1、發(fā)展生物質(zhì)成型燃料的意義
長(zhǎng)期以來(lái)，石油、天然氣、煤炭等化石燃料一直是人類(lèi)消耗的主要能源，并為人類(lèi)經(jīng)濟(jì)的繁榮、社會(huì)的進(jìn)步和生活水平的提高做出了很大的貢獻(xiàn)。但是，由于煤、石油和天然氣等礦物資源是不可再生的，資源是有限的，正面臨著逐漸枯竭的危險(xiǎn)，因此它們不是人類(lèi)所能長(zhǎng)久依賴(lài)的理想資源。再者目前地球所面臨的環(huán)境危機(jī)直接或間接的與礦物燃料的加工和使用有關(guān)，這些礦物燃料燃燒后放出大量的C02、S02、NOx被認(rèn)為是形成大氣環(huán)境污染、產(chǎn)生酸雨以及溫室氣體等地區(qū)性環(huán)境問(wèn)題的根源。
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)能資源十分豐富，僅農(nóng)作物秸稈折合7億t左右，而目前年實(shí)際使用量?jī)H為2.2億t左右。因此，我國(guó)的生物質(zhì)資源的利用還有很大的開(kāi)發(fā)潛力。生物質(zhì)能在我國(guó)商業(yè)用能結(jié)構(gòu)所占的比例極小。植物約有一半棄于荒野未能利用甚至焚燒，不但利用水平低，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，且污染環(huán)境。所以充分合理開(kāi)發(fā)使用生物質(zhì)能，改善我國(guó)的能源利用環(huán)境和人類(lèi)的生態(tài)環(huán)境，加大生物質(zhì)能源的高品位利用具有重要的意義。
生物質(zhì)燃料可分為氣化燃料、液化燃料及固化燃料。目前，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上最為可行的生物質(zhì)能利用技術(shù)就是固化——即生物質(zhì)能致密成型燃料技術(shù)，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，統(tǒng)收我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。
生物質(zhì)成型燃料的優(yōu)點(diǎn)：
1.1清潔燃燒
(1)飛灰極少。生物質(zhì)灰分一般少于3%（稻殼等除外），從而簡(jiǎn)化了燃燒裝置的除灰設(shè)備。
(2)生物質(zhì)成型燃料最主要燃燒成分是揮發(fā)分，一般含量在70%～80%以上，煙塵產(chǎn)生很少，不冒黑煙。
(3)生物質(zhì)的燃燒通常不會(huì)影響自然界碳的自然循環(huán)，即使不燃燒利用、不燒荒，生物質(zhì)也會(huì)在自然消化過(guò)程中放出C02。因此，生物質(zhì)能的排碳量不會(huì)超出其生長(zhǎng)期間所吸收的碳量，從而實(shí)現(xiàn)C02的零排放。
(4)生物質(zhì)本身N含量比煤少得多，這對(duì)于減少N0x的生成非常有利。
(5)燃燒中SOx排放量較少。生物質(zhì)含硫量一般少于0.1%，不需要煙氣脫硫裝置，從而降低了成本，又有利環(huán)境保護(hù)。
(6)降低重金屬污染物的排放。研究表明，煤中含有多種微量元素，如：As、Hg、V、Pb、Zn、Se、co、Ni、Cr等，其中許多是有毒、有害的重金屬元素。而生物質(zhì)中基本不含重金屬。
1.2優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性
(1)我國(guó)生物質(zhì)資源豐富，價(jià)格低廉，用生物質(zhì)作燃料，降低了原材料的成本。
(2)燃燒充分，燃盡度高，因不完全燃燒造成的浪費(fèi)降低。
(3)利用生物質(zhì)纖維的網(wǎng)絡(luò)連結(jié)作用，可以顯著提高生物質(zhì)成型燃料的強(qiáng)度，從而省去粘結(jié)劑的使用；也沒(méi)有后續(xù)烘干工序，因此能大大降低加工成本。
1.3著火燃燒性能好
玉米秸稈等燃點(diǎn)較低的生物質(zhì)，揮發(fā)分遠(yuǎn)高于原煤，著火性比煤好，易于點(diǎn)火，即使量少、燃燒強(qiáng)度弱，也不會(huì)造成滅火，提高了著火性能。
1.4配套工藝設(shè)備較齊全
生物質(zhì)致密成型技術(shù)受到國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍重視，并投入了大量的資金和技術(shù)力量研究和開(kāi)發(fā)致密成型技術(shù)。目前世界各地的成型燃料主要有兩種：壓塊( Briquette)和顆粒(Pellet)成型機(jī)。根據(jù)成型原理的不同成型機(jī)可分為：活塞成型機(jī)( Pistonpress)、螺旋式成型機(jī)(Eoctruder press)、模壓顆粒成型機(jī)(Matrix peUet press)和卷扭式成型機(jī)(Twist press)。
2、生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展概況
2.1 國(guó)外生物質(zhì)成型燃料及燃燒設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提高，木材下腳料、植物秸稈的剩余量越來(lái)越大，由于這些廢棄物都是密度小、體積膨松，大量堆積，銷(xiāo)毀處理不但需要一定的人力、物力，且污染環(huán)境，因此世界各國(guó)都在探索解決這一問(wèn)題的有效途徑。
美國(guó)在20世紀(jì)30年代就開(kāi)始研究壓縮成型燃料技術(shù)及燃燒技術(shù)，并研制了螺旋壓縮機(jī)及相應(yīng)的燃燒設(shè)備，現(xiàn)有9個(gè)生產(chǎn)能力250t/d的生產(chǎn)廠，另有6個(gè)州興建了日產(chǎn)量為300 t的樹(shù)皮成型燃料加工廠及較多的專(zhuān)業(yè)燃燒設(shè)備廠。日本在20世紀(jì)30年代開(kāi)始研究機(jī)械活塞式成型技術(shù)處理木材廢棄物，1954年研制成棒狀燃料成型機(jī)及相關(guān)的燃燒設(shè)備，1983年前后從美國(guó)引進(jìn)顆粒成型燃料成型技術(shù)及相應(yīng)燃燒設(shè)備，并發(fā)展成了日本壓縮成型及燃燒的工業(yè)體系。到1987年有十幾個(gè)顆粒成型工廠投入運(yùn)行，年產(chǎn)生物顆粒燃料十幾萬(wàn)噸，并相繼建立了一批專(zhuān)業(yè)燃燒設(shè)備廠，70年代后期，由于出現(xiàn)世界能源危機(jī)，石油價(jià)格上漲，西歐許多國(guó)家如芬蘭、比利時(shí)、法國(guó)、德國(guó)、意大利等國(guó)家也開(kāi)始重視壓縮成型技術(shù)及燃燒技術(shù)的研究，各國(guó)先后有了各類(lèi)成型機(jī)及配套的燃燒設(shè)備。法國(guó)近年來(lái)也開(kāi)始研究壓縮塊燃料及燃燒設(shè)備，并達(dá)到了應(yīng)用階段。比利時(shí)研制成功的“T117”螺旋壓塊機(jī)。聯(lián)邦德國(guó)KAHL系列壓粒機(jī)及塊狀燃料爐已經(jīng)投入使用。意大利的阿基普公司開(kāi)發(fā)出一種類(lèi)似與玉米聯(lián)合收割機(jī)那樣的大型秸稈收獲、致密成型的大型機(jī)械，夠在田間將秸稈收割、切碎、榨汁、烘干、成型，生產(chǎn)出瓦棱狀固體成型燃料，并研制出簡(jiǎn)易型燃燒爐具(5，6)，
20世紀(jì)80年代，亞洲除日本外，泰國(guó)、印度、菲律賓、韓國(guó)、馬來(lái)西亞已建了不少固化、碳化專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠，并已研制出相關(guān)的燃燒設(shè)備。國(guó)外成型的主要設(shè)備有顆粒成型機(jī)（Pellet press），螺旋式成型機(jī)( Extnder press)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)沖壓成型機(jī)(Piston presseswith mechanical drive)和液壓驅(qū)動(dòng)沖壓式成型機(jī)(Pis-ton presses with hydraulic drive)。
20世紀(jì)90年代日本、美國(guó)及歐洲一些國(guó)家生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備已經(jīng)定型，并形成了產(chǎn)業(yè)化，在加熱、供暖、干燥、發(fā)電等領(lǐng)域已普遍推廣應(yīng)用。按其規(guī)范可分為：小型爐、大型鍋爐和熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐(Small scale,Large boilers,Combined heat and powerboilers)。按用途與燃料品種可分為：木材爐、壁爐、顆粒燃料爐、薪柴鍋爐、木片鍋爐、顆粒燃料鍋爐、秸稈鍋爐、其它燃料鍋爐（Wood stoves，F(xiàn)ireplaces，Pel-let stoves,Boilers for wood chips、Boilers for pellets andWain、Boilens for straw Boilers for other fuels)。按燃燒形式可分為：片燒爐、捆燒爐、顆粒層燃爐等( Chip -fired boilers or cutting string - fred boilers,Batch - firedboilers or small hale - fred boilers, Pellet -fired boileISeLc)。這些國(guó)家生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備具有加工工藝合理、專(zhuān)業(yè)化程度高、操作自動(dòng)化程度好、熱效率高、排煙污染小等優(yōu)點(diǎn)。但相對(duì)與我國(guó)存在著價(jià)格高、使用燃料品種單一、易結(jié)渣、電耗高等缺點(diǎn)，不適合引進(jìn)我國(guó)。東南亞一些國(guó)家生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備大多數(shù)為碳化爐與焦碳燃燒爐，直接燃用生物質(zhì)成型燃料的設(shè)備較少，同時(shí)這些燃燒設(shè)備存在著加工工藝差、專(zhuān)業(yè)化程度低、熱效率低、排煙污染嚴(yán)重、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，燃燒設(shè)備還未定型，還需進(jìn)一步的研究、實(shí)驗(yàn)與開(kāi)發(fā)。這些國(guó)家生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備也不適合引進(jìn)我國(guó)。隨著全球性大氣污染的進(jìn)一步加劇，減少C02等有害氣體凈排放量已成為世界各國(guó)解決能源與環(huán)境問(wèn)題的焦點(diǎn)。由于生物質(zhì)成型燃料燃燒C02的凈排放量基本為0，NOx排放量?jī)H為燃煤的1/5，S02的排放量?jī)H為燃煤的1/10，因此生物質(zhì)成型燃料直接燃用是世界范圍內(nèi)解決生物質(zhì)高效、潔凈化利用的一個(gè)有效途徑。
2.2我國(guó)生物質(zhì)成型燃料及燃燒設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)成型燃料開(kāi)發(fā)研究工作起步較晚，從20世紀(jì)80年代，由于能源危機(jī)，生物壓塊作為一種可再生能源得到人們的重視，便開(kāi)始對(duì)生物質(zhì)固化成型燃料進(jìn)行研究。“七五”期間，中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化工所通過(guò)對(duì)引進(jìn)的樣機(jī)消化吸收，系統(tǒng)地進(jìn)行了成型工藝條件實(shí)驗(yàn)，完成了木質(zhì)成型設(shè)備的試制，并建成了年產(chǎn)1 000 t棒狀燃料生產(chǎn)線。其后西北農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)該技術(shù)的工藝做了進(jìn)一步的研究和探討。先后研制出了X - 7.5，JX - II．SZJ - 80A三種型號(hào)的秸稈燃料成型機(jī)。“八五”期間，作為國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，中國(guó)農(nóng)機(jī)院能源動(dòng)力研究所，遼寧省能源研究所、中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化工所、中國(guó)農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院，對(duì)生物質(zhì)沖壓擠壓式壓塊技術(shù)裝置進(jìn)行了攻關(guān)，推進(jìn)了我國(guó)對(duì)固化成型研究工作。隨著生物質(zhì)致密技術(shù)和碳化技術(shù)的研究成果出現(xiàn)，我國(guó)生物質(zhì)致密成型產(chǎn)業(yè)也有一定的發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)部分省市能源部門(mén)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及個(gè)體生產(chǎn)者積極引進(jìn)成型技術(shù)，創(chuàng)辦生產(chǎn)企業(yè)，全國(guó)先后40多個(gè)中小型企業(yè)開(kāi)展了這方面的工作，并進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，形成了固化成型的良好勢(shì)頭。我國(guó)發(fā)展的壓縮成型機(jī)可分為2種：螺旋擠壓式成型(ExUud-er)和液壓沖壓式成型機(jī)(Piston presses with hydraulicdrive)，國(guó)內(nèi)螺旋擠壓成型機(jī)在運(yùn)行的曾有800多臺(tái)，單臺(tái)生產(chǎn)能力多在100～200 kg/h之間，電機(jī)功率7,5·18 kW，電加熱功率2—4 kW，生產(chǎn)的成型燃料多為棒狀，直徑為50一70 mm，單位產(chǎn)品電耗70一100 kWh/t。但目前有部分產(chǎn)品由于多方面因素影響而停產(chǎn)了。由此可看出國(guó)產(chǎn)成型加工設(shè)備在引進(jìn)及設(shè)計(jì)制造過(guò)程中都不同程度地存在這樣或那樣的技術(shù)與工藝方面的問(wèn)題。螺旋擠壓設(shè)備磨損嚴(yán)重，壽命短(60～80 h)，耗電高，成型設(shè)備單臺(tái)生產(chǎn)率低，僅為100~980 kg/h，規(guī)模小，不能滿(mǎn)足商業(yè)化的要求。對(duì)秸稈壓縮成型基礎(chǔ)理論方面的研究很薄弱，無(wú)法滿(mǎn)足生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)的需要。對(duì)秸稈成型燃料燃燒理論及燃燒特性方面的研究不夠深入，先進(jìn)的秸稈成型燃料專(zhuān)用燃燒設(shè)備少，限制了秸稈成型燃料的大量生產(chǎn)，嚴(yán)重制約了秸稈成型行業(yè)的發(fā)展。這就有待于人們?nèi)ド钊胙芯�、開(kāi)發(fā)，逐漸解決秸稈在成型方面的問(wèn)題。
我國(guó)秸稈成型原料豐富，成型后的燃料具有體積小，密度大，儲(chǔ)運(yùn)方便，成型燃料致密，無(wú)碎屑飛揚(yáng)，使用方便、衛(wèi)生，燃燒持續(xù)穩(wěn)定，燃燒效率高的特點(diǎn)。燃燒后，灰渣及煙氣中污染物含量小，是清潔能源，有利于環(huán)境保護(hù)，因此生物質(zhì)成型燃料是高效潔凈能源，可替代礦物能源用于生產(chǎn)與生活領(lǐng)域。成型燃料的競(jìng)爭(zhēng)力也會(huì)隨著礦物能源價(jià)格上漲，對(duì)環(huán)境污染程度增加及生物質(zhì)成型燃料技術(shù)水平提高、規(guī)模增大、成本降低而不斷增強(qiáng)。在我國(guó)未來(lái)的能源消耗中將占有越來(lái)越大的比重，應(yīng)用領(lǐng)域及范圍也逐步擴(kuò)大。
對(duì)生物質(zhì)成型燃料燃燒的理論研究和技術(shù)研究是推動(dòng)生物質(zhì)成型燃料推廣應(yīng)用的一個(gè)重要因素。目前我國(guó)對(duì)秸稈成型燃料燃燒所進(jìn)行的理論研究很少，對(duì)生物質(zhì)成型燃燒的點(diǎn)火理論、燃燒機(jī)理、動(dòng)力學(xué)特性、空氣動(dòng)力場(chǎng)、結(jié)渣特性及確定燃燒設(shè)備主要設(shè)計(jì)參數(shù)的研究才剛剛開(kāi)始。關(guān)于生物質(zhì)成型燃料特別是秸稈成型燃料燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)幾乎是個(gè)空白。20世紀(jì)以來(lái)北京萬(wàn)發(fā)爐業(yè)中心從歐洲（荷蘭、比利時(shí)）引進(jìn)、吸收、消化生物質(zhì)顆粒微型爐（壁爐、水暖爐、炊事?tīng)t具）。這些爐具適應(yīng)燃料范圍窄，只適用木材制成的顆粒成型燃料，而不適合于以秸稈、野草為原料的成型燃料，原因是秸稈、野草中含有較多的K、Ca、Fe、Si、Al等成分，極易形成結(jié)渣而影響燃燒。這些爐具不適合中國(guó)國(guó)情。在我國(guó)，一些單位為燃用生物質(zhì)成型燃料，在未弄清生物質(zhì)成型燃料燃燒理論及設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，盲目把原有的燃燒設(shè)備改為生物質(zhì)成型燃料燃燒設(shè)備，但改造后的燃燒設(shè)備仍存在著空氣流動(dòng)場(chǎng)分布、爐膛溫度場(chǎng)分布、濃度場(chǎng)分布、過(guò)量空氣系數(shù)大小、受熱面布置等不合理現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了生物質(zhì)成型燃料燃燒正常速度與工作狀況。致使改造后的燃燒設(shè)備存在著熱效率低，排煙中的污染物含量高，易結(jié)渣等問(wèn)題。
為了使生物質(zhì)成型燃料能穩(wěn)定、充分燃燒，根據(jù)生物質(zhì)成型燃料燃燒理論、規(guī)律及主要設(shè)計(jì)參數(shù)重新設(shè)計(jì)與研究生物質(zhì)成型燃料專(zhuān)用燃燒設(shè)備是非常重要的，也是非常緊迫的。
2006年至今，吉林大學(xué)承擔(dān)了吉林省重大科技發(fā)展計(jì)劃有關(guān)生物質(zhì)成型燃料及鍋爐的研究項(xiàng)目。對(duì)生物質(zhì)成型燃料的理化特性、燃燒特性、排放特性及成型規(guī)律等基礎(chǔ)性研究做了大量工作，研究成果具有一定的創(chuàng)新性和實(shí)用性。吉林大學(xué)研制出氣化燃燒換熱一體化生物質(zhì)鍋爐，經(jīng)吉林省能源利用檢測(cè)中心熱工檢測(cè)和吉林省環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)站環(huán)保測(cè)試的結(jié)果表明，樣機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)已超過(guò)國(guó)內(nèi)其它類(lèi)型生物質(zhì)鍋爐的指標(biāo)。
3、發(fā)展生物質(zhì)成型燃料的前景
中國(guó)是當(dāng)今世界燃煤工業(yè)鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家。工業(yè)鍋爐總量已超過(guò)50萬(wàn)臺(tái)120萬(wàn)蒸噸，每年燃用全國(guó)原煤產(chǎn)量的1/3，燃煤使工業(yè)鍋爐的熱效率降低，而且造成對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)：我國(guó)每年排人大氣的污染物中．80%的C02、79%的塵埃、87%的SO2、69%的NOx來(lái)源于煤的直接燃燒。針對(duì)這種狀況，為了提高鍋爐熱效率和減少污染排放，在改進(jìn)工業(yè)鍋爐及配套產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的同時(shí)，應(yīng)同時(shí)改變工業(yè)鍋爐長(zhǎng)期燃用原煤的狀況，而發(fā)展和推廣潔凈生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)濟(jì)而有效的途徑。
國(guó)家大力支持發(fā)展生物質(zhì)能源，2005年頒布了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，2007年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》�！吨泄仓醒雵�(guó)務(wù)院關(guān)于積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)扎實(shí)推進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的若干意見(jiàn)》提出，“以生物能源、生物基產(chǎn)品和生物質(zhì)原料為主要內(nèi)容的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，是拓展農(nóng)業(yè)功能、促進(jìn)資源利用的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”。生物質(zhì)成型燃料技術(shù)是生物質(zhì)能源推廣應(yīng)用中的最經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)之一，符合國(guó)家的能源政策和環(huán)保政策，前景十分廣闊。
總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)在生物質(zhì)成型燃料研究與國(guó)外相比還存在著一定的差距，需要對(duì)我國(guó)生物質(zhì)成型燃料的燃燒特性和燃燒技術(shù)等方面做大量的基礎(chǔ)性工作，也需要繼續(xù)不斷的努力推廣成型燃料制造設(shè)備及燃燒裝置，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
