網(wǎng)發(fā)電，這對我國能源構成將產(chǎn)生重要影響，但我國的生物質電廠在解決生物質燃料上仍存在一些問題，影響了生物質發(fā)電項目的開展，嚴重影響了運營成本，因此，對配套生物質電廠燃料成型設備應該引起重視。
1、我國生物質電廠的燃料儲運問題
目前，生物質能秸稈發(fā)電技術的開發(fā)和應用已引起世界各國政府和科學家的關注，許多國家都制定了相應的計劃，如日本的“陽光計劃”，美國的“能源農場”，印度的“綠色能源工廠”等，它們都將生物質能秸稈發(fā)電技術作為21世紀發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點工程．我國新能源和可再生能源發(fā)展綱要提出的目標是：到2010年，生物質發(fā)電達到5.5×106 kW.截至2004年，世界生物質發(fā)電裝機已達3.9×107 kW，年發(fā)電量約2.0 x1011kWh，可替代7.0 x107t標準煤，是風電、光電、地熱等可再生能源發(fā)電量的總和．就技術而言，以高效直燃發(fā)電為代表的生物質發(fā)電技術在國外已經(jīng)成熟．目前，芬蘭生物質發(fā)電量占本國發(fā)電量的11%；奧地利生物質能在總能耗中的比例由原來的2qo一3%激增到約25010；截至2005年，德國擁有140多個區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)的生物質電廠，同時有近80個此類電廠在規(guī)劃設計或建設階段；美國有350多座生物質發(fā)電站，預計到2010年，美國將新增約1.1×10，kW的生物質發(fā)電裝機容量，富通新能源生產(chǎn)線銷售木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質燃料成型機械設備，同時我們還大量銷售楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
我國第一家生物質發(fā)電項目引進的是丹麥的秸稈發(fā)電技術，并于2007年1月1日正式發(fā)電，當前生物質電廠在各秸稈充足地區(qū)大量建設．但由于生物質能的特點，使得生物質電廠在解決燃料方面仍然存在一些問題。
由于生物質能產(chǎn)生的季節(jié)性、產(chǎn)地的分散性，以及質地的散拋性和存儲等問題影響了電廠的實際運行．秸稈收集難度的增加使得秸稈價格發(fā)生變化，對開發(fā)利用秸稈發(fā)電項目帶來很大影響，如山東某生物質電廠，每天需要約500 t秸稈，年耗1.5×105。2.0x105 t收購秸稈已經(jīng)擴展到鄰省的河南、江蘇、安徽等地。
秸稈成型技術的發(fā)展為解決秸稈收集提供了有效途徑，但與生物質電廠的較大需求相比仍存在矛盾．生物質電廠的燃料收集問題及其配套設備并不能解決生物質電廠的實際需求，因此需要作進一步的研究。
2、生物質電廠燃料成型技術
目前生物質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行各種成型，而是通過鍘碎直接通過皮帶送入鍋爐燃燒．這種方式的運輸成本高．對于較遠地方的秸稈來說，必須進行相應的處理，即采用成型后進行燃燒的方式，目前生物質電廠的燃料成型以壓塊和打捆技術應用較多。
2.1生物質壓塊技術
生物質壓塊技術即通過施加一定的作用力使生物質體積變小，密度增加，形成小的塊狀，壓塊的密度控制在0.7—0.8g/mm3，可直接進行燃燒，對于電廠來說是非常好的燃料形式，可以直接輸入鍋爐燃燒．壓塊成型對于原料有很高的要求，若壓塊的生產(chǎn)能力達不到電廠的實際需要，則會嚴重影響該方式的應用，而且能耗和產(chǎn)品成本都較高，一般需運行多臺設備來滿足電廠生產(chǎn)需求，這就影響了其在電廠的實際應用。
2.2生物質打捆技術
生物質打捆技術也即施加一定的作用力使生物質體積變小，密度增加，以形成大的捆包，但在燃燒時需解包，該方式可以滿足實際的生產(chǎn)要求．由于供料系統(tǒng)是通過液壓技術將生物質壓縮成為較重的捆包，因此捆包質量大，可以滿足電廠的生產(chǎn)需要，與壓塊技術相比，采用打捆技術能耗低，設備的能耗也小，成型工藝簡單，但對密度高、大的秸稈捆包進行解包時，對機械的要求比較高，而目前的解包技術仍不成熟，嚴重影響了電廠的正常運行。
3、生物質成型設備技術分析
生物質電廠對生物質燃料的需求量大，同時對成型密度要求在0.8g／13左右．成型密度太高，不利于燃燒，密度太小，燃燒過快．由于電廠對燃料的需求量大，因此要求生物質燃料的價格要盡量低，其成型設備的能耗也要盡量低，在設備的功率和對秸稈的壓實技術上應充分考慮其經(jīng)濟性。
到目前為止，世界各國研究的重點集中在成型生物質燃料的制造技術（主要解決成型后生物燃料不松散、能長期存放的問題）和相應爐具（主要是為了提高燃料效率）的開發(fā)上，而對于滿足生物質電廠大量需求的生物質成型設備卻沒有得到相應的研發(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，我國的秸稈成型燃料設備很多是由飼料壓縮設備轉變過來的，由于飼料壓縮技術與生物質壓縮燃料技術具有很多相似之處，因而被大量借用，但產(chǎn)量沒有生物質電廠需求那么大和緊迫。
3.1壓塊成型設備的比較
當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螺旋擠壓成型技術與設備
螺旋擠壓式成型機開發(fā)應用最早，當前應用最為普遍，這類成型機運行平穩(wěn)，生產(chǎn)連續(xù)好．存在的主要問題：一是成型部件的磨損，尤其是螺桿磨損嚴重，使用壽命短，但在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，生物質秸稈模具堵塞較為嚴重，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重這一問題，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堆焊等方法對螺桿成型部位進行強化處理。
目前，這種設備主要是以鋸末為主要原料，成型需要加入熱源，然后進行成炭處理，產(chǎn)品大多數(shù)應用于化學和化工等工業(yè)，產(chǎn)品價格較高，不適應生物質電廠需求大和經(jīng)濟性的要求。
3.1.2活塞沖壓成型技術與設備
其產(chǎn)品是壓縮塊，成型是靠活塞的往復運動實現(xiàn)的．按驅動動力可以分為兩類：一是機械驅動活塞式成型機；二是液壓驅動活塞式成型機，如瑞典Bogma公司生產(chǎn)的M75型成型機，美國Hauamann公司生產(chǎn)的FH75/200型成型機，我國也開展了此類機型的研究，如河南農業(yè)大學研制的PB-I型沖壓式成型機等。
與螺旋擠壓式成型機相比，該成型機明顯改善了成型部件磨損嚴重的問題，但由于存在較大的振動負荷，故機器運行穩(wěn)定性差，噪音較大，潤滑油污染也較嚴重．對比我國生產(chǎn)的液壓沖壓成型機來說，在不加熱時生物質難以擠壓，發(fā)生堵塞情況比較嚴重，而增加壓力后，又會使設備難以承受，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題，如噪音大，出料不安全等．由于液壓缸的運動特性，嚴重制約了產(chǎn)品的產(chǎn)量，加上密度較高，與生物質電廠的需求大和燃燒要求較高仍有一定的差距，但是對于壓塊的存儲來說比其他方式要好。
生物質生產(chǎn)的季節(jié)性和分散性對于生物質電廠來說必須要解決秸稈的存儲問題，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，這就需要解決一個問題——防腐．秸稈中水分多，會使成型塊松散，堆積時間長就會腐爛，降低其燃燒熱值，液壓沖擊成型能較好地滿足這一要求．通過實驗發(fā)現(xiàn)，在較為潮濕的環(huán)境下，液壓沖壓成型可存儲幾年不松散，因此該方式可用于生物質電廠的燃料儲備。
液壓沖擊成型設備能耗一般，模具損失較其他方式小，壓力調節(jié)及模具更換方便．但該技術需要解決的重點是：提高生產(chǎn)量，減少熱源帶來的能耗，提高設備的性價比，解決好產(chǎn)品成型塊密度降低和成型性能的影響關系．
3.1.3壓輥式顆粒成型技術與設備
壓輥式顆粒成型機主要用于生產(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所產(chǎn)生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合．對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電廠大多采用該種設備．這種設備其機械機構簡單，設備維護性好，機械性能穩(wěn)定，適應性強，模具維護和修理方便，操作簡單，能較好地滿足生物質電廠燃燒要求。
存在的問題：一是機器的產(chǎn)量較大，但與電廠的需求量不匹配，主要靠增加設備數(shù)量或增加設備功率和尺寸，效率并沒有較大的提高；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；三是設備的能耗較高，使得產(chǎn)品成型的成本較高，以當前設備生產(chǎn)的成本價格計算，約為150一200元／t，對于生物質電廠的需求來說，其成本價格嚴重影響了電廠的正常運行；四是實際運行中仍存在悶機和殘留部分難以清理的問題；五是模具以塊狀拼裝方式組成，磨損較為嚴重。
因此，針對生物質電廠的生產(chǎn)需求，對設備產(chǎn)量和經(jīng)濟性指標進行結構優(yōu)化和設計是該成型方式必須解決的問題，該項技術生產(chǎn)的生物質燃料已在我國一些生物質電廠得到應用。
3.2打捆設備
生物質秸稈通過液壓打包機，較易進行壓縮生產(chǎn)，且設備較為成熟，易進行規(guī)模化生產(chǎn)；打捆后體積減少很多，密度較高，適合運輸和存儲，能夠滿足生物質電廠的生產(chǎn)要求，成本較低，經(jīng)濟性較好．雖然打捆技術發(fā)展較為成熟，但是解包技術并沒有得到較好的解決，對散松的秸稈施加壓力就可以將其進行壓縮成捆，這種能量消耗和動作形式比較簡單，但是解包是一個反過程，如何對密度高、重量重的生物質捆進行有效解包，并利用其解包后的秸稈進行燃燒仍存在很多問題。
當前解包機的解包產(chǎn)量并不能滿足生產(chǎn)要求，生物質打捆后解包堵塞問題較為嚴重，直接導致設備停機，必須進行繁瑣的清理工作．因此，解包技術的突破是這種生物質燃燒形式應用的重點和難點。
4、結論
(1)當前生物質成型設備并沒有很好地解決燃料設備問題，這一點應該引起充分的重視．燃料設備問題直接影響直燃生物質電廠的正常運行。
(2)就目前生物質電廠的運行特點和燃料成型設備而言，采用壓塊技術成型燃燒的形式較為合適。
(3)隨著技術和設計的改進，突破解包技術對于生物質電廠的應用具有重要作用，它可以滿足生物質電廠燃料需求大的問題，同時為解決生物質電廠的收集、運輸和存儲帶來很多方便，對解決生物質電廠的燃料成本具有重要作用。
