0、前言
能源是人類社會發(fā)展進步的物質(zhì)基礎。但煤、石油、天然氣等化石燃料日益枯竭。環(huán)境污染也日益嚴重。我國提出了節(jié)能減排、發(fā)展清潔可持續(xù)再生能源的口號。哥本哈根會議規(guī)定我國到2020年每單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。生物質(zhì)的利用在這方面有著巨大的優(yōu)勢，我國每年僅秸稈類生物質(zhì)f玉米秸稈、稻草、木屑、樹權(quán)、豆秸、棉稈等農(nóng)林廢棄物1產(chǎn)量就達7億t可開發(fā)的生物質(zhì)能資源總量近期約為5億t標準煤。遠期可達到10億t標準煤。
我國生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)。特別是生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)近幾年得到了較快的發(fā)展，但未經(jīng)加工的生物質(zhì)本身具有揮發(fā)分高，含水率高，氯、鉀等堿金屬含量高等特點。當秸稈含水率超過40%時，直接利用生物質(zhì)作為燃料時，燃燒不穩(wěn)定，熱效率低。而我國生物質(zhì)原料（如農(nóng)林廢棄物）產(chǎn)量雖然巨大。但產(chǎn)地分散、能量密度低、隨季節(jié)變化性強，自然干燥失重大，儲存和運輸過程中占用大量的空間、損耗大。由此給生物質(zhì)的高效清潔利用造成困難。生物質(zhì)直接發(fā)電產(chǎn)業(yè)是“小電廠、大燃料”，目前生物質(zhì)電廠基本都存在著燃料生產(chǎn)、收集、預處理、運輸、儲存、輸送上料過程中的各種問題，因此農(nóng)作物散裝秸稈只能作為生物質(zhì)能源化利用的初級燃料。難以滿足生物質(zhì)發(fā)電、供熱等工業(yè)化需求。而生物質(zhì)成型燃料技術(shù)為生物質(zhì)的運輸、存儲及消防等難題提出了解決方向，具有廣闊的發(fā)展前景，也將帶來燃料能源的變革，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
1、生物質(zhì)燃料成型技術(shù)
生物質(zhì)燃料成型技術(shù)是指在一定溫度與壓力條件下，將各類原本松散細碎的生物質(zhì)廢棄物壓制成具有形狀規(guī)則的棒狀、塊狀、顆粒狀成型燃料的高新技術(shù)，以解決生物質(zhì)運輸、儲存、防火等問題。根據(jù)生物質(zhì)成型燃料制造工藝，可分為濕壓成型、熱壓成型和碳化成型3種主要形式，其成型機理為在外部加熱、加壓或常溫下原料顆粒先后經(jīng)歷位置重新排列、顆粒機械變形和塑性流變等階段形成致密團聚物。目前市場上生物質(zhì)成型機的種類大致分為3類：(1)螺旋擠壓式成型機；(2)活塞沖壓式成型機；(3)輥模碾壓式成型機，富通新能源生產(chǎn)線銷售
顆粒機、
木屑顆粒機等生物質(zhì)燃料成型機械設備，同時我們還大量銷售楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料。
1.1螺旋擠壓式成型技術(shù)
螺旋擠壓式成型機主要由擠出螺旋、擠出套筒、加熱圈等組成，如圖2所示。被粉碎的生物質(zhì)原料在擠出螺旋的作用下被推入擠出套筒，套筒周圍的加熱圈則將生物質(zhì)原料中的木質(zhì)素加熱到軟化狀態(tài)，生物質(zhì)原料在不斷的擠壓作用和軟化木質(zhì)素產(chǎn)生的膠粘作用下而成型。成型后的棒狀燃料被源源不斷地送出，燃料棒的長度可根據(jù)需要而截斷。分為2類：機械驅(qū)動活塞式成型機和液壓驅(qū)動活塞式成型機�；钊跈C械或液壓的驅(qū)動下作往復運動，已粉碎的生物質(zhì)原料中的木質(zhì)素在加熱圈的加熱作用下被軟化而產(chǎn)生膠粘作用，并在活塞的推動下在喉管處被擠壓而成型。為防止不斷被壓縮的生物質(zhì)發(fā)生“堵死”現(xiàn)象。通過喉管己擠壓成型的部分擠壓力被釋放，以便成型棒順利排出成型裝置。
螺旋擠壓式成型技術(shù)具有生產(chǎn)連續(xù)性好、產(chǎn)品密度高、成品質(zhì)量好、熱值高、適合加工成碳化燃料的特點。但成型部件尤其是螺旋桿一直處于高溫高壓下工作，磨損嚴重，其壽命不足100h同時，單位產(chǎn)品電耗高，所以價格較高，目前市場上售價550- 800元肫。因此，這種生物質(zhì)成型顆粒不適用于生物質(zhì)電廠使用。
1.2活塞沖壓式成型技術(shù)
活塞沖壓式成型機主要由活塞、加熱圈和成型喉管組成，如圖3中所示，按活塞的驅(qū)動力可以
活塞沖壓式成型技術(shù)允許物料水分較高，但油缸往復運動間歇成型，生產(chǎn)率不高，而且產(chǎn)品質(zhì)量也不太穩(wěn)定，不適宜進一步炭化。與螺旋擠壓式成型機相比-這類成型機明顯改善了成型部件磨損嚴重的問題。但成型模腔仍然容易磨損。由于存在較大的振動負荷，所以機器運行穩(wěn)定性差。噪音較大。但此種塊狀燃料成本較低，市場售價360～450元／t左右，適于生物質(zhì)電廠使用。
1.3輥模碾壓式成型技術(shù)
輥模碾壓式成型機根據(jù)壓模形狀的不同，可分為平模碾壓式成型機和環(huán)模碾壓式成型機。用輥模碾壓式成型的燃料一般不需要外部加熱，依靠物料掠奪成型時所產(chǎn)生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合。輥模碾壓式成型技術(shù)對物料的適應性最好，原料的含水率要求較寬，在l0%~40%均能成型。
生物質(zhì)燃料壓縮成型技術(shù)近年來取得了較
大的發(fā)展，但仍然存在諸多問題，主要包括：
(1)磨損嚴重；
(2)單位產(chǎn)量電耗高(60～100KW/t);
(3)產(chǎn)量低，單機每小時只能生產(chǎn)0.5~2t
由于目前的秸稈擠壓成型機過去是用來生產(chǎn)牲畜飼料，其生產(chǎn)能力遠遠不能滿足秸稈燃料的需求。因此，研發(fā)低磨損、高生產(chǎn)率、低電耗的秸稈成型機勢在必行。最有前途的燃料成型機可能是活塞沖壓機。因其磨損較輕，可以4～6個活塞缸同時工作，可望提高生產(chǎn)能力。
2、生物質(zhì)成型燃料及其燃料特性
2 1生物質(zhì)成型燃料
生物質(zhì)原料擠壓成型后，可提高秸稈燃料儲存、運輸能力。提高使用效率。擴大應用范圍。而且燃燒特性的改善也十分明顯。在鍋爐中燃燒時黑煙少、火力持久、燃燒充分、排放的飛灰少、NO，和SO4都遠比煤低。生物質(zhì)成型燃料將成為清潔環(huán)保、燃燒效率高，能部分替代煤炭等化石燃料的新型生物質(zhì)燃料。既可作為農(nóng)村居民的炊事和取暖燃料。又可作為發(fā)電、供熱等工業(yè)化燃料，將會成為民用和工業(yè)用的生物質(zhì)商品燃料，如表1所示。
與生物質(zhì)原料相比，生物質(zhì)成型燃料具有如下特點：
密度高，體積小。密度可達0.8～1.4t/m3,體積縮小6~8倍。便于儲存、運輸。以降低建設投資，降低自用電率，節(jié)省人力。
含水率低、熱值高。一般可達3400 kcal/kg以上，能源密度相當于中質(zhì)褐煤，有利于提高燃燒效率、降低燃燒耗量、提高能源利用率。
形狀標準，粒度均勻。便于機械化輸送和燃燒時的自動化控制，有利于鍋爐穩(wěn)定燃燒，降低自用電率。節(jié)省人力。
可通過添加劑提高灰熔點。減少腐蝕。添加劑能有效地改善鍋爐積灰和結(jié)渣技術(shù)難題。同時提高灰、渣利用的可行性。也能有效地減少燃燒時煙氣中氯的含量，降低氯對鍋爐的腐蝕性。延長鍋爐使用壽命。
用途廣泛。可用于常規(guī)層燃爐排工業(yè)鍋爐、水冷振動爐排鍋爐、流化床鍋爐進行直燃發(fā)電、供熱：也可與垃圾、煤混燒發(fā)電、供熱；還可作為生物質(zhì)氣化、液化利用的原料。
2.2燃燒特性
2.2.1生物質(zhì)原料燃燒特性
生物質(zhì)原料特別是秸稈類生物質(zhì)密度小、體積大。其揮發(fā)分高達60%~70%。同時。熱分解溫度較低，一般在350℃就釋放出80%左右的揮發(fā)分，因此著火溫度低，燃燒速度快，燃燒開始不久迅速由動力區(qū)進入擴散區(qū)。揮發(fā)分在短時期內(nèi)迅速燃燒，并放出大量的熱量。在傳統(tǒng)燃燒設備中，高溫煙氣來不及傳熱就由煙囪排出，造成了大量的排煙熱損失。
另一方面。處于擴散燃料區(qū)中的生物質(zhì)，揮發(fā)分劇烈燃燒所需要的氧量遠遠大于外界擴散所供應的氧量，供氧量明顯不足，使揮發(fā)分不能充分燃盡，從而形成了大量CO、H2、CH4等產(chǎn)物。造成氣體不完全燃燒損失大。而當揮發(fā)分釋放完畢，進入焦炭燃燒階段后，由于生物質(zhì)焦炭的結(jié)構(gòu)為松散狀。氣流的擾動就可使其解體懸浮起來，脫離燃燒層。迅速進入爐膛的上方空間，經(jīng)過煙道由煙囪排出。形成大量的固體不完全燃燒熱損失。此時燃燒層剩下的焦炭量很少。不能形成燃燒中心，使得燃燒后勁不足。這時如不嚴格控制進入空氣量，將使空氣大量過剩，不但降低爐溫，而且增加排煙熱損失。
2.2.2成型燃料燃燒特性
生物質(zhì)成型燃料是經(jīng)過高壓而形成的塊狀燃料，其密度遠遠大于生物質(zhì)原料，其結(jié)構(gòu)與組織特征就決定了揮發(fā)分的逸出速度與傳熱速度都大大降低。點火溫度有所升高。點火性能變差，但仍比型煤的點火性能要好。
燃燒開始時揮發(fā)分緩慢分解，燃燒處于動力區(qū)，隨著揮發(fā)分燃燒逐漸進入過渡區(qū)與擴散區(qū)，燃燒速度適中，能夠使揮發(fā)分放出的熱量及時傳遞給受熱面，使排煙熱損失降低。同時揮發(fā)分燃燒所需的氧氣量與外界擴散過來的氧氣量相當，無需加入過多的空氣就能使揮發(fā)分充分燃盡，使氣體不完全燃燒損失與排煙熱損失大大減少。揮發(fā)分燃燒后，剩余的焦炭結(jié)構(gòu)緊密，運動的氣流不能使焦炭解體懸浮，使焦炭能保持層狀燃燒。此時焦炭燃燒所需要的氧氣量與滲透擴散的氧氣量相當，燃燒穩(wěn)定持續(xù)，爐溫較高，從而減少了固體與排煙熱損失。
生物質(zhì)成型燃料燃燒速度均勻適中。燃燒所需的氧氣量與外界滲透擴散的氧氣量能夠較好的匹配，燃燒波浪減小，燃燒相對穩(wěn)定。
3、結(jié)論
生物質(zhì)成型燃料可提高生物質(zhì)原料的儲存、運輸能力，提高使用效率，擴大應用范圍，可解決目前生物質(zhì)電廠普遍存在的秸稈運輸、儲存、防火等問題。生物質(zhì)塊狀燃料成本較低，市場價格合理，適用于生物質(zhì)電廠發(fā)電。比生物質(zhì)原料，生物質(zhì)成型燃料有較好的燃燒特性。燃燒速度均勻適中，燃燒所需的氧氣量與外界滲透擴散的氧氣量相當，燃燒波浪減小，燃燒相對穩(wěn)定。
