前言
    我國每年產生7億噸左右的農作物秸稈，林業“三剩物”（采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物）8～10億噸。目前收獲、打捆、運輸、儲藏、干燥等環節的加工利用水平都比較低。尤其是在利用農作物秸稈作為煤的替代燃料方面基本上沒有成功的模式，這樣就導致了近幾年出現的大面積荒燒現象，造成每年數億噸的生物質能源白白浪費，還造成了大氣的嚴重污染，大大加重了政府工作的負擔。因此研究生物質成型燃料技術具有重大的能源、環境和經濟效益，是農林經濟的一項朝陽產業。
    富通新能源生產銷售秸稈顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機等生物質顆粒燃料成型機械設備。
1、生物質成型燃料技術的研究現狀
1.1國外生物質成型燃料技術的研究現狀
    國外成型燃料的發展分為三個階段。從20世紀30～50年代為研究、示范、交叉引進階段，研究的著眼點以代替化石能源為目標。20世紀70～90年代為第二階段，各國普遍重視了化石能源對環境的影響，對數量較大的、可再生的生物質能源產生了興趣，開展生物質致密成型燃料的研究，到90年代。歐洲、美洲，亞洲的一些國家在生活領域比較大量地應用生物質致密成型燃料。20世紀90年代后期至今為第三階段，首先以丹麥為首開展了規模化利用的研究工作，丹麥著名的能源投資公司BWE率先研制成功了第一座生物質致密成型燃料發電廠。美國將秸稈作為一種重要資源加工、出口。而且實現了全程機械化加工，有的已實現了工廠化生產。但美國秸稈利用的方向不是燃料，而是飼料或其他工業原料，其中秸稈收集的方式是從田間開始的，主要是“秸稈打捆”技術。日本從20世紀30年代就開始研究應用機械活塞式成型技術處理木材廢棄物，并于1954年研制出棒狀燃料成型機及相關的燃燒設備，1983年又從美國引進顆粒成型燃料生產技術。亞洲一些國家（泰國、印度、韓國、菲律賓等）在20世紀80年代已建了不少生物質成型、碳化專業生產廠，并研制出相關的燃燒設備。日本、美國及歐洲一些國家生物質成型燃料燃燒設備已經定型，并且形成了產業化，在加熱、供暖、干燥、發電等領域已普遍推廣應用；該類成型機在大幅度提高成型部件使用壽命的同時，也顯著降低了單位產品能耗。
    國外生物質成型的主要方式有4種，即環模和平模式顆粒成型、螺旋擠壓式成型、機械驅動活塞式成型和液壓驅動活塞式成型。螺旋擠壓式成型機是最早研制生產的生物質熱壓成型機。這類成型機以其運行平穩、生產連續、所產成型棒易燃（由于其空心結構以及表面的炭化層）等特性，在成型機市場中尤其是在印度、泰國、馬來西亞等東南亞國家和我國一直占據著主導地位。
    國外生物質成型燃料技術發展有如下幾個特點：(1)生產技術大部分已經成熟，并達到規模化和商品化：(2)成型燃料的用途已經由燒壁爐等生活用能為主轉向了生產應用；(3)設備制造比較規范，但能耗高，價格高。
1.2國內物質成型燃料技術研究現狀
    中國從20世紀80年代引進螺旋式生物質成型機。1990年以后，陜西武功、河南鞏義、湖南農村能源辦等單位先后研制和生產了幾種不同規格的生物質成型機和碳化機組。20世紀90年代河南農業大學、中國農機能源動力所分別研究出PB-I型機械沖壓式、HPB系列液壓驅動式和CYJ機械沖壓式成型機。21世紀以來生物質顆粒成型技術發展成熟。江蘇正昌公司、吉林省華光所、河南省科學院能源所、河南德潤等國內幾十家企業在顆粒飼料機的基礎上先后研究出了多種類型的環模、平模顆粒成型機。生物質成型方式有4種，即環模和平模式、螺旋擠壓、機械活塞及液壓活塞式。螺旋擠壓成型研制最早，在印度、泰國、馬來西亞等東南亞國家和我國一直占據著主導地位。
    總體來說，我國的生物質成型燃料有如下特點：(1)在全國范圍內，還處于研究示范試點階段，規模化和市場化較差；(2)設備的技術原理比較先進，成本低廉，適合我國國情；(3)設備穩定運行能力不高：(4)管理不規范，支持政策缺乏，推廣速度緩慢。
2、生物質秸稈成型燃料關鍵技術
2.1原料收集是制約成型燃料技術發展的技術瓶頸
    我國以秸稈為主的生物質原料在收集方面有兩點不同于國外。一是土地管理制度是以家庭承包形式，地塊小且分散，個別用戶獨立耕作，很難統一。二是目前秸稈收集機械化水平低，秸稈粉碎還田是多為政府的硬性行政指令，打捆和定向收集沒提到日程。因此目前秸稈收集是難點，有技術問題，也有社會認識的問題，要想把原料收集起來必須從管理和技術體系上創新，并配以得力的政策和法規。沒有收集后的充足原料生物質成型燃料技術就不可能迅速發展，生物質原料的收集是制約成型燃料技術發展的技術瓶頸。
2.2生物質原料自身的多樣性及復雜性
    首先，生物質原料的種類繁多，其木質素、纖維素、半纖維素、果膠質等成分含量有較大差別，受力變形情況也不一樣。其次，生物質原料力傳導性很差，反彈性很強，被壓縮成型的條件也有很大差異；再者，生物質原料堆積密度只有0. 1～0. 15g/cm3，要將其壓縮成密度為1. 0～1. 3g/cm3，如何提高原料喂入量是一很大的難題；第四，生物質原料的含水量隨季節、氣候、地域及秸稈種類不同變化很大，而成型工藝對水分的要求又較嚴格，所以水分問題成為制約熱壓成型的又一難題。
2.3成型燃料設備工作環境的惡劣性
    生物質原料在收集過程中不可避免的會攜帶許多粉塵、泥土和砂粒，這些物質的存在一方面會加劇成型部件的磨損；另一方面還會對成型設備的潤滑系統造成污染，從而影響設備的使用壽命和穩定運行。此外，以農民為主的技術和設備使用人員，考慮到其自身技術水平和操作能力，要求設備應具有較強的適應性和易操控性。
2.4成型燃料燃燒過程中的結渣與玷污傾向
    生物質原料中含有較多的鉀、鈣、鐵、硅、鋁等成分，在高溫下極易燃燒沉灰形成結渣。成型燃料燃燒后形成的灰粒密度非常小，加之灰中堿金屬氧化物含量高，所以易于在傳熱壁面形成結渣和沉積。
2.5成型燃料燃燒過程中低溫條件下的焦油析出問題
    生物質成型燃料作為農村生活用能時，問斷燃燒是主要特點，要求燃料和爐具具有良好的封火性能，并且由于封火后爐內溫度降低，高揮發分含量的秸稈會有大量焦油析出，在短期內使煙囪、爐口等部位堵塞。
3、國內外生物質秸稈成型燃料技術比較分析
3.1工藝流程
3.2國外生物質秸稈成型燃料主要生產技術
    美國秸稈利用主要是打捆技術，用途不是作燃料，而是飼料或其他工業的原料。歐洲國家主要把生物質用作燃料和發電，替代油和煤，加工設備、鍋爐、熱風爐、發電設備等都已產業化、規模化。日本、美國及歐洲一些國家生物質成型燃料燃燒設備已經定型，且己產業化，在加熱、供暖、干燥、發電等領域已普遍推廣應用。
    目前國外生物質成型方式有4種，即環模和平模式、螺旋擠壓、機械活塞及液壓活塞式。螺旋擠壓成型研制最早，在印度、泰國、馬來西亞等東南亞國家和我國一直占據著主導地位。
3.3國內生物質秸稈成型燃料主要生產技術
    (1)螺旋擠壓技術
    螺旋擠壓成型技術是目前生產生物質成型燃料最常采用的技術，尤其是以機制炭為最終產品的用戶，大都選用螺旋擠壓成型機。螺旋擠壓成型技術的優點是：成品密度高。以木屑、稻殼、麥草等為原料、成品質量好、熱值高。更適合再加工成為炭化燃料。螺旋擠壓成型技術的缺點是：產量低；能耗高；易損件壽命短；原料要求苛刻；放炮現象發生，一般要將原料含水率控制在8—12%之間，所以有的物料要進行預干燥處理，增加了加工成本。這一點，對于移動式的成型燃料加工系統來說也許是一個致命傷，因為與螺旋擠壓成型工藝相銜接還需有配套的烘干機。
    (2)活塞沖壓技術
    活塞沖壓技術生產出的燃料成型密度較大，允許物料水分高達20%左右，但因為是油缸往復運動，間歇成型，生產率不高，產品質量不太穩定，不適宜炭化。活塞式的成型模腔容易磨損，一般100h要修一次，有含二氧化硅少的生物質材料可維持300h。2003年，河南農業大學等單位通過實施科技部。秸稈壓塊成型燃料產業化生產的可行性研究項目，開發了HPB-III型液壓驅動式秸稈成型機，該設備采用活塞套筒雙向擠壓間歇成型。生產率為400kg/h;每噸料電耗降為60～70kWh。
    (3)輥模碾壓技術
    用輥模輾壓式成型機生產顆粒成型燃料一般不需要外部加熱，依靠物料擠壓成型時所產生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合，對原料的含水率要求且較寬，一般在10%～30%之間均能成型，成型最佳含水率為18%左右。于螺旋擠壓和活塞沖壓相比，輥模輾壓成型法對物料的適應性最好。目前國內一些知名的飼料機械生產企業，在環模制粒機和平模制粒機的設計、制造方面，己積累了豐富的經驗，某些方面已達到世界先進水平。
4、生物質秸稈成型燃料技術的可行性分析
    生物質秸稈從田間收集一千燥一粉碎一成型一燃燒所需設備必須配套，才能在農村、城鎮推廣應用"1。收集環節是瓶頸，必須配套發展生物質秸稈收集設備。生物質秸稈資源量大充足，覆蓋面廣，價格低，可以再生。農藝專家已提出秸稈應適量還田，不能連年全部還田，飼料化處理量有限，多數地區都采取了禁燒秸稈措施，為成型燃料技術的發展提供了原料保證。我國城市燃煤污染嚴重，大中城市已取締2t以下燃煤鍋爐，急于尋求清潔的替代能源，改燃天然氣或電，成本較高，而天然氣、石油短缺，大量依賴進口，己影響國家能源安全。這給成型燃料技術的發展帶來了“機遇”。
    據預測，地下石油、天然氣及煤的貯量，按目前的利用速率只夠用60年左右，按FA02000年的最新報道到2050年前后生物質發電及高品位能源利用要占40%。可見生物質成型后作燃料，是未來國際可再生能源的發展方向。國家已制定了生物質能源中長期發展目標。在生物質成型燃料的利用方面由目前的不足50萬t／年，提高到2020年的2000萬t／年。給成型燃料技術的應用找到了“市場”。國家先后出臺了很多生物質能源利用的相關法律法規，一些地區已把生物質成型燃料設備列入了農機補貼目錄。《可再生能源法》2006年1月1日己正式實施。2009年農業部將頒布實施生物質成型燃料與成型設備技術條件、試驗方法的標準。生物質成型設備和成型燃料的加工和生產將更加規范。生物質成型燃料燃燒后的灰塵及排放指標比煤低，可實現CO2、S02降排，減少溫室效應，有效地保護生態環境。生物質成型燃料進入規模化生產后，不僅環保效益明顯，而且還可安排農民就業，增加收入，經濟和社會效益顯著。
    從成型設備分析，成型燃料設備操作簡單，使用方便，適合農村使用。粉碎機、成型機的加工工藝并不復雜，液壓式成型機易損件的使用壽命已達1000h以上，粉碎與成型單位產品能耗可降至60kWh/t。成型燃料的生產設在農村，成型燃料爐的使用可設在中、小城鎮或農村，這樣秸稈從粉碎、成型到燃燒即可形成產業化。生物質專用燃燒爐及鍋爐已基本成熟。設計的小型生物質燃燒爐（生活和取暖）已在農村應用，燃燒效果好，封火時間達12----24h。通過前幾年的試點示范，已取得了成型燃料規模化生產的一些經驗，探索了多種規模化生產示范模式和管理模式。成型燃料設備的穩定性、可靠性及主要性能指標都有較大提高。
    生物質成型燃料需求將大幅增加我國已頒布實施《可再生能源法》，將可再生能源的推廣和使用納入法制化、制度化軌道，以促進可再生能源的開發與利用，并希望到2020年，使包括秸稈等生物質在內的可再生能源在我國全部能源供應中的比例由目前的7%增加到15%，生物質成型燃料的使用量也將由目前不足10萬噸增加到5000萬噸。
    生物質成型燃料加工技術將全面提升在生物質固化成型技術裝備研究、開發方面，國內外發展總的趨勢是：裝備生產專業化、產品生產批量擴大化、生產裝備系列化和標準化。國內則應在設備實用性、系列化上下功夫，不斷降低成本并提高技術水平，為本世紀大規模開發利用生物質能提供必要的技術儲備。
    生物質成型燃料發電將穩步發展與在普通鍋爐、農家柴灶中推廣使用生物質成型燃料相比，國外的經驗證明，生物質成型燃料發電具有利用規模大、成本低的優點，而且較易得到國家優惠政策的支持。顯而易見，在我國這樣一個有著豐富的秸稈等生物質資源、而化石資源卻又少得可憐的發展中大國，隨著低成本、規模化的秸稈成型燃料加工技術和摻燒發電技術的突破，成型燃料將首先在工業發電領域特別是小火電、小熱電聯產企業中得到廣泛推廣應用。
    三門峽富通新能源生產銷售顆粒機、秸稈顆粒機、秸稈壓塊機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時我們還有大量的生物質顆粒燃料出售。