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生物质致密成型颗粒燃料制造技术研究现状

生物质能源又称为“绿色能源”，是以生物质为载体的能源，是除煤、石油、天然气外占世界能源资源第四位的可再生能源资源，可提供世界范围内约14%的能源需求。生物质能源转换方式有生物质气化、生物质固化和生物质液化3种方式，生物质固化后形成生物质致密成型颗粒燃料。生物质致密成型颗粒燃料技术是将经过粉碎具有一定粒度的生物质原料，在一定的压力和温度下将其挤压制成密度较大、形状规则的成型颗粒燃料的加工技术。其主要目的是将低密度的生物质转变为高密度的生物质燃料，秸秆颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料如下：

   致密成型后的生物质燃料体积大大缩小，密度可达0.8～1.4g/cm3，含水率在12%以下，增加了单位体积的热值（约16～21MJ/kg），能量与中质煤相当，生物质锅炉厂家设备，燃料特性明显改善，使用方便、干净卫生，减少了运输和储存成本，可作为生物质燃烧炉、气化炉和小型锅炉的燃料。其适合在农林废弃物及农林产品加工剩余物资源量大的区域，为家庭提供生活燃料，也可用于供热和发电等，同时可以作为高品质能源商品。生物质致密成型颗粒燃料把农、林业的废弃物加工再利用转化成生物质能源，是解决生物质资源浪费和污染的一种重要技术手段，使其成为发电、供暖和家庭用能的一种重要的可再生能源资源。

   我国有9亿农村人口，2.2亿农户，生物质锅炉厂家推荐，生物质能占我国农村能源消耗的68.7%，因此研究和利用生物质致密成型技术对我国能源优质利用和生态环境可持续发展具有重要的意义。

1、国内外研究现状

1.1国外研究现状

   生物质致密成型技术受到国外发达国家的普遍重视，并投入了大量的资金和技术力量研究和开发生物质致密成型设备，走在了该领域的前沿。成型颗粒燃料最早是英国一家机械工程研究所以泥煤作原料研制成的，后用于加工褐煤和精煤，逐步发展到加工造纸厂的废弃物。20世纪30年代，生物质锅炉厂家排名，美国开始研究致密成型颗粒燃料技术，并研制了活塞一模具式成型机，利用大压力挤压原料通过成型模具而形成致密成型颗粒燃料。20世纪50年代日本从国外引进技术后进行了改进，研究应用了螺旋式挤压成型机，并发展成了日本压缩成型颗粒燃料的工业体系，并逐步推广到了台湾、泰国乃至欧洲国家和美国。同时，现代化的活塞成型机在瑞典、德国得到推广，以锯末为原料的燃料块在市场上有了竞争力，之后又相继产生了以油压、水压为动力的活塞式生物质压缩成型设备。20世纪70年代初，美国又研制开发了内压滚筒式颗粒成型机。亚洲除日本外，泰国、印度、菲律宾等国从20世纪80年代也开始也都开展了生物质致密成型设备及成型工艺方面的研究。生物质压缩燃料在西欧国家以及日本等国现已成为一种产业，印度和东南亚一些国家对这项技术的研究与应用也相当重视。目前，国外（西欧、北美、日本等）生物质致密成型技术已基本成熟，生物质致密成型颗粒燃料已经商品化，广泛应用于供热、取暖和发电领域，同时各国为促进生物质致密成型技术的发展提供了政策和资金上的支持，生物质能源近年发展迅速。为规范和发展生物质致密成型颗粒燃料，欧盟（CEN/TC335和CEN/TC343）和美国(ASTME1756)制定了有关的质量标准，规定了成型颗粒燃料的热值、堆积密度、尺寸形状、灰分含量、含水率等的技术参数。

1.2国内研究现状

   我国从20世纪80年代起开始致力于生物质压缩成型技术的研究。湖南省衡阳市粮食机械厂于1985年研制了ZT - 63型生物质压缩成型机，江苏省连云港东海粮食机械厂于1986年引进了一台OBM-88棒状燃料成型机。1993年前后，我国从国外引进了近20条生物质压缩成型生产线，基本上都采用螺旋挤压式，以锯木屑为原料，生产“碳化”燃料。1994年河南农业大学、中国农机能源动力所分别研究出PB -I型、CYJ - 35型机械活塞冲压式成型机，1998年河南农业大学研制出HPB -I型液压活塞式双向挤压生物质成型颗粒机，2002年中南林学院也研制了相应设备。2006年河南农业大学研制的HPB-IV型液压驱动活塞式成型机和合肥天炎绿色能源开发有限公司TYK -Ⅱ秸秆成型机均采用一级螺旋预热预压，二级活塞压缩技术，解决了普通成型机对原料含水率要求较高和模具易磨损的不足。为降低颗粒燃料成型的能耗，河南省科学院能源研究所研制了一种在常温下生产颗粒燃料的环模颗粒成型机。2004年，清华大学和北京惠众实科技有限公司开发的Highzones生物质固化成型技术，利用压辊挤压原理实现了生物质就地及时压缩，其性能优于国际上现有的颗粒成型技术。目前，生物质致密成型技术已日趋成熟，并已部分实现商业化。

2、生物质致密成型工艺的研究现状

   生物质致密成型工艺形式有多种，根据主要工艺特性的差别，可划分为湿压成型、热压成型、碳化成型、常温成型4种基本类型。

2.1湿压成型

   湿压成型是在常温下将原料水浸数日或将原料喷水，使其湿润皱裂并部分降解，将其水分挤出，加黏结剂搅拌混合均匀，然后压制成致密成型颗粒燃料。纤维原料经一定程度的腐化后，会损失一定的能量，但与一般风干原料相比，其挤压、加压性能会有明显改善。

2.2常温成型

   常温成型是将原料在自然干燥含水率状态下被粉碎成细小颗粒或纤维状，然后压制成颗粒、棒状或块状燃料的成型工艺。常温成型工艺是近年来研究利用的一种生物质成型新工艺，解决了以往压缩成型设备对含水率和加热温度要求的限制，可实现生物质就地及时压缩。同时，其针对生物质资源散抛型的特点，解决了其收集半径问题，降低了压缩成型颗粒燃料的综合成本。

2.3热压成型

   热压成型是利用高压力挤压的同时增加生物质原料的温度，使生物质所含木质素软化作为黏结剂，然后压制成颗粒、棒状或块状燃料的成型工艺。热压成型是目前普遍采用的生物质压缩成型工艺。生物质原料在压缩过程中加热，一方面可使原料中含有的木质素软化，起到黏结剂的作用，另一方面还可使原料本身变软，北京生物质锅炉厂家，容易压缩，但加热的同时也增加了其功率的损耗。

2.4碳化成型

   碳化是在隔绝或限制空气（氧）的条件下，将木材、树皮、竹、麸皮等在400～600℃下加热，得到气体（以木材为原料时称为木气）、液体（木醋、焦油）和固体（炭）等产物的技术。以生产炭为主要目的的技术称为制炭，以气体或液体的回收利用为重点的技术称为干馏，两者合称为碳化，但通常情况下碳化多指制炭。

生物质燃料颗粒介绍

生物质燃料主要分为固态燃料、液态燃料和气态燃料，固态燃料有农作物的秸秆、薪柴、压缩块状燃料、压缩颗粒燃料等，液态燃料有生物质酒精、生物质燃油等，气态燃料主要为生物质裂解沼气。

目前针对中小型炉具的生物质燃料主要为压缩块状燃料和压缩颗粒燃料。

生物质块状和颗粒燃料是利用农作物的玉米杆、麦草、稻草、花生壳、玉米芯、棉花杆、大豆杆、杂草、树枝、树叶、锯末、树皮等固体废弃物为原料，经过粉碎、加压、增密、成型，成为小棒状固体颗粒燃料等，压缩碳化成形的现代化清洁燃料，又是新兴的生物质发电专用燃料，也可以直接用于城市传统的燃煤锅炉设备上，可代替传统的煤炭。