生物质成型燃料技术的现在与未来-北极星固废网

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摘要：秸秆类生物质能源属可再生能源，热压成型后作燃料，使其得到高品位的利用，是替代化石能源的理想能源之一，具有广阔的发展前景。全文在论述了国内外生物质成型燃料技术发展现状的基础上，分析了中国生物质成型燃料技术发展中的关键技术问题。提出了中国生物质成型燃料技术的发展必须进行工程化研究，发展市场应立足于农村，同时需要国家的产业政策支持，对生物质成型机磨损部位材料的快速磨损、热处理工艺、运行参数试验优化、生产系统中的可靠性等关键技术问题需有待于进一步突破，最终实现产业化。

1前言

目前，全球能源消耗平均每年以3%的速度递增[1]，随着化石能源资源的逐年减少，凸显出了生物质能源资源巨大的市场潜力，在经历了多次世界性石油危机之后，国际上对生物质能的广泛利用重新得到了认识和发展。中国是一个农业大国，8亿多人口生活在农村，一方面是生物质资源的及其丰富，资源总量达6.5亿t标准煤以上[2]，农村生活用能还处在依赖低品位利用的生物质能源。另一方面是农村能源的普遍短缺，尤其是优质能源，能源供求矛盾十分突出，每年约有2亿多t的生物质秸秆被废弃或荒烧，造成了严重的空气污染和雾霾，极大地影响了社会、经济、环境、生态和人们的生活，成为各级政府关切的一个严重社会问题[3]。

生物质成型燃料技术可将结构疏松的生物质秸秆成型后作为高品位的能源加以有效利用，是解决能源短缺问题的支柱能源之一，它可以再生，排放物中含S很低，CO2零排放，遍布农村，便于规模化收集和贮存，实现生物质成型燃料的规模化生产和应用既能缓解农村优质能源短缺问题，又是减少生物质秸秆荒烧、改善空气环境质量的有效途径。

2生物质成型燃料技术的发展现状

2.1国外生物质成型燃料技术的发展现状

欧洲一些国家把秸秆加工技术主要用在了燃料和发电上，目的是作为油和煤的替代燃料。秸秆加工设备、锅炉、热风炉、发电设备等都已产业化，同时还把秸秆出口到中东一些国家。而美国是将秸秆作为重要的工业原料或饲料加工和出口，加工出的产品大多不是燃料，加工过程实现了全程机械化或工厂化，秸秆在田间的收集方式主要是“秸秆打捆”技术。

国际上生物质成型的主要方式有4种，即环模和平模式颗粒成型、螺旋挤压式成型和活塞冲压式成型。螺旋挤压式成型机是最早研制生产的生物质热压成型机，有比利时BMD、美国Spodance、奥地利pini&kay、日本等生产螺旋挤压式成型机，但螺旋杆的磨损修复周期仅60h左右。这类成型机以其运行平稳、生产连续、所产成型棒易燃(由于其空心结构以及表面的炭化层)等特性，在成型机市场中尤其是在印度、泰国、马来西亚等东南亚国家和中国一直占据着主导地位。

日本从20世纪30年代就开始研究机械活塞冲压式成型技术处理木材废弃物，1983年又从美国引进了颗粒成型燃料生产技术。西欧一些国家在20世纪70年代已有了活塞冲压式成型机和颗粒成型机。活塞冲压式成型机改变了成型部件与原料的作用方式，大幅度提高了成型部件的使用寿命，显著降低了单位产品能耗。根据驱动力来源不同，该类成型机可分为机械活塞冲压式和液压活塞冲压式成型机[4]。生产机械活塞冲压式成型机的有瑞典Bogma、丹麦Dester、德国Drupp、瑞士Pawert等，这类产品最大问题是一次性投入大，每台最少需10万欧元以上，且曲轴偏磨问题很难解决。生产液压冲压式成型机的有英国Comafer、美国FBN、荷兰RSN等，设备生产率较低，一般为为65～100kg/h。

2.2中国生物质成型燃料技术的发展现状

生物质成型燃料技术在中国之所以得到应用和发展，是因为成型后的燃料产品具有一定的形状和密度，密度可达0.8～1.3t/m3，能量密度与中质煤相当，燃烧特性明显改善，火力持久、黑烟少、炉膛温度高，且贮存、运输、使用方便，干净卫生，可代替矿物能源用于工业生产和生活领域[4]。因此，作为生物质能转化的重要手段和方法，在中国越来越受到政府的重视。

纵观中国生物质成型燃料技术的发展过程，主要有下列特征：

(1)虽然经历了30多年的发展历程，由于多种因素的影响至今仍然落后。中国从20世纪80年代才开始引进螺旋式生物质成型机，至今已有30多年的历史。近些年来，中国加大了在生物质能源领域的投资力度，取得了显著成效，但多数生物质成型燃料技术企业仍处于工程化研究的初级阶段，距离技术推广的产业化目标仍然相差甚远。

(2)生物质成型燃料技术初期发展速度慢，后期发展速度快。在20世纪末的20年，生物质成型燃料技术的发展虽然没有大的突破，但在多家高等院校、研究院所、企业的示范作用下，吸引了上百家企业加入了这个行业，为生物质成型燃料技术的快速发展奠定了基础。近几年，生物质成型燃料技术的应用和燃料的生产已初步形成了一定的规模。从2009年生物质成型燃料生产能力不足50万吨/年，每年以翻番的速度递增，到2013年，生物质成型燃料的生产能力已超过400万吨/年，生物质成型燃料设备生产企业近700家，生物质成型燃料主要用作农村居民炊事取暖、工业锅炉等。

(3)生物质成型燃料设备的生产企业多，种类、型号繁杂，发展初期模仿的多，具有自主知识产权的少。生物质成型燃料设备主要有螺旋式、环模式、平模式、机械(液压)冲压式和对辊式;生产的燃料产品有块状、棒状、颗粒状等;有的研究单位和企业根本没有掌握关键技术，就盲目进行低水平扩张或低端竞争，不利于行业的长远发展;有的企业直接利用颗粒饲料机改造出了多种类型的环模式、平模式生物质颗粒成型机，其生产率低、单位产品能耗高、易损件的使用寿命短，技术性能参差不齐，基本无法推广。

原标题：生物质成型燃料技术的现在与未来

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