前言
生物質(zhì)能是指利用生物質(zhì)生產(chǎn)能源。目前作為能源的生物質(zhì)主要是指農(nóng)作物秸稈、林業(yè)及木材加工等廢棄物。生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為高效的固體、液體和氣體燃料，用于替代煤炭、石油、天然氣等不可再生能源。生物質(zhì)能是重要的可再生能源。
我國是農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)資源非常豐富，具有開發(fā)利用生物質(zhì)能的良好條件。特別是在我國石油
天然氣等化石能源十分短缺的情況下，開發(fā)利用生物質(zhì)能源對維護我國能源安全、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，緩解我國能源緊張的予盾，促進農(nóng)村和農(nóng)業(yè)發(fā)展，有效解決“三農(nóng)”問題，建設(shè)社會主義新農(nóng)村，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要意義。
此外，加大生物質(zhì)能的開發(fā)利用，對于提高能源利用的效率，減少溫室氣體的排放，保護生態(tài)環(huán)境同樣具有重大意義。
一、主要技術(shù)分析
（一）成型原理
植物細胞中含有纖維素、半纖維素及木素等。木素是具有芳香族特點的結(jié)構(gòu)單位，為丙烷型立體結(jié)構(gòu)高分子化合物，在木草類植物中木素的含量約為14%～25%。木素沒有熔點，但有軟化點，在適當?shù)臏囟认?200~ 300℃)會軟化、液化，此時加以一定的壓力使其與纖維素緊密黏接并與相鄰顆粒互相膠結(jié)，冷卻后即可固化成型。因此，采用熱壓法成型秸稈燃料可不用任何添加劑、黏接劑，大大降低了加工成本。生物質(zhì)成型燃料就是利用這一原理以生物質(zhì)固化成型機經(jīng)熱擠壓制成的。
（二）技術(shù)路線
生物質(zhì)固化制成燃料的成套設(shè)備包括
粉碎機、混料機和
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機等生物質(zhì)成型機。
生物質(zhì)（秸稈）經(jīng)自然風干后，由粉碎機粉碎為小于10mm的短莖，一般為4~6mm，呈粉末狀，經(jīng)混料機加水混合后，達到一定含水率(一般為6% - 10%)的秸稈原料進入到成型機中，經(jīng)顆粒機等成型機擠壓為成型燃料。
其工藝過程如下圖：
（三）關(guān)鍵技術(shù)
秸稈生物質(zhì)（秸稈）制成燃料，成型是整個生產(chǎn)過程的決定性步驟，故成型機的性能決定了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。
成型需解決的技術(shù)關(guān)鍵包括：成型燃料密度的控制；燃料成型溫度的掌握；秸稈適宜含水率范圍的確定；成型機連續(xù)運行的安全可靠性。
該項技術(shù)即不采用液壓成型原理，也不使用螺旋熱壓成型方式，而是采取磨盤擠壓式成型。液壓成型設(shè)備的一次性投入資金過大，需十幾萬元，推廣難度較大。螺旋熱壓式的成型部件螺桿非常易于磨損，頻繁更換易損件耗費人力及財力。磨盤擠壓式成型技術(shù)借鑒于秸稈制作飼料的原理，通過對原有的秸稈飼料成型機進行改制，即可制成秸稈燃料成型機，而成型部件——磨盤采用特殊的材質(zhì)及工藝，其使用壽命至少可達半年。
（四）技術(shù)創(chuàng)新性
1．采用磨盤擠壓式成型技術(shù)，一次性投入資金少，成型部件使用壽命長。
2．將成型燃料替代煤用于鍋爐供熱。目前已成功研制出用于生物質(zhì)燃料的鍋爐，并對其燃燒效果進行了試驗測試，燃燒和供熱效果良好。
3．成型燃料燃燒后，煙氣如CO、C02、S02、及NOx的排放均達到國家環(huán)保要求。
4．秸稈成型燃料還具有以下特點：
a，密度大，不怕潮，便于運輸和儲存。
b．完全是生物質(zhì)秸稈壓成，起火快。
c．不含任何黏接劑，成本低，無污染。
d．熱值穩(wěn)定，耐燒，爐灰僅是標準煤燃料爐灰量的十分之一，回收后是高效農(nóng)肥。
二、綜合效益及風險分析
（一）經(jīng)濟效益分析
秸稈固化成型的經(jīng)濟效益來自子秸稈成型前后每噸秸稈可獲得的凈收益。秸稈成型燃料的生產(chǎn)成本由5部分組成，即原料的收購價、加工費用、投備折舊費、維修費和其他費用。生產(chǎn)成本具體構(gòu)成如下表。
1t秸稈成型燃料的生產(chǎn)成本為275元^．銷售單價420元，t，利潤145元，t。現(xiàn)階段沈陽農(nóng)村冬季用煤500元，t左右，因此秸稈成型燃料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)后，可完全替代煤用于農(nóng)村的做飯及冬季取暖。
農(nóng)村自制土灶秸稈熱效率為20%～25%，節(jié)柴灶熱效率也僅為38%~40%，經(jīng)我們測算，生物質(zhì)燃料燃燒的熱效率為87%一89%，因此使用專用燃燒器燃用生物質(zhì)燃料可提高熱效率達47%。也就是說500kg秸稈夠農(nóng)戶用一個月，若加工為成型燃料，一天用2~ 3kg即可，一年1.5t的秸稈就足夠了。
（二）社會效益分析
1．發(fā)展生物質(zhì)能源，不僅可以保護環(huán)境，緩和氣候變化，還能促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是解決“三農(nóng)”問題的有效途徑。
2．使用生物質(zhì)能源替代石油、煤炭等傳統(tǒng)能源，可減少原油的進口量，緩解我國對進口原油的依賴，保障國家能源安全。
3．我國勞動力成本低，發(fā)展生物質(zhì)能源比發(fā)達國家更具競爭力，將為成千上萬的人創(chuàng)造就業(yè)機會。
因此研究、開發(fā)、推廣秸稈生物質(zhì)能源的社會效益亦十分顯著。
（三）生態(tài)效益分析
1．成型燃料的主要成份是C-H有機物，燃燒后煙氣中無粒狀C和S02等氣體，主要是C-H揮發(fā)氣體，C02為零排放。
2．成型燃料燃燒后固體排放量低于煤，減少了排渣費用和環(huán)境污染。成型燃料排放量為總重量的4%一15%，而煤排放為25%～40%。而且成型燃料排放的是灰，回收是高效的磷肥。
3．成型燃料使用安全可靠，無毒無味無危險，可使農(nóng)戶取消庭院草垛，再無柴草火災隱患。
（四）風險分析
秸稈壓塊機成型燃料生產(chǎn)線中的關(guān)鍵技術(shù)（固化成型）已得到解決，生產(chǎn)設(shè)備的機械加工也沒問題，與國內(nèi)、國外同類設(shè)備相比具有價格低廉的優(yōu)勢。
秸稈壓塊成型燃料的風險性和不確定因素主要有兩個方面：一是國家的產(chǎn)業(yè)政策；二是秸稈原料的價格。秸稈成型燃料所用的原料是秸稈，一旦該技術(shù)推廣后原料價格大幅度上漲，則秸稈成型燃料與煤相比便沒有了競爭力。
降低風險的有效措施首先是國家的政策導向，保護環(huán)境，焚燒污染嚴重的燃煤鍋爐，禁燒秸稈，大力宣傳、普及推廣環(huán)保效益好的生物質(zhì)鍋爐。在政策上扶持農(nóng)村從事秸稈成型燃料生產(chǎn)的專業(yè)戶，使這項技術(shù)盡快推廣，以產(chǎn)生較好的社會、環(huán)保和生態(tài)效益。其次是對生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，選擇最佳路線，保證生產(chǎn)設(shè)備在制造加工過程中的質(zhì)量和精度，降低壓塊成型的成本。
三、可行性分析
（一）符合國家環(huán)保政策
生物質(zhì)燃燒的灰塵及其他指標的排放比煤低，排灰量僅是標準煤灰量的十分之一。我國多數(shù)地區(qū)都采取禁燒秸稈的措施，大中城市已基本取締了2t以下的燃煤鍋爐，改燃清潔燃料（天然氣或電），而清潔燃料成本較高。當秸稈成型機的生產(chǎn)率達到400kg/h．秸稈成型燃料成本為275元/t，售價420元，t，完全可替代煤作為2t以下燃煤鍋爐的燃料。
（二）國家政策支持
為推動我國生物能源、生物材料等生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，國家發(fā)改委決定在2006-2007年實施生物質(zhì)工程高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項。力爭到“十一五”末，生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)替代1000萬噸石油和節(jié)省500萬噸標準煤的發(fā)展目標。2006年12月8日，農(nóng)業(yè)部生物質(zhì)工程中心以及農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計研究院博士后科研工作站成立儀式在京舉行，同時在京舉辦了農(nóng)業(yè)生物質(zhì)工程高層研討會。
（三）秸稈資源豐富
我國農(nóng)作物播種面積約1億公頃，年產(chǎn)生物質(zhì)約7億噸。遼寧省就是一個產(chǎn)秸稈的大省，大田種植面積為293萬公頃，水田55萬公頃，按每6.67公頃產(chǎn)50t秸稈(即畝產(chǎn)0.5t)計算，年產(chǎn)秸稈2600t。沈陽有耕地66,67萬公頃，其中玉米等旱田作物36萬公頃，水稻作物15萬公頃，年產(chǎn)秸稈380萬噸。如果充分利用這些生物質(zhì)資源，將其加工成固體燃料，變廢為寶，將有力地促進農(nóng)村和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。
（四）為秸稈綜合利用開辟一條新途徑，是未來可再生能源的一個發(fā)展方向。
秸稈的綜合利用包括秸稈粉碎還田、秸稈飼草加工、秸稈的其他加工利用（如利用秸稈制作沼氣、柴油等）。生物質(zhì)（秸稈）成型燃料足秸稈新能源綜合利用的又一途徑，實現(xiàn)了農(nóng)村能源的可持續(xù)發(fā)展，在中國農(nóng)村、城鎮(zhèn)中實行有著廣闊的應用前景。
四、結(jié)論
若以行政村或鎮(zhèn)為基本單位，每個村或鎮(zhèn)建立一個小型或中型秸稈成型燃料加工廠。小型加工廠配一臺成型機，日產(chǎn)成型燃料3·4t，中型加工廠配兩臺成型機，日生產(chǎn)6—8t，可個人投資或村、鎮(zhèn)投資建廠，這樣可有效地減少原料的運輸費用。秸稈在地里自然風干后，加工廠可以收購原料的方式進行生產(chǎn)，農(nóng)戶也可拿秸稈到加工廠進行加工，加工廠收取一定費用。這樣可使當?shù)剞r(nóng)戶親身認識到秸稈深加工的益處，促進秸稈成型燃料技術(shù)的推廣。在達到一定示范效果后，以點帶面，進行大規(guī)模推廣，使沈陽乃至遼寧省范圍內(nèi)廢棄秸稈得到充分利用，變廢為寶，保護環(huán)境，推動可再生資源發(fā)展，服務“三農(nóng)”，發(fā)展我省農(nóng)村經(jīng)濟，富通新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機等生物質(zhì)燃料成型機械設(shè)備。
