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一、前言
    生物質成型燃料(BBDF)通常是指將干枯的草本類（如農作物秸稈）、木本類（如樹枝）植物經粉碎后，在一定的壓力作用下壓縮成為一種固形物，所以也稱之為致密成型燃料、生物質固形燃料、生物質型煤等等。相比于散碎狀的秸稈、木屑，經壓縮成型后的生物質成型燃料密度大，便于貯存和運輸，著火容易，燃燒性能好，熱效率高，污染少，人們可以像使用煤炭一樣燃燒成型燃料，其推廣和應用符合新農村建設和發展循環經濟的要求，秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的不同生物質顆粒燃料如下所示：
秸稈顆粒機壓制的小麥秸稈顆粒燃料如下所示： 木屑顆粒機壓制的木屑顆粒燃料如下所示：更多顆粒燃料展示鏈接地址：http://m.ac12313.com/swzrlslkl/
    生物質成型燃料直接燃用是世界范圍內進行生物質高效、潔凈化利用的一個有效途徑，近年來成為可再生能源開發的熱點之一。2006年8月，由國家發改委組織召開的全國生物質能開發利用工作會議提出，包括生物質固化成型燃料技術在內的4項技術將作為生物質利用的重點。根據《可再生能源中長期發展規劃》確定的主要發展目標，到2010年，生物質成型燃料利用量達到100萬噸，2020年達到5000萬噸。
    按照原料以及其中添加物的情況，生物質成型燃料主要可分為單一組分的成型燃料和復合成型燃料。復合成型燃料是為了便于成型、增加成型效果或增加燃料的除硫效果，在原料中可添加一些粘結劑、除硫劑。
    按照成型后的密度大小，生物質成型燃料可分為高、中、低三種密度。密度在1100Kg/m3以上的高密度成型燃料，更適于取暖爐燃用和進一步加工成炭化制品；密度在700Kg／m3以下的為低密度成型燃料；密度介于700～1100Kg/m3之間的為中密度成型燃料。塊型大小適宜的中低密度生物質成型燃料可以完全代替煤或與煤一起混合在普通爐灶、工業鍋爐和燃煤電廠鍋爐中燃燒。
二、國內外生物質成型燃料加工技術的現狀
    按成型加壓的方法不同來區分，目前國內外技術較為成熟、應用較多的生物質成型燃料加工機螺旋擠壓式、活塞沖壓式（包括機械式、液壓式）、有輥模碾壓式（包括環模式和平模式）等。按照其成型過程是否對原料輔助加熱，上述三種加工方式又分為冷成型和熱成型二類工藝，螺旋擠壓式、活塞沖壓式都屬于熱壓成型工藝，輥模碾壓式采用的是冷壓成型工藝，立式環模顆粒機與臥式環模顆粒機工作視頻如下所示：
立式環模顆粒機工作視頻如下所示：臥式環模顆粒機工作視頻如下所示：（一）國外發展現狀
    國外開發工作始于20世紀40年代，1948年日本申報了利用木屑為原料采用螺旋擠壓方法生產棒狀成型燃料的第1個專利，60年代成立了成型燃料行業協會。70年代初，美國研究開發了環模擠壓式顆粒成型機，并在國內形成大量生產。瑞土、瑞典、西歐等發達國家都先后開發研究了沖壓式成型機、輥模碾壓式顆粒成型機。在最早開發螺旋擠壓成型燃料生產技術的日本也有采用輥模碾壓式顆粒成型機加工木屑成型燃料的大型生產企業，單臺機組的年產量達到2萬噸以上。
（二）國內發展現狀
    我國從20世紀80年代中期起開始了成型燃料的開發研究，一方面組織科技攻關，另一方面，引進國外先進機型，經消化、吸收，研制出各種類型的適合我國國情的生物質壓縮成型機，用以生產棒狀、塊狀或顆粒生物質成型燃料。據估計，全國目前投入使用的生物質壓縮成型設備約在1000臺左右，年產生物質成型燃料不足10萬t。
    國內主要的幾種成型燃料生產技術的現狀分述如下：
1、螺旋擠壓技術
    螺旋擠壓成型技術是目前生產生物質成型燃料最常采用的技術，尤其是以機制炭為最終產品的用戶，大都選用螺旋擠壓成型機。
    1990年，通過實施國家“七五”攻關項目“木質棒狀f螺旋擠壓1成型機的開發研究”工作，國內建立了第一條年產1000噸棒狀成型燃料生產線；1993年前后，國內一部分企業和有關省的農村能源辦公室從日本、中國臺灣、比利時、美國引進了近20條生物質壓縮成型生產線，這些生產線基本上都是采用螺旋擠壓式，大多數是以鋸木屑為原料，生產“炭化”燃料。棒狀成型燃料的形狀為直徑50mm左右、長度450mm左右，橫截面為圓形或六角形，每根重約1kg，用于蒸發量<l000kg/h工業鍋爐或民用爐灶。
    螺旋擠壓成型技術的優點是：成品密度高、質量好、熱值高。但缺點也是很明顯的，表現在：
    (1)產量低，目前國產設備的最高臺時產量不到150kg/h，距離規�；�生產的產量要求相差較大。
    (2)能耗高，粉料在螺旋擠壓成型前先要經過電加溫預熱，擠壓成型過程的噸料電耗就在90kWh/t以上。
    (3)易損件壽命短，國產設備主要工作部件一螺桿的最高壽命不超過500h，距離國際先進水平1000h以上還有不小的差距。
    (4)原料要求苛刻。螺旋擠壓成型機采用連續擠壓，成型溫度通常調整在220-280℃之間，為了避免成型過程中原料水分的快速汽化造成成型塊的開裂和“放炮”現象發生，一般要將原料含水率控制在8～12%之間，所以對有的物料要進行預干燥處理，增加了加工成本。這一點，對于移動式的成型燃料加工系統來說也許是一個致命傷，因為與旋擠壓成型工藝相銜接還需有配套的烘干機。
2、活塞沖壓技術
    這種技術的優點是成型密度較大，允許物料水分高達20%左右，但因為是油缸往復運動，間歇成型，生產率不高，產品質量不太穩定，不適宜炭化。活塞式的成型模腔容易磨損，一般100h要修一次，有的含SiO2少的生物質材料可維持300h。
    2003年，河南農業大學等單位通過實施科技部“秸稈壓塊成型燃料產業化生產的可行性研究”項目，開發了HPB-Ⅲ型液壓驅動式秸稈成型機，該設備采用活塞套筒雙向擠壓間歇成型。生產率為400kg/h;噸料電耗為60～70kWh/t。
3、輥模碾壓技術
    生物質顆粒燃料的輥模輾壓成型技術是在顆粒飼料生產技術基礎上發展起來的，二者的主要區別在于纖維性物料含量的多少和成型密度的高低。用輥模輾壓式成型機生產顆粒成型燃料一般不需要外部加熱，依靠物料擠壓成型時所產生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合。對原料的含水率要求較寬松，一般在10% ~ 30%之間均能成型，其成型最佳水份為18%左右。相比于螺旋擠壓和活塞沖壓而言，輥模輾壓成型法對物料的適應性最好。因此，國內一些生產秸稈顆粒飼料的企業在生產顆粒飼料的同時也生產顆粒燃料，以提高設備的利用率。
    目前國內一些知名的飼料機械生產企業，在環模制粒機和平模制粒機的設計、制造方面，已積累了豐富的經驗，某些方面己達到世界先進水平。在生物質顆粒成型燃料加工機械的研發方面也進行了多年的探索，并取得了可喜的成績。近年來，在環模式制粒機基礎上，國內開發了環模式壓塊機，成型塊截面尺寸在35x35mm左右，生產率可達2t/h以上，是規�；�生產生物質成型燃料的一種較理想的機型。
三、國內外生物質成型燃料應用技術的發展現狀
    由于成型加工方法的不同，生物質成型燃料的的形狀和大小的差異性也很大，小的顆粒截面直徑只有6～8mm，大的燃料塊截面直徑要達100mm以上。各種成型燃料的密度大小也不盡相同，因此，生物質成型燃料的利用技術也是多種多樣的。歸納起來，除了炭化法加工以外，生物質成型燃料的直接燃燒是主要的利用方式。燃燒的爐具主要有二種，即家庭式爐灶、工業鍋爐（包括發電廠鍋爐）。
（一）炊事、供暖利用方式
    在歐美，針對一般居民家用的生物質顆粒燃料及配套的高效清潔燃燒取暖爐灶已非常普及。在北美有50萬戶以上家庭使用這種專用爐灶作為取暖爐。
    據瑞典國家能源局對外公布的資料顯示，用生物質顆粒燃料，集中供熱產生每kWh熱量的費用是燃燒輕油供熱的42%、燃燒重油供熱的58%；以家庭為單位的小型鍋爐供熱產生每kWh熱量的費用是電熱的62%，燃燒燃油供熱的57%。從節約能源、減少污染、保護生態環境以及經濟效益看，生物質燃料制備技術和高效燃燒器具開發及應用具有極廣闊的前景。
    國內方面，生物質能產業的發展已經引起各級政府的高度重視并吸引了眾多社會力量的介入。政府層面，國家農業部在2005年和2006年連續二年召開了全國性的生物質成型燃料產業發展研討會。北京市政府加大了農村生物質能源推廣力度，“百村萬戶”生物質顆�；�燃料推廣、農村戶用生物質半氣化及其成型燃料推廣等工程己在懷柔區、大興區、延慶縣全面展開，生物質顆粒燃料生產規模達到了年產5000噸。這二地都采用輥模碾壓式成型燃料加工設備加工圓柱顆�；蛐》綁K燃料，并配套研發的生物質顆粒燃料燃燒、供暖設備，取得了滿意效果。
（二）工業鍋爐燃燒技術
    生物質發電在發達國家己受到廣泛重視，主要工藝有三種：生物質鍋爐直接燃燒發電、生物質與煤混合燃燒（摻燒）發電和生物質氣化發電。
    燃煤電廠中摻燒生物質燃料發電技術在美國等地的發展較具規模。1992年，美國利用生物質發電的電站約有1000家，發電裝機容量己達650萬kW，年發電42億kWh，消耗4500萬t生物質燃料，
    在瑞典，豐富的森林資源多位于北部，而使用木材的熱電廠卻大多在南方，于是，他們建立了一家顆粒加工廠。鋸末被加工成顆粒，然后運往南方。1t顆粒能發5000kWh的電。
    在利用生物質成型燃料發電方面，代表了當今世界先進水平和發展方向的，是位于丹麥的一座叫阿文多的發電廠。這是一座裝機容量85萬kW，可在同一爐體燃燒煤、油、天然氣和生物質壓縮顆粒的多燃料方式發電廠。四根燃料供給管道連接鍋爐，分別輸送煤、油、天然氣和經過成型處理后的塊狀生物質。但我國在現有燃煤電廠中利用秸稈等生物質成型燃料替代燃煤發電方面還是空白。
    有關人士分析認為，與秸稈粉碎直接燃燒和秸稈氣化燃燒發電相比，成型燃料與煤摻燒發電技術在我國也許更有推廣前途。生物質成型燃料發電技術的優勢在于：
    1．熱能利用率高。相比于散碎狀秸稈，經壓縮成型后的秸稈成型燃料，燃燒特性明顯改善：燃燒充分，黑煙少；火力持久，爐膛溫度高。
    2．設備投資少，推廣價值大。
    國外成功的例子表明現有小火電廠經過適當技術改造就可摻燒。在國內來說，以一個裝機容量為50MW的小型熱電聯產電廠為例估算，按30%的摻燒比例，每年需秸稈成型燃料7萬t。建設成型燃料加工廠需投資200萬元，技改需投資300萬元，合計新增投資500萬元，單位千瓦投資只需0.01萬元，遠低于需要引進國外機組新建的秸稈散草發電廠以及新建秸稈氣化發電廠的投資。例如正在建設中的江蘇如東秸稈散草發電項目單位千瓦投資為1.2萬元/kW，另一建在江蘇興化的秸稈汽化發電項目單位千瓦投資為0.6萬元/kW。
    3．生物質成型燃料貯運方便，降低了流通環節的成本，有利于規�；�加工和利用。
    生物質分布極為分散，形態各異，能量密度低，給規�；�收集、運輸、存儲和利用帶來了很大不便。而且，生物質的供應具有季節性和周期性，增加了存儲的空間與成本。經過適當壓縮成型加工后，生物質的體積可減少5～10倍，原料的收集半徑可以擴大，而且運輸成本還大大降低。
    4．便于在更廣大的農村遍地開花發展生物質成型燃料加工廠，開拓就業機會、增加農民收入，改變直接焚燒后對土壤結構的破壞和對大氣環境的污染。
    國內在普通鍋爐中摻燒成型燃料方面，己開展了一些探索。在江蘇省泰興市黃橋鎮，一個農民自購了液壓活塞式成型機生產秸稈燃料棒，供應給周圍的工廠鍋爐燃用，售價500元／噸。在當地煤價600～700元／噸的情況下，這種燃料棒還是有一定的市場。四、生物質成型燃料產業發展面臨的障礙
    經過20多年的開發與應用，生物質固化成型技術開發與應用已經取得了階段性成果，其中預熱式液壓成型技術和輥模式顆粒成型技術已經趨于成熟并開始市場化運作，各種配套設備和技術及適用爐灶也在逐漸開發完善。但是生物質固化成型燃料的產業化和商業化程度還較低，缺乏自我持續發展的能力。為了探索一條適合我國國情的生物質成型技術產業化路子，真正實現生物質成型技術和成型燃料產業化，還有一些突出的制約因素和技術障礙亟待解決。
（一）生物質原料方面
    我國生物質資源豐富，不少地方在田間直接獲得農林業廢棄物的費用幾乎為零。但是，由于農林業廢棄物的收集、運輸、貯存和保管都比較困難，最終使用這些生物質資源的費用卻相對較高，且達到一定規�；虬霃胶螅�這種費用還呈邊際遞增，從而產生了所謂的生物質收集半徑和有效規模問題。生物質燃料的原料供應的季節性、收集的高成本、運輸半徑等問題往往導致成型設備閑置，自然損耗嚴重。
    特別是在較大規模的利用生物質成型燃料時，秸稈的收集問題必須引起高度重視。在發達國家，大田塊的農莊自動化生產為秸稈的收集提供了便利條件。而在我國，農業生產的分散性，給秸稈的收購帶來一定困難。應根據當地實際情況，設置秸稈收購、運輸機構，配置必要的打捆設備，設立二級儲存倉庫，制定燃料運輸調撥計劃，以保證秸稈電廠燃料的充足連續供應。另外在收集的機制、價格的調控方面，有時還需要加強政府的行政影響力。
（二）設備方面
    一是成型設備機組可靠性能較差，易損件使用壽命短，維修和更換不便，導致設備不能連續生產，故障率較高，維修頻繁，只能斷續小量生產，影響了產量和效益。
    二是成型設備能耗過高。以生產顆粒狀燃料方法為例，該工藝流程需要消耗大量能量。首先是顆粒壓制成型過程中，壓強達到50～100MPa，原料在高壓下發生變形、升溫，溫度可達100～120℃，電動機的驅動需要消耗大量的電能；其次是原料的含水率要求在12%左右，為了達到這個含水率，很多原料要烘干以后才能用于制粒；再者是壓制出來的熱顆粒需要冷卻，然后才能進行包裝。這些工藝流程均需消耗大量能量。
    三是設備系統配合協調能力差，運行不穩定。目前的國內生物質成型機多為低產率的單機生產，沒有形成配套的生產線，烘干、粉碎等配套設備。成型設備適應能力差，不同的成型設備對適用原料類型、粒度和含水率要求各不相同。
    四是燃燒設備種類少。特別是小型的燃燒生物質成型燃料的專用鍋爐還有待開發。
（三）行業管理及技術保障方面
    雖然越來越多的研究機構和企業參與到生物質固化成型的研發和生產中來，但作為一個新興產業，目前我國還沒有形成生物質固化統一的理論和標準體系，產品和設備的設計適應性、質量和使用壽命還有待進一步提高。國家對該行業的監督和管理體制也有待于進一步建立健全。
（四）運行管理及服務體系方面
    生物質壓縮成型燃料的推廣使用，存在探討和實踐運行方式的問題。在北京建設的秸稈集中氣化工程有40處以上，目前正常使用不足5%，主要原因在于沒有建立科學完善服務管理體系，設備維護和運行管理不善，用氣收費制度實行困難，集中氣化系統缺乏運行資金。生物質壓縮成型燃料發展過程中，這些問題同樣會出現并制約行業的健康持續發展。
（五）社會接受性方面
    雖然生物質固化產品在價格上很有市場競爭力，目前社會各界對生物質顆粒產品具有高能、環保、使用方便的特性認識不夠，甚至許多用能單位根本就不知道有生物質顆粒產品，更談不上認識和使用。但是生物質固化技術能夠實現生物質資源向高品位技術的轉化，變廢為寶，可謂一舉兩得，因而受到社會的歡迎是不言而喻的。
五、推動生物質成型燃料產業發展的對策和建議
（一）強化行業指導，開展市場研究
    國家要盡快組織有關專家認真研究和分析我國生物質固化成型燃料加工和應用技術的發展現狀，所面臨的障礙以及需要解決的問題，編制秸稈固化成型技術中長期發展規劃。要鼓勵相關科研單位、專家和生產企業相互協同，推進生物質利用技術的商品化工作，制定嚴格的技術標準，加強技術監督和市場管理，規范市場活動，為生物質技術的推廣創造良好的市場環境。
同時要加強市場研究，關注不同重點區域農村、城市和工業的市場需求，也要根據不同用戶的需要，開發系列化、多樣化產品。
（二）加強政策扶持和引導，因地制宜示范推廣
    我國生物質固化成型技術目前還處于發展的初期，產業規模小，獲益能力低，尚不具備參與市場競爭的能力。因此，必須得到國家和各級政府宏觀調控政策的保護。利用<可再生能源法》頒布的契機，國家相關行業主管部門和各級政府要從全局的長遠的益出發，增加對生物質固化成型的科研、技術產品的研制和開發的財政資助和政策導向，加速產品工藝技術的突破和系統開發的過程。加大產業化建設和服務體系的信貸規模，提供長期的低息貸款，提高資金使用效果。制訂減免稅收、價格補貼和獎勵政策，加速生物質固化成型產品進入市場，提高產品競爭力。國家有關部門要加大生物質成型燃料加工和應用技術的示范推廣力度，針對不同的生物質成型燃料利用方式，選擇典型區域和目前較成熟的技術，建立示范推廣基地，以積累生物質成型燃料產業化的經驗，推動技術進步。
（三）加大科技攻關力度，促進裝備生產規模化
    針對制約生物質致密成型技術發展的障礙因素和技術難題，集中資金，強化各級研究部門和生產企業間的協作和配合，加強對生物質固化成型技術的科研投入和科技攻關力度。建立產、學、研一條龍開發模式，對高產率、規模化成套設備進行研究、示范、推廣和商業化服務。要鼓勵企業打破部門、地區界限，實行橫向聯合，對技術上基本成熟的定型產品組織專業化生產，促進生物質固化成型技術和成型燃料產業化的良性發展。
    生物質固化成型技術的推廣使用，有賴于成型設備及專用爐具生產的規�；�。要通過試點工程，逐步完善現有技術，實現設備生產規�；�、產業化，形成完善的設備生產、原料收集、產品配送體系，在生產實踐中提高并考驗生物質能技術的可靠性和經濟性，有效降低生物質固化產品的生產成本，為新型生物質固化燃料的廣泛使用提供必要條件。
（四）積極開展國際交流與合作
    生物質能開發利用是當今國際上的一大熱點，要抓住這一大好時機，繼續堅持自主開發與引進消化吸收相結合的技術路線，積極開展對外交流和合作。要有目的、有選擇地引進諸如國外先進的生物質收獲致密成型工藝技術和主要設備，在高起點上發展我國的生物質致密成型技術，進一步拓寬合作領域，加強與國際組織和機構的聯系與合作，采取切實步驟，為吸收國際機構和社會團體、企業家和個人來華投資、獨資或合資開辦生物質能實體創造條件。
    （轉載請注明：富通新能源秸稈顆粒機m.ac12313.com）