3.1.2  生物質(zhì)顆粒燃料的成型顆粒燃料的成型是通過壓輥式成型機(jī)實(shí)現(xiàn)，有環(huán)模顆粒成型機(jī)和平模顆粒成型機(jī)兩種。立式環(huán)模顆粒機(jī)(圖7)成型環(huán)模和壓輥的軸線為垂直設(shè)置，在成型環(huán)模上鉆有成型孔，成型環(huán)模和壓輥以不同的轉(zhuǎn)速同時(shí)旋轉(zhuǎn)，被粉碎后的生物質(zhì)原料在壓輥的作用下被不斷的擠壓進(jìn)環(huán)模的成型孔內(nèi)而擠壓成型。原料在進(jìn)入環(huán)模和付之壓輥前就被加熱到木質(zhì)素軟化的狀態(tài)。平模顆粒成型機(jī)的壓模為一水平圓盤，在圓盤上與壓輥接觸的圓周上開有成型孔。作業(yè)時(shí)，水平圓盤和壓輥同時(shí)旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)平面不同，被加熱、木質(zhì)素軟化后生物質(zhì)原料被壓輥擠壓進(jìn)圓盤的成型孔中而被擠壓成型，擠壓出圓盤后被切刀切斷為顆粒狀。
    3.1.3棒或塊狀燃料成型  與生物質(zhì)顆粒燃料不同，棒或塊狀燃料無需對原有以煤為燃料的灶具或鍋爐進(jìn)行改造就可直接使用。生物質(zhì)棒或塊狀成型設(shè)備座用較為普遍的是螺旋擠壓成型機(jī)和活塞式?jīng)_壓成型機(jī)兩種。螺旋擠壓成型機(jī)主要由擠出螺旋、擠出套筒、加熱圈等組成，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，在擠出套筒周圍加熱圈的作用下，擠出套筒內(nèi)的生物質(zhì)原料被加熱到木質(zhì)素軟化狀態(tài)，隨生物質(zhì)原料不斷進(jìn)入擠出套筒形成的擠壓作用，結(jié)合被軟化木質(zhì)素產(chǎn)生的膠黏作用而成型。成型后的棒狀燃料被源源不斷的送出，燃料棒的長度可根據(jù)需要而截?cái)唷Ｈ缫舜菏需F力意和機(jī)制炭廠擁有5臺(tái)螺旋擠壓式的棒狀燃料成型機(jī)生產(chǎn)碳棒的原料棒，每臺(tái)成型機(jī)由一臺(tái)功率為11 kW的電動(dòng)機(jī)   驅(qū)動(dòng)擠出螺旋，加熱電熱管的功率為5 kW，成型燃料棒的外直徑為48 mm，中空直徑為10 mm，每分鐘可生產(chǎn)長400 mm的燃料棒2.5根。
    另一種活塞式生物質(zhì)棒狀燃料成型機(jī)主要由活塞、加熱圈和成型喉管組成。活塞由液壓或機(jī)械驅(qū)動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，已粉碎的生物質(zhì)原料在活塞的推動(dòng)下，同時(shí)在加熱圈的作用下生物質(zhì)原料中的木質(zhì)素被軟化而產(chǎn)生膠黏作用，在喉管處被擠壓而成型。為了防止不斷被壓縮的生物質(zhì)發(fā)生“堵死”現(xiàn)象，通過喉管已擠壓成型的部分?jǐn)D壓力被釋放，以便成型棒順利排出成型裝置。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的一種液壓往夏活塞雙向擠壓加熱成型的棒狀燃料成型機(jī)主要用于農(nóng)作物秸稈的成型，當(dāng)加熱溫度達(dá)70~110℃時(shí)，秸稈中的木質(zhì)素軟化產(chǎn)生黏接作用，再加溫到達(dá)160℃時(shí)木質(zhì)素熔融，此時(shí)加壓使纖維素緊密黏接而成型，每小時(shí)可生產(chǎn)棒狀的燃料60~ 80 kg，燃料棒的密度為0.74~0.9g/cm3。
    從20世紀(jì)80年代初我國就開始了生物質(zhì)棒狀燃料成型機(jī)的研發(fā)，中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、西北農(nóng)業(yè)大學(xué)、遼寧省能源研究所等10多家單位研究和開發(fā)了不同型號(hào)的生物質(zhì)棒狀燃料成型設(shè)備。由于在生物質(zhì)成型過程中需要加熱到木質(zhì)素軟化狀態(tài)再擠壓成型，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在能耗相對較高、成型部件易磨損和原料的含水率不能過高等不足。
3.2生物質(zhì)常溫成型
    生物質(zhì)常溫成型是在不加熱原料和在原料中不加入任何添加劑的條件下使生物質(zhì)成型的技術(shù)，其成型機(jī)理尚在探討、研究之中，但已研制出一些成型的設(shè)備。生物質(zhì)常溫成型的最大特點(diǎn)是由于不需要對原料進(jìn)行加熱，成型能耗較小，目前常溫成型的生物質(zhì)燃料主要有顆粒燃料和塊狀燃料兩種。河南省科學(xué)院能源研究所研制了一種在常溫下生產(chǎn)顆粒燃料的成型機(jī)，該機(jī)由一臺(tái)17 kW的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)環(huán)模和壓輥執(zhí)行顆粒成型的擠壓，一臺(tái)1.5 kW的變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋供料裴置實(shí)現(xiàn)為擠壓裝置供料，通過調(diào)整供電的頻率而實(shí)現(xiàn)供原料量的調(diào)整，顆粒燃料的生產(chǎn)效率可達(dá)到300—500 kg/h。
    清華大學(xué)清潔能源研究與教育中心通過對具有纖維結(jié)構(gòu)生物質(zhì)材料的研究和分析，研制出了另一種常溫成型顆粒燃料生產(chǎn)設(shè)備(圖12)。原料在自然干燥含水率狀態(tài)下被粉碎成細(xì)小顆粒或纖維狀，然后放入機(jī)器中便可制成顆粒狀燃料，生產(chǎn)率可達(dá)到600 kg/h，能耗低于國外同類設(shè)備的能耗，顆粒成型燃料產(chǎn)品的強(qiáng)度、熱值均大于國外同類產(chǎn)品。該項(xiàng)技術(shù)已在北京的密云、懷柔推廣和應(yīng)用。
    北京林業(yè)大學(xué)工學(xué)院對生物質(zhì)塊狀燃料常溫成型進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，用德國進(jìn)口的機(jī)對玉米、大豆、芝麻等農(nóng)作物秸稈和鋸末、刨花、四倍體刺槐、小葉錦雞兒（檸條）、蘆竹等林木生物質(zhì)進(jìn)行了成型、發(fā)熱值檢測、用普通鍋爐燃燒等試驗(yàn)，得到如下結(jié)果：1）壓機(jī)的壓力達(dá)到10 MPa各種生物質(zhì)便可成型，最佳成型壓力為20~ 25 MPa，成型燃料的密度為0.8~1.4 g/cmz；2)對原料粉碎程度和含水率的要求較低，原料的顆粒度小于10 mm、含水率小于20%便可成型，并長期存放；3)對成型試驗(yàn)生物質(zhì)發(fā)熱值的檢測顯示，農(nóng)作物秸稈類的熱值為11.7~12.6 MJ/kg，木質(zhì)類生物質(zhì)的熱值為18. 84~20.5 MJ/kg; 4)塊狀成型燃料不需要對原有燃煤鍋爐進(jìn)行改造就可直接使用，用普通鍋爐進(jìn)行的燃燒試驗(yàn)表明，生物質(zhì)成型燃料燃燒后的剩余物少于5%，并可回田作為有機(jī)肥料；5)從使用的壓機(jī)裝機(jī)功率與成型燃料生產(chǎn)率的關(guān)系，可以計(jì)算出加工每噸成型燃料的電能耗不大于50 kW h；6）由于是常溫、間歇加壓成型，對成型模具的磨損極小。
4、林木生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展前景
    相對液化、氣化而言，林木生物質(zhì)加工成成型燃料在技術(shù)上可操作性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)。茌生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益方面具有良好的發(fā)展前景。
    生態(tài)效益：1）生物質(zhì)成型燃料燃燒后的有害物質(zhì)排放物遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于化石燃料的排放，CO，被認(rèn)為是零排放，即CO，的排放量等于燃燒掉生物質(zhì)在生長期吸收或固定C02的量，S07的排放是煤炭的1/10，氮氧化合物(NO。)的排放幾乎為零。是一種清潔能源，燃燒后的剩余物極少(3%~5%)，并且可以回田作為有機(jī)肥料，對改良土壤極有幫助；2）用于生產(chǎn)成型燃料的林木資源主要是木材采伐、森林撫育、木材加工的剩余物和在荒山、荒沙、農(nóng)業(yè)邊際性土地生長的灌木。林木生物質(zhì)成型燃料的開發(fā)，不僅解決能源問題，還增加了林木資源的利用率，并在一定程度上促進(jìn)防治荒漠化的進(jìn)程和解決“三農(nóng)”問題。
    社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：1）我國農(nóng)村地域廣闊，每年消耗大量的柴草和煤炭用于取暖和煮飯，隨人民生活水平的提高，從使用柴草作為燃料逐漸向使用煤炭過渡，而煤炭的總貯藏量日益減少、價(jià)格不斷上漲，生物質(zhì)成型燃料熱值相當(dāng)于原煤的熱值（18.0~20.5 MJ/kg），將會(huì)是極好的替代品；2）從已進(jìn)行的試驗(yàn)研究看，生物質(zhì)常溫成型具有能耗較小(成型電能耗50 kWh/t)的特點(diǎn)，發(fā)展、生產(chǎn)林木生物質(zhì)成型燃料可以取得可觀的縊濟(jì)效益。
    綜上所述，發(fā)展林木生物質(zhì)成型燃料具有切實(shí)、可行的意義。