生物質是綠色植物在太陽能的作用下，吸收空氣中的二氧化碳和土壤水分，最終合成碳水化合物轉換為化學能而固定下來的一種自然資源。它在可再生能源中是能量密度較高、可儲運、可轉換和較少受自然因素制約、兼有礦物燃料屬性的能源。其突出的特點是可以年復一年的再生，取之不盡、用之不竭，無污染，可廣泛生產，開發前景非常廣闊。
生物質致密成型是將秸稈、稻殼、鋸末、木屑等生物質廢棄物，用機械加壓的方法，使原來松散、無定形的原料壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。
    三門峽富通新能源新生產銷售的顆粒機、秸稈顆粒機、木屑顆粒機專業壓制生物質固體顆粒燃料等。
1、生物質致密成型工藝與設備
    生物質致密成型工藝從廣義上，可劃分為常溫壓縮成型、熱壓成型和碳化成型三種主要形式。
1.1常溫壓縮成型
    纖維類原料在常溫下，浸泡數日水解處理后，其壓縮成型特性明顯改善，纖維變得柔軟、濕潤皺裂并部分降解，易于壓縮成型。因此該成型技術被廣泛用于纖維板的生產，同樣，利用簡單的杠桿和木模，將部分降解后的農林廢棄物中的水分擠出，即可形成低密度的壓縮成型燃料塊。這一技術在泰國、菲律賓等國得到一定程度的發展，所生產的成型燃料塊平均熱值約23 kl/kg，被當地稱為“綠色炭”，在燃料市場上具有一定的競爭能力。
1.2熱壓成型
    熱壓成型是目前普遍采用的致密成型工藝。其工藝流程為：
    原料粉碎一干燥一混合一擠壓成型一冷卻包裝。
    熱壓成型工藝中采用的致密成型設備主要有螺桿擠壓式成型機、機械驅動活塞沖壓式成型機、液壓驅動活塞沖壓式成型機和壓輥式顆粒成型機等幾種形式。
1. 2.1螺桿擠壓成型機利用螺桿擠壓生物質，靠外部加熱，維持成型溫度為150℃～300℃，使木質素、纖維素等軟化，擠壓成生物質壓塊，啟動時成型部件和物料溫度低于成型溫度，因此需要用電熱元件加熱成型部件。運行中，根據成型部件溫度變化，由溫控器自動控制溫度于設定溫度。為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”現象發生，一般將原料的含水率控制在8%～12%之間。成型壓力的大小隨原料和所要求成型塊密度的不同而異，一般在500—1 300cm2之間，成型燃料型狀通常為直徑50～60的空心燃料棒。
1.2.2活塞沖壓式成型機  沖壓式成型機分為機械式和液壓式兩種。機械式沖壓成型機是利用飛輪儲存的能量通過曲柄連桿機構，帶動沖壓活塞，將松散的生物質沖壓成生物質壓塊。液壓式沖壓成型機是利用液壓油缸所提供的壓力，帶動沖壓活塞使生物質沖壓成型。沖壓式成型機通常用于生產實心燃料棒或燃料塊，其密度介于0.8—1.1之間。其中液壓式沖壓成型機對原料的含水率要求不高，允許原料含水率高達20%左右。
1.2.3壓輥式成型機壓輥式成型機的基本工作部件由壓輥和壓模組成。其中壓輥可以繞自已的軸轉動。壓輥的外周加工有齒或槽，用于壓緊原料而不致打滑。壓模有圓盤或圓環形兩種，壓模上加工有成型孔，原料進入壓輥和壓模之間，在壓輥的作用下被壓入成型孔內。從成型孔內壓出的原料就變成圓柱形或棱柱形，最后用切斷刀切成顆粒狀成型燃料。用壓輥式成型機生產顆粒成型燃料一般不需要外部加熱，可根據原料狀況添加少量粘結劑。對原料的含水率要求較寬，一般在10%—40%下均能很好成型。顆粒成型燃料的密度為1.0—1.4，隨著原料含水率的增加，其密度有減少的趨勢。
1.3炭化成型
1. 3.1先炭化后成型工藝  先將生物質原料炭化成粉粒狀木炭，然后再添加一定量的粘結劑，用壓縮成型機擠壓成一定規格和形狀的成品木炭。其工藝流程如下：
    原料一粉碎除雜-炭化-混合粘結劑一擠壓成型一成品干燥一包裝。
    由于原料纖維結構在碳化過程中受到破壞，高分子組份受熱裂解轉換成炭并釋放出揮發份（包括可燃氣體、木醋液和焦油等），使其擠壓成型特性得到改善，成型部件的機械磨損和擠壓過程中的能量消耗降低2/3左右（與熱壓成型工藝比）。但是，碳化后的原料在擠壓成型后維持既定形狀的能力較差，貯運和使用時容易開裂和破碎，所以壓縮成型時一般要加入一定量的粘結劑。
1.3.2先成型后炭化工藝  先用壓縮成型機將松散粹細的植物廢料壓縮成具有一定密度和形狀的燃料棒，然后，用炭化爐將燃料棒炭化成機制木炭。其工藝流程為：
    原料一粉碎一干燥一成型一炭化一冷卻一包裝
2、國外研究與發展狀況
    在1990年全世界一次能源消費中，生物質能占13%（一年55×1018 J），處于第4位。目前，發展中國家有38%的能源來自生物質能，不少發達國家也大量使用生物質能。如美國全部能源的4%來自生物質能（差不多與核能相當），歐洲能源結構中生物質能占20%左右。據預測到2050年，生物質能將占全球燃料直接用量的38%，全球電力的17 %。因此，生物質致密成型技術早在20世紀50年代，就曾一度引起人們極大的興趣。當時美國、德國等都曾以松散的生物質物料壓制成高密度的燃料棒供炊事和取暖用能。
    20世紀70年代以來，隨著全球性石油危機的沖擊和環保意識的提高，世界各國越來越認識到開發和高效轉換生物質能的重要性，相應地投入一定的資金和技術力量研究開發生物質致密成型和炭化技術及設備。目前，美國、瑞典、芬蘭、日本等國在該領域的科研與技術的發展己達到世界領先水平。美國在25個州興建了日產量為250～300 t的樹皮成型燃料加工廠。意大利、丹麥、法國、德國、瑞典、瑞士等國相繼建成生物質顆粒燃料成型生產廠家30個，機械驅動活塞式成型燃料生產廠家40多個。日本從20世紀30年代開始，研究應用機械驅動活塞式致密成型技術處理木材廢棄物，1954年前后研制成功棒狀燃料成型機，1983年前后又從美國引進顆粒成型燃料生產技術，到1987年，有十幾個顆粒成型燃料工廠投入運行，年產生物質顆粒成型燃料十幾萬t。
3、國內研究與發展概況
    我國有10億農村人口，2.2億農戶。農村能源消費結構中，商品能源占22%，生物質能占68.7%，其中，秸稈、薪炭約占生物質能的70%。
    我國生物質能的傳統利用方式是不加轉化而直接燃燒，因此，生物質致密成型技術和炭化技術的研究、開發起步較晚，與國外相比有一定的差距。20世紀60年代雖然開展了一定的工作，但未引起各方面的重視，一直到20世紀70年代末，我國生物質能仍為原始的直接燃燒方式。80年代初引起各級政府和有關部門的重視，尤其在“七五”和“八五”期間有了較大發展。“七五”末、“八五”初，林業部林產化學工業研究所、西北農業大學、江蘇省連云港市東海糧食機械廠等高等院校、科研院所和生產部門對螺桿擠壓成型技術進行了較深入的研究，并取得了可喜的成果。“八五”期間，作為國家重點科研攻關項目，中國農機院能源動力所、遼寧省能源研究所、中國林科院林產化工研究所、中國農業工程規劃設計研究院等單位，對生物質沖壓式壓塊技術及裝置、擠壓式壓塊技術及裝置、烘烤炭技術及裝置、多功能燃料爐技術進行了聯合攻關，解決了生物質致密成型和炭化工藝及設備的關鍵技術，使研究和開發水平上了一個臺階，推動了我國生物質轉換技術的發展。
    “七五”到“十五”期間，伴隨著生物質致密成型技術和炭化技術研究成果的出現和不斷完善，我國生物質致密成型產業有了一定的發展。作為一種新型產業，21世紀以來，各省市縣能源部門、鄉鎮企業及個體生產者，積極引進技術，創辦生產企業，全國先后有40多家小型企業開展了這方面的工作。
    然而，由于技術不配套，設備不能連續生產，大部分企業只能斷斷續續小批量加工生產，形成不了規模，因而無法滿足國內外市場對機制木炭的需求。
4、生物質致密成型技術發展展望
4.1發展潛力
    生物質致密固化產品作為燃料，可廣泛用于人民生活飲食服務業，如取暖、燒飯、烘烤食品。在農村任何柴灶都可燃燒，四口之家一餐飯需3～4 kg，添加3～4次即可做成，而且黑煙少，火力旺，燃燒充分，不飛灰，干凈衛生。
    由于炭化產品的用途廣泛，產品適用性強，在冶金、化工、環保、建筑等方面需求量相當大，據中國農業現代化研究所調查研究，日本每年需要機制木炭及其產品250萬t左右，南朝鮮、新加坡等國需要量在1 200萬t以上，東歐、西歐地區以及東南亞地區需求量也很大。加之機制木炭產品還具有處理海面原油污染和海洋凈化方面的新用途，所以它的國際市場非常廣闊，加快生物質致密成型技術和炭化技術在我國的研究與開發，利用農村豐富的生物質資源和廉價的勞動力，開拓國際市場，積極參與機制木炭產品的國際競爭，必然取得可觀的經濟、生態、環保和社會效益。
    我國每年農作物秸稈產量達6多億t，稻殼5 000萬t，玉米芯2 000萬t，樹皮、木屑2 500 1113，輕工、化工等行業的植物性廢渣約1 000萬t。這些都是丞待開發利用的寶貴的生物質資源，蘊藏著極大的市場潛力，可培育和發展具有新的經濟增長點的新型行業。
    據英國SHELL(殼牌)石油公司能源研究所預測，利用現代轉換技術，21世紀生物質能與常規能源將處于等同地位。而已有的研究和測試表明，利用生物質致密成型技術將松散的農林廢棄物轉換成高品位的固體成型燃料，其能量投入產出比為1:8—1:11. 64．所以只要通過加大研究力度，攻克技術難關，其市場前景將是十分廣闊的。
4.2發展障礙
    生物質致密成型燃料雖然將是未來化石燃料的替代品，然而，真正要達到商品化階段，尚需要克服和解決以下發展障礙和制約因素：
    (1)機組可靠性較差，易損件使用壽命短，維修和更換不便，導致設備不能連續生產，只能斷續小量生產，影響了產量和效益。因此，應從原理和機理上進行突破，研制和開發新構思、新結構的新一代生物質致密成型機。
    (2)生產能力偏低，單位產品能耗過大。從提高生產率和降低能耗來看，應加強顆粒成型燃料的研究與開發力度，使其盡快進入市場。
    (3)對原料的粒度和含水率要求較高，必須配套成具有粉碎、烘干、輸送等功能的生產線，才能較完善地解決這一問題，由于生產線的投資費用較大，一般企業和用戶難于承受，所以，目前我國大部分致密成型企業設備配套不理想，形成不了規模。
    (4)成型燃料的包裝和燃燒設備不配套，制約了商品化生產和成型燃料的推廣應用。尤其是適合農戶使用的燃燒方式及其裝置急需解決。
4.3對策與建議
    開發利用可再生的生物質能是一項遠有前景、近有實效的事業。但由于我國尚處在發展初期，同其它能源建設相比，需要政府給予更多的支持和相應的扶持政策。
4.3.1提高政府和全民對開發利用生物質能的認識  發展可再生生物質能關系到我國生態環境的改善和全國能源的供需平衡，對解決我國城鄉，特別是廣大邊遠地區的能源供應問題具有特殊重要的作用。各級政府和有關主管部門要提高對生物質能轉換重要戰略地位和作用的認識，建立科學研究和產業化一條龍的開發體制。把生物質能建設納入到各級國民經濟建設總體規劃之中，列入政府的財政預算。
4.3.2制定開發利用生物質能的優惠政策  我國生物質致密成型技術目前還處于發展的初期，產業規模小，獲益能力低，尚不具備參與市場競爭的能力。因此，必須得到國家和各級政府宏觀調控政策的保護。要從全局的長遠利益出發，增加對生物質致密成型的科研、技術產品的研制和開發的財政資助和投資力度，加速產品工藝技術的突破和系統開發的過程。加大產業化建設和服務體系的信貸規模，提供長期的低息貸款，提高資金使用效果。制訂減免稅收、價格補貼和獎勵政策，加速生物質致密成型和炭化產品進入市場，提高競爭力，最終依靠自身的發展潛力，確立并占有應有的市場份額。
4.3.3加強生物質能致密轉換的科研攻關和產業化建設針對制約生物質致密成型技術發展的障礙因素和技術難題，集中資金，集中力量進行科研攻關，加強科研示范和產業化的銜接，促進科研成果迅速轉化為生產力。要鼓勵企業打破部門、地區界限，實行橫向聯合，對技術上基本成熟的定型產品組織專業化生產。各級政府在投資、價格和稅收等方面要有計劃、有步驟地支持一批生物質能骨干企業的發展，建立有規模生產能力的產業體系，使其不斷提高產品質量，降低生產成本，擴大銷路。
4.3.4加強國際合作，引進國際先進技術和資金生物質能開發利用是當今國際上的一大熱點，要抓住這一大好時機，繼續堅持自主開發與引進消化吸收相結合的技術路線，積極開展對外交流和合作。要有目的、有選擇地引進諸如意大利阿基普公司生產的生物質收獲致密成型聯合收割機等國外先進的工藝技術和主要設備，在高起點上發展我國的生物質致密成型技術，進一步拓寬合作領域，加強與國際組織和機構的聯系與合作，采取切實步驟，為吸收國際機構和社會團體、企業家和個人來華投資、獨資或合資開辦生物質能實體創造條件。
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