中國作為一個迅速崛起的發展中農業大國，在保護環境的前提下，要實現國民經濟的持續增長，必須改變傳統的能源利用和能源生產方式，開發利用生物質資源，生產清潔能源是一項必然的選擇。作為人類傳統燃料的農作物秸稈，是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富含碳量低的特點，加之在其生長過程中吸收大氣中的C02而成為碳元素的匯(Sink)而被稱為清潔能源。近年來隨著農業生產經濟水平的不斷提高，農村生活用能中高品位的商品能源的比例增加，秸稈所占的比重正逐步下降。燃燒秸稈成為被替代的對象，田間地頭或田間焚燒的秸稈量逐年增加，這種污染在收獲季節集中排放，使得短時間內大氣質量嚴重惡化，成為一個嚴重的社會問題。本科題主要研究了廢棄的農作物秸稈轉化為高品位的能源，替代部分煤炭、石油等化石燃料，來提高農民的收入，緩解農村能源緊張的局面，從而實現農村能源的可持續發展。
1、主要技術分析
1.1技術路線
   秸稈生物質收集后先由太陽能預烘干系統進行脫水，通過輸送帶進入秸稈粉碎機，粉碎后的秸稈由氣力輸送裝置送入原料倉，再由輸送帶送入秸稈壓塊機，成型后的秸稈棒塊即為燃料產品。
1.2核心技術
1.1.1核心技術研究課題的核心技術是秸稈生物質壓塊成型技術。在克服螺旋式生物質成型機存在的耗能高、主要易損件使用壽命低的問題的基礎上經過反復研究、試驗和改進，生產出了HPB -III秸稈液壓驅動式秸稈成型機。
1.1.2液壓成型機的工作原理該機的突出特點是增加了2級預壓喂入機構，液壓泵站輸出液力，通過電液閥控制，使雙出桿油缸帶動左右沖桿作往復運動。喂料斗中的生物質原料首先經過垂直攪龍和水平液壓油缸兩次預壓后，由雙出桿油缸上的沖桿推進成型套筒內，在合適的成型溫度下，套筒中的秸稈生物質在外力的作用下使生物質顆粒重新排列位置關系，并發生機械變形和塑性變形。在垂直于最大應力的方向上，粒子主要以相互靠近結合的形式結合。隨外力的增大，生物質體積大幅度減小，容積密度顯著增大，生物質內部膠合外部焦化，并具有一定的形狀和強度。沖桿不斷推擠，秸稈生物質從兩端成型套筒中交替擠出，成為棒狀產品。
1.1.3成型技術的創新性
    (1)國內生物質成型技術應用較早，但很少用于成型秸稈，且能耗高和易損件壽命短，我們從94年開始研究至今，在國內首次采用液壓驅動成型秸稈，解決了這個問題；
    (2)成型過程采用了雙出桿油缸、雙向擠壓成型、2級預壓，提高了液壓系統的效率和生產率；
    (3)解決了成型過程中原料的含水率問題，過高，易放炮；過低，烘干能耗高。螺旋式成型一般要求原料的含水率小于13%，必須烘干。我們采用活塞套筒往復機構，原料的含水率在18%左右，也能正常成型，原料不需要烘干，不僅減少了原料烘干的能耗，放炮現象也減少了；
    (4)變量泵和行程開關的應用、液壓系統的優化設計、散熱系統的設計不僅降低了液壓系統工作的油溫，而且使液壓成型機的能耗也大大降低；
    (5) HPB-III液壓秸稈生物質成型機采用了輸送帶自動上料，不僅節約了人力成本，也改善了工作條件；
    (6)顯著提高了磨損件的使用壽命，活塞沖桿與原料之間沒有相對運動，減少了沖桿與成型套筒之間的磨損。活塞沖桿往復的運動速度較低，沖桿與套簡之間幾乎沒有生物質微粒進入，從而避免了磨損；
    (7)首次將成型棒塊燃料替代煤用于鍋爐供熱，并對其燃燒效果進行了試驗測試，試驗設計了生物質燃燒爐及供熱系統，燃燒和供熱效果良好；
    (8)運行穩定，生產率可達400kg/h，能耗降為60kWh/t左右，產品價格已低于現行煤價，具備大面積推廣的條件，可以進行產業化生產。
1.3配套技術
    秸稈壓塊成型燃料塊燃燒技術、秸稈粉碎技術和太陽能烘干技術等。
2、經濟效益分析和風險評估
2.1經濟效益和社會效益分析
2. 1.1秸稈壓塊成型燃料生產線的經濟效益分析秸稈壓塊成型燃料生產線建成后，每條生產線一個班次可成型秸稈3～4t（相當于12畝的秸稈產量），可滿足2臺4t鍋爐l天所需的燃料。機械設備生產廠家每年可向社會供給50套秸稈成型生產線及配套的生物質燃燒爐。
    秸稈壓塊成型燃料生產線的經濟效益主要來自秸稈成型前后每t秸稈獲得的凈收入部分，秸稈成型燃料塊的生產成本由6部分組成，即原料的收購價、成型過程的耗能、用工費、設備折舊、維修費和其它費用。秸稈原料的收購價，約為30～60元／t（隨秸稈的種類運輸距離不同而不同）；成型過程的耗能為60kWh/t，折合30元／t；每套生產線需2名操作工人，每天生產3t左右的秸稈
    成型燃料塊，2名操作工人的工資按40元／天計算，用工折合14元/t;每套成型設{價按10萬元計算，年生產量約1000t，按10年折舊，設備折舊為10元/t;維修費約5元，用按10元／t計算。It秸稈成型燃料塊的生產成本合計為99～129元／t，目前鄭州地區靜300～320元／t，若秸稈成型燃料塊的銷售價格為220～240元/t，那么秸稈成型燃料塊90 --130元／t，還是具有顯著的經濟效益的。
2.1.2秸稈壓塊成型燃料生產線設備的銷售效益根據國內的秸稈資源，全國每年可線，每條生產線設備銷售價按30萬元計算，作為加工和制造生產線設備的工廠每年的萬元，利稅150萬元左右。生產線所需的工人主要是當的農民，每條生產線可解決2～，題，每位上線工人每月可以有400元左右收入。生產設備廠家可提高效益，上線工人還入。
2.1.3秸稈成型燃料的經濟和社會效益調整成型壓力角就可使密度達到0.9～1.1，：塊完全可以代替煤，在中部平原地區的價格基本是等同于煤，在東部、南部地區可大若規模化生產，每戶農民可從田間得到100元／t左右的經濟效益，更主要的是農民不需城鎮2t以下鍋爐減少了燒煤，秸稈生物質成型燃料塊真正成了我國鄉、村的高品位支
    秸稈成型燃料塊的熱值以秸稈的種類不同而不同。玉米秸稈的熱值約為煤的0.7～1. 25t的玉米秸稈成型燃料塊相當于1t煤的熱值，玉米秸稈成型燃料塊在配套的下燃型爐中燃燒，其燃燒效率是燃煤鍋爐的1. 3～1.5倍，因此1t玉米秸稈成型燃料塊的熱量煤的熱量利用率相當。It玉米秸稈成型燃料塊的售價在略低于It煤的價格情況下，玉燃料塊替代煤作為供熱鍋爐、茶水爐等燃爐的燃料是具有市場前景的。
2.1.4產品的售價、盈利及推廣應用預測秸稈壓塊成型燃料技術成果進入市場后，：型燃料的生產在農區應合理布局，這樣可以減少原料的運輸費。秸稈壓塊成型燃料生率按400kg/h，每天生產8h，每年生產按300天計算，每條生產線運行后未來3年的推廣銷售預測如表1和表2。
  從上述2表中可以看出秸稈生物質壓塊成型燃料的經濟效益是顯著的。
2.2風險評估
  秸稈壓塊成型燃料塊在國內進行產業化生產尚屬首次，該項目實施后產生的社會；保效益是巨大的，對調整農業產業結構增加農民收入具有現實意義，因此有廣泛的推，
    秸稈壓塊成型燃料生產線中的關鍵技術（壓塊成型）已得到解決，生產設備的機械加工也沒問題，與國外同類設備相比具有價格低廉的優勢，暫不存在機械產品競爭問題。  秸稈壓塊成型燃料的風險性和不確定因素主要由兩個方面：一是國家的產業政策，二是秸稈原料的價格。秸稈成型燃料所用的原料主要是玉米秸稈，秸稈成型燃料可取代煤，但秸稈目前沒有價格，一旦該技術推廣后原料價格大幅度上漲，秸稈成型燃料與煤相比沒有競爭能力，國家沒有在城鎮限制用煤政策，這就給秸稈成型燃料的推廣增加了難度，會減慢推廣應用的速度，同時秸稈的收獲期是相當短的一段時間，而且是大范圍、大區域同時進行的，給秸稈的收集會帶來一定的困難。
    我們認為降低風險的有效措施首先是國家政府部門的政策導向，保護環境、禁燒污染嚴重的燃煤鍋爐，禁燒秸稈、取締小型造紙廠，大力宣傳、普及推廣環保效益好的生物質燃燒爐。政策上扶植農區從事秸稈成型燃料生產的專業戶，使這項技術盡快推廣，以產生較好的社會、環保和生態效益。秸稈生物質壓塊成型燃料實現了生產線生產，形成了產業，農民也擴大了收入，同時也推動了我國農村經濟的發展；其次是對生產工藝參數優化設計，選擇最佳路線，保證生產線設備在制造加工過程中的質量和精度，降低壓塊成型的成本，保證秸稈成型燃料塊產品的質量也是能大面積推廣的關鍵，同時還有與此相關的大量組織經營工作，有待逐步解決完善。
3、燃燒性能測試與可行性分析
3.1秸稈成型棒（塊）燃爐燃燒性能測試
  將秸稈成型棒（塊）產品放入0. 8t立式鍋爐中燃燒，通過噴淋式除塵器后，廢氣由煙囪中排出。經試驗，秸稈成型棒（塊）的密度在0.9～1.  lg／cm3時，其燃燒效果最好，燃燒室溫度達1060℃，燃燒速度比煤快15%以上，正常燃燒狀態下，煙囪中無灰塵和灰煙排出，1次加入秸稈成型棒（塊）5kg，關閉風門后，可保持4h以上不熄滅。煙氣中的c0、C02. S02、NOx等成分指標的測試結果見表3。由表3可以看出，煙塵的排放濃度為13 8mg/Nm3，S02排放濃度僅為75mg/Nm3，大大低于《鍋爐大氣污染物排放標準》( GWPB3-1999)的指標，達到了國家環保要求。
設各必須配套，才能在農村、城鎮推廣應用。
    (1)從秸稈資源產量看，廣大農村和鄉鎮的各種秸稈產量大、范圍廣。據統計1996年中國農作物秸稈的產量達5.7億t，主要包括玉米、小麥、水稻、大麥和油料等作物的秸稈，其中玉米秸稈15343萬t，麥稈10529萬t，稻稈17891萬t。我國每年生產的農作物秸稈總量約占全世界總量的20%～30%。秸稈經過熱壓成型達到～定的密度后再燃燒可提高燃燒溫度和熱利用率減少空氣環境的污染，燃燒速度快，節省了時間，可使秸稈成為高品位的能源產品加以利用。
    (2)符合國家的環保政策，多數地區都采取了禁燒秸稈的措施，大中城市已基本取締了2t以下的燃煤鍋爐，改燃清潔燃料（天然氣或電），而清潔燃料的成本較高，當秸稈壓塊成型機的生產率達到200kg/h時，經過經濟效益計算，秸稈壓塊成型燃料棒（塊）的成本價在180元／t左右[5，6]：當秸稈壓塊成型機的生產率達到400kg/h以上時，秸稈壓塊成型燃料棒（塊）的成本價降為100～130元／t，售價在220～240元／t，完全可以替代煤作為城鎮中2t以下燃煤鍋爐的燃料，給秸稈利用找到了一條出路。
    (3)灰塵及其它指標的排放也比煤低，可實現C02、S02降排，減少溫室效應，是保護生態環境的有效方法，環保效益明顯。
    (4)秸稈粉碎機、成型機的加工工藝并不復雜，成本較低，成型機易損件的使用壽命在200h以上，粉碎與成型單位產品能耗可降至60kWh/t，將秸稈的粉碎和成型放在農區，可以降低秸稈原料的運輸成本和成型費用，農民購置一套成型設備可在2～3年時間內收回成本，完全可以在農村中推廣應用。燃爐的應用可設在中、小城鎮或農村，這樣秸稈從粉碎、成型到燃燒即可形成產業化。
    (5)據國際可再生能源組織的預測，地下石油、天然氣及煤的貯量，按目前的利用速率只夠用60a左右，因此，秸稈生物質可再生能源熱壓成型后作燃料，使其得到高品位的利用，是未來可再生能源的一個發展方向。
4．結論
   秸稈壓塊成型用液壓驅動式秸稈成型機作為主機，采用活塞套筒雙向擠壓間歇成型，可有效地降低能耗、延長易損件的使用壽命；秸稈壓塊成型燃料生產線中的關鍵技術（壓塊成型）已得到解決，生產線設備的機械加工并不復雜，與國外同類設備相比具有價格低廉的優勢；國內的秸稈來源廣泛，作為加工和制造生產線設備的廠家能提高經濟效益和利稅，可安排農村富余勞動力上線，增加他們的經濟收入；秸稈棒（塊）在生物質燃燒爐中的燃燒速度比煤快15%，煙氣中的C0、C02、S02及NOx的排放均達到國家環保標準，完全可以取代煤，從而解決秸稈荒燒問題，減少空氣污染，有顯著的生態環保效益；根據目前國際生物質能源的利用現狀及未來可再生能源的發展趨勢，秸稈從收集、脫水、粉碎、，成型到燃燒在中國農村、城鎮中實行產業化有著廣闊的應用前景。
    三門峽富通新能源生產銷售秸稈壓塊機、木屑顆粒機、秸稈顆粒機等生物質燃料成型機械設備。