能源的開發和利用一直以來見證著人類文明的進步，能源的更新替換，成為人類適應環境、利用環境、改造環境的重要標志之一。
    當今的新型替代能源，如風能、太陽能、生物能、地熱能等紛紛涌現，各具優勢，且利用技術的不斷成熟和發展，其中在實用性、可行性、廣泛性方面，顯現出獨有的優勢，被認為是未來30～50年里，最具大規模產業化開發前景的新型能源。
    生物質能源的原料來源廣泛，如美國用玉米、巴西用甘蔗制備乙醇，歐洲用油菜生產生物柴油等。但使用農作物發展生物質能源，會對農產品的市場需求、價格和基本民生造成很大影響，尤其是對于像我國這樣的農業大國。而利用生物質的廢棄物，如利用農林的加工采伐廢棄物、農作物秸稈、工業有機垃圾等來制造能源，這種不與民爭糧、不與糧爭地的發展生物質能源的方式科學而現實，是值得關注的。
1、木質顆粒燃料的發展概況
    木質顆粒燃料，簡稱木煤，經過木屑顆粒機或者秸稈顆粒機壓制生產而成。其發展源于19世紀70年代美國能源短缺時期，當時的原材料主要來源于家具、造紙等工廠的木材（屑）廢料，產生的能源可替代電能、薪炭燃料、化石燃料等。期間發生的石油危機，還促使丹麥開始研究木質能源發電技術．1988年誕生了世界上第一座秸稈生物燃燒發電廠，目前已有130家秸稈發電廠遍及丹麥，秸稈發電等可再生能源占到全國能源消費量的24%以上．
    近年來，北美木質顆粒燃料的產量和銷售量均呈上升趨勢，見圖1、圖2；而木質顆粒燃料在歐洲的價格則呈現小幅波動，見圖3。
    在美國，目前谷類作物的15%用于生產非柴油運輸燃料，乙醇生產增長的速度更快。美國能源部己制定了2010年以農作物為原料的大規模一體化生物煉油廠發展計劃，到2030年，計劃生物質能源占美國發電量的5%、運輸燃料的20%和化學品生產量的25%。屆時將相當于現有石油消費量的30%。世界嘹望學會預測，采用新技術后，在今后25年內生物燃料可望占美國運輸燃料的37%，如果汽車燃料經濟性翻一番，占運輸燃料比例可提高到75%。
    為了節省天然氣和石油，減少C02和SO2的捧放量，美國大力倡導使用木質顆粒燃料，并給予適當補貼，部分發電和供熱的燃料被木質顆粒燃料所取代。此外，石油天然氣的上漲，也極大推動木質顆粒燃料的發展。2005年，美國林地提供了3.68億t木質燃料資源用于能源生產，其中不包括目前無法到達的林區和環境敏感地區的林地．木質燃料資源利用約占美國能源需求的10%．
    目前，發達國家采用高溫高壓擠壓設備，將生物質材料擠壓成一定的顆粒(pellets)或壓塊(briquettes)作為燃料（見圖4、圖5），即木質顆粒燃料。這種燃料質地堅硬，屬能量高效聚集的固化型燃料，具有比重大、熱值高、燃燒充分、成本低、使用方便、清潔衛生，便于貯存和運輸等優點，可作為燃燒爐、氣化爐、取暖爐、氣化站、鍋爐和發電的燃料，用于供熱的燃燒效率可達83%:同時，還可作為生產沼氣，制作肥料、飼料、人造板、隔墻板、餐飲具、育苗缽等的原料；各種農作物秸稈還可壓縮成塊狀飼料．
   美國生產的木質顆粒燃料woodpellets和briquettes，是由木質廢料經加壓制成，用于各種供熱裝置的燃料。常見的供熱裝置可分為4種‘1l.
    (1)微型燃燒裝置(1MW)  主要用于住宅或辦公室的取暖．木質顆粒燃料既可通過加熱空氣或水供暖，也可以在家庭的壁爐中直接燃燒。
    (2)小型燃燒裝置(1～5MW)  熱水介質，屬經濟型供熱裝置．木質顆粒燃料也可用于驅動空調系統．
    (3)中型燃燒裝置(5～15MW)  在美國一般為學校或單位采用。
    (4)大型燃燒裝置(15MW)以上  通常用于林區工業企業，或林區附近的其他工業企業，如水泥企業。
    (5)特大型的燃燒裝置  一般用于發電廠，常見的規模為10—20 MW，有的甚至達到75 MW以上。常采用木質顆粒燃料和煤搭配燃燒，以降低空氣污染．
2.1制粒工藝
    術煤peUets的典型制造工藝流程為：
    原料一粉碎一除塵去鐵一輸送一去鐵一攪拌一高溫壓縮一冷卻一包裝一儲存一運輸．
    先將原料含水率干燥至8%-10%，送入振動料倉，經過除鐵器和氣流分選機，將其中的金屬物質和石頭等雜質分離出來，再采用雙螺旋進料器將其送入錘式打磨機打碎。
    將打碎的木屑用傳送帶送入混合器，加入適量的水進行混合，然后送入攪拌器進行充分攪拌，木屑吸收適當的水分，有利于生產出高質量的木屑顆粒。
    物料自攪拌器的底部，通過重力自流進入位于顆粒機頂部的進料器，進料器將木屑定量注入顆粒機，進料速度通過變頻調整．
    顆粒機將木屑壓縮成一定直徑的長條圓棒形狀并擠出．在圓棒出口處通過鋼齒切割機，將圓棒切割成一定長度的顆粒狀。
    高溫的木質顆粒經過不銹鋼傳送帶，傳送到逆流空氣冷卻器，將其冷卻至高于周圍環境5—10℃的溫度，顆粒冷卻所需要的強氣流，由冷卻器底部的一臺強力鼓風機提供。
    冷卻后的木質顆粒按順序成批送入篩式過濾器，將其中的粉塵篩出，并返回到系統中再加工。最后將成品木質顆粒包裝、儲存、運輸。
2.2木質顆粒、燃料的優勢
    (1)清潔環保    木質顆粒燃料制造過程中不添加膠黏劑，是一種天然生物質燃料。由于含水率較低，助燃空氣容易調節，燃燒效率高，燃燒時產生的煙氣平均排放量為1.2g/h，遠遠低于美國環保局規定的7.5 g/h。
    (2)節省空間    由于木質顆粒燃料經過高溫壓縮，大大節約了儲存空間，也便于運輸。
    (3)燃燒熱效率高  木質顆粒燃料能大大提高木質材料的燃燒效率，對制成一定的密集形態粒狀或塊狀燃料，熱效率可提高80%以上。據測算，1t的木質顆粒燃料所產生的熱量相當于1t煤。
    (4)使用安全  木質顆粒燃料由于取自于自然狀態的生物廢料，不含有易裂變、爆炸等化學物質，故不會像其他能源那樣，發生中毒、爆炸、泄漏等事故。
    (5)可持續性利用  木質顆粒燃料燃燒后的爐灰可以作為肥料，促進新的植物生長，進入新的循環，使生物資源的供應源源不斷，持續利用。
3、木煤節能效益評估
    我國工業企業供熱和北方地區集中采暖主要采用工業鍋爐作為熱源設備，工業鍋爐目前燃用的主要燃料為煤炭，其中多數地區采用二類煙煤，其低位熱值從4500 kCaVkg～5700 kCal/kg不等，平均熱值為5100kCal/kg左右。燃煤工業鍋爐的熱效率約為60%～70%，平均為65%。
    木煤熱值與生產木煤的原料種類有關，普遍來講，木材加工剩余物和秸稈作為生產木煤的原料，所生產出的木煤熱值為4000kCal/kg～4700 kCal/kg。
    木煤顆粒尺寸均勻，在鍋爐中燃燒時吹飛量和漏煤量大為減少；木煤易于著火、易于燃盡，鍋爐爐渣含碳量接近于零；使用木煤可以降低鍋爐空氣過剩系數，減少鍋爐床層通風阻力，降低風機功耗，減少排煙損失，鍋爐效率可以提高10%～20%，平均提高15%。以目前燃煤鍋爐的平均熱效率為65%計，使用木煤后，鍋爐熱效率可以提高至80%左右。
    如以木材加工剩余物和麥秸為木煤原料，則每噸木煤可以替代1.04t—0.96t(平均為lt)二類煙煤，簡言之，1t木煤可以替代1t二類煙煤。
4、木煤項目環境效益評估
    煤炭在鍋爐中燃燒后，排出大量的飛灰、爐渣、二氧化硫和二氧化碳，其中飛灰和二氧化硫是主要的空氣污染物，爐渣占用大量的土地面積，二氧化碳是主要的溫室氣體。而鍋爐使用木煤則可最大限度地減少這些物質的排放量，具有非常顯著的環境效益。
4.1評估對象與基本數據
    本項評估以木材加工剩余物（木屑）和麥秸為原料生產的木煤作為評估對象，以鍋爐代表性設計煤種（二類煙煤）作為對比對象，分別計算鍋爐使用木煤替代煤炭后各項主要污染物的排放量。
    鍋爐選取鏈條式鍋爐，在工業企業中，該型鍋爐約占鍋爐總量的90%左右。鏈條式鍋爐中，飛灰比率為20%，除塵器的除塵效率統一取為90%。
    鍋爐未安裝煙氣脫硫設備。由于脫硫設備投資大、運行成本高，所以一般企業鍋爐很少安裝，而且這一狀況近期很難有所改變。
    鍋爐燃燒5萬t二類煙煤，向大氣排放的飛灰（粉塵）量為325t，而燃燒5萬t木煤，向大氣排放的飛灰（粉塵）量僅為6t（燃燒木屑木煤）或26t（燃燒麥秸木煤），比燃燒煙煤分別少排放319t和299t。
    與燃燒二類煙煤相比，燃燒木煤的飛灰（粉塵）減排率分別為98.3%和92.0%，飛灰（粉塵）減排效果非常顯著。
4.2燃燒木煤減少爐渣排放量
  鍋爐燃燒5萬t二類煙煤，產生的爐渣量為15915t，而燃燒5萬t木煤，排放的爐渣量僅為1094t（燃燒木屑木煤）或5174t（燃燒麥秸木煤），比燃燒煙煤分別少排放14821t和10741t。
  與燃燒二類煙煤相比，燃燒木煤的灰渣減排率分別為93.1%和67.5%，爐渣減排效果非常顯著。
  木煤燃燒后產生的爐渣是良好的肥料，可用于花卉等經濟作物的生長。
4.3燃燒木煤減少二氧化硫排放
    鍋爐燃燒5萬t二類煙煤，向大氣排放的二氧化硫為1552t，而燃燒5萬t木煤，向大氣排放的二氧化硫僅為40t（燃燒木屑木煤）或144t（燃燒麥秸木煤），比燃燒煙煤分別少排放1512t和1408t。
    與燃燒二類煙煤相比，燃燒木煤的二氧化硫減排率分別為97,4%和90.7%，二氧化硫減排效果非常顯著。
4.4燃燒木煤減少二氧化碳排放
    木煤的原料均為生物質，生物質中的碳來自空氣中流動的二氧化碳，通過光合作用將其固化在生物質中，而木煤在燃燒過程中，又產生等量的二氧化碳排放到空氣中，即：生物質生長過程和燃燒過程集合在一起，實現了二氧化碳的零排放。
    然而，生物質來源地分散、能量密度低，收集、運輸、粉碎、干燥等處理過程都需要消耗一定的能源（如：汽油、柴油、電力和熱力）；每噸木煤成型過程也需要消耗約100kWh的電力。消耗這些能源的同時，也要排出一定量的二氧化碳。
  鍋爐燃燒5萬t二類煙煤，向大氣排放的二氧化碳為85342t，而燃燒5萬噸木煤，向大氣排放的二氧化碳僅為11550t，比燃燒煙煤少排放73792t。
  與燃燒二類煙煤相比，燃燒木煤的二氧化碳減排率為86.5%，二氧化碳減排效果非常顯著。
5、我國發展木煤燃料的可行性
5.1能源利用情況
    我國每年消耗16億t煤炭，其中9億t用于發電，7億t是用于工業用鍋爐和生活用鍋爐。鍋爐用煤的熱效率只有60%左右，同時排放大量的C02和S02。在替代將近7億t的工業用煤中，木煤將會發揮很大的作用。
    目前，我國木質能源仍以直接燃燒的柴灶方式為主，由于薪材原始狀態很松散，燃燒過程中，80%-90%的能量隨著煙氣和灰分的散失而浪費，熱利用效率很低，只有10%~15%左右。
5.2資源情況
    我國擁有豐富的木煤資源，目前可供利用開發的資源主要為木質廢棄物，包括農作物秸稈、薪材、加工剩余物和城市固體有機垃圾中的廢舊木料等。據理論測算，我國木煤資源可達50億t左右。
    (1)農作物秸稈  我國作為一個農業大國，農作物秸稈是主要的木質能源資源之一，目前，主要作為生活燃料、飼料、肥料和工業原料等，仍有大量未得到有效利用。每到收割季節，有大量秸稈焚燒，污染環境，影響交通，已成為嚴重的社會公害。按每年廢棄的農作物秸稈約有6-7億t，其中約有3億t可作為能源使用，折合標準煤1,5億t左右，如果將這些秸桿資源用于發電，相當2套0.9億KW火電機組年平均運行5000 h，年發電量為9000億KW/時。
    (2)木、竹采伐和加工剩余物  我國林木生物質總量約178. 86億t，每年可采伐剩余物的生物量約16.2億t。考慮到采運條件、生態防護、資源分布等多方面因素，每年可提供發展生物質能源生物量為
3.3億t，折合標準煤約2億t，如全部得到利用，能夠減少1/10的化石能源消耗。
    (3)工業木質廢棄物 在其它工業生產中，例如造紙廠、糖廠和糧食加工廠等，每年也會產生大量的木屑、樹皮、蔗渣、谷殼等。
  (4)城市廢棄木材    隨著我國城市化進程加快，城市數量和規模都在不斷擴大，與此同時，我國城鎮的垃圾量每年以10%左右的速度增長，每年產生的城市垃圾約為60億t，其中各類木材垃圾可達6000萬t，完全可以用于顆粒燃料的制造。
5.3生物質能源的政策扶持
    我國在《中國新能源和可再生能源發展綱要(1996—2010)》中提出，要把發展“高效的直接燃燒技術、致密固化成型技術、氣化技術”，作為今后能源工作的一個主要方面來抓。對于生物燃料的發展，我國的“十一五”規劃，也明確了要按照以新能源替代傳統能源、以優勢能源替代稀缺能源、以可再生能源替代化石能源的發展思路，逐步提高替代能源在能源結構中的比重。
    國家發改委2007年9月發布的《可再生能源中長期發展規劃》也指出，要逐步提高優質清潔可再生能源在能源結構中的比例，力爭到2010年使可再生能源消費量，達到能源消費總量的10%左右，到2020年達到15%左右，同時指出，我國可再生能源發展的重點是水能、生物質能、風能和太陽能。國家將采取強制性市場份額、優惠電價和費用分攤、資金支持和稅收優惠、建立產業服務體等政策和措施，積極支持可再生能源的技術進步、產業發展和開發利用。
    綜上所述，以木質材料為基礎的可再生能源符合國家產業發展導向，充足的資源與國家政策的扶持，將為我國生物質能源的發展提供一個廣闊的平臺，也為木煤燃料的發展提供了堅實的基礎。