１成型燃料的概论 １．１定义 生产成型燃料是以木块、木粉、木屑和秸秆等农林生物质剩余物为原料，经过适当的预处理 过程，将生物质粉碎至一定的粒度，不添加粘接剂，在高压（４９—１９６ ＭＰａ）、加热或者不加热条件 下，主要是靠挤压过程产生的热量，使得生物质中木质素产生塑化粘接效果，压缩成棒状、块状 或者颗粒状且质地坚实的成型物。 成型燃料可作为工业锅炉、民用炉灶和工厂、家庭取暖炉以及农业暖房的燃料，在作为工业 锅炉燃料时，可直接用链条炉等炉型，而不必进行锅炉改造等。根据不同生物质原料的特性，质 地密实的成型物，经专用炭化设备，制成环保型再生能源一成型炭。成型炭热值高，燃烧时无二 氧化硫等有害气体产生，它可替代煤、油、气等能源，更是传统木炭的替代品，更广泛用于工 业、生活领域、农业土壤改良炭，保鲜炭等特殊用途炭；还可进一步加工成活性炭吸附材料。 目前己开发成功的成型技术从成型方式上来看，生物质成型技术主要有加热成型和常温成 型两种方式：按成型物形状划分主要有３大类：棒状成型、颗粒状成型和圆柱块状成型技术。根 据成型原理的不同成型机可分为：活塞成型机（Ｐｉｓｔｏｎ ｐｒｅｓｓ）、螺旋式成型机（Ｅｘｔｒｕｄｅｒ ｐｒｅｓｓ）、模压颗粒成型机（Ｍａｔｒｉｘ ｐｅｌｌｅｔ ｐｒｅｓｓ）和卷扭式成型机（Ｔｗｉｓｔ ｐｒｅｓｓ）。加热成型 技术开发的燃料主要有颗粒燃料、棒状燃料和块状燃料等几种；常温成型的生物质燃料主要有颗 粒燃料和块状燃料两种。生物质颗粒成型是通过压辊式成型机实现的，有环模颗粒成型机和平模 颗粒成型机两种。 １．２生物质成型燃料的特点 生物质的形态一般很不规则，难以直接使用机械化和自动化设备，通过处理加工成一定规则 形态的原料，以提高燃料品位和燃烧热效率、减少对化石能源的使用。成型燃料的使用过程具有 许多特点：１、成型燃料形状规则、比重大（通常＞１．Ｏ）、便于贮存和运输，实现自动化控制， 大大拓展了生物质能源的使用半径；２、生物质成型燃料最主要燃烧成分是挥发分（一般含量在 ７０％’８０％以上），着火易、燃烧性能好、很少产生烟尘和飞灰，使用的热效率高；３、使用生物质 成型燃料，还具有灰分少（一般小于３％，稻壳等除外），从而简化了燃烧装置的除灰设备；４、燃 烧时几乎不产生ＳＯｘ，生物质含硫量一般少于０．１２％，不需要烟气脱硫装置，从而降低了成本，又 有利于环境保护，不造成环境污染；５、生物质的使用不会影响自然界碳的自然循环，即使不燃 烧利用、不烧荒，生物质也会在自然消化过程中放出Ｃ０２，生物质能的排碳量不会超出其生长期
Ｓ２Ｊ－８０Ａ三种型号的秸秆燃料成型机。河南农业大学、北京林业大学、中南林业科技大学、辽宁省 能源研究所、河南省能源研究所、南京农业机械化研究所、东南大学和江苏省科技情报所等高校 和科研单位，也先后开展相关研究工作，促进了我国成型燃料生产技术的发展。２０世纪９０年代以 来，我国部分省市能源部门、乡镇企业及个体生产者积极引进成型技术，创办生产企业，全国先 后４０多个中小型企业开展了这方面的工作，并进行了产业化生产，形成了生物质成型发展的良好 势态。经过２０多年的开发，现在国内已经开发成功的有棒状和颗粒状成型燃料生产技术。主要是 利用木屑为原料，棒状成型燃料已经建立有数十家生产企业。国内螺旋挤压成型机在运行的曾有 ８００多台，单台生产能力多在１００一－－２００ ｋｇ／ｈ之间，电机功率７．５～１８ ｋＷ，电加热功率２＂－－４ ｋＷ， 生产的成型燃料多为棒状，直径为５０一７０ ｍｍ，单位产品电耗７０－１００ ｋＷｈ／ｔ。颗粒成型燃料的研究 开发也取得较好的进展。２００８年底，我国农村地区已累计推广生物质成型燃料示范点１０２处，成型 燃料的生产量达到约２０万ｔ。国家发改委规划至ｔ］２０１０年底，生物质成型燃料的生产量达至，ＪｌＯＯ万ｔ。 同时，在生物质成型燃料的标准制定方面，也得到了重视， 农业部规划设计研究院２００９年，在北 京组织召开了《生物质固体成型燃料标准》专家研讨会；已经完成制定出台的还有北京市地方标 准《生物质成型燃料（ＤＢｌｌ／Ｔ ５４１—２００８）》。
问所吸收的碳量，从而实现Ｃ０２的零排放；６、生物质原料的大量使用，将会产生新兴低碳经济产 业，为广大农村提供就业和农林剩余物的高效、高值利用提供有价值的途径。因此，生物质成型 燃料堪称为一种理想燃料。
２生物质成型燃料技术概况 ２．１成型燃料发展历史 ２．１．１国外成型燃料的发展 生物质致密成型技术受到国外发达国家的普遍重视，欧美发达国家十分重视固体成型燃料的 研究与开发，并投入了大量的资金和技术力量研究和开发致密成型技术。早在２０世纪３０年代，美 国就开始研究生物燃料致密成型技术，并研制了螺旋式成型机。必威 必威betway７０年代初，美国又研究开发了内 压滚筒式颗粒成型机，并在国内形成大量生产，年生产颗粒成型燃料能力达８０万ｔ以上，去年生 产成型燃料达２００万ｔ左右；美国ＡＳＴＭ协会制订了固体成型燃料相关测试方法标准，主要包括了 生物质成型颗粒燃料堆积密度、灰分、挥发分、元素分析、木质燃料分析、球形颗粒燃烧室内 加热炉、用于微波炉的木质颗粒燃料水分含量测试等标准；美国农业和生物工程协会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）制订了生物质产品收割、收集、储运、 加工、转化、应用术语和定义标准。产品标准分为优级品和一级品两级，主要产品指标包含了外 形、堆积密度、耐久性、灰分以及氯化物。 ２０世纪７０年代后期，欧洲许多国家也开始重视燃料致密成型技术的研究。瑞典、瑞士、德国 等国家也先后开发研究了活塞式挤压制圆柱及块状压缩成型燃料，已形成规模化的生物质成型燃 料生产。２００５年，世界生物质成型燃料产量己超过了４２０万ｔ，其中美洲地区１ｌＯ万ｔ，欧洲３００万 ｔ，２００７年超过５００万ｔ。２０世纪９０年代末，瑞典固体成型燃料生产能力已达到１００万吨，至Ｕ２００４年 达到了１２０万吨：瑞典在应用生物质颗粒燃料方面有比较成熟的技术，包括生物质颗粒燃料的成型 技术和以生物质成型颗粒为燃料的各种灶具和供暖、发电锅炉等。欧洲是固体燃料发展最为迅速 的地区，年消费量已超过３００万吨。２００４年丹麦生产能力达到了４５万吨，实际生产３３，５万吨；意 大利产量为１７万吨；波兰产量为１７万吨；英国为ｌＯ万吨。芬兰２００５年达到了４５万吨，实际产量２３ ．５万吨。除上述外，德国、奥地利、瑞典、瑞士等国家都制订有本国成型燃料标准。 日本在木质压缩成型燃料的开发工作也比较早。在２０世纪３０年代开始研究机械活塞式成型技 术处理木材废弃物，１９４８年日本申报了利用木屑为原料生产棒状成型燃料的第一个专利，５０年代 初生产了商品化棒状成型机，开发出单头、多头螺杆挤压成型机，生产棒状成型燃料，１９８３年前 后从美国引进颗粒成型燃料成型技术及相应燃烧设备，发展成了日本独特的致密成型燃料技术体 系，６０年代成立了木质成型燃料行业协会。亚洲除日本外，泰国、印度、菲律宾等国从２０世纪８０ 年代开始也都先后研制了添加粘结剂的生物质致密成型技术及装备。日本成型燃料年生产能力达 ３０万ｔ左右，１９８５年平均每户消耗成型燃料达７５０ｋｇ，１９８８年仅家用成型燃料就达２５万ｔ。 ２．１．２中国生物质成型燃料的发展 我国木质压缩成型燃料开发研究工作起步较晚，最早开始于１９８５年，湖南省衡阳市粮食机械 厂研制了第一台ｚｒＩｔ６３型生物质压缩成型机；１９９０年中国林科院林产化学工业研究所与东海粮食 机械厂合作，完成了国家“七五＂攻关项目的木质棒状成型燃料技术开发研究工作，系统地进行 了成型工艺条件实验，完成了木质成型设备的试制，并在江苏省句容建立了１０００ ｔ／ａ棒状成型 燃料生产线，产品供应小型手烧锅炉使用。全套机械出口马来西亚、埃塞俄比亚、印度尼西亚等 国。其后西北农业大学对该技术的工艺做了进一步的研究和探讨。先后研制出了Ｘ－７．５，ｊｘ—１１，
石油、天然气、煤炭等燃料是人类依赖的主要能源，但是这些能源是不可再生的有限资源， 正面临着逐渐枯竭的危险。同时，使用化石能源排出大量的Ｃ０２、Ｓ０２、Ｎｏｘ等有害气体，产生酸雨 以及温室气体，对生态环境造成严重的危害。十分丰富的生物质资源，为人们减少对化石能源的 依赖，提供了现实可能性。生物质成型燃料技术的开发，解决了生物质能形状各异、堆积密度小 且较松散、运输和贮存使用不方便的问题，提高了生物质的使用热效率，是高效利用生物质能源 的一个重要途径，有着良好的市场开发前景。
２．１．３国外生物质成型燃料燃烧设备发展现状 ２０世纪９０年代日本、美国及欧洲一些国家生物质成型燃料燃烧生产设备相对成熟，形成了产 业化，并在加热、供暖、干燥、发电等领域得到广泛应用。按其规范可分为：小型炉、大型锅炉 和热电联产锅炉（Ｓｍａｌｌ ｓｃａｌｅ，Ｌａｒｇｅ ｂｏｉｌｅｒｓ、Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｈｅａｔ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｂｏｉｌｅｒｓ）。按用途与 燃料品种可分为：壁炉、颗粒燃料炉、颗粒燃料锅炉（Ｆｉｒｅｐｌａｃｅｓ。Ｐｅｌｌｅｔ ｓｔｏｖｅｓ， Ｂｏｉｌｅｒｓ ｆｏｒ ｐｅｌｌｅｔｓ ａｎｄ ｇｒａｉｎ）。按燃烧形式可分为：片烧炉、颗粒层燃炉等（Ｃｈｉｐ—ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒｓ， Ｐｅｌｌｅｔ－ｆｉｒｅｄ ｂｏｉｌｅｒｓ ｅｔｃ）。这些国家生物质成型燃料燃烧设备具有加工工艺合理、专业化程度 高、操作自动化程度好、热效率高、排烟污染小等优点。 东南亚一些国家生物质成型燃料燃烧设备大多数为炭化炉与焦碳燃烧炉，直接燃用生物质成 型燃料的设备较少，同时这些燃烧设备存在着加工工艺差、专业化程度低、热效率低、排烟污染 严重、劳动强度大等缺点，燃烧设备还未定型，还需进一步的研究、试验与开发。必威 必威betway ２．１．４我国利用生物质成型燃料的设备发展现状 在成型燃料应用炉具设备研究开发方面，中国科研和企业单位也做了大量的工作。开发出专 用的民用炉灶、暖风壁炉、水暖炉和家庭炊事炉等设备。１９９９年，南京平亚公司建设国际上 流行的冬天用的取暖炉生产线世纪以来北京万发炉业中心从欧洲 （荷兰、比利时）引进、消化吸收的基础上，生产使用生物质颗粒微型炉（壁炉、水暖炉、炊事炉 具）。 生物质成型专用炭化炉的研究，中国的技术和设备在国际上是处于领先地位的。主要是将木 屑为原料的成型燃料炭化而成不同质量的炭材料。由于成型炭成分同传统木炭完全相同，不含任 何有害成份，清洁卫生，可长期保存不会发生质变，与传统木炭具有同等强度和热值，因此它已 经成为木炭产品的理想替代品。针对生物质成型材含水率低，强度特性差异的特点，中国林业科 学研究院林产化学工业研究所等科研院所和高校，研究开发了移动式成型炭制造设备。已经开发 并且得到应用的成型燃料炭化炉主要有：固定式和移动式。从炭化过程又可以分为：间歇式和连 续式。 由于生物质灰分特性，对使用的设备将会生产很大的影响。是推动生物质成型燃料推广应用
的一个重要因素。目前，我国开始对生物质成型燃烧的点火理论、燃烧机理、动力学特性、空气 动力场、结渣特性及确定燃烧设备主要设计参数的进行研究。２００６年开始，吉林大学承担了吉林 省重大科技发展计划有关生物质成型燃料及锅炉的研究项目。对生物质成型燃料的理化特性、燃 烧特性、排放特性及成型规律等基础性研究做了大量工作。
３成型燃料发展存在的主要问题 我国生物质成型燃料技术的开发和生产，已经有２０多年的发展史，并且具备了一定的生产规 模。但是其发展速度还比较缓慢，有许多亟待解决的关键技术和政策。主要表现在如下几个方 面：
（１）原料的收、运、储问题制约成型燃料发展 我国成型燃料的原料，除林业加工剩余物以外，林业砍伐剩余物和农业收割剩余物是发展利 用的主体原料。但是，这些原料的收集困难、运输成本比较高。另外，原料的季节性也十分明 显，储存难度大。原料的收集与储存是制约成型燃料技术发展的主要瓶颈。