能源是人類社會進步最為重要的物質(zhì)基礎，煤、石油、天然氣、核能是當今社會主要利用的能源，這些能源在地球上的貯存量是有限的。據(jù)有關專家估計，地球上煤炭的貯藏量可使用220年，石油可使用40年，天然氣可使用60年，核能可使用260年。2005年4月10日“生物能源和生物化工產(chǎn)品科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研討會”，閔恩澤、石元春、曹湘洪、歐陽平凱等4位院士的報告介紹，2004年中國進口石油為1. 436億噸，自產(chǎn)石油1.605億噸，中國已探明的石油貯藏量62億噸，按中國目前發(fā)展對石油的需求，中國的石油資源僅夠開采17年左右。中國探明的煤炭資源為1000億噸，也只夠開采80—100年。這些能源在使用過程中有害物的排放也使全球生態(tài)環(huán)境惡化，僅CO2的排放，全世界為150萬噸／天，除此之外還有大量的其它有害物質(zhì)和氣體如CO、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫( SO2)等的排放，造成全球溫室效應、局部地區(qū)酸雨、河流污染、大面積森林毀滅等災害。
在非再生礦物能源即將面臨枯竭的今天，世界各國在開發(fā)太陽能、風能、潮汐能、生物能等方面投入了大量的人力和物力，尤其是生物能源具有可以再生、開發(fā)經(jīng)濟、使用無公害等優(yōu)點，被普遍認為是未來能源開發(fā)的熱門領域。據(jù)世界能源統(tǒng)計，地球上，每年綠色生物量的增加約為1170億噸，相當于400億噸石油，其中800億噸分布在森林中，其余分有在草原、荒原、田野、沼澤及荒漠中。據(jù)有關專家估計，地球上植物生物量的儲量為18000多億噸，相當于6400億噸的石油。研究、開發(fā)生物質(zhì)能源，用以替代面臨枯竭的化石能源是解決地球能源危機，實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展和改善生態(tài)環(huán)境的出路之一，具有相當重要的意義和巨大的發(fā)展前景。
2、我國林木生物質(zhì)資源狀況
在生物質(zhì)資源方面，我國除每年7億噸左右的農(nóng)作物秸稈以外，國家林業(yè)局在2005年1—6月受世界自然基金會中國分會( WWF)、全球環(huán)境基金(GEF) OP12項目辦的委托，組織北京林業(yè)大學、國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設計院等關單位的專家進行了“中國林木生物質(zhì)培育和開發(fā)利用可行性研究”的調(diào)研工作。其結果顯示，目前我國陸地林木生物質(zhì)資源總量在180億噸以上，林業(yè)“三剩物”（采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物）等的總量在8—10億噸。除此而外，全國還有5700萬公頃的宜林地和荒沙、荒地，還有1億公頃不適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)的邊際性土地，發(fā)展林木生物質(zhì)能源潛力巨大。
3、生物質(zhì)成型燃料成型技術的現(xiàn)狀
生物質(zhì)成型燃料的原料主要是生長徑級細小、密度低或松散的生物質(zhì)進行重組以后，致密成具有一定的密度和形狀作為燃料使用。在不添加任何膠黏劑和添加劑的條件下，生物質(zhì)成型的方式主要有加熱成型和常溫成型兩種方式，木屑顆粒機、秸稈顆粒機專業(yè)壓制生物質(zhì)成型燃料。
3.1 生物質(zhì)加熱成型
生物質(zhì)加熱成型的機理是利用生物質(zhì)中的木質(zhì)素在高溫下（110~200℃不等）軟化、產(chǎn)生膠黏作用再擠壓成型。以這種成型機理開發(fā)的生物質(zhì)成型燃料加工技術主要有顆粒燃料、棒狀燧料和塊狀燃料成型等幾種。
3.1.1顆粒燃料的應用 瑞典在應用生物質(zhì)顆粒燃料方面有比較成熟的技術，包括生物質(zhì)顆粒燃料的成型技術和以生物質(zhì)成型顆粒為燃料的各種灶具和供暖、發(fā)電鍋爐等。顆粒燃料的加注有可以像加注燃油一樣方便。據(jù)瑞典國家能源局對外公布的資料顯示，用生物質(zhì)顆粒燃料集中供熱每產(chǎn)生1000 kWh熱量的費用是燃燒輕油供熱的42%，燃燒重油供熱的58%；以家庭為單位的小型鍋爐供熱產(chǎn)生每1000 kWh熱量的費用是電熱的62%，燃燒燃油供熱的57%。由于生物質(zhì)能源的使用，礦物質(zhì)能源的總消耗量由1970年的80%降低到1998年的33%，在此期間，生物質(zhì)能源的使用比例從9%增加到15%，并且呈快速增長的趨勢。
我國的生物質(zhì)顆粒燃料成型技術開始于“七五”期間，在引進瑞典技術的基礎上開發(fā)了一些生物質(zhì)顆粒燃料成型設備和以生物質(zhì)顆粒為燃料的灶具和供暖壁爐等。了內(nèi)壓滾筒式顆粒成型機，生產(chǎn)能力為250~ 300 kg/h，生產(chǎn)的顆粒成型燃料尤其適用于家庭或暖房取暖使用；同年南京市平亞取暖器材有限公司從美國引進適用于家庭使用的取暖爐，通過國內(nèi)消化吸收，形成工業(yè)化生產(chǎn)，并從美國引進了一套生產(chǎn)能力為1.5 t/h的顆粒成型燃料生產(chǎn)線，1999年開始正式生產(chǎn)；老萬生物質(zhì)能科技有限公司成立于2002年，其公司的董事長從2000年就開始研發(fā)農(nóng)作物秸稈類生物質(zhì)顆粒燃料及其燃燒供暖設備。目前主要生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料和各種用于燃燒顆粒燃料的燃燒器具，有暖風壁爐、水暖爐、炊事爐等系列爐具，這些爐具的熱效率可達到86.07%，各項排放指標均達到了國家環(huán)保標準和歐洲現(xiàn)行的環(huán)保標準。在濟南、大同、西安、蘭州設有分公司和生產(chǎn)基地。
中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所于1998年研制成功了生物質(zhì)顆粒燃料成型制造機。顆粒燃料成型機由旋風干燥裝置、木質(zhì)素加熱軟化裝置和顆粒成型裝置3大部分組成�？傃b機功率29 kW，其中旋風干燥5 kW，木質(zhì)素加熱軟化7 kW，顆粒擠壓成型17 kW。粉碎后的原料先經(jīng)旋風干燥器干燥到顆粒成型要求的含水率后進入加熱裝置，物料在加熱裝置中如熱到木質(zhì)素軟化的狀態(tài)( 110~180℃)，在螺旋輸送裝置的作用下進入顆粒成型擠壓裝置，由于被軟化的木質(zhì)素具有一定的膠黏作用，在擠壓下成型顆粒狀并排出機器外。該機的生產(chǎn)率為120~ 240 kg/h，能耗應為120.8~241.7 kWh/t。配合顆粒燃料成型機的研發(fā)，研制的一種用于燃燒顆粒燃料的暖風爐，具有清潔、燃燒效率高的特點。
中南林學院從2002年起，在引進國外（瑞典）技術的基礎上開發(fā)了生物質(zhì)顆粒燃料成型機和使用顆粒燃料的環(huán)保節(jié)能灶和取暖爐。生物質(zhì)顆粒燃料成型機(圖6)是在國產(chǎn)飼料制粒機的基礎上結合瑞典生物質(zhì)顆粒燃料成型機的技術研制而成。在吸收國外燃燒爐技術的基礎上，結合我國實際情況開發(fā)的一種兼炊事與供熱水相結合的顆粒生物質(zhì)燃料燃燒灶，該灶的燃燒室采用二次供氧，使燃料的燃燒更充分，提高熱能的利用率；環(huán)保節(jié)能取暖爐是在引進國外環(huán)保節(jié)能壁爐的基礎上，結合中國的實際情況，通過改變外觀尺寸、改進顆粒燃料供料系統(tǒng)、增加換熱管面積等措施開發(fā)出了適合中國家庭使用的取暖爐。
