目前，世界發(fā)達(dá)國(guó)家生物質(zhì)成型燃料的產(chǎn)業(yè)化已非常成熟，生物質(zhì)燃料的應(yīng)用也非常廣闊，用量巨大。在我國(guó)，除利用農(nóng)作物剩余物生產(chǎn)的生物質(zhì)成型燃料在農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)有一些規(guī)模外，林木生物質(zhì)成型燃料還幾乎是空白。要形成產(chǎn)業(yè)化還要做大量的工作。而林木生物質(zhì)成型燃料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展在我國(guó)又勢(shì)在必行。
1、生物質(zhì)成型燃料的基本概念和生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介
1.1林木生物質(zhì)成型燃料的基本概念
林木生物質(zhì)成型燃料一般是指將林木采伐剩余物、加工剩余物、枯枝等物干燥粉碎后，在一定壓力作用下壓縮成為一種固形物。因其比原料的密度大大提高，貯運(yùn)、使用都很方便，因此又可稱為生物質(zhì)煤。
按照原料以及其中添加物的情況，生物質(zhì)成型燃料可分為單一組分的成型燃料和復(fù)合成型燃料。復(fù)合成型燃料是在原料中添加了一些粘結(jié)劑和除硫劑等。
按照成型后的密度大小，生物質(zhì)成型燃料又可分為高、中、低3種密度。密度在1100 kg/d以上的為高密度成型燃料；密度在700 kg/m
3以下的為低密度成型燃料；介于高密度和低密度之間的為中密度成型燃料。塊型大小適宜的中、低密度生物質(zhì)成型燃料可以完全代替煤或與煤一起混合在普通爐灶、工業(yè)鍋爐和燃煤電廠鍋爐中燃燒。按照成型燃料的形狀又可分為棒狀、塊狀、顆粒狀生物質(zhì)成型燃料。
1.2生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)工藝
生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)工藝有熱壓成型和冷壓成型兩大類生產(chǎn)工藝。
1.2.1熱壓成型工藝。
主要有螺旋擠壓技術(shù)和活塞沖壓技術(shù)兩種。螺旋擠壓成型技術(shù)是研發(fā)時(shí)間最早，目前最常采用的一種技術(shù)。這種技術(shù)大多數(shù)是以鋸木屑為原料，生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品形狀為直徑50mm左右，長(zhǎng)度450 mm左右，橫截面為圓形或六角形，每根重約1 kg的棒狀。可用于蒸發(fā)量≤1 000kg/h工業(yè)鍋爐或民用爐灶。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成品密度高，密度可達(dá)1100～1400KG/m
3。質(zhì)量好、熱值高。可再加工成炭化燃料。其缺點(diǎn)也不少，①產(chǎn)量低，目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備的最高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量不到150 kg；②能耗高，因原料在擠壓成型前要先經(jīng)過(guò)電加溫預(yù)熱，擠壓成型過(guò)程原料電耗在90 kwh/t以上；③易損件壽命短。國(guó)產(chǎn)設(shè)備主要工作部件螺桿的最高壽命不超過(guò)500 h；④原料要求苛刻，原料含水率需控制在8%～12%之間，自然干燥達(dá)標(biāo)困難。所以有的物料要進(jìn)行預(yù)干燥處理，不僅增加了加工成本，而且設(shè)備也不便于移動(dòng)。活塞沖壓技術(shù)是利用油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，間歇成型，因此生產(chǎn)率不高，產(chǎn)品質(zhì)量也不太穩(wěn)定。而且設(shè)備一般100 h便要修一次而使用的較少。
1.2.2冷壓成型工藝。
目前有環(huán)模輾壓成型技術(shù)和平模輾壓成型技術(shù)兩種。環(huán)模輾壓成型技術(shù)在國(guó)內(nèi)是由中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院南京林產(chǎn)化工研究所在上世紀(jì)末研發(fā)成功的。該技術(shù)是以木屑和刨花為原料，成品為顆粒狀。臺(tái)時(shí)產(chǎn)量在250 kg左右，成品密度>1 000 kg/m
3，其熱值為20064 kj/kg左右。產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到日本生物質(zhì)成型燃料標(biāo)準(zhǔn)的特級(jí)或一級(jí)。
近年來(lái)，在該原型機(jī)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)又開(kāi)發(fā)成功了環(huán)模式壓塊機(jī)，成型塊截面尺寸在35 mmx35衄左右。生產(chǎn)率可達(dá)2 t/h以上，是規(guī)模化生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料的一種較理想機(jī)型。
平模輾壓成型技術(shù)是農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所等單位在引進(jìn)國(guó)際著名的德國(guó)卡爾公司的38-780型大型環(huán)模式
顆粒機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)實(shí)際，進(jìn)行了多處技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新的一項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。
該技術(shù)與其他生物質(zhì)成型顆粒（塊）加工技術(shù)相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是原料適應(yīng)性廣，原料的粉碎度和含水率要求不嚴(yán)格。而且平模式制粒機(jī)還有輾模制造容易、壽命長(zhǎng)、產(chǎn)量大(1.2 t/h)、噸料耗電低(40～50 kwh)、成型密度調(diào)整方便諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的機(jī)型。
2、產(chǎn)業(yè)化的重要意義
2.1可充分利用采伐剩余物，變廢為寶
經(jīng)北京林業(yè)大學(xué)、國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院等相關(guān)單位的專家進(jìn)行的“中國(guó)林木生物質(zhì)培育和開(kāi)發(fā)利用可行性研究”的調(diào)研結(jié)果，目前我國(guó)林業(yè)“三剩物”（采伐剩余物、造材剩余物、加工剩余物）的總量在8~10億k如此大量的剩余物目前均未能得到有效利用，而且在處理時(shí)還浪費(fèi)了大量的人力、物力。根據(jù)林業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況估算。每皆伐1 hm2的采伐剩余物和林下雜灌總量不少于30 t。為清除這些剩余物和雜灌，傳統(tǒng)的方式是將雜灌XⅡ倒，然后在作業(yè)區(qū)周邊修出防火線進(jìn)行煉山作業(yè)，采用燒除的方式進(jìn)行清除。這種傳統(tǒng)的作業(yè)方式不僅因煉山時(shí)火勢(shì)難以控制容易引起森林火災(zāi)外，煉山過(guò)程的煙塵對(duì)環(huán)境也造成一定污染。而且煉山的費(fèi)用也需60元/667 m2以上。增加了造林的成本。因此，現(xiàn)各級(jí)政府已明令禁止煉山造林。但從林業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際出發(fā)，當(dāng)采伐跡地上的采伐剩余物和雜灌得不判有效清除時(shí)，要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整地造林，是一項(xiàng)無(wú)法實(shí)施的事情，為此禁止煉山造林后，由于沒(méi)有相應(yīng)的新技術(shù)改善傳統(tǒng)的作業(yè)方式，使得造林面積和造林質(zhì)量大幅下降。長(zhǎng)此以往，勢(shì)必對(duì)我國(guó)的森林后備資源
造成極大的不利影響，應(yīng)引起我們的高度重枧。為解決以上不利局面，讓采伐剩余物和林下雜灌變廢為寶．大力發(fā)展林木生物質(zhì)成型燃科的生產(chǎn)和利用，無(wú)疑具有極其重要的意義。
2.2清理部分森林可燃物
隨著森林保護(hù)力度加大，農(nóng)村燃料物的改變，森林郁閉度大大增加，森林內(nèi)枯枝落葉增多，森林內(nèi)積聚了大量的可燃能量。極易引起森林火災(zāi)。如能及時(shí)清除這些可燃物，充分利用以形成生物質(zhì)成型燃料，可減少森林火災(zāi)發(fā)生的可能，同時(shí)改善森林衛(wèi)生狀況，促進(jìn)林木生長(zhǎng)。
2.3可保護(hù)環(huán)境，充分發(fā)揮森林資源對(duì)人類的貢獻(xiàn)
生物質(zhì)燃料是一種比煤等化石燃料更清潔環(huán)保的燃料。有害物質(zhì)排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于化石燃料的排放。CO2被認(rèn)為是零排放。S02的排放量是煤炭的1/10。林木生物質(zhì)成型燃料不僅能解決燃料問(wèn)題，還增加了林木資源利用率。
2.4能促進(jìn)新林區(qū)建設(shè)
安排林區(qū)閑散勞動(dòng)力上山收集剩余物，增加林場(chǎng)職工和林農(nóng)收入。
3、產(chǎn)業(yè)化的可行性與存在問(wèn)題
3.1產(chǎn)業(yè)化的可行性
國(guó)外對(duì)生物質(zhì)成型燃料的研究和開(kāi)發(fā)利用起始于20世紀(jì)初，美國(guó)在1930年代便研制了螺旋式生物質(zhì)燃料成型機(jī)，在溫度80C～350℃和壓力100 Mpa的條件下，能把木屑和刨花壓縮成固體成型燃料。日本于1950年代從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)后進(jìn)行了改進(jìn)，并發(fā)展成7日本壓縮成型燃料的工業(yè)體系。1970年代后期，西歐國(guó)家也開(kāi)始重視壓縮成型燃料技術(shù)的研究，亞州的泰國(guó)、印度、菲律賓等國(guó)也從1980年代開(kāi)始研制加粘結(jié)劑的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)。
與此同時(shí)，為有效利用生物質(zhì)燃料，高效燃燒器具（鍋爐或灶具）的研發(fā)也得到以上國(guó)家的重視并取得成功。目前在瑞典等國(guó)家，生物質(zhì)成型燃料已像我國(guó)賣的煤球一樣進(jìn)入了千家萬(wàn)戶。用作鍋爐燃料時(shí)，已可像加注燃油一樣由顆粒生物燃料車通過(guò)管道加注到燃料倉(cāng)內(nèi)。
我國(guó)對(duì)生物質(zhì)成型燃料的研究起步較晚，遲至1980年代才開(kāi)始。湖南省衡陽(yáng)市糧食機(jī)械廠于1985年研制了第一臺(tái)ZT-63型生物質(zhì)壓縮成型機(jī)；隨后江蘇省連云港東海糧食機(jī)械廠、陜西武功輕工機(jī)械廠，河南鞏義包裝設(shè)備廠、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)農(nóng)機(jī)能源動(dòng)力所、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中南林業(yè)科技大學(xué)（原中南林學(xué)院）也紛紛研制出了各種型號(hào)的生物質(zhì)燃料成型機(jī)。據(jù)估計(jì)，現(xiàn)全國(guó)投入使用的生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備約在1000臺(tái)左右。
在生物質(zhì)燃料器具方面的研制，我國(guó)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。不僅有專用的民用爐灶，還開(kāi)發(fā)出了暖風(fēng)壁爐、水暖爐、炊事?tīng)t等，均取得了滿意的效果。經(jīng)過(guò)20多年的研究開(kāi)發(fā)，我國(guó)生物質(zhì)成型燃料的技術(shù)日臻成熟，已初步具備丁產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)發(fā)展的條件。
3.2存在問(wèn)題
林木生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展必須使研究、生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)利用形成一條龍。也就是說(shuō)，要形成一條上、中、下游暢通無(wú)阻的產(chǎn)業(yè)鏈條。由于各個(gè)環(huán)節(jié)有自己的一些問(wèn)題沒(méi)能互相促進(jìn)形成良性互動(dòng)的產(chǎn)業(yè)鏈條，阻礙了林木生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，這就是問(wèn)題的根本所在。
3.2.1成型技術(shù)研究環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)20多年的研究、推廣工作，生物質(zhì)成型燃料技術(shù)應(yīng)該比較成熟了，但還存在諸如設(shè)備機(jī)組可靠性能差；成型設(shè)備適應(yīng)范圍小，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一；配套設(shè)備不足技術(shù)后續(xù)不力，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行能力低等問(wèn)題。這些問(wèn)題的解決需要較大規(guī)模、較大量的生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)檢驗(yàn)。特別是林木種類較多，各地條件不同，林木生物質(zhì)成型技術(shù)需根據(jù)這些差異進(jìn)行設(shè)備的檢驗(yàn)和調(diào)試。成型技術(shù)的研究需要生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)數(shù)據(jù)的支持，這樣才能較快地克服技術(shù)難題，使技術(shù)完全成熟進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。
3.2.2成型技術(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。目前我國(guó)只有小規(guī)模的少量的生產(chǎn)企業(yè)，沒(méi)有較成熟的生物質(zhì)成型技術(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。其原因是，商業(yè)開(kāi)發(fā)投資者對(duì)生物質(zhì)成型燃料技術(shù)還不了解，成型燃料產(chǎn)品的應(yīng)用、用途還不成熟，因此，投資者很難對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益作出準(zhǔn)確的分析判斷，這樣大大降低了開(kāi)發(fā)者的投資沖動(dòng)。實(shí)際上，林木生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)項(xiàng)目的前期主要體現(xiàn)的是生態(tài)效益和社會(huì)效益，其生產(chǎn)企業(yè)獲利能力較低，只有通過(guò)生產(chǎn)企業(yè)的拉動(dòng)使森林生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展成熟了，生產(chǎn)企業(yè)才有較好的獲利。也就是說(shuō)，要培育生產(chǎn)企業(yè)這個(gè)產(chǎn)業(yè)化的龍頭，需要政府的大力支持，面目前我國(guó)政府相關(guān)部門還沒(méi)有出臺(tái)有關(guān)政策支持生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)開(kāi)發(fā)。加之我國(guó)的風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)制也不成熟，所以，沒(méi)有較大企業(yè)進(jìn)入生物質(zhì)燃料生產(chǎn)。
3.2.3產(chǎn)品開(kāi)發(fā)應(yīng)用環(huán)節(jié)。林木生物質(zhì)成型燃料理論上用途廣泛，國(guó)外也確實(shí)在大量應(yīng)用。但我國(guó)對(duì)其用途、燃燒方式、燃燒設(shè)備等還存在一些問(wèn)題需要研究，生產(chǎn)者、銷售商、爐具制造商和用戶之間還沒(méi)有建立起—個(gè)互相鏈接的平臺(tái)。產(chǎn)品的用途需要生產(chǎn)企業(yè)大量的合格產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)和開(kāi)拓。
總之，只有各個(gè)環(huán)節(jié)在互相促進(jìn)中解決各自的問(wèn)題，才能真正將這個(gè)產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)。
4、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的幾點(diǎn)建議
1)政府相關(guān)部門應(yīng)盡快出臺(tái)有關(guān)政策支持建設(shè)林木生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)企業(yè)。產(chǎn)業(yè)化成熟前的生產(chǎn)企業(yè)獲利能力低，據(jù)測(cè)算，成型燃料的生產(chǎn)成本在300～350元/t，銷售價(jià)在400元，t左右，在生產(chǎn)初期還有—些不可預(yù)見(jiàn)因素。但生態(tài)和社會(huì)效益很大，因此，政府要有相關(guān)的財(cái)政和稅收政策給予扶持。同時(shí)，政府技術(shù)推廣部門要積極推廣已經(jīng)成熟的設(shè)備，進(jìn)行商業(yè)化示范運(yùn)行，促進(jìn)設(shè)備完善。
2)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)《可再生資源法)的宣傳工作，努力提高全社會(huì)對(duì)發(fā)展林木生物質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平，增強(qiáng)投資者建設(shè)生產(chǎn)企業(yè)的信心。鼓勵(lì)投資者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)投資。通過(guò)生產(chǎn)企業(yè)帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
3)政府要進(jìn)行林木生物成型燃料的長(zhǎng)遠(yuǎn)的、合理的規(guī)劃，防止初期無(wú)人開(kāi)發(fā)、后期過(guò)度開(kāi)發(fā)的局面。同時(shí)制定相關(guān)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
4)進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)和開(kāi)展國(guó)際合作。培訓(xùn)加工生產(chǎn)的各層次的技術(shù)人員。
三門峽富通新能源生產(chǎn)銷售
木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備。
