0、引言
目前由于化石燃料的大量燃燒利用，大氣中排放的二氧化碳逐年增加，導(dǎo)致地球的溫室效應(yīng)日益加重。因此防止全球變暖、環(huán)境惡化、物種減少勢(shì)在必行。開(kāi)發(fā)利用可再生的生物質(zhì)原料已經(jīng)成為減少對(duì)化石燃料依賴的一個(gè)重要途徑。生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)是生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，它不僅可以為家庭提供炊事、取暖用能，也可以作為工業(yè)鍋爐和電廠的燃料，可替代煤、天然氣、燃料油等化石能源，解決相應(yīng)的環(huán)境和資源問(wèn)題，發(fā)展前景十分廣闊，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售
秸稈顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備。
1、生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的研究始于20世紀(jì)30年代，日本、美國(guó)開(kāi)始研究應(yīng)用機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞式成型技術(shù)和螺旋式成型技術(shù)：20世紀(jì)70年代，歐洲一些國(guó)家如意大利、丹麥、法國(guó)、德國(guó)、瑞士等國(guó)家也開(kāi)始重視生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的研究．并研制生產(chǎn)出機(jī)械沖壓式成型機(jī)、顆粒成型機(jī)等，并相繼建成了生物質(zhì)顆粒成型生產(chǎn)廠家30個(gè)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)活塞式成型燃料生產(chǎn)廠家40多個(gè)：20世紀(jì)80年代，泰國(guó)、印度、菲律賓等亞洲國(guó)家也研制出了加粘結(jié)劑的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)，并建立了生物質(zhì)固化、炭化專業(yè)生產(chǎn)廠。歷經(jīng)80年的發(fā)展，現(xiàn)今這項(xiàng)技術(shù)已逐步成熟，已進(jìn)入大范圍規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。
國(guó)內(nèi)生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)已有近30年的歷史。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始引進(jìn)螺旋式生物質(zhì)成型機(jī)，國(guó)內(nèi)部分大專院校和研究院所經(jīng)過(guò)引進(jìn)、消化吸收、改進(jìn)、自行設(shè)計(jì)，先后研制出了螺旋棒狀、機(jī)械活塞和液壓活塞式棒狀及平模、環(huán)模顆粒和塊狀等多種生物質(zhì)成型機(jī)、炭化機(jī)組及配套的生物質(zhì)燃燒爐。這些設(shè)備雖然在推廣應(yīng)用過(guò)程中還存在著一些問(wèn)題，但主要性能指標(biāo)已基本達(dá)到了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。
到目前為止。世界各個(gè)國(guó)家的研究重點(diǎn)還是集中在生物質(zhì)成型燃料的制造技術(shù)和相應(yīng)的爐具開(kāi)發(fā)上。而我國(guó)目前的研究重點(diǎn)是如何解決生物質(zhì)固體成型燃料的關(guān)鍵技術(shù)和工藝，以探求怎樣進(jìn)行規(guī)模化應(yīng)用。
2、生物質(zhì)固體成型燃料的關(guān)鍵技術(shù)
從我國(guó)生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的發(fā)展歷史來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。雖然有些關(guān)鍵問(wèn)題還制約著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，但是經(jīng)過(guò)近幾年我們共同的努力，生物質(zhì)固體成型燃料關(guān)鍵技術(shù)與配套設(shè)備已基本解決，正穩(wěn)步向前邁進(jìn)。
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
中國(guó)生物質(zhì)資源具有分散性特征，而不是集中產(chǎn)生的格局，所以我們要充分考慮原料收集的難度。并且我國(guó)土地管理制度是家庭承包形式．收集主要以人力為主，與國(guó)外的機(jī)械化集中生產(chǎn)相比存在較大的差距，從而導(dǎo)致原料收集困難。沒(méi)有充足的生物質(zhì)原料，生物質(zhì)成型燃料技術(shù)就不能快速發(fā)展。
目前，我國(guó)以秸稈原料為代表的生物質(zhì)資源的收集主要有三種方式。一種是農(nóng)民分散送廠，雖然這種方式一次性投資較少，但是運(yùn)輸成本高，供料不穩(wěn)定：另一種是在農(nóng)村建立原料收購(gòu)點(diǎn)，雖然這種方式運(yùn)輸成本降下來(lái)了，供料也相對(duì)穩(wěn)定，但是一次性投資較高；第三種是加工企業(yè)直接收集，這種方式運(yùn)輸成本低，供料穩(wěn)定性最好，但是一次性投資也是最高的，并且干燥成本以及對(duì)交通條件的要求都比較高。
以上三種收集原料的方式雖然可以適用不同規(guī)模的生物質(zhì)原料加工廠，但是在實(shí)際操作過(guò)程中，就要考慮投資資金、利潤(rùn)收益、當(dāng)?shù)孛袂椤⒄叻龀帧⒓夹g(shù)工藝管理等多方面的因素，并且實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中并不如理論分析的那么理想，存在著多種多樣的問(wèn)題。因此，生物質(zhì)原料的收集是制約成型燃料技術(shù)發(fā)展的瓶頸。
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(lèi)繁多，其木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等成分含量有較大差別，受力變形情況也不一樣；生物質(zhì)原料力傳導(dǎo)性很差，反彈性很強(qiáng)，被壓縮成型的條件也有很大差異；生物質(zhì)原料堆積密度只有0.1～0.15g/cm3，要將其壓縮成密度為1.0～1.3g/cm3，如何提高原料喂入量是一很大的難題；生物質(zhì)原料的含水量隨季節(jié)、氣候、地域及秸稈種類(lèi)不同差異很大，而成型工藝對(duì)水分的要求又較嚴(yán)格，所以水分問(wèn)題成為制約熱壓成型的又一難題。
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(guò)程中不可避免地會(huì)攜帶許多粉塵、泥土和砂粒，這些物質(zhì)的存在一方面會(huì)加劇成型部件的磨損，另一方面還會(huì)對(duì)成型設(shè)備的潤(rùn)滑系統(tǒng)造成污染，從而影響設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定運(yùn)行。
此外，技術(shù)比較成熟的螺桿擠壓成型機(jī)在工作條件下，由于螺桿一直處于高溫高壓環(huán)境中，其磨損壽命木足l00h，雖然也做了相應(yīng)的研究和改進(jìn)，一定程度上提高了成型部件在高溫高壓環(huán)境下的耐磨性，壽命已達(dá)500h，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高。目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有從根本上解決這一問(wèn)題。
由此可見(jiàn)，成型燃料設(shè)備工作環(huán)境是相當(dāng)惡劣的，所以要采取相應(yīng)的技術(shù)措施去克服，使設(shè)備能夠長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定運(yùn)行。并且，以農(nóng)民為主的技術(shù)和設(shè)備使用人員，其自身技術(shù)水平和操作能力有限，所以我們還應(yīng)考慮到設(shè)備需具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和易操控性。
2.4成型燃料燃燒過(guò)程中的沉積結(jié)渣與玷污傾向
生物質(zhì)燃料中含有較多的鉀、鈣、鐵、硅、鋁等堿金屬元素，在高溫下極易沉積和結(jié)渣。并且，成型燃料燃燒后形成的灰粒密度非常小，加之灰中堿金屬氧化物含量高，所以易于形成沉積和結(jié)渣。所謂沉積，是指生物質(zhì)在燃燒過(guò)程中形成的受熱面結(jié)渣和灰分積聚現(xiàn)象。所謂結(jié)渣，是指生物質(zhì)燃料在爐排燃燒時(shí)，氧化層或還原層內(nèi)局部溫度達(dá)到灰的軟化溫度，這時(shí)灰粒就會(huì)軟化，灰中的鈉、鈣、鉀以及少量硫酸鹽就會(huì)形成一個(gè)較大共熔體，較大共熔體下落到下面的水冷壁就會(huì)很快冷卻，形成團(tuán)體大塊而結(jié)附在水冷壁上的現(xiàn)象。結(jié)渣不僅會(huì)對(duì)燃燒設(shè)備的熱性能造成影響，而且危及燃燒設(shè)備安全性，所以說(shuō)沉積結(jié)渣這些問(wèn)題解決不好，生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的推廣與發(fā)展就會(huì)受到很大的影響。
生物質(zhì)燃料的玷污傾向是指燃料在燃燒過(guò)程中，燃料中高揮發(fā)物在高溫下?lián)]發(fā)后，凝結(jié)于對(duì)流受熱面上，繼續(xù)粘結(jié)灰粒形成的高溫粘結(jié)灰沉積，它的內(nèi)層往上是易熔的共熔物或金屬化合物包括灰料粘結(jié)在對(duì)流受熱面上。由此可見(jiàn)，爐排上的結(jié)渣和對(duì)流受熱面上的玷污傾向二者之間難以分清，并且相互影響，很難處理。因此，生物質(zhì)燃料燃燒過(guò)程中存在的沉積結(jié)渣和玷污傾向在一定程度上制約了生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的發(fā)展。
2.5成型燃料燃燒過(guò)程中低溫條件下焦油析出問(wèn)題
焦油在高溫時(shí)呈氣態(tài)，與燃燒煙氣混合，隨煙囪排出爐外，而在低溫時(shí)(<200℃)冷凝，容易與水、焦炭粘結(jié)在一起形成焦油。農(nóng)村生活用能時(shí)，間斷燃燒是其主要特點(diǎn)，要求燃料和爐具具有+良好的封火性能。生物質(zhì)原料作為農(nóng)村用能的燃料時(shí)，由于封火后爐內(nèi)溫度降低，高揮發(fā)含量的秸稈會(huì)有大量焦油析出，在短時(shí)間內(nèi)使煙囪、爐口等部位堵塞。
就目前而言，焦油析出問(wèn)題并沒(méi)有尋求到根本性的解決辦法，同樣也成為制約生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用的障礙。
3、國(guó)內(nèi)外成型技術(shù)比較
3.1工藝流程
生物質(zhì)成型燃料技術(shù)工藝流程見(jiàn)圖l所示。
3.2國(guó)外主要成型燃料生產(chǎn)技術(shù)
美國(guó)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(guó)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(guó)及歐洲一些國(guó)家生物質(zhì)成型燃料燃燒設(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(guó)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(jī)械活塞及液壓活塞式。
3.3國(guó)內(nèi)主要成型燃料生產(chǎn)技術(shù)（見(jiàn)表1）
3.4生物質(zhì)成型燃料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，國(guó)外如歐洲已經(jīng)制訂了比較詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，例如奧地利的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ONORMM7135（壓塊和顆粒）、瑞典的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)SS18 7120（顆粒）和SS18 7121（壓塊）、德國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN51731（壓塊和顆粒）、意大利的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)CTI-R04/5（壓塊和顆粒）。歐盟也已制定了一個(gè)通用的生物質(zhì)顆粒技術(shù)分類(lèi)規(guī)范。
我國(guó)制定生物質(zhì)成型燃料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較晚．2008年lI月由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)主持制訂了農(nóng)業(yè)部《生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)條件》和《生物質(zhì)固體成型燃料加工設(shè)備技術(shù)條件》2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，已于2010年9月1日頒布實(shí)施。
4、生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)的可行性
據(jù)世界能源消費(fèi)預(yù)測(cè)，化石能源將不斷枯竭，地下石油、天然氣及煤的儲(chǔ)量，按目前的利用速率只夠用60年左右。而生物質(zhì)成型燃料能夠代替化石燃料的燃燒，經(jīng)過(guò)壓縮成型后的生物質(zhì)成型燃料其燃燒性能得到極大改善，其成型燃料的熱值相當(dāng)于普通中質(zhì)煙煤。因此，在我國(guó)人口密度大，總能耗高的條件下，這項(xiàng)技術(shù)必將有著廣闊的發(fā)展前景。
4.1生物質(zhì)資源可行性
中國(guó)生物質(zhì)資源相當(dāng)豐富。以農(nóng)作物秸稈為代表的生物質(zhì)資源量大充足，覆蓋頑廣，價(jià)格低廉，可以再生，僅根據(jù)谷草比算得我國(guó)的農(nóng)作物秸稈總量大約有7億t．約占全世界總量的20%~30%．而農(nóng)作物秸稈用于燃料的占25%~30%．折合0.75億t標(biāo)準(zhǔn)煤。并且農(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)展提供了充足的原料。
4.2配套設(shè)備可行性
生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的配套設(shè)備已逐步完善。生物質(zhì)秸稈從田間收集→干燥→粉碎→成型—燃燒所需設(shè)備必須配套，才能在農(nóng)村、城鎮(zhèn)中推廣應(yīng)用。其中，收集環(huán)節(jié)是瓶頸，解決得不好將制約成型燃料技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)多年的研究，國(guó)內(nèi)部分成型設(shè)備及其配套設(shè)備的發(fā)展已趨于成熟，已研究出了以高耐磨陶瓷材料作為成型部件的成型機(jī)；采用雙室燃燒技術(shù)設(shè)計(jì)的小型生物質(zhì)燃燒爐具（生活和取暖）和專用鍋爐已在農(nóng)村應(yīng)用，燃燒效果好．大大減少了生物質(zhì)燃燒爐高溫結(jié)渣和低溫沉積問(wèn)題。近年來(lái)，在河南、遼寧、安徽等地已將成型設(shè)備、配套燃燒爐具進(jìn)行了示范推廣，取得了良好示范效果。
4.3環(huán)保效益可行性
該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域后，越來(lái)越顯示了它在環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)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。如果改燃天然氣或電，成本較高，并且天然氣、石油短缺，若大量依賴進(jìn)口，影響國(guó)家能源安全。這便給成型燃料技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了“機(jī)遇”。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(shí)現(xiàn)C02、S02降排，減少溫室效應(yīng)，有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。生物質(zhì)成型燃料進(jìn)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(jì)和社會(huì)效益同樣顯著。
4.4經(jīng)濟(jì)效益可行性
成型燃料完全可以代替煤用于鍋爐，其價(jià)格在中國(guó)中部?jī)r(jià)格基本與煤相當(dāng)，在中國(guó)東部、南部地區(qū)大大低于煤。并且，隨著能源緊張以及環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，煤等化石燃料的價(jià)格還會(huì)不斷攀升，這又為生物質(zhì)成型燃料的應(yīng)用創(chuàng)造了巨大的利潤(rùn)空間。此外，國(guó)家已經(jīng)逐步取締城鎮(zhèn)小型燃煤鍋爐，更為此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用推廣創(chuàng)造了一定的價(jià)格空間。
4.5技術(shù)領(lǐng)域可行性
生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)歷經(jīng)世界各國(guó)近80年的發(fā)展，在中國(guó)又經(jīng)過(guò)近30年的改進(jìn)和完善，技術(shù)日趨成熟。現(xiàn)今各種成型設(shè)備已經(jīng)可以實(shí)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)，不會(huì)產(chǎn)生有害體或污染物，從生產(chǎn)到運(yùn)輸均具有較高的可靠性與安全性。并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，成型設(shè)備的主要工作部件使用壽命也越來(lái)越長(zhǎng)，設(shè)備生產(chǎn)及穩(wěn)定性也越來(lái)越可靠。目前，液壓式成型機(jī)易損件的使用壽命已達(dá)1000h以上，改進(jìn)后的塊狀環(huán)模成型機(jī)的模具壽命可達(dá)800 h以上，粉碎與成型單位產(chǎn)品能耗也降至60kW-h/t以下。
4.6政策的可行性
2006年我國(guó)開(kāi)始實(shí)施《可再生能源法》，它將可再生能源的推廣和使用納入了法制化、制度化軌道，為該項(xiàng)技術(shù)在推廣過(guò)程中鋪平了道路；2009年12月26日全國(guó)人大常務(wù)委員會(huì)通過(guò)了修改《可再生能源法》的決定，自2010年4月1日起施行，可見(jiàn)國(guó)家對(duì)可再生能源的重視；根據(jù)國(guó)家《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，力爭(zhēng)到2010年，可再生能源消費(fèi)量達(dá)到能源消費(fèi)總量的10%，到2020年達(dá)到15%．生物質(zhì)成型燃料的使用量也將由2010年的不足100萬(wàn)t增加到5000萬(wàn)t；現(xiàn)今，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始研究制定此項(xiàng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系，以此來(lái)規(guī)范生物質(zhì)固體成型燃料市場(chǎng)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好的市場(chǎng)環(huán)境。
相關(guān)顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)產(chǎn)品：
1、
秸稈顆粒機(jī)
2、
木屑顆粒機(jī)
3、
秸稈壓塊機(jī)
