1、秸稈成型燃料加工技術與裝備發展現狀
一般農作物秸稈都具有堆秸疏松、密度小、單位體積大，以及熱值低等缺點，直接作為燃料用于發電，需要專門的運輸、儲存、切碎、輸送設備，成本很高，現有燃煤發電鍋爐也用不上。這也是目前國內已建或在建的多家秸稈發電廠都需要引進國外專用設備的原因，一次性投資大成為發展的制約因素。
秸稈成型技術是指在一定條件下，將松散細碎的秸稈通過
顆粒機或者
秸稈壓塊機擠壓成質地致密、形狀規則的成型燃料。原料擠壓成型后，密度可達到0.8～1.0g/cm
3，能量密度與中質煤相當；而且燃燒特性也明顯改善，在鍋爐中燃燒時揮發少、黑煙少、火力持久、爐膛溫度高，排放的灰氣和S0
2都遠比煤低。秸桿壓縮型燃料可直接利用電廠輸煤、給煤設備，無需雙燃料供應系統，耐儲存，運輸、使用方便。
目前，成型燃料有顆粒狀和棒狀兩大類；生物質壓縮燃料的工藝大致可劃分為濕壓（冷壓）成型和熱壓成型、碳化成型等3種；技術較為成熟、應用較多的成型燃料加工機，有輥模擠壓式（包括環模式和平模式）、活塞沖壓式（包括機械式、液壓式）和螺旋擠壓式等，其中輥模擠壓式機械適用于濕壓（冷壓）成型工藝，而活塞沖壓式、螺旋擠壓式成型機適用于熟壓成型工藝。
2、國外發展現狀
早在1948年，日本就有人申報了利用木屑為原料采用螺旋擠壓方法生產棒狀成型燃料的專利，60年代日本國內已有了成型燃料行業協會。目前已有采用環模顆粒成型機加工木屑成型燃料的大型生產企業。70年代初，美國研究開發了環模擠壓式顆粒成型機，并在國內形成大量生產。瑞土、瑞典、西歐等發達國家也都先后開發研究了沖壓式成型機、輥模擠壓式顆粒成型機。其中已有120多年歷史的世界著名飼料機械生產企業——德國卡爾公司(Kahl)生產的動輥式平模制粒機，不僅能夠生產中低密度的顆粒飼料，而且還能利用農業廢棄物為原料生產較優高密度的顆粒燃料，產量大、能耗低而且質量好，受到歐洲和東南亞國家用戶的歡迎。如今，固化成型燃燒在日本、歐、美等地已經商品化。1985年日本平均每戶家庭消耗成型燃料達750kg。1985年美國生產成型燃料達200萬t以上。
3、國內發展現狀
我國從20世紀80年代中期起開始了成型燃料的開發研究，一方面組織科技攻關，另一方面引進國外先進機型，經消化、吸收研制出各種類型的適合我國國情的生物質壓縮成型機，用以生產棒狀，塊狀或顆粒生物質成型燃料。目前，全國現有生物質壓縮成型廠35個；生物質成型燃料產品有為中密度(800～1100kg/m3)和高密度(1100～1400kg/nf)兩種；前者適宜于家庭爐灶或小型鍋爐用、也可滿足自動爐排機械加料的大型鍋爐用，后者更適于進一步加工成為炭化產品。國內主要的幾種成型燃料生產技術的現狀分述如下。
3.1螺旋擠壓技術
螺旋擠壓成型技術是目前生產生物質成型燃料最常采用的技術，尤其是以機制炭為最終產品的用戶，大都選用螺旋擠壓成型機。
1990年，通過實施國家“七五”攻關項目“木質,棒狀（螺旋擠壓）成型機的開發研究”工作，我國已建立了第一條年產1000t棒狀成型燃料生產線。1993年前后，國內一部分企業和地方政府從日本、我國臺灣、比利時和美國引進的近20條生物質壓縮成型生產線，都采用螺旋擠壓式，是以鋸木屑為原料，生產“炭化”燃料。棒狀成型燃料的形狀為直徑50mm左右、長度450mm左右，橫截面為圓形或六角形，每根重約1kg，用于1t/h工業鍋爐或民用爐灶。
螺旋擠壓成型技術成品密度高，以木屑、稻亮、麥草等為原料，國內生產的成型棒料的密度都在1100～1400kg/m
3；成品質量好、熱值高，更適合再加工成為炭化燃料。但是螺旋擠壓成型產量低，目前國產設備的最高臺時產量不到150kg/h，不能規模化生產；生產過程能耗高，粉料在螺旋擠壓成型前先要經過電加溫預熱，擠壓成型過程電耗就在90kWh/t以上；設備中的易損件壽命短，國產螺桿的最高壽命不超過500h．距離國際先進水平1000h以上還有不小的差距，另外這種工藝對原料的要求苛刻；采用連續擠壓成型溫度通常調整在220℃～280℃之間，為了避免成型過程中原料水分的快速汽化造成成型塊的開裂和“放炮”，一般要將原料含水率控制在8%～12%之間，物料要進行預干燥處理，增加了加工成本，也不利于制成移動式的成型燃料加工系統。
3.2活塞沖壓技術
這種技術成型密度較大，允許物料水分高達20%左右，但因為是油缸往復運動間歇成型，生產率不高，而且品質量也不太穩定，不適宜進一步炭化。活塞式的成型模腔容易磨損，一般100h要修一次(專用含S102少的生物質材料可維持300h)。
2003年，我國開發了HPB-Ⅲ型液壓驅動式秸稈成型機，該設備采用活塞套筒雙向擠壓間歌成型；生產率為400kg/h，噸料電耗為60kWh/t左右。
3.3輥模擠壓技術
生物質顆粒燃料的輥模擠壓成型技術是在顆粒飼料生產技術基礎上發展起來的，兩者的主要區別在于纖維性物料含量的多少和成型密度的高低。用輥模擠壓式成型機生產顆粒成型燃料一般不需要外部加熱，依靠物料擠壓成型時所產生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合。輥模擠壓工藝對原料的含水率要求較寬，一般在10%～40%之間均能成型，成型最佳水份為18%左右。相比于螺旋擠壓和活塞沖壓而言，輥模擠壓成型法對物料的適應性最好，目前，國內一些生產秸稈顆粒飼料的企業在生產顆粒飼料的同時也生產顆粒燃料，以提高設備的利用率。
輥模擠壓式線型機可以分為環模顆粒機和平模顆粒機（也叫做制粒機）；目前國內一些知名的飼料機械生產企業，在環模制粒機和平模制粒機的設計、制造方面，已積累了豐富的經驗，某些方面已達到世界先進水平。在生物質顆粒成型燃料加工機械的研發方面也進行了多年的探索，并取得了可喜的成績。
(1)環模擠壓成型技術
1994～1998年，通過實施國家林業局“林業剩余物制造顆粒成型燃料技術研究”項目，成功開發了以木屑和刨花為主要原料的顆粒燃料成型機。這種成型機的產量在250kg/h友右，成型燃料產品的規格為直徑6mm，長8～15mm，顆粒密度大于1000kg/m
3，熱值為201VU/kg( 4800kcal/kg)左右；產品質量達到日本“全國燃料協會”公布的顆粒成型燃料標準的特級或一級。項目的開展，為我國輥模擠壓成型燃料技術的發展打下了良好的基礎。但是，由于當時在材料和加工工藝等方面的原因，主要易損件環模在面對粗纖維物料時，暴露出了使用壽命短的嚴重缺陷；使用成本高成為環模式制粒機難以在生物質成型燃料領域大面積推廣的重要原因。
(2) 平模擠壓成型技術
由于平模制造的工藝水平和主要加工物料的對象與國外存在差距，以前我國在對平模式制粒機的研究不夠深入，國內能生產的最大平模直徑只有400mm。2000年，農業部決定引進國外先進的秸稈顆粒飼料加工技術與設備，以后在引進國際上著名的德國卡爾公司的38-780型大型平模式制粒機的基礎上，結合我國實際，又進行了多處技術改進和創新。目前已研制成功的具有自主知識產權的SZLP-780型平模制粒機的主要技術性能參數為：顆粒直徑12mm，生產能力2100kg/h，耗電量31kwh/t，顆粒成型率94%;密度920kg/m
3；平模直徑780mm。
與其他生物質成型顆粒（塊）加工技術相比，大型平模式制粒機的優點在于：
①原料適應性廣。平模式制粒機壓制室空間較大，可采用大直徑壓輥，因而能將諸如秸稈、干甜菜根、稻殼木屑等體積粗大、纖維較長的原料強行壓碎后壓制成粒，對原料的粉碎度要求降低了。另外，平模式制粒機在壓縮纖維性物料時，原料水分在15%～25%(最佳為18%左右)都能被壓縮成型，大多數情況下，不需要對原料進行干燥。
②產量大。SZLP-780型平模制粒機在以100%苜蓿草粉為原料時，產量可達2100kg/h;以木屑為原料，當成型顆粒密度在1100kg/m
3時，產量達到1500kg/h。這是國內現有成型顆粒燃料加工設備所達到的最大產量。
③噸料耗電低。平模式制粒機壓制室空間大、壓輥直徑大，能將粒度相當大的原料制成顆粒，與環模擠壓制粒機和螺旋式擠壓機相比，可以大大減少物料在粉碎工段的能耗。另一方面，與環模制粒機相比，平模的模孔帶面積比值高、出料孔多，而且出料顆粒密度和大小比較一致。
④輥模壽命長。平模式
制粒機壓輥的運轉線速度要比環模式的低，因而輥、模的磨損相對也比較慢；而且平模在一個側面的工作面磨損后可翻過來使用另一側面，可以延長使用壽命。目前，國內一些企業生產的環模使用壽命為1000h以上，而平模的使用壽命已達1200h以上，達到了世界先進水平。
⑤成型密度可調。顆粒機壓輥和壓模之間的工作間隙和壓力可根據產品密度的要求調節，通過液壓式中央螺母調節裝置（專利技術）壓輥同步升降，操作簡單省時。同一臺機器通過調節，既可生產中低密度的顆粒飼料，也可生產較高密度的顆粒燃料。
2004年，一些發電企業利用SZLP-780型平模制粒機（配套動力75kW電機）進行了以棉稈為原料的制粒試驗，當成型顆粒密度在1100kg/m
3時，產量達到1300kg/h。
盡管我國的生物質固化成型裝備近年來有了較大的發展，但在設備的實用性、系列化、規模化上，距國際先進水平還有不小的差距；特別是成型機生產率低，成型能耗高，主要工作部件壽命短，機器故障率多和費用高等都有待進一步改進。
4、秸稈成型燃料加工技術與裝各發展趨勢
進入21世紀以后，以生物能源和化工產品生產為主的生物質產業正在興起；許多國家都制定了相應的計劃，如日本的“陽光計劃”，美國的“能源農場”，印度的“國家戰略行動”等；2005年“可再生能源法”也在我國正式頒布。
生物質產業是一種新興的朝陽產業，有很大的發展潛力，但是當前生物質燃料的生產成本與產品價格尚難與常規能源競爭。因此，為了降低成型燃料生產成本，尋求技術上的創新、突破，成為該領域最大的課題；降低顆粒燃料的噸料能耗，降低設備的使用成本，也成為目前追求的最大目標。今后一段時期內生物質固化成型技術裝備發展的趨勢是裝各生產專業化、規模化機型系列化和標準化。我國今后應在設備實用性、系列化上下功夫，不斷降低成本并提高技術水平，為21世紀大規模開發利用生物質能提供必要的技術儲備。
(1)加工技術向實用、高效、低成本方向發展
今后秸稈成型燃料加工技術的發展將以實用、高效和低耗為方向，重點發展實用性較好的冷成型壓縮技術和高效低耗的平模式壓制技術。
(2)加工設備向可移動、自動化方向發展
我國農作物秸稈資源豐富，但分布很散，采用集到固定場地加工的辦法。運輸成本過高、經濟性較差，不利于農作物秸稈成型燃料加工技術的推廣和應用。因此，秸稈成型燃料加工設備必須具有可移動性，才能方便各地農村農民的使用。同時，為了適合我國農村的實際情況還要求秸稈成型燃料加工設備應能實現自動化加工，使用者只需完成簡單的原料供給工作，就能完成秸稈成型燃料的加工。總之，今后秸稈成型燃料加工設備的發展將以產品規格系列化、產品質量優質化、性能價比合理化、生產加工標準化為方向，實現秸稈成型燃料加工過程的連續化、自動化，為推動我國農作物秸稈資源化利用，商品化生產，提供技術和裝備支撐。
三門峽富通新能源科技有限公司生產顆粒機、飼料顆粒機、秸稈壓塊機、秸稈顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備。
