生物质成型燃料加工装备发展现状及趋势

2国内外生物质致密成型技术现状
生物质燃料致密成型技术的研究始于20世纪初，到目前为止，世界各国研究的重点还是集中在生物质燃料的制造技术方面，主要是解决成型后的生物质燃料不松散、能长期存放等问题。
2.1国外发展情况
早在20世纪30年代，美国就开始研究压缩固体成型燃料技术，并研制了螺旋式挤压成型机，在加热温度为110～350℃、压力10MPa的条件下，能把木屑和刨花压缩成固体成型燃料。日本于20世纪50年代从国外引进该项技术后进行了改进，并形成了日本压缩固体成型燃料的工业体系。从20世纪80年代开始，日本对生物质压缩成型燃料技术进行了探讨，对压缩过程中的动力消耗、压模的结构与尺寸、压缩燃料的含水率、压缩时的温度和压力以及原料的颗粒大小等进行了实验研究，进一步改进了生物质压缩成型技术，使之更趋于实用化。1984年日本的生物质成型燃料生产厂达到172家，生产总量达2.6×105t。泰国、印度、菲律宾等国从20世纪80年代开始也先后研制成了加粘结剂的生物质致密成型机。20世纪70年代后期，由于发生世界能源危机，石油价格上涨，使得欧洲许多国家（如瑞典、芬兰、比利时、法国、德国、意大利等）都十分重视生物质成型燃料技术的研究和开发，目前已形成产业化生产，成效显著。法国开始时用秸秆的压缩粒作为奶牛饲料，近年来也开始研究、生产块状燃料，由多种林业废弃物生产的压缩成型燃料已经达到了实用阶段。
德国研制的KAHI系列颗粒成型机可生产直径为3～40mm的生物质颗粒燃料，按生产率不同，所用电机的功率（20～400kW）也不同。瑞典是应用生物质成型燃料最好的国家之一，年生产生物质固体成型燃料总量超过200万t，截止到2006年，应用生物质能源的总量已达到总能耗的25%。这些国家应用生物质固体成型燃料主要用于热电联产、社区供暖和家庭采暖等，结合燃烧器具的研发，其热效率可达到80%～95%。
2.2国内发展情况
相对而言，我国在这方面的研发和生产起步较晚。我国从20世纪80年代起开始致力于生物质致密成型技术的研究。1998年江苏正昌粮机集团公司开发了内压环模式颗粒成型机（见图2），其生产能力为250～300kg/h，生产的颗粒成型燃料可用于家庭或暖房取暖；同年南京市平亚取暖器材有限公司从美国引进适用于家庭使用的取暖炉，通过国内消化吸收，形成了工业化生产，另外，还从美国引进了一套生产能力为1.5t/h的颗粒成型燃料生产线，1999年开始正式生产；老万生物质能科技有限公司成立于2002年，其公司的董事长从2000年就开始研发农作物秸秆类生物质颗粒燃料及其燃烧供暖设备，目前主要生产生物质颗粒燃料和各种用于燃烧颗粒燃料的燃烧器具，有暖风壁炉、水暖炉、炊事炉等系列炉具，这些炉具的热效率可达到86.07%，各项排放指标均达到了国家环保标准和欧洲现行的环保标准。
生物质颗粒燃料如图3所示。

中国林业科学研究院林产化学工业研究所于1998年研制成功了生物质颗粒燃料成型制造机，该机由旋风干燥装置、木质素加热软化装置和颗粒成型装置三大部分组成（见图4），总装机功率29kW，其中旋风干燥5kW、木质素加热软化7kW、颗粒挤压成型17kW。粉碎后的原料先经旋风干燥器干燥到颗粒成型要求的含水率，然后进入加热装置，物料在加热装置中加热到木质素软化的状态（110～180℃），在螺旋输送装置的作用下进入颗粒成型挤压装置，由于被软化的木质素具有一定的胶粘作用，在挤压下成型（颗粒状）并排出机器外。该机的生产率为120～240kg/h，能耗为120.8～241.7kW•h/t为了配合颗粒燃料成型机的研发，还研制了一种用于燃烧颗粒燃料的暖风炉,如图5所示，其具有清洁、燃烧效率高等特点。
原中南林学院从2002年起，在引进国外（瑞典）技术的基础上开发了生物质颗粒燃料成型机和使用颗粒燃料的环保节能灶和取暖炉。生物质颗粒燃料成型机（见图6）是在国产饲料制粒机的基础上结合瑞典生物质颗粒燃料成型机技术研制而成的。在吸收国外燃烧炉技术的基础上，结合我国实际情况开发的一种兼炊事与供热水相结合的颗粒生物质燃料燃烧灶如图7所示，该节能灶的燃烧室采用二次供氧方式，使燃料的燃烧更充分，提高了热能的利用率；环保节能取暖炉是在引进国外环保节能壁炉的基础上，结合我国的实际情况，通过改变外观尺寸、改进颗粒燃料供料系统、增加换热管面积等开发出的适合我国家庭使用的取暖炉。