生物质成型燃料加工装备发展现状及趋势

与生物质颗粒燃料不同，棒状或块状燃料无需对原有以煤为燃料的灶具或锅炉进行改造就可直接使用。生物质棒状或块状成型设备应用较为普遍的是螺旋挤压成型机和活塞式冲压成型机两种。螺旋挤压成型机主要由挤出螺旋、挤出套筒、加热圈等组成，如图8所示。被粉碎的生物质原料在挤出螺旋的作用下被推入挤出套筒，在挤出套筒周围加热圈的作用下，生物质原料在挤出套筒内被加热到木质素软化状态并随生物质原料不断进入挤出套筒，由于受挤压及胶粘的共同作用使生物质成型。成型后的棒状燃料被源源不断地送出，燃料棒的长度可根据需要截断。目前这种螺旋挤压式的棒状燃料成型机主要用于生产木炭棒的原料棒，成型机的挤出螺旋由一台功率为11kW的电动机驱动，加热电热管的功率为5kW，成型燃料棒为中空结构，外径为48mm，内径为10mm，每分钟可生产长400mm的燃料棒2.5根，见图9和图10。

活塞式生物质棒状燃料成型机主要由活塞、加热圈和成型喉管组成，如图11所示。活塞由液压或机械驱动作往复运动，已粉碎的生物质原料在活塞的推动和加热圈的作用下，其木质素被软化而产生胶粘作用，在喉管处被挤压成型。河南农业大学研制的液压往复活塞双向挤压加热成型的棒状燃料成型机如图12所示，其主要用于农作物秸秆的成型，当加热温度达70～110℃时，秸秆中的木质素软化产生粘接作用，当温度达到160℃时木质素熔融，此时加压使纤维素紧密粘接而成型，该机每小时可生产棒状燃料60～80kg，燃料棒的密度为0.74～0.9g/cm3。
生物质加热成型技术的最大缺点是能耗较高，生产1t生物质成型燃料一般要耗电100kW•h。从降低生物质成型技术能耗的目的出发，2000年以后，一些科研院所和大专院校等开展了生物质常温成型技术研究。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式成型机，该机由一台17kW的主电机驱动环模和压辊实现颗粒成型的挤压，一台1.5kW的变频电机驱动螺旋供料装置为挤压装置供料，通过调整供电的频率可实现原料供应量的调整，颗粒燃料的生产效率可达到300～500kg/h。环模式成型机如图13所示。

清华大学清洁能源研究与教育中心通过对具有纤维结构生物质材料的研究和分析，研制出了另一种常温成型颗粒燃料生产设备，如图14所示。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，然后放入机器中便可制成颗粒状燃料，生产率可达到600kg/h，能耗低于国外同类设备的能耗，颗粒成型燃料产品的强度、热值均大于国外同类产品。该项技术已在北京的密云和怀柔等地推广应用。
在生物质块状燃料常温成型方面，首钢研制了一种机械活塞冲压式生物质块状燃料成型机，如图15所示。原料成型靠活塞的往复运动实现，其进料、压缩和出料过程都是间歇式的，即活塞每工作一次可以形成一个压缩块。在压缩管内，前一块与后一块挤在一起，但有边界，当压缩块燃料从成型机的出口处被挤出时，在自重的作用下能自动分离。

北京林业大学在研究生物质常温成型机理的基础上，研制、开发了一种液力双向挤压的生物质成型燃料常温成型机，如图16所示。该机的装机功率为22kW，加工能力为500～600kg/h，实际成型能耗不大于40kW•h/t。生物质成型块的密度可以通过设备液压系统的压力来调整，既能满足加工畜牧业养殖所需的粗饲料要求，又可满足生物质成型燃料加工的要求，最大密度可达1.2g/cm3。

生物质成型燃料加工装备发展趋势生物质能源是可再生的能源，在化石能源面临枯竭的今天，世界上发达国家都在研究和开发这种能源。我国对生物质能源的开发也十分重视，国家投入了大量的人力和财力鼓励在该方面的研发，但在生物质成型燃料的加工和应用方面还处于起步阶段。①国家对生物质成型燃料生产和应用的相关政策将不断完善。生物质成型燃料被国际上公认为清洁燃料，瑞典、德国、芬兰等发达国家对应用生物质成型燃料都有特殊的补贴和减免税收等鼓励政策。我国长期以来主要以消耗化石能源为主，对生物质能源的应用还处在起步阶段，目前只是对以生物质能发电、风能发电、太阳能发电等的电价有特殊的补贴政策，对应用生物质成型燃料进行工业生产、供热及人们的日常生活等相关的鼓励政策尚在研讨和论证之中。随着国际上对减少CO2排放的呼声越来越高和化石能源的日益减少的情况下，相关鼓励应用生物质成型燃料的政策将会逐步出台。