生物質燃料固化成型設備發展現狀及趨勢

??? 生物質能是太陽能以化學能形式儲存在生物中的一種能量形式，是一種以生物質為載體的能量。它既是可再生能源，又是無污染的清潔能源。因此，開發生物質能已成為解決全球能源危機和改善生態環境的重要途徑、生物質固化成型設備類型
現已研制開發的生物質成型設備按成型原理主要有三大類：一:螺旋擠壓生產棒狀成型設備;機械和活塞式擠壓制得圓柱塊狀成型設備;壓輥輾壓顆粒狀成型設備(包括環模式和平模式)。 （1）螺旋擠壓熱擠成型設備。螺旋擠壓式成型機利用螺桿擠壓生物質12，靠外部加熱，維持150300℃成型溫度使木質素、纖維素等軟化，擠壓成生物質壓塊。為避免成型過程中原料水分的快速汽化造成成型塊的開裂和“放炮”現象發生，一般將原料的含水率控制在8%-12%之間成型壓力的大小隨原料和所要求成型塊密度的不同而異，可以通過調整螺桿的進套尺寸進行調節，成型燃料形狀通常為直徑50}60mm的空心棒。圖1為螺旋擠壓成型部件結構示意圖。

(2)活塞沖壓式成型設備?；钊麤_壓式成型機靠液壓驅動活塞的往復運動實現成型131。一般不用電加熱。產品為實心燃料棒或燃料塊，密度稍低，介于0.8 } 1.1 g/cm3之間，容易松散。圖2為活塞沖壓成型部件結構示意圖。
(3)壓輥輾壓設備。壓輥輾壓設備分為環模壓輥式
成型機和平模輾壓成型機。環模壓輥式顆粒成型機是目前使用最為廣泛的壓制機機型，主要有齒

輪傳動和皮帶傳動兩種方式。環模固定在大齒輪傳遞的空心軸上旋轉，壓輥則固定在用制動裝置固定的實心軸上，為動模式制粒機。齒輪型傳動效率高、結構緊湊，但生產時噪音較大;皮帶型傳動不需額外的潤滑管理，噪音小，并有較好的緩沖能力，但傳動效率低、不能實現低成本的二級變速。圖4為環模壓輥式成型部件結構示意圖.

我國的平模制粒機一般采用拉絲直輥平模制粒方式，廣泛使用平行軸齒輪減速。圖3為平模輾壓成型部件結構示意圖。平模輾壓成型設備優點是平模式制粒機壓制室空間較大，可采用大直徑壓輥，因而能將諸如秸稈、干甜菜根、稻殼、木屑等體積粗大、纖維較長的原料強行輾壓粉碎后壓制成粒，降低了對原料的粉碎度要求。對原料水分的適應性也較強，含水率150}0}25%的物料都能被壓縮成型。
2.生物質固化成型設備應用情況
我國雖然在這方面的研究起步較晚，但是國家對生物質利用非常重視，尤其是最近幾年大幅度增加科研經費投入，生物質成型設備技術取得顯著進步。 我國從20世紀80年代開始生物質成型燃料技術的研究目，主要引進韓國、日本以及我國臺灣地區以螺桿擠壓機為主的成套設備。隨后，荷蘭、比利時等國技術設備也相繼推入中國“七五”計劃期間，我國一些科研院所和企業開始對生物質致密成型機及生物質成型的理論研究，如南京林業化工研究所設立了對生物質致密成型機及生物質成型理論的研究課題但由于設備的螺桿磨損快和產品沒有市場，發展緩慢。
1990年前后，一些單位先后研制和生產了幾種不同規格的生物質成型機和碳化機組，包括機械沖壓式成型機、液壓驅動活塞式成型機、電加熱螺桿成型機等，例如中國林業科學院林產化工所通過對引進的樣機消化吸收，系統地進行了成型工藝條件試驗，完成了木質成型設備的試制，并建成了年產1000棒狀燃料生產線。其后西北農業大學對該技術和工藝做了進一步的研究和探討，先后研制出.TX-75 , .TX-11 , SZ.T-8021三種型號的秸稈燃料成型機。湖南省衡陽市糧食機械廠于1985年根據國外樣機試制了第一臺ZT-h3型生物質壓縮成型機。但這些設備存在諸如成型筒及螺桿磨損嚴重、壽命較短、電耗大等缺點。進入21世紀，化石能源價格連續攀升，環境污染日益加劇，國家開始重視對各種可再生能源的開
發，生物質成型燃料進入良好發展階段，顆粒狀、小方塊狀成型燃料引起高度關注，并在生物質發電、取暖爐、鍋爐、機制木炭生產等方面廣泛使用。目前，國內很多企業和大專院校、科研院所開發成功擠壓式、液壓沖擊式、螺桿式成型燃料生產設備，例如:作為國家重點攻關項目，中國農機院能源動力研究所，遼寧省能源研究所、中國林業科學院林產化工所、中國農業工程研究設計院，對生物質沖壓擠壓式壓塊技術裝置進行了攻關，推進了我國的研究工作。1994年湖南農大、中國農機能源動力所分別研究出PB-I型、(:Y.T-35型機械沖壓式成型機。1997年河南農業大學又研制出HPB-I型液壓驅動柱塞式成型機。1998年初，東南大學、江蘇省科技情報所和國營9305廠研制出了MI>-15型固體燃料成型機。1999年遼寧省能源研究所在國家科技攻關項目的支持下，研制開發成功生物質致密成型機組，該機組包括干燥、成型、炭化等設備。據統計，全國目前投入使用的生物質壓縮成型設備約為1000臺套，年產生物質成型燃料20萬噸左右(不包括機制木炭。
綜上所述，我國目前研究熱點主要還是集中在螺旋擠壓成型機上，還存在著一些諸如成型筒及螺旋軸磨損嚴重、壽命較短、成型機電耗大、成型工藝過于簡單、設備不配套等缺點?？傮w來說，我國的生物質成型燃料生產和應用有如下特點:①在全國范圍內，還處于研究示范試點階段，規?；褪袌龌^差;②設備的技術原理還需完善，設備穩定運行能力差，成本高;③管理不規范，政策支持落實不夠，推廣速度緩慢。

未來生物質顆粒燃料的成型設備要具有緊湊、經濟、安全的特點，便于在生物質原料產地推廣使用，要進一步開發可以與聯合收割機配套使用的顆粒燃料成型機，實現同時收獲糧食與秸稈顆粒燃料。消除生物質燃料規?；瘧弥写嬖诘氖?、運、儲成本高這一“瓶頸’問題，從而使生物質顆粒燃料進入商業化燃料市場，最大可能地替代化石能源。