輕度炭化法制生物質(zhì)成型
顆粒燃料技術(shù)，是指首先對經(jīng)粉碎后的生物質(zhì)原料（主要為農(nóng)作物秸稈）進(jìn)行輕度炭化處理，以改善其表面活性等理化特性，再與少量粘結(jié)劑、脫水牛糞或沼渣混合，實現(xiàn)在普通成型機(jī)中壓制成型制生物質(zhì)燃料的新技術(shù)。該技術(shù)有效克服了傳統(tǒng)加工設(shè)備電耗高，生產(chǎn)過程不穩(wěn)定等問題，易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，而且具有與輕度脫水的牛糞或沼渣混合成型的特點，開辟了農(nóng)業(yè)廢棄物資源綜合利用的新途徑。
1輕度炭化法生物質(zhì)固化技術(shù)提出的背景
任何一項技術(shù)的研究應(yīng)用都離不開社會發(fā)展對它的需求。我國是一個經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國家，21世紀(jì)面臨著經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，燃煤、石油等礦質(zhì)物能源的需求逐年增加，而我國礦物質(zhì)能源的人均儲量遠(yuǎn)低于世界平均水平，我國正逐漸成為礦物質(zhì)能源的進(jìn)口大國，石油產(chǎn)品對進(jìn)口的依賴程度已超過50%。如何開發(fā)可持續(xù)的新能源，緩解我國能源供給對進(jìn)口的依賴程度，一直是我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略性問題。
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈及其它生物質(zhì)能原料（木屑、稻殼等）產(chǎn)量巨大，是我國巨大的尚未得到開發(fā)利用的能源寶藏。
隨著技術(shù)的發(fā)展．近幾年在我國已形成多種開發(fā)利用生物質(zhì)能源的技術(shù)模式，目前在我國示范應(yīng)用的秸稈成型技術(shù)，即為其中的一種。該技術(shù)方法從原理上分析可以確定為“物理法”成型技術(shù)，該技術(shù)在近幾年的示范推廣應(yīng)用中表現(xiàn)出了一系列的缺陷和不足，例如成型設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)～、操作彈性小、易出故障、不易連續(xù)工作、易損件，贊用偏高等，限制了該技術(shù)廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程中。所以研究更加合理，穩(wěn)定的秸稈成型燃料加工方法和途徑是生物質(zhì)成型技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。富通新能源生產(chǎn)銷售的
秸稈顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制生物質(zhì)成型燃料，同時我們還大量出售楊木木屑和玉米秸稈顆粒燃料。
輕度炭化法制生物質(zhì)成型燃料技術(shù)，從生物質(zhì)原料的成型原理上解決了“物理法”成型技術(shù)的缺陷。
2輕度炭化法生物質(zhì)固化技術(shù)的原理及優(yōu)勢
2.1技術(shù)原理
輕度炭化法生物質(zhì)成型技術(shù)的特點是將傳統(tǒng)的成型技術(shù)分2步完成，第1步是采用酸堿催化法或中溫干餾工藝對秸稈物料進(jìn)行輕度炭化處理（經(jīng)輕度炭化處理后的秸稈物料熱密度值可提高2 000～4 000 kj.kg-1），同時消除秸稈物料的彈性，改善秸稈物料的表面活性；第2步是將炭化的秸稈物料與少量粘結(jié)劑、脫水牛糞或沼渣（含水率50%以下）混合，在普通成型機(jī)中成型。該技術(shù)的關(guān)鍵點是采用酸堿催化法或中溫干餾工藝對秸稈原料輕度炭化處理，其原理為：
2.1.1 酸堿催化法 酸堿催化法是從秸稈原料的主體成分構(gòu)成人手，脫去原料中的分子水以達(dá)到提高熱密度值的目的。大部分秸稈原料的主體成分是纖維素、木質(zhì)素和一定量的糖分、蛋白質(zhì)、脂肪等，這些化合物中含有大量的羥基(- OH)及氫基（-H），該技術(shù)采用酸或堿及少量化學(xué)輔料組成催化劑在一定的溫度下，促使以上化合物中的羥基（-OH）和氫(-H)結(jié)合，按Hz0的比例汽化脫出，使秸稈物料的構(gòu)成分子得到羰基化(- CO-)、烯烴化（一C=C一）、醚化（-C-O-C-）等復(fù)雜的化學(xué)鍵重排，同時秸稈物料中的纖維素等高分子化合物分子骨架得到一定程度的斷裂破壞。最終，經(jīng)加工后的秸稈物料變黑（炭化）、變脆（失去彈性）、易粉碎等，有效地提高了秸稈物料的成型性能。
2.1-2 中溫干餾工藝傳統(tǒng)的秸稈干餾工藝技術(shù)是指在絕氧狀態(tài)下給秸稈物料進(jìn)行加熱，將瀝青質(zhì)蒸出制炭素燃料，一般加熱溫度可高達(dá)500℃以上。雖然按此工藝技術(shù)得到的炭素燃料熱密度高、揮發(fā)份低，但是炭素燃料的收率低，只有約30%。中溫干餾技術(shù)是指在秸稈物料干餾工藝中引入脫水催化劑，使干餾過程的初始溫度比傳統(tǒng)工藝降低30～50℃，最高干餾溫度控制在280℃以下，即干餾溫度被控制在秸稈物料中瀝青質(zhì)的蒸出溫度以下，這將使秸稈物料的干餾產(chǎn)品收率得到提高，大于60%。該催化劑使干餾過程的低溫初始階段主要以脫去分子水為主（其脫水原理與酸堿催化法秸稈炭化的機(jī)理類同），同時由于干餾溫度及加熱速度得到準(zhǔn)確控制，使后續(xù)階段得到的木醋液產(chǎn)品濃度得以提高，且質(zhì)量穩(wěn)定，易于商品化。
2.2技術(shù)優(yōu)勢
該技術(shù)在酸堿催化劑的作用下，可在150℃以下脫去秸稈中分子水，形成輕度脫水炭粉，提高原料的可加工性，克服傳統(tǒng)固化方法的缺陷；在化學(xué)催化劑配合下，完成280℃以下的干餾操作，提高干餾過程秸稈炭粉的收率，而且環(huán)境效益顯著；可結(jié)合利用符合一定要求的牛糞和沼渣，提升廢棄物的利用空間和效率，同時延長農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)體系的鏈條，填補(bǔ)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的一步重要環(huán)節(jié)；所得生物質(zhì)燃料塊可在普通的成型機(jī)中壓制成型，降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)對設(shè)備的要求，降低技術(shù)推廣的難度。
3技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用相關(guān)條件
3.1技術(shù)特點對項目建設(shè)地理位置的適應(yīng)性
該技術(shù)的輕度炭化過程設(shè)計2種不同的工藝，其中酸堿催化法需要采用一定量的酸或堿，屬液態(tài)原料，不適合遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。在工業(yè)發(fā)達(dá)的城市易得到工業(yè)級原料，還可以利用相關(guān)工業(yè)副產(chǎn)的廢酸原料。另外該技術(shù)的炭化工藝設(shè)備簡單，易操作，炭化物料收率高，而且不產(chǎn)生任何三廢污染，所以靠近工業(yè)城市地區(qū)宜采用此工藝技術(shù)。而中溫干餾工藝技術(shù)適合于更廣泛的農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)區(qū)，但是工藝過程相對酸堿催化法較復(fù)雜，對溫度、加熱速度等參數(shù)的控制要求較高，適合形成一定的規(guī)模化建設(shè)，集中管理。
3.2技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推廣的規(guī)模設(shè)計
根據(jù)該技術(shù)的工藝特點，對于未來的推廣及產(chǎn)業(yè)化建設(shè)規(guī)模，建議以年產(chǎn)5000～10000 t規(guī)模為宜。該建設(shè)規(guī)模的計算確定主要依據(jù)農(nóng)村地區(qū)耕地的分布，即農(nóng)作物秸稈的地域性及運(yùn)輸半徑。以黑龍江省大豆秸稈為例（大豆秸稈的平均產(chǎn)量為3 600 kg.hm'2），年產(chǎn)5 000 t生物質(zhì)固化燃料塊，需要約6 000 t大豆秸稈，除去道路、村莊等用地，純耕地面積應(yīng)為16 km2。為取得最大經(jīng)濟(jì)效益及推廣空間，工程規(guī)模應(yīng)以年產(chǎn)5 000—10 000 t為宜。建設(shè)過程中可以根據(jù)建設(shè)地點實際情況進(jìn)行設(shè)計調(diào)整。
3.3技術(shù)發(fā)展仍需完善的相關(guān)技術(shù)
輕度炭化法生物質(zhì)固化技術(shù)雖具有很多優(yōu)勢，但其技術(shù)的應(yīng)用研究仍處于示范階段，對于一些技術(shù)環(huán)節(jié)及相關(guān)配套技術(shù)仍需不斷的研究完善，例如：建立完整的各種生物質(zhì)材料理化指標(biāo)，能量指標(biāo)的評價、分析方法。目前，在我國還沒有形成完整的和獨立的針對各種生物質(zhì)材料理化指標(biāo)，能量指標(biāo)的評價、分析方法，普遍采用煤炭材料的分析方法，這將影響和制約生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；燃用各種生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品的民用炊事爐具、小型鍋爐的研究開發(fā)，滿足不同用戶、不同行業(yè)的需求。理論上講，只要相關(guān)配套設(shè)備適合，秸稈成型燃料塊可以滿足從農(nóng)戶到各行各業(yè)的燃料需求，甚至是發(fā)電鍋爐。
4輕度炭化法生物質(zhì)固化技術(shù)研究推廣的意義
輕度炭化法制生物質(zhì)成型燃料技術(shù)的提出，不僅克服了傳統(tǒng)“物理法”成型技術(shù)的不足和缺
陷，而且還解決了畜牧業(yè)產(chǎn)生的“多余”牛糞等問題，為農(nóng)牧業(yè)副產(chǎn)資源的綜合利用開辟了一條新途徑。
以黑龍江省為例，農(nóng)作物秸稈一直是困擾農(nóng)業(yè)發(fā)展的大問題。隨著新農(nóng)村建設(shè)的深入開展，農(nóng)作物秸稈已經(jīng)成為農(nóng)村環(huán)境污染的主要因素，將其充分利用，不僅可以改善農(nóng)村環(huán)境，還可以建立新的農(nóng)村能源利用模式。按該技術(shù)提供的方法折算，黑龍江省每年剩余廢棄秸稈2 500萬t左右，其熱量價值相當(dāng)于1 200萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，1 000萬t牛糞的熱量價值也相當(dāng)于429萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。若該技術(shù)得到實施和推廣，不僅可以延長農(nóng)產(chǎn)品加工的產(chǎn)業(yè)鏈條，還將產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益34億元人民幣，實現(xiàn)二氧化碳減排2 800萬～3000萬t，同時產(chǎn)品利用后的剩余草木灰可直接施人農(nóng)田，其經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益巨大。
