0、引言
生物質(zhì)能作為僅次于煤炭、石油和天然氣的世界第四大能源，其組成是碳氫化合物，資源總量十分豐富，分布廣泛。在國內(nèi)局部經(jīng)濟不發(fā)達區(qū)域和廣大農(nóng)村地區(qū)，生物質(zhì)能仍然是主要的能量來源。我國是生物質(zhì)能源消耗最大的國家，2006年實施《中華人民共和國可再生能源法》將生物質(zhì)能等可再生能源的科學技術研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為國家科技發(fā)展與高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)先領域。目前在生物質(zhì)能源開發(fā)利用過程中，由于生物質(zhì)原料結構疏松、分布分散、占用空間大，作為燃料存在能量密度小、直接燃燒的熱效率低、運輸和儲存成本高等問題，其規(guī)模化利用較困難，經(jīng)濟效益較差，造成在農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)大量秸稈資源過剩，秸稈就地焚燒，污染大氣環(huán)境。充分合理開發(fā)使用生物質(zhì)能，改善我國的能源利用環(huán)境和人類的生態(tài)環(huán)境，清潔、高效地開發(fā)利用生物質(zhì)顆粒燃料，加大生物質(zhì)能源的高品質(zhì)利用具有重要的意義，富通新能源生產(chǎn)銷售的
秸稈顆粒機、
木屑顆粒機、秸稈壓塊機專業(yè)壓制
生物質(zhì)成型顆粒燃料。
1、生物質(zhì)顆粒燃料來源
依據(jù)來源的不同，將適合于能源利用的生物質(zhì)可分為農(nóng)林生物質(zhì)、生活污水和工業(yè)有機廢水、城市固體廢物及畜禽糞便等。
(1)農(nóng)林生物質(zhì)
農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源是指農(nóng)業(yè)作物（包括能源植物）；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈；農(nóng)業(yè)加工的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、水生植物等。林業(yè)生物質(zhì)資源是指森林生長和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源，包括薪炭林、在間伐作業(yè)中的零散木材、樹葉等；木材采運和加工過程中的鋸末、木屑、板皮等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等。其中，農(nóng)作物秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也是我國農(nóng)村的傳統(tǒng)燃料，傳統(tǒng)方式利用秸稈直接燃燒的轉換效率僅為10%～20%左右。
(2)禽畜糞便
畜禽糞便是畜禽排泄物的總稱，它是其他形態(tài)生物質(zhì)（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。禽畜糞便是一種重要的生物質(zhì)能源。除在牧區(qū)有少量的直接燃燒外，禽畜糞便主要是作為沼氣的發(fā)酵原料。中國主要的禽畜是雞、豬和牛，根據(jù)計算，目前我國禽畜糞便資源總量折合7840多萬噸標煤。
(3)生活垃圾及有機污水
隨著城市規(guī)模的擴大和城市化進程的加速，城鎮(zhèn)生活垃圾量以每年10%左右的速度遞增。城鎮(zhèn)生活垃圾主要是由居民生活垃圾、商業(yè)、服務業(yè)垃圾和少量建筑垃圾等廢棄物所構成的混合物，成分比較復雜。有機污水指的是豐富有機物質(zhì)的排放廢水，其中包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及生活污水等。從生物制氫的成本角度考慮，利用單一基質(zhì)制取氫氣的費用比較高，而利用工農(nóng)業(yè)有機廢水等廉價的復雜基質(zhì)來制取氫氣，能使廢物質(zhì)得到資源化處理，降低生產(chǎn)成本。食品類廢棄物是生活垃圾及有機污水的主要組成部分，有機物含量高，易降解。其中植物油及地溝油等廢油脂作為原料可用于生產(chǎn)生物柴油，轉化率可達到60%～90%。
2、生物質(zhì)顆粒燃料轉化類別分析
上述生物質(zhì)原料必須經(jīng)過特殊制備方法以提高能量轉化率，降低污染，提高儲存和運輸性能，生物質(zhì)能轉化利用途徑主要包括燃燒、熱化學法、生化法、化學法和物理化學法等。針對不同類別生物質(zhì)原料，不同的制備方法和工藝可加工不同形態(tài)的生物質(zhì)顆粒燃料，如固體燃料（木炭或成型燃料）、液體燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和氣體燃料（氫氣、生物質(zhì)燃氣和沼氣等）。
固體燃料制備主要采用固化成型的方法，利用木質(zhì)素充當黏合劑將農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)的廢棄物壓縮為成型燃料，提高能源密度，是生物質(zhì)預處理的一種方式。有效改變生物質(zhì)密度，提高燃燒和儲存、運輸性能。主要原料為農(nóng)林類生物質(zhì)，如秸稈、木屑等，可用于燃燒發(fā)電等場合。熱解的方法可產(chǎn)生作為副產(chǎn)品的木炭類固體燃料。
熱解和液化、酯化、酶化可產(chǎn)生液體燃料，熱解是在隔絕空氣或通入少量空氣的條件下，利用熱能切斷生物質(zhì)大分子中的化學鍵，使之轉變?yōu)榈头肿游镔|(zhì)，產(chǎn)生甲醇、木焦油、木餾油等。直接液化是把固體生物質(zhì)在高壓和一定溫度下進行加氫反應，直接轉化為液體燃料的熱化學反應。與熱解相比，直接液化可以生產(chǎn)出物理穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都更好的液體產(chǎn)品。酯化是指將植物油與甲醇或乙醇在催化劑和230～～250℃條件下進行酯化反應，生成生物柴油，并獲得副產(chǎn)品甘油。
氣體燃料根據(jù)不同燃料對象有多種制備方法。酶化方法可生產(chǎn)最常見的沼氣，生物轉化出如甲烷等氣體燃料，原料來源于農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、有機廢水等。利用水電解法、熱化學法、光電化學法等從污水中制取氫氣。氣化是以氧氣、水蒸氣或氫氣等作為氣化劑，在高溫下通過熱化學反應將生物質(zhì)中可燃部分轉化為可燃氣（主要為一氧化碳、氫氣和甲烷等）的熱化學反應。氣化可將生物質(zhì)轉換為高品質(zhì)的氣態(tài)燃料。
3、制備技術及設備比較
生物質(zhì)固化成型在加工方式上可分為冷壓成型與熱壓成型，工藝過程包括生物質(zhì)收集、粉碎、脫水、加粘結劑、預壓、加熱、壓縮、保型、切割、包裝等環(huán)節(jié)，熱壓成型工藝是目前普遍采用的生物質(zhì)固化成型工藝。冷壓成型是在常溫下將添加粘結劑的生物質(zhì)顆粒高壓擠壓成型的過程。其粘接力主要是靠擠壓過程所產(chǎn)生的摩擦熱，使生物質(zhì)中木質(zhì)素產(chǎn)生塑化粘接。常用設備為螺旋擠壓式成型機、活塞沖壓式成型機和壓輥式顆粒成型機等，其中壓輥式顆粒成型采用的是冷壓（濕壓）成型工藝，活塞沖壓式、螺旋擠壓式成型機都采用熱壓成型工藝。活塞式成型機可使用機械動能或液壓能驅(qū)動，壓縮塊密度達0.8～1.1t/m2。成型質(zhì)量決定于壓力、物料含水率、成型溫度。研究發(fā)現(xiàn)，熱壓成型在含水率15%、溫度250℃左右效果較好。固化成型的難題是加工過程中的能耗較高、振動大，同時由于采用壓縮和擠壓的方法，模具磨損嚴重。
熱解設備是以流化床技術為基礎的生物質(zhì)熱裂解液化反應器，根據(jù)熱解過程的溫度變化和生成產(chǎn)物的情況，可以分為干燥階段、預熱解階段、固體分解階段和煅燒階段。最終產(chǎn)物是木制炭和木焦油、木煤氣。熱解溫度、壓力、升溫速率等外部特性會影響熱解過程和產(chǎn)物，中等溫度(500 -600℃)下的快速熱解有利于生產(chǎn)液體產(chǎn)品，其收率可達80%。直接液化采用催化加氫液化技術，在20MPa氫壓和380℃下進行，經(jīng)過后期精制，可獲得生物原油或生物柴油等碳氫液體燃料。
氣化方法主要采用固定床氣化爐、流化床氣化爐實現(xiàn)，生物質(zhì)在高溫條件下與氣化劑（空氣、氧氣及水蒸氣）反應經(jīng)過氣化、冷卻、除塵、除焦處理得到可燃氣體。氣化過程中，生物質(zhì)顆粒由氣化爐頂部加入，氣化劑由氣化爐底部加入，兩者逆流接觸，相對于氣體的上升速度而言，生物質(zhì)顆粒下降速度很慢，為固定床氣化工藝。流化床氣化是以粒度為0～10mm的小顆粒為原料，在氣化爐內(nèi)使其懸浮分散在垂直上升的氣流中，處于沸騰流動態(tài)進行氣化反應。產(chǎn)物為甲烷、氫氣等可燃氣體。沼氣是各種有機物質(zhì)在隔絕空氣、適宜的溫度和濕度下，經(jīng)過厭氧微生物的發(fā)酵作用鋤生的可燃燒氣體。沼氣的主要成分是甲烷，約占所產(chǎn)生的各種氣體的60%～80%，發(fā)酵過程主要在沼氣池中完成。沼氣生產(chǎn)原料以畜禽糞便為主，因為有機污水中有機物含量高，目前已經(jīng)有研究利用有機污水作為沼氣原料。
固化成型燃料具有熱值高、燃燒充分、使用方便、便于儲存運輸?shù)葍?yōu)點；生物質(zhì)制取氫氣或乙醇等的技術仍處于研發(fā)階段，價格難以與石油產(chǎn)品競爭；熱解和氣化獲得的產(chǎn)物是氣態(tài)或液態(tài)燃料，不僅使生物質(zhì)能流密度大為提高，提升了能量品質(zhì)，而且成本較低；通過催化加氫的方法直接液化可獲得生物油，應用范圍和附加值大大提高，但目前技術相對復雜，成本較高。沼氣的制備條件較低，不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生二次污染，但發(fā)酵時間長，轉換效率低。
4、結論
現(xiàn)有的生物質(zhì)顆粒燃料制備技術各有優(yōu)缺，有些在制備過程中能耗過高，有些在制備過程中會產(chǎn)生二次污染，因此，針對不同的生物質(zhì)原料、不同的應用領域，應該采取不同的燃料形態(tài)。目前開發(fā)生物質(zhì)顆粒燃料替代礦物燃料以減少對資源逐漸衰竭的依賴和緩解對環(huán)境造成的影響，已為全球關注，在生物質(zhì)能源領域已經(jīng)有了相當深入的研究和示范性應用，隨著生物質(zhì)顆粒燃料制備技術的成熟和完善．生物質(zhì)能將成為最具競爭力的能源。
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