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劉尚玉1，劉娟2
(1滕州市科技信息研究所；2山東化工技師學院 山東 滕州 277599)
摘要：通過介紹了生物質顆粒燃料的加工原理和生產設備，實現秸稈成型顆粒燃料與高效清潔燃燒設備系統技術產品的有機統一，并闡述了其應用發展前景。
1概述
生物質顆粒燃料是在一定溫度和壓力作用下，利用木質素充當粘合劑，將松散的秸稈、樹枝和木屑等農林生物質壓縮成棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料。中質煙煤相當；基本實現CO2零排放，NOx和SO2的排放量遠小于煤，顆粒物排放量降低；燃燒特性明顯得到改善，利用效率顯著提高。因此，生物質固體成型燃料技術是實現生物質高效、清潔利用的有效途徑之一生物質固體成型燃料主要分為顆粒、塊狀和棒狀3種形式，其中顆粒燃料具有流動性強、燃燒效率高等優點，因此得到人們的廣泛關注。
隨著我國的再生能源快速發展，生物質成型燃料技術及其清潔燃燒設備的研究開發提高了秸稈運輸和貯存能力，燃燒特性明顯得到了改善，可為農村居民提供炊事、取暖用能，具有原料來源廣泛、價格低、操作簡單等特點，是生物質能開發利用技術的主要發展方向之一。
自2006年1月1日我國頒布實施了再生能源法。使我國生物質能源發展走上了快速規范化的道路。生物質能在我國主要是以農作物秸稈為主體的資源。秸稈長期被作為農村傳統的用能，隨著我國農村經濟的發展，農民，特別是新一代的農民難以接受傳統的、直燒秸稈生活用能的落后方式。但又苦于缺乏先進廉價的使用。也只能花高價用液化氣、電、型煤等現代能源。由于現代能源的緊張和價格的日趨上漲，長期花高價用現代能源，農民又難以承受。特別是城鎮及城市接壤區域居民采曖，800-900元每噸的煤，一個冬天要用上1-2噸滿足采暖需要，農民甘愿受凍也不愿花如此大的費用，而城鎮及城市接壤區域居民采暖受到環境要求的嚴格限制。
目前，居民冬季用煤采暖的已越來越少。從這一點看，在現代社會有相當多的農民沒有得到，也很難得到良好的能源服務，他們的現代生活水平還較低。國家早就重視如此重要的民生問題，從20世紀90年代初中國農業部和科技部就開始投資進行農作物秸稈資源化利用的研究、開發、試點示范和技術推廣工作。近幾年，中國農作物秸稈的清潔、方便能源利用的技術研究和開發工作已取得了一些成果，有些技術已趨于成熟，并得到一定程度的推廣。現在，中國主要的農作物秸稈能源利用技術有秸稈氣化集中供氣技術、秸稈壓塊成型及炭化技術、利用秸稈制取沼氣技術和秸稈直接燃燒技術。由于中國農村經濟的發展，農民及城鎮居民生活水平的提高，居民對清潔能源的需求，加上這些秸稈能源利用技術的不斷發展和逐步完善，秸稈能源利用將逐漸由傳統的、低效不衛生的直接燃燒方式向優質化和高效化方向發展。
國外關于生物質成型燃料與燃燒技術設備的應用以趨于成熟化和普遍化，我國生物質成型燃料的發展還剛開始，與之相適應的燃燒技術設備處于一種滯后狀態。目前一些成型燃料的應用，主要是在現有燃燒設備的基礎上，直接應用或改造應用，既使河南省科學院研制具有較高水平的家用顆粒燃料爐灶，也存在著技術不到位的情況，難以產業化發展，沒有做到商品化應用。
有些單位在取得了生物質顆粒燃料炊暖爐灶的基礎上，立足于建立一個秸稈成型顆粒燃料與高效清潔燃燒設備系統技術產品的有機統一，協調發展的機制。在進行“生物質冷成型燃料加工設備系統”和生物質顆粒燃料炊暖爐灶的研制過程中，重點解決了目前百姓采暖困難問題，創造了“生物質顆粒燃料供熱鍋爐”的成果。采用了生物質顆粒燃料炊暖爐灶的核心技術，實現了生物質高效、清潔燃燒、節能排放的目標。應用廣泛，可滿足城鎮及城市接壤區域居民采暖需求。
2物質顆粒燃料成型和清潔燃燒技術及設備
2.1傳統成型方法
它與現有的飼料制粒方式相同，即原料從環模內部加入，經由壓輥碾壓擠出環模而成粒狀。
包括原料烘干、壓制、冷卻、包裝等。該工藝流程需要消耗大量能量，首先在顆粒壓制成型過程中，壓強達到50-100MPa，原料在高壓下發生變形、升溫，溫度可達100℃～120℃，電動機的驅動需要消耗大量的電能；其次，原料的濕度要求在12％左右，濕度太高和太低都不能很好成粒，為了達到這個濕度，很多原料要烘干以后才能用于制粒；第三，壓制出來的熱顆粒(顆粒溫度可達95℃～110℃)要冷卻才能進行包裝。后2項工藝消耗的能量在制粒全過程中占25％～35％，加之成型過程中對機器的磨損比較大，所以傳統顆粒成型機的產品制造成本較高。
2.2冷成型技術
新型冷成型技術通過顆粒成型機直接壓制，把秸稈、木料殘渣等轉化成大小一致的生物顆粒，其燃燒效率超過80％以上(超過普通煤燃燒約60％的效率)；燃燒效率高，產生的二氧化硫、氨氮化合物和灰塵少等優點。
2.3清潔燃燒設備
目前燃燒設備的理論研究和應用研究還較少，國內也引進一些以生物質顆粒為燃料的燃燒器，但這些燃燒器的燃料適應范圍很窄，只適用于木質顆粒，改燃秸稈類顆粒時易出現結渣、堿金屬及氯腐蝕、設備內飛灰嚴重等問題，而且這些燃燒器結構復雜、能耗高、價格昂貴，不適合我國國情，因此沒有得到大面積推廣。
哈爾濱工業大學較早地進行了生物質燃料的流化床燃燒技術研究，并先后與無錫鍋爐廠、杭州鍋爐廠合作開發了不同規模、不同爐型的生物質燃燒鍋爐。此外，河南農業大學研制出雙層爐排生物質成型燃料鍋爐，浙江大學研制出燃用生物質秸稈顆粒燃料的雙膽反燒鍋爐等
3發展前景分析
我國生物質能資源非常豐富，農作物秸稈資源量超過7.2億噸，其中6.04億噸可作能源使用。國家通過引進、消化、吸收國外先進技術，嫁接商品化、集約化、規模化的管理經驗，結合中國國情，在農村推廣實施秸稈綜合利用技術，在節省不可再生資源、緩解電力供應緊張等方面都具有特別重要的意義。秸稈綜合利用不但減少了秸稈焚燒對環境造成的危害、減少了溫室氣體和有害氣體排放，而且對帶動新農村建設無疑將起到重要的促進作用。從秸稈資源總量看，廣大農村、鄉鎮的各種秸稈產量大、范圍廣。生物質固體燃料是繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大能源，是可取代礦產能源的可再生資源，是未來一個重點發展方向。
參考文獻
[1]劉延春，張英楠，劉明，等.生物質固化成型技術研究進展[J].世界林業研究，2008，21(4)：41—47.
[2]趙迎芳，梁曉輝，徐桂轉，等.生物質成型燃料熱水鍋爐的設計與試驗研究[J].河南農業大學學報，2008，42(1)：108—111.
[3]羅娟，侯書林，趙立欣，田宜水，孟海波.生物質顆粒燃料燃燒設備的研究進展[J].可再生資源，2009.26(7)：90—95.
[4]徐飛，侯書林，趙立欣，等.生物質顆粒燃料燃燒技術發展現狀及趨勢[J].安全與環境學報，2011.11(2)：70-74. |
