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生物质成型燃料生产应用技术及经济效益分析

摘要：介绍了目前国内外生物质燃料中的颗粒燃料、棒状燃料等生产技术及生物质燃料的应用技术；针对当前全球能源的严峻形势，对运用生物质成型燃料的生产应用技术作了具体的经济分析和应用对比。

1引言

生物质能是继煤炭、石油、天然气后居世界能源消费总量第4位的可再生资源，在我国蕴涵了大量生物质能源。由于我国是一个农业大国，每年产生秸秆6亿多吨，其中大约0.28亿t用于造纸，1.13亿t用作饲料，1.08亿t还田，另外3.5亿t用作燃料或就地荒烧，秸秆纤维素作为丰富的生物质能源具备了开发生物质成型燃料利用技术的条件。加之生物质成型燃料生产加工方便，使用及操作简单，经济效益可观，无害无污染，因此生物质成型燃料的研究与推广具有极大的社会及经济效益。

2国内外生物质成型燃料技术发展现状

生物质成型燃料技术的研究与开发近年来受到世界各国政府与科研人员的普遍关注。从20世纪30年代开始，日本就研究应用机械驱动活塞式成型技术处理木材废弃物，1954年研制成功棒状燃料成型机，1983年又从美国引进颗粒成型燃料生产技术，1987年已有十几个颗粒成型燃料工厂投入运行，年生产生物质颗粒成型燃料十几万t。美国为了缓解常规能源紧张以及环境污染的压力，在25个州兴建了日产量为250～300t的树皮成型燃料加工厂。西欧国家也非常重视生物质可再生能源的开发利用，从70年代开始就研制生产了冲压式成型机、颗粒成型机等，意大利、丹麦、法国、德国、瑞典、瑞士等国相继建成生物质颗粒燃料成型生产厂家30个，机械驱动活塞式成型燃料生产厂家40多个；泰国、印度、越南、菲律宾等国在80年代也建成了诸多生物质固化、碳化专业生产厂。

我国从80年代起开始致力于生物质压缩成型技术的研究。南京林业化工研究所在“七五”期间设立了对生物质压缩成型机及生物质成型理论研究课题。湖南省衡阳市粮食机械厂为处理大量粮食加工谷壳，于1985年根据国外样机试制了第一台ZT-63型生物质压缩成型机。目前我国成型机的生产和应用已形成了一定的规模，热点主要集中在螺旋挤压成型机上，但存在着一些诸如成型筒及螺旋轴磨损严重、寿命较短、电耗大、成型工艺过于简单等缺点。因此必须从技术上进一步加大研究力度、攻克难题，以利于生物质压缩成型燃料技术的进一步推广应用。

3生物质燃料生产应用技术

生物质能源技术包括生产技术和应用技术，在生产技术日益成熟的今天，如何更有效的利用所生产出来的生物质固体燃料也走进人们的思考空间。

3.1生物质燃料生产技术

目前生物质燃料生产技术大致分为生物质棒状固化成型燃料生产技术和生物质颗粒燃料生产技术两大类。

3.1.1生物质棒状燃料固化系统

生物质固化燃料系统的工艺流程是：生物质原料经过粉碎机粉碎，再经过干燥或喷淋水（不同固化设备对原料的含水率要求不同，当原料含水较高需经过干燥设备，当原料含水过低则用喷淋水提高原料水分），满足要求的原料再进行固化制棒机组生产出生物质成型燃料，如需对产品做进一步深加工，可进行炭化，生产出机制炭高热值产品。

制棒机组为螺旋冲压式和挤压式成型2种：冲压式成型机是通过往复式活塞双向挤压生产成型燃料；螺旋挤压式固化成型机组以螺旋挤压方式生产棒状高密度中空成型燃料，可以改善松散废弃物的燃烧性能，提高废弃物的价值品位。棒状燃料经炭化可制得优质木炭。

生物质成型燃料以林产品加工废弃物（锯末、刨花、砂光粉等）和农作物废弃物（秸秆、稻壳等）为原料，用于工业和日常生活或作为生产活性炭的原料。生产试验和分析结果表明，该种成型机可提高易损件的使用寿命，降低单位产品能耗，工作平稳，成型可靠，成本低，投入回收期短，经济效益和环境效益明显，生产原料以秸秆为主，推广前景广阔。但该类型设备所生产的燃料密度仍比较低，如何解决燃料的高密度问题是未来的研究重点。

3.1.2生物质颗粒燃料固化系统

生物质颗粒燃料固化系统在我国处于研究示范和试点阶段，设备的技术原理比较先进，成本低廉，适合我国国情；但还存在着规模化和市场化程度不高、管理不规范、支持政策缺乏和推广速度比较缓慢等问题。其设备大致分为环模挤压成型机、平模挤压成型机、双环模式颗粒成型机。

环模压辊的原理是利用环模的内部体系，通过压辊由内向外施加压力使得燃料成型挤出。其成型机是采用内环模压辊挤压成型颗粒燃料的设备。平模挤压成型是由饲料成型设备改进而成，设备采用常温成型，主要适用原料为木屑等，产品为颗粒状。设备生产能力50～300kg/h，平模工作寿命约400h。在国内有少量应用。而双环模对辊挤压成型也是由饲料成型设备改进而来。设备采用常温成型，适用原料为秸秆、木屑等各种农林废弃物，原料过于干燥不易成型，成型后需要干燥处理，有黏结剂易于