中國(guó)20世紀(jì)80年代引進(jìn)國(guó)外技術(shù)開始研究開發(fā)生物質(zhì)成型技術(shù),目前已初具規(guī)模.經(jīng)過(guò)不斷的研究與開發(fā),已經(jīng)取得了較大的發(fā)展,全國(guó)研究生產(chǎn)成型設(shè)備的企業(yè)或科研單位已有幾十家[13].在中國(guó)要形成新的產(chǎn)業(yè)只是早晚的問題,但是要真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,還有一些突出的制約因素和技術(shù)障礙亟待解決.
1、生物質(zhì)成型設(shè)備面對(duì)的問題。
1.1設(shè)備機(jī)組可靠性能較差
設(shè)備的可靠性屬于最主要的制約因素,共同存在于技術(shù)與設(shè)備中.一是主要工作部件的工作壽命短,二是設(shè)備系統(tǒng)配合協(xié)調(diào)能力差,運(yùn)行不穩(wěn)定.技術(shù)比較成熟的螺桿擠壓式成型機(jī),由于螺桿一直處于高溫高壓下工作,其磨損壽命不足100h。盡管國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家及科研單位對(duì)此進(jìn)行了研究,一定程度上提高了成型部件的耐磨性,壽命已達(dá)到500h,但其成本較高,生產(chǎn)工藝復(fù)雜.既是從國(guó)外進(jìn)口的此類成型機(jī)組,也存在同樣的問題.液壓活塞沖壓式生物質(zhì)成型機(jī)國(guó)內(nèi)外也很多,并取得了技術(shù)突破,使得主要工作部件壽命可達(dá)1800h,但是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)分析,比能耗、比投資及產(chǎn)品成本都高于其他類型的
顆粒機(jī)等成型機(jī),而且運(yùn)行不太穩(wěn)定,連續(xù)工作能力差.目前的國(guó)內(nèi)生物質(zhì)成型機(jī)普遍生產(chǎn)能力偏低,單位能耗過(guò)大,成型設(shè)備的工作可靠性差,仍需要投入大量資金與技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善更新.
1.2成型設(shè)備適應(yīng)范圍小,規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一
國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)各自為是,相互獨(dú)立.還沒有形成統(tǒng)一的理論體系,成型機(jī)械(系統(tǒng))千差萬(wàn)別,適用范圍頗受局限.一是不同的成型機(jī)對(duì)原料的粒度和含水率要求不盡相同:從6%～35%不等,超出正常范圍就會(huì)導(dǎo)致不能成型或能耗增大，從而導(dǎo)致因各地原料不同而配備各種專門設(shè)計(jì)的成型設(shè)備[16～27].二是不同的成型設(shè)備適用的原料要求嚴(yán)格:為鋸末、木屑設(shè)計(jì)的成型設(shè)備不能處理生物質(zhì)秸稈等;能處理秸稈的成型設(shè)備對(duì)稻殼無(wú)能為力;處理稻殼的成型設(shè)備卻奈何不得棉花稈等等.
成型技術(shù)的研究與應(yīng)用受當(dāng)?shù)刭Y源的影響,也受技術(shù)本身的局限;不同類型的成型設(shè)備由于受設(shè)計(jì)限制很難適應(yīng)多種的原料,也就不易形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范.現(xiàn)有國(guó)內(nèi)技術(shù)的成型設(shè)備中螺旋擠壓成型設(shè)備以處理鋸末木屑為主,要求原料含水率為6%～12%;活塞沖壓成型機(jī)適用原料較廣(生物質(zhì)秸稈、鋸末木屑、紙屑、有機(jī)物廢渣等),對(duì)單純的稻殼處理有一定難度,對(duì)含水率要求8%～18%;常溫輥壓成型設(shè)備常以谷草類生物質(zhì)為原料,要求含水率在8%～35%左右既可成型,但能耗較大.
1.3配套設(shè)備不足,技術(shù)后續(xù)乏力
目前國(guó)內(nèi)沒有形成配套的生產(chǎn)線,而且烘干設(shè)備、粉碎設(shè)備等沒有統(tǒng)一的規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn),多數(shù)是根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)、加工,只為短期運(yùn)行,沒有長(zhǎng)遠(yuǎn)打算.成型燃料的包裝自動(dòng)化程度低,規(guī)模小;生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備尚處于研究開發(fā)階段,產(chǎn)品規(guī)格單一,應(yīng)用范圍有局限性,還不具備商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力.多數(shù)企業(yè)定量生產(chǎn)小規(guī)模經(jīng)營(yíng),很難長(zhǎng)期支撐,科研單位無(wú)生產(chǎn)制造能力,委托加工單位生產(chǎn),由于模具造價(jià)高,又無(wú)能力批量生產(chǎn),造成設(shè)備制造成本居高不下;還有些是小企業(yè)與科研單位邊試驗(yàn)邊生產(chǎn)改進(jìn),經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益短期內(nèi)不明顯,科研經(jīng)費(fèi)明顯不足,導(dǎo)致科研單位的試驗(yàn)工作進(jìn)展緩慢,甚至半途而廢,以至于科研人員流失,研發(fā)人員日漸減少或轉(zhuǎn)行.
1.3設(shè)備連續(xù)運(yùn)行能力低
由于原料的供應(yīng)受季節(jié)、成本、運(yùn)輸半徑等影響難以滿足連續(xù)生產(chǎn)的需求,設(shè)備只好間歇工作,一年中有多半時(shí)間處于閑置狀態(tài),導(dǎo)致資源浪費(fèi),設(shè)備自然損耗嚴(yán)重,增大了設(shè)備回收年限[9].若要滿足設(shè)備連續(xù)生產(chǎn),一要擴(kuò)大運(yùn)輸半徑,二要增大儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù),這2種方法都會(huì)導(dǎo)致投資增加.最好的方法是設(shè)備具有廣泛的適應(yīng)性,對(duì)原料“不挑剔”,這樣才可以最大限度的減少額外的投資.另外,由于關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵材料不過(guò)關(guān),使得設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定,故障率較高,維修頻繁,影響連續(xù)生產(chǎn).
生物質(zhì)成型技術(shù)在中國(guó)還沒有產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗(yàn),仍然缺少生產(chǎn)實(shí)用的技術(shù)數(shù)據(jù),距離商品化推廣實(shí)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走.為了探索一條適合中國(guó)國(guó)情的生物質(zhì)成型技術(shù)產(chǎn)業(yè)化路子,讓成型設(shè)備及成型燃料商品化,就必須針對(duì)影響生物質(zhì)成型技術(shù)的諸因素,盡快找到解決問題的途徑.
2、 解決問題的對(duì)策
2.1加緊科研攻關(guān),積極改進(jìn)設(shè)備
對(duì)于技術(shù)上已經(jīng)成熟的設(shè)備要積極推廣,商業(yè)示范運(yùn)行;對(duì)于技術(shù)或工藝還有欠缺的要集中力量科研攻關(guān),讓產(chǎn)品早日投放市場(chǎng),適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),不斷完善生產(chǎn)工藝.目前比較成熟的生物質(zhì)成型技術(shù)有螺旋擠壓成型、環(huán)模壓輥擠壓成型、液壓活塞成型技術(shù)等.不同地區(qū)的林業(yè)廢棄物、農(nóng)作物秸稈不盡相同,也應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況選擇不同的生物質(zhì)成型技術(shù).在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)尤其是大型農(nóng)場(chǎng),由于農(nóng)作物秸稈非常豐富,可以大力推廣液壓生物質(zhì)成型設(shè)備;在林區(qū)或農(nóng)場(chǎng)為了便于處理木屑及枯枝、木片,宜以螺旋擠壓成型系統(tǒng)為主;草原牧區(qū)則最好發(fā)展?jié)駢撼尚图夹g(shù),將牧草制成生物成型磚,即可用作備用燃料,又可以作為儲(chǔ)存飼料[1,23].遼寧省能源研究所、陜西省武功縣輕工機(jī)械廠等研制的螺旋擠壓成型機(jī)的螺桿磨損壽命已大幅度提高;清華大學(xué)等研制生產(chǎn)的環(huán)模壓輥擠壓成型機(jī)生產(chǎn)能力可以調(diào)節(jié)從0.1～3t・h-1;河南農(nóng)業(yè)大學(xué)等研制生產(chǎn)的液壓活塞成型設(shè)備(第三代)已在大型農(nóng)場(chǎng)示范運(yùn)行,工作性能穩(wěn)定,連續(xù)作業(yè)能力強(qiáng),尤其適應(yīng)能力好,對(duì)于生物質(zhì)秸稈類、農(nóng)林廢棄物、紙屑、廢渣均能很好的運(yùn)行處理.
2.2 制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)先進(jìn)產(chǎn)品
目前國(guó)內(nèi)幾十家生物質(zhì)成型技術(shù)科研單位與生產(chǎn)企業(yè)所進(jìn)行的研究相互獨(dú)立,缺少合作,既浪費(fèi)人力物力,又限制了這一產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展.產(chǎn)品制造質(zhì)量、工藝水平參差不齊.所有同類科研單位與生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該聯(lián)合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短,抓住機(jī)遇,共謀發(fā)展,為使生物質(zhì)成型技術(shù)早日產(chǎn)業(yè)化,造福社會(huì)而共同努力.可以借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家成立協(xié)會(huì),定期舉辦年會(huì),互相交流信息.主管部門積極制定成型設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,嚴(yán)格管理,淘汰落后產(chǎn)品,開發(fā)推廣先進(jìn)技術(shù).還要鼓勵(lì)企業(yè)打破部門、地區(qū)界限,實(shí)行橫向聯(lián)合,對(duì)技術(shù)上基本成熟的產(chǎn)品組織專業(yè)化生產(chǎn).
2.3 政策傾斜,吸引投資
生物質(zhì)成型技術(shù)目前還處于發(fā)展的初期,尚屬于新生事物,產(chǎn)業(yè)規(guī)模小,獲益能力低,還不具備參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力.因此,必須得到國(guó)家和各級(jí)政府宏觀調(diào)控政策的保護(hù).要從全局的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā),增加對(duì)生物質(zhì)成型的科研、技術(shù)產(chǎn)品的研制和開發(fā)的財(cái)政資助和投資力度,加速產(chǎn)品工藝技術(shù)的突破和系統(tǒng)開發(fā)的過(guò)程.加大產(chǎn)業(yè)化建設(shè)和服務(wù)體系的信貸規(guī)模,提供長(zhǎng)期的低息貸款,提高資金使用效果.制訂減免稅收、價(jià)格補(bǔ)貼和獎(jiǎng)勵(lì)政策,加速生物質(zhì)成型和碳化產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng),提高競(jìng)爭(zhēng)力,最終依靠自身的發(fā)展?jié)摿?確立并占有應(yīng)有的市場(chǎng)份額.其次,加強(qiáng)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換的科研攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化建設(shè).另外,廣泛吸引資金,除了靠國(guó)家的優(yōu)惠政策外,還可以考慮采取合資、入股等形式解決資金不足問題,甚至利用國(guó)際資金,吸引風(fēng)險(xiǎn)投資等.針對(duì)制約生物質(zhì)成型技術(shù)發(fā)展的障礙因素和技術(shù)難題,集中資金,加大力量進(jìn)行科研攻關(guān),加強(qiáng)科研示范和產(chǎn)業(yè)化的銜接,促進(jìn)科研成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力.
3生物質(zhì)成型技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的可行性
3.1生物質(zhì)能資源充足
目前世界生物質(zhì)能源利用已占基本能源消耗的15%以上,在發(fā)展中國(guó)家的生物質(zhì)能利用卻超過(guò)總能源消耗的38%,而在農(nóng)村基本用能更是有超過(guò)90%是由生物質(zhì)能源提供的.1996年中國(guó)薪柴、秸稈的消費(fèi)量已達(dá)2.2億t標(biāo)準(zhǔn)煤,約占全國(guó)能源消費(fèi)量的14%,占農(nóng)村地區(qū)能源消費(fèi)量的34%,占農(nóng)村生活用能的59%.中國(guó)生物質(zhì)能資源相當(dāng)豐富,僅農(nóng)作物秸稈中國(guó)每年就有6億t實(shí)物量,用于燃料的占25%～30%,折合0.75億t標(biāo)準(zhǔn)煤.而各類農(nóng)業(yè)廢棄物的資源量每年約有3.08億t標(biāo)準(zhǔn)煤,薪柴資源量為1.3億t標(biāo)準(zhǔn)煤,加上糞便、城市垃圾等,資源總量估計(jì)可達(dá)6.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤以上.這些充足的生物質(zhì)資源為成型燃料提供了可靠的生產(chǎn)原料,生產(chǎn)原料的可再生性使得“綠色”成型燃料取之不盡,用之不竭.
3.2技術(shù)上的可行性
生物質(zhì)成型技術(shù)經(jīng)過(guò)世界各國(guó)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,在中國(guó)又經(jīng)歷了20多年的改進(jìn)與完善,技術(shù)日趨成熟.該技術(shù)能將低品位能源轉(zhuǎn)換為高品位能源,提供給用戶使用,并在一定程度上提高能源利用效率,從而滿足了商業(yè)化的條件.各種成型設(shè)備可以實(shí)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn),不會(huì)產(chǎn)生有害氣體或污染物,從生產(chǎn)到運(yùn)輸?shù)染哂休^高的可靠性與安全性.而且多種類型成型設(shè)備的使用壽命可以滿足生產(chǎn)要求.隨著技術(shù)的完善,以及機(jī)械材料的不斷更新,成型設(shè)備的主要工作部件使用壽命將會(huì)越來(lái)越長(zhǎng),設(shè)備生產(chǎn)及穩(wěn)定性能也會(huì)越來(lái)越可靠.另外,成型技術(shù)處理生物質(zhì)能力大,可以顯著改善農(nóng)村生活環(huán)境,減少荒燒秸稈,保護(hù)大氣環(huán)境,解放土地資源,并能給農(nóng)民增收節(jié)支,所以大受農(nóng)民歡迎.
3.3 經(jīng)濟(jì)上的可行性
生物質(zhì)顆粒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.本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益主要來(lái)自秸稈成型前后每噸秸稈獲得的凈收入部分,以HPB-Ⅲ系列成型機(jī)為例,設(shè)備價(jià)格12萬(wàn)元,生產(chǎn)成型燃料的成本包括能耗費(fèi)60～70kW・h・t-1,以及原料費(fèi)和人工費(fèi)等,秸稈成型燃料市場(chǎng)價(jià)可按當(dāng)?shù)孛簝r(jià)70%估算;折算后,鄭州地區(qū)每噸秸稈成型燃料塊的加工成本不超過(guò)160元,而鄭州市場(chǎng)煤價(jià)超過(guò)300元・t-1,隨著能源緊張以及環(huán)境問題日趨嚴(yán)重,煤價(jià)還會(huì)上漲;若每套秸稈成型燃料生產(chǎn)線每年加工900t成型燃料(300d),可獲純利潤(rùn)4～5萬(wàn)元.同時(shí),一套設(shè)備可安排4～6個(gè)工作崗位,每年處理160～200hm2地生產(chǎn)的秸稈.另外,隨著城鎮(zhèn)小型燃煤鍋爐的取締,生物質(zhì)成型燃料將成為中國(guó)農(nóng)村、小城鎮(zhèn)的高品位支柱能源,因此加快了生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程.
