0、引言
生物質秸稈是一種潔凈的可再生能源，它包括玉米稈、小麥稈、稻稈、油料作物秸稈、豆類作物秸稈、雜糧作物秸稈、棉花稈等多種作物的莖稈。作為新能源中最具開發利用價值的一種綠色可再生能源，生物質秸稈發電受到高度重視，世界上許多國家將其作為21世紀發展可再生能源的戰略重點和具備發展潛力的戰略性產業。秸稈發電技術己被聯合國列為重點項目予以推廣,富通新能源生產銷售
秸稈顆粒機、
秸稈壓塊機、
木屑顆粒機等生物質燃料成型機械設備。
在歐洲，尤其是北歐的一些國家利用秸稈發電已經有10余年的歷史，世界上第1座生物質秸稈發電廠于1988年在丹麥投產(Haslev，5 MW)，如今，丹麥已建成100多家秸稈發電廠，秸稈發電量占該國總發電量的24%。目前，世界上最大的秸稈發電廠是位于英國坎貝斯的Elyan生物質能發電廠，裝機容量為38MW。
我國是一個農業大國，生物質資源十分豐富。據1998 - 2003年統計數據估算，我國可開發的生物質資源總量約7億t標準煤，其中農作物秸稈約3.5億t標準煤。
目前我國農作物秸稈中大約有1.45億t用作畜牧飼料，0.91億t用作還田肥料，0.14億t用作工業原料，2.8億t作為農民傳統的生活燃料，余下的1億t左右大部分在田間地頭被直接焚燒了。這不僅污染環境，還造成能源的浪費。近幾年來，隨著農村液化氣、煤炭等優質能源的大量使用，使得農作物秸稈、谷殼等農作物廢棄物的剩余量越來越大。
生物質秸稈為低碳燃料，而且含硫量低，是一種較為清潔的燃料。利用秸稈發電，不僅可為缺電地區提供寶貴的電力，而且會極大地改善環境質量，對環境保護非常有利；另外秸稈通常含有3%-5%的灰分，這種灰分以鍋爐飛灰和灰渣／爐底灰的形式被收集，灰分中含有豐富的鉀、鎂、磷、鈣等成分，可用作高效農業肥料。所以，生物質秸稈資源是新能源中最具開發利用價值的一種綠色環保可再生能源。
1、生物質秸稈能源轉換技術研究進展
生物質秸稈發電主要工藝分3類：生物質鍋爐直接燃燒發電、生物質一煤混合燃燒發電和生物質氣化發電。目前，生物質發電量已占發達國家可再生能源發電量的70%。
1.1生物質秸稈氣化發電技術
20世紀70年代，ChalyE71首次提出了將氣化技術用于生物質這種含能密度低的燃料，使氣化技術成為生物質能量轉化過程最新技術之一。近年來歐洲很多研究人員對生物質氣化發電技術進行了大量的研究，并取得了相當的成果。生物質受熱后，在相對較低的溫度下就可使大量的揮發分物質析出，生物質原料揮發分高達70%以上。因此，氣化技術非常適合生物質原料的能量轉化。
生物質秸稈氣化發電技術的基本原理是把生物質秸稈轉化為高品位的燃料氣，再利用燃料氣推動內燃機或燃氣輪機發電，進行熱電聯產聯供。這樣既能解決生物質秸稈燃燒效率低，分布分散的缺點，又可以充分發揮燃氣發電設備結構緊湊、污染少的優點。所以，氣化發電是生物質秸稈最有效、最潔凈的利用方式之一。
氣化發電工藝主要包括3個方面：一是生物質秸稈氣化，在氣化爐中生物質秸稈轉化為氣體燃料；二是氣體凈化，氣化后的燃氣都含有一定的雜質，包括灰焦炭和焦油等，需經過凈化系統把雜質除去，以保證燃氣發電設備的正常運行；三是燃氣發電，利用內燃機或燃氣輪機進行發電。有的工藝為了提高發電效率，發電過程可以增加余熱鍋爐和蒸汽輪機。
生物質氣化技術是通過熱化學反應，將固態生物質轉化為氣體燃料的過程。生物質秸稈氣化技術根據采用的氣化反應爐的不同可以分為固定床氣化和流化床氣化。在氣化過程中使用不同的氣化劑，采用不同的過程運行條件，可以得到3種不同熱值的氣化產品：低熱值-4.6 MJ/m3（使用空氣和蒸汽／空氣）；中等熱值-12 - 18 MJ/m3（使用氧氣和蒸汽）；高熱值-40 MJ/mj3（使用氫氣）。
固定床氣化爐與流化床氣化爐有著各自的優缺點和一定的適用范圍。
可以看出，流化床氣化爐比固定床氣化爐具有更好的經濟性，應成為今后生物質氣化研究的方向。
生物質整體氣化聯合發電技術(BIGCC)作為先進的生物質氣化發電技術，從1990年開始得到廣泛研究。BIGCC通過2級燃燒方式，利用2種工質將勃雷登(Broyton)循環和朗肯循環疊加在一起，具有較高的發電效率和較大的發電規模。但由于生物質燃氣熱值低，爐子出口氣體溫度較高（800℃以上），要使BIGCC達到較高效率，需具備2個條件：一是燃氣進入燃氣輪機之前不能降溫，二是燃氣必須是高壓狀態的。這就要求系統必須采用生物質高壓氣化和燃氣高溫凈化兩種技術才能使BIGCC的總體效率較高(40%)。目前，歐美一些國家正在開展這方面的研究，也建設了多個生物質氣化發電BIGCC示范項目。但由于焦油處理技術和燃氣輪機改造技術難度大，限制了其應用推廣。
我國對生物質秸稈氣化技術的深入研究開始于20世紀80年代。目前，國內生物質氣化裝置基本上是以空氣為氣化劑的常壓固定床氣化技術，如河北的ND系列，山東的XFL系列，廣州的cso系列和云南的QL系列。其技術上存在的問題主要有：燃氣質量不穩定且燃氣熱值低：CO含量過高，不符合城市居民使用的燃氣標準；燃氣凈化及焦油的處理技術落后；整套裝置的可靠性差、使用壽命短；氣化系統質量標準與施工規范尚未建立，難以實現生物質氣化技術的工程化。
我國于1998年10月建成了1 MW谷殼氣化發電系統．2000年7月通過了中科院鑒定；1999年1MW木屑氣化發電示范工程建成并投入運行；2000年6MW秸稈氣化發電示范工程建成并投入運行：2005年5月由中國科學院廣州能源研究所開發的4MW生物質聯合發電項目，在江蘇興化市投入運行。由于受氣化效率與內燃機效率的限制，簡單的氣化一內燃機發電系統效率低于18%，單位電量的生物質消耗量一般大于1.2kg/(kW·h)。目前，我國的生物質秸稈發電技術的最大裝機容量與國外相比，還有很大差距。
1.2生物質一煤混合燃燒技術
1.2.1生物質秸稈燃料和固體燃料（煤）特性比較
生物質秸稈和煤在組成和特性（如發熱量）等方面存在明顯的差異。
可以看出，秸稈的揮發分和含氧量遠高于煤，而灰分和含碳量，特別是固定碳含量遠低于煤，其熱值也小于煤。
1.2.2實施生物質秸稈一煤共燃技術的優勢
(1)生物質秸稈資源豐富，而且分布廣泛。我國是一個農業大國，每年產生的生物質秸稈量超過7億t，除去40%作為飼料、肥料和工業原料外，尚有60%可用作能源開發，大約折合2.1億t標準煤。
(2)可以提高生物質秸稈的燃燒效率。煤粉發電燃燒效率高，可以達到35%以上，生物質秸稈與煤共燃，可以借用其高效率的優點。
(3)生物質秸稈一煤共燃技術簡單易行，可以利用現役燃煤電廠而無需大量投資。生物質秸稈價格相對較低，大量使用可以降低燃料成本。
(4)降低有害氣體排放，有利于環境保護。生物質秸稈燃料低碳、低氮，在與煤粉共燃時可以降低電廠廢氣中SO，和NOx的含量。生物質秸稈燃燒被看作CO，零排放，所以，采用生物質秸稈一煤共燃技術，是現役燃煤電廠降低CO，排放量的有效措施之一。
1.2.3生物質秸稈一煤共燃實施技術
在現役燃煤電廠實施生物質秸稈一煤共燃較為簡單，僅僅涉及在已有的燃料系統中進行生物質秸稈的摻混，通常有下面2種方式：
(1)在給煤機上游與煤混合，再一起制粉后噴入爐膛燃燒。
(2)采用專門的粉碎裝置進行生物質秸稈的切割和粉碎，然后在燃燒器上游混入煤粉氣流中，或通過專設的生物質燃燒器噴入爐膛燃燒。
第1種方式相對簡單，無需對現有設備和系統進行改造，但由于生物質能量密度低且難以粉碎，磨煤機的容量及系統可靠運行對摻燒比例有限制。對燃燒煙煤的電廠，生物質秸稈質量配比一般小于4%~5%；第2種方式需要加裝單獨的生物質燃料制備系統，設備投資等費用顯著增加。
1. 2.4生物質秸稈一煤共燃的一些技術問題
(l)摻燒比例。綜合國外在這方面的大量試驗和工程應用研究，采用生物質秸稈一煤共燃時，一般生物質秸桿熱量配比（生物質秸稈發熱量大約為煤的一半）小于15%或質量配比小于5%。若超過此限度，可能會造成燃料及制粉系統的堵塞，影響制粉系統的正常運行。
(2)生物質秸稈燃料的制備。生物質秸稈與煤在共燃時，必須首先將其粉碎成尺寸為3mm左右的顆粒；生物質秸稈含水量不能太高，故在粉碎前應對其進行干燥處理。研究表明，當顆粒尺寸大于3mm，秸稈中水分含量大于40%時，將不易充分燃燒。
(3)腐蝕問題。生物質秸稈中氯和堿金屬含量較高，它們在燃燒中生成氯化物而凝結在受熱面上，可能會引起受熱面金屬腐蝕。因此，在共燃生物質秸稈時，堿金屬氯化物的腐蝕問題需要關注。
(4)對催化劑活性的影響。研究表明，煤粉燃燒電廠共燃生物質秸稈，會出現選擇性催化還原，致使煙氣脫硫系統催化劑的活性顯著降低，其原因可能是生物質秸稈燃料中豐富的堿金屬和堿土金屬會引起上述系統中催化劑中毒。
1.3生物質秸稈直接燃燒技術
生物質秸稈直接燃燒是最簡單，也是最早被采用的生物質能利用方式。但在過去的傳統燃燒方式中，生物質燃燒效率極低，一般只有10%左右，造成能源嚴重浪費。若能開發一種方便、高效的生物質直接燃燒技術，必將具有很好的經濟和社會效益。
鍋爐燃燒是一種先進的燃燒技術，把生物質秸稈壓縮成型后作為鍋爐的燃料燃燒，可以提高生物質能的利用效率，適應于生物質資源相對集中，可大規模利用的地區。
生物質（秸稈）成型技術(Biomass BriquettingTechnology)是指在一定溫度和壓力下，將各類分散的、沒有規則形狀的生物質廢棄物壓制成具有規則形狀的、密度較大的各種成型燃料的高新技術。生產生物質成型燃料的工藝流程如下：秸稈收集一千燥一粉碎一成型一成品一燃燒一發電（供熱）。用于生物質秸稈成型的設備主要有螺旋擠壓式成型機、機械活塞沖壓式成型機、環磨輥壓式和液壓活塞沖壓式成型機等幾種主要類型。從主要技術指標來看，環磨輥壓式成型機具有最高的效率，而且生產成本低，但是技術要求較高，目前在我國還不成熟。技術比較成熟的是機械活塞成型和液壓活塞成型，比較而言前者生產率高，但主要部件壽命低；而后者主要工作部件壽命可達前者2倍，但最高生產能力不足前者的1/2。考慮總體產品成本，液壓活塞成型機較低。
現有的國內外絕大多數生物質成型工藝要先將秸稈粉碎至極為細小的顆粒或粉末，然后經成型設備壓縮成型，否則將不能成型或難以成型。樊峰鳴，張利用河南農業大學研制的HPB -Ⅲ型生物質秸稈成型設備進行粗大秸稈擠壓成型試驗，將原料粒度大大放寬，粗大玉米稈只需要簡單切碎，對麥秸稈、豆秸稈、稻殼、花生殼等直徑小于1 cm、長度小于25 cm的大粒徑松軟生物質秸稈，不需要粉碎便可輸入成型機擠壓出成型燃料。不但降低了能耗，減少了生產環節，還有效地提高了生產效率。
農作物秸稈經壓縮后的成型燃料密度可達0.8 -1.4 g/cm3，便于儲存和運輸。而且其熱值大于木材，熱值為14 - 17 MJ/kg，相當于中質煙煤，適于直接燃燒，具有黑煙少、火力旺、燃燒充分、不飛灰、干凈衛生以及NOx，SOx極微量排放等優點。秸稈鍋爐為水冷式振動鍋爐或鏈條爐排鍋爐，是專門為秸稈燃燒發電而開發的設備。
馬孝琴，駱仲泱設計的生物質秸稈成型鍋爐采用雙膽反燒結構，經燃燒試驗，表明該爐具有較高的熱效率和環保效益，燃用秸稈成型燃料燃燒穩定，床層不易結渣且煙氣中飄塵含量達標。
2、結束語
(1)生物質秸稈作為一種潔凈能源，利用時不僅SO2，NOx等有害氣體排放量極小，而且具有CO，零排放的優點。據測算，建設一個2×12 MW的秸稈發電廠，與同等規模的燃煤電廠相比，利用秸稈發電每年可節約標準煤6萬t，減少SO2排放量600 t，減少煙塵排放400t。一方面提高了農村的生活環境，另一方面也改善了農民的生活質量。秸稈發電鍋爐排放的灰渣還可作為農家肥再利用，其生態和經濟效益十分明顯。
(2)生物質秸稈發電技術，不僅可為農村提供更多電力，而且使生物質能資源的商品化成為可能，農民可通過出售農作物秸稈獲得一定的收入。如我國第一個完全利用作物秸稈發電的建設項目——河北省晉州市秸稈發電廠，每年所需的近20萬t秸稈全部從當地收購，按市場價格100元／t計算，可為當地農民增收2000萬元／年。另外，生物質秸稈的收購、運輸及儲存等也會形成一系列的產業，從而帶動農民收入的增加
(3)秸稈發電作為一項新技術，建設秸稈發電廠的一些設備還需要進一步完善，一些技術問題還有待于進一步解決。開發效率較高的秸稈發電系統，是我國開發生物質秸稈發電技術的一個主要課題，也是我國能否有效利用生物質能源的關鍵。應積極引進、消化和吸收國外先進技術，嫁接商品化、集約化、規模化的管理經驗，并不斷創新，早日實現秸稈成套發電設備的國產化。
(4)我國具有豐富的農作物秸稈資源，若能充分利用，不僅能減少環境污染，變廢為寶，而且還是能源可持續發展的必由之路。我國的《可再生能源法》已于2006年1月1日正式實施，相關的價格、稅收、強制性市場配額和并網接入等鼓勵扶持政策也相繼出臺，這些措施的落實，將使我國的可再生能源產業進入一個加速發展時期。
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1、
秸稈顆粒機
2、
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3、
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