生物質(zhì)固化成型技術(shù)是將各類生物質(zhì)原料經(jīng)粉碎、干燥、高壓成型等環(huán)節(jié)使原來分散的、沒有一定形狀的原料壓縮成具有一定形狀、密度較大的成型燃料，其用途非常廣闊，可以用于鍋爐和煤氣發(fā)生爐，也可用于工業(yè)、家庭和農(nóng)業(yè)園林暖房供暖，是一種極具競爭力的燃料。目前，生物質(zhì)成型燃料主要以棒狀、塊狀、顆粒狀3種形式存在。
我國擁有非常豐富的生物質(zhì)資源，但大多以散拋型低容重的能源形式存在，存在資源分散、能量密度低、儲運不方便等缺點，嚴重制約著我國牛物質(zhì)能源的大規(guī)模應用，因此生物質(zhì)高新轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究成為開發(fā)利用生物質(zhì)能的重點，其中生物質(zhì)成型技術(shù)是比較成熟的轉(zhuǎn)換技術(shù)之一。我國生物質(zhì)成型技術(shù)的發(fā)展較晚，20世紀80年代才開始引進螺旋推進式秸稈成型機，研究生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)。經(jīng)過多年的開發(fā)研究，我國生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)已經(jīng)取得了階段性成果，研發(fā)了螺旋擠壓式、活塞沖壓式、模輥碾壓式3種固體成型燃料生產(chǎn)設(shè)備，促進了生物質(zhì)固體成型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雖然我國在生物質(zhì)成型技術(shù)方面取得了一定的成果，但是，在成型過程中仍然有許多的技術(shù)不成熟，這也是制約我國成型燃料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要因素之一。
1、我國生物質(zhì)成型燃料發(fā)展的長期目標
生物質(zhì)能源是我國重點發(fā)展的可再生能源之一，尤其是生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的發(fā)展。從“十二五”提出的生物質(zhì)能源規(guī)劃中可以預見，在未來十五年內(nèi)生物質(zhì)成型燃料將會成為所有生物質(zhì)能源中發(fā)展速度最快、規(guī)模最大的能源。表l是我國生物質(zhì)能源長期的發(fā)展目標，從表1可以看出，我國在“十二五”可再生能源規(guī)劃中已經(jīng)加大了對生物質(zhì)能源的發(fā)展力度，特別是生物質(zhì)成型燃料在最近幾年發(fā)展的速度已是前所未有。我國成型燃料的具體發(fā)展目標是：到2020年，使生物質(zhì)成型燃料成為普遍使用的一種優(yōu)質(zhì)燃料。
2、國內(nèi)外成型技術(shù)的研究狀況
生物質(zhì)能的研究與開發(fā)已經(jīng)成為全球熱門課題之一，受到了世界各國政府與科研人員的廣泛關(guān)注。早在20世紀30年代，日本、西歐國家等就開始研究成型技術(shù)。20世紀70年代以來，隨著全球性石油危機的沖擊和環(huán)保意識的提高，世界各國越來越認識到開發(fā)和高效轉(zhuǎn)換生物質(zhì)、能的重要性，紛紛投入資金和技術(shù)力量研究和開發(fā)生物質(zhì)成型技術(shù)及設(shè)備ll31。美國20世紀末已在25個州興建了日產(chǎn)量250-300 t的樹皮成型燃料加工廠，進行工廠化生產(chǎn)。歐洲的荷蘭、瑞典、比利時、芬蘭、丹麥等國在20世紀70年代已有了沖壓式成型機、顆粒成型機及配套的燃燒設(shè)備：亞洲的泰國、印度、韓國、菲律賓等國在20世紀80年代已建了不少生物質(zhì)同化、碳化專、業(yè)生產(chǎn)工廠，并研制出相關(guān)的燃燒設(shè)備。目前，發(fā)達國家對生物質(zhì)成型技術(shù)的研究已相當成熟，生物質(zhì)固體成型燃料已經(jīng)商品化，而且相關(guān)技術(shù)已被許多國家引進和效仿。當前研究的熱點已轉(zhuǎn)變?yōu)闊峤庖夯夹g(shù)、生物質(zhì)制氧技術(shù)、工程藻類法制生物柴油、纖維素制乙醇、二氧化碳轉(zhuǎn)換為能源等。
我國生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)始于20世紀80年代。1990年以來，機械螺桿式、柱塞式成型技術(shù)得到發(fā)展。20世紀90年代，河南農(nóng)業(yè)大學成功研制了HPB系列液壓驅(qū)動式成型機．現(xiàn)已在國內(nèi)形成了產(chǎn)業(yè)化。進入2000年以后，生物質(zhì)同體成型技術(shù)得到明顯的的進展，成型設(shè)備的生產(chǎn)和應用已初步形成了一定的規(guī)模，且大部分為飼料設(shè)備生產(chǎn)廠轉(zhuǎn)型而來。近幾年，隨著我園經(jīng)濟的快速發(fā)展以及我國政府對發(fā)展生物質(zhì)能源的高度重視，我圍生物質(zhì)成型燃料技術(shù)已趨向成熟，而且部分已實現(xiàn)了商業(yè)化。目前，國內(nèi)一些知名的成型設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，在環(huán)模制粒機和平模制粒機的設(shè)計、制造方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗．某些方面已達到世界先進水平，如濟寧市田農(nóng)機械有限公司生產(chǎn)的MZLH-系列環(huán)模制粒機是在吸收國外先進生產(chǎn)技術(shù)并結(jié)合我周圍情自主研發(fā)的新型牛物質(zhì)制粒沒備：一些高校及科研單位正在積極開發(fā)適合我國國情的生物質(zhì)成型設(shè)備，并已成功研制出了一適合我國國情的成型設(shè)備，如2006年河南農(nóng)業(yè)大學研制的HPB-Ⅳ型液壓驅(qū)動活塞式成型機和遼寧省能源研究所研制的BI0-37型制粒設(shè)備，其技術(shù)水準已到達國家先進水準。但是總體來看，我同的生物質(zhì)成型裝備在設(shè)備的實用性、系列化、規(guī)模化上還很不足，距國際先進水平還有不小的差距。
3、我國成型燃料發(fā)展過程中遇到的問題
3.1資源及原料收集、儲運問題
3.1.1資源問題我國的生物質(zhì)能資源種類繁多，主要有農(nóng)作物秸稈、木屑、畜禽糞便、能源作物（植物）、丁業(yè)有機廢水、城市生活污水和垃圾等。而用于生物質(zhì)成型燃料的原料大部分是農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物、林業(yè)生物質(zhì)資源等，其中秸稈是同體成型燃料原料的主要來源。我國農(nóng)作物秸稈數(shù)量大、種類多、分布廣，每年秸稈理論資源約為8.2億t，折合約4.1億t標準煤，扣除T業(yè)、秸稈還田、畜牧飼料、及農(nóng)民生活散燒和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所消耗的部分，只有很少的一部分可作為成型燃料的原料使用，造成了用于轉(zhuǎn)化成能源的秸稈資源遠低于秸稈產(chǎn)量的現(xiàn)象。我罔秸稈資源不但利用單一，而且綜合利用及轉(zhuǎn)化效率也低，其主要的難點在于：對于秸稈綜合利用的認知不足，缺乏促進秸稈綜合利用的鼓勵政策，經(jīng)濟實用的配套技術(shù)設(shè)備匱乏閻。由于從事能源戰(zhàn)略研究的學者們沒有對秸稈實際可用量做研究，資源的不穩(wěn)定性往往使原料價格波動、成本上漲最終導致企業(yè)停產(chǎn)、工人下崗，嚴重影響我國成型燃料的快速發(fā)展。
3.1.2原料收集、儲運問題我國秸稈等生物質(zhì)資源具有分布不集中的特點，全國每年7億多t的秸稈主要分布在l億hm2土地上，而非集中產(chǎn)生，岡此對秸稈的收集要耗費很大的人力和財力．這對一些中小企業(yè)來說已經(jīng)超過了其承受的范圍。我國農(nóng)村地區(qū)實行土地承包責任制，秸稈收集運輸主要以人力為主，與國外的機械化集中生產(chǎn)相比，在效率上存在很大的差距。因此，原料收集是我國成型燃料推廣的第一個瓶頸。目前我同原料收集的主要方式有3種（表2）。從表2可以看出，原料的收集半徑隨著投資規(guī)模和生產(chǎn)能力的增加而增大，而運輸費用隨著收集半徑的曾加而上升，收集的難易程度也隨著收集半徑的增加而曾大。收集費用的升高會使得總生產(chǎn)成本上升。在我國新疆地區(qū)，生物質(zhì)成型過程中各個環(huán)節(jié)所需的成本包括收集成本100元/t、成型消耗的成本110元/t、運輸成本240元/t、其他成本180元/t，每噸總成本630元，當其價格高于煤時，成型燃料就失去了市場競爭優(yōu)勢。據(jù)估計，在新疆地區(qū)，當成型燃料的銷售價格在800元/t以內(nèi)時，與傳統(tǒng)的化石能源相比就具有市場競爭優(yōu)勢。因此，企業(yè)不但要充分考慮到原料的收集難度，還要根據(jù)自身的情況確定最佳的收集半徑以獲得最好的收益水平。
3.2成型工藝及成型設(shè)備問題
生物質(zhì)壓縮技術(shù)發(fā)展至今，已開發(fā)了多種成型丁藝和成型設(shè)備。根據(jù)主要工藝特征的差別，可分為熱壓成型技術(shù)、冷壓成型技術(shù)和炭化成型技術(shù)。目前，熱壓成型技術(shù)是我國主要研究的成型技術(shù)，但熱壓成型技術(shù)對溫度、原料的含水量有較高的要求，分別必須控制在200℃、6%~12%之間。另外，熱壓成型技術(shù)能耗較高，成型塊熱值損耗較大，成型過程中分解出的揮發(fā)物容易對環(huán)境造成污染，危害人體健康。其工藝流程為：
冷壓成型技術(shù)一般需要很大的成型壓力，而且要加入粘結(jié)劑等額外工序。炭化成型技術(shù)是將生物質(zhì)成型燃料經(jīng)十燥后，置于炭化設(shè)備中，在缺氧的條件下悶燒，即可得到機制木炭的技術(shù)，由于炭化后的原料在擠壓成型后有維持既定形狀的能力較差，存儲、運輸和使用時容易開裂或破碎等缺陷，也不適合大力推廣應用。因此，我們要加快發(fā)展新的成型工藝來降低總生產(chǎn)成本的投資，避免對環(huán)境造成污染和損害人體健康，并保證成型燃料的質(zhì)量。
目前，國內(nèi)外最常見的壓縮成型設(shè)備主要包括螺旋擠壓式成型機、活塞沖壓式成型機和壓輥式顆粒成型機。模輥式成型設(shè)備具有生產(chǎn)效率高、對原料的含水率要求較低、成型過程不用添加粘結(jié)劑等優(yōu)點，適合大規(guī)模生產(chǎn)，其中平模式制粒機是目前國內(nèi)最先進的機型。生物質(zhì)成型燃料不僅與成型工藝有關(guān)，而且與成型設(shè)備也有密切的關(guān)系，成型設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性、適應性的好壞都直接影響著成型燃料的質(zhì)量。我國用于生物質(zhì)成型的設(shè)備普遍存在以下問題：一是成型部件磨損快，使用壽命短，維修費用高：二是可靠性、穩(wěn)定性以及與原料的匹配性差：三是能耗高。
3.3技術(shù)后續(xù)乏力，產(chǎn)業(yè)體系薄弱
經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國同體燃料成型技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的成就，但是與國外先進的成型技術(shù)相比還有一定的差距。其原岡主要有兩個：一是長期以來，我國可再生能源缺乏明確的發(fā)展目標，對可再生能源的技術(shù)、資金的投入較少，使得我國在成型燃料發(fā)展的技術(shù)上發(fā)展較慢；二是技術(shù)研發(fā)能力、設(shè)備制造能力弱，技術(shù)和設(shè)備較多依靠進口。同時，可再生能源資源評價、技術(shù)標準、產(chǎn)品檢測、認證體系不完善，沒有形成支撐可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)服務體系。
4、我國成型燃料的發(fā)展前景
目前，隨著化石能源的不斷消耗，環(huán)境不斷惡化，已引起世界各國的廣泛關(guān)注。開發(fā)清潔的可再牛能源成為解決能源危機和環(huán)境污染的重要途徑。生物質(zhì)能源具有良好的穩(wěn)定性和儲能性，具有能源替代，減排環(huán)保和促進農(nóng)村經(jīng)濟三重功能。因此，許多國家把生物質(zhì)能源作為21世紀科技發(fā)展的戰(zhàn)略重點。中國科學院生物質(zhì)資源領(lǐng)域戰(zhàn)略研究組在中國至2050年生物質(zhì)資源科技發(fā)展路線圖中指出，實現(xiàn)中國由生物質(zhì)資源大國向生物質(zhì)資源強國及生物經(jīng)濟強同的根本轉(zhuǎn)變是未來我國生物質(zhì)科技發(fā)展的總體目標。
為減少我國對化石能源進口的依賴和對環(huán)境造成的
不利影響，以及維持我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展所需的能源供應，我國也加大了對牛物質(zhì)能源的發(fā)展力度。日前，我國正在加快推進新農(nóng)村建設(shè)，解決偏遠地區(qū)的能源供應和環(huán)境問題成為首要任務。由于我國農(nóng)村地區(qū)生物質(zhì)資源豐富，農(nóng)民對生物質(zhì)資源的不合理利用給當?shù)氐沫h(huán)境帶來了極大的破壞，也浪費了巨大的生物質(zhì)資源。為此，解決農(nóng)村能源供應及環(huán)境問題就需要我國政府加大力度對農(nóng)村生物質(zhì)能源的利用。其中，發(fā)展生物質(zhì)成型技術(shù)是一條行之有效的途徑，尤其是在當今農(nóng)民工就業(yè)困難的時候，發(fā)展生物質(zhì)成型技術(shù)意義就顯得十分重要。目前，我國正在加大對綠色能源示范縣的建設(shè)。“十二五”期間，我國已明確要興建200個綠色能源示范縣來推動實現(xiàn)“十二五”提出的“到2020年我國生物質(zhì)成型燃料年利用量達到5000萬t”的發(fā)展目標。早在哥本哈根聯(lián)合國氣候變化大會召開前，國務院就宣布，以2005年為基期，到2020年，我國的單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要消減40%-45%的Fi標。這一系列舉措對發(fā)展我國成型燃料產(chǎn)業(yè)都將起到極大的推動作用。另外，隨著我國逐漸擺脫貧困、走向富裕，城鄉(xiāng)工業(yè)及生活對能源需求的不斷增加，以及我國私人機動車保有量以平均每5年翻一番還多的數(shù)量發(fā)展，我國將面臨嚴重的能源短缺問題。為此，發(fā)展清潔而又高效的生物質(zhì)能源，尤其是生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展勢在必行，而且具有十分廣闊的發(fā)展前景。
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1、秸稈顆粒機
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3、秸稈壓塊機
