1、生物質顆粒燃料的意義
我國每年產生有7億噸左右的農作物秸稈，林業“三剩物”的總量在8～10億噸左右，生物質原料儲備豐富。此外，經致密成型加工後的生物質成型燃料，其粒度均勻、單位密度和強度增加，便於運輸和貯存，且燃燒性能明顯改善，對生物質原料成為商品真正進入流通領域具有重要意義。我國的《農業生物質能產業發展規劃( 2007-2015)》和《可再生能源中長期發展規劃》中明確提出“重點發展生物質固體成型燃料”，到2010年結合解決農村基本能源需要和改變農村用能方式，全國將建成500個左右秸稈致密成型燃料應用示範點，秸稈致密成型燃料年利用量達到100萬噸左右，到2015年，秸稈致密成型燃料年利用量達到2000萬噸左右，到2020年，生物質固體成型燃料年利用量達到5000萬噸t。國家發改委出台了生產生物質成型燃料150元／噸的補貼政策，國家製定了標準GB/T21923-2008<:固體生物質燃料檢驗通則》，已於2008年11月1日開始實施。目前，農業部正在製定多項生物質固體成型燃料的行業標準。但據統計2009年我國生物質成型燃料全國產量仍不到20萬噸，生物質顆粒燃料產業依然任重道遠。
2、生物質成型燃料高壓致密成型技術引進》項目成果簡介
2005年北京林業大學俞國勝教授主持的‘生物質成型燃料高壓致密成型技術引進》項目，對生物質常溫高壓致密成型方式進行了研究。其成型設備引自德國RUF公司的RB110型成型機，對成型過程中的主要因素（壓力、原料含水率、原料種類等）進行的研究結果表明，常溫高壓致密成型時，含水率最好控製在5%～l5%範圍內，最高不能超過22%：壓力控製在15-- 35NIPa之間即可滿足存放、運輸要求；秸稈類生物質易成型、灌木由於原料本身纖維硬、韌ren性xing好hao而er不bu易yi成cheng型xing。選xuan用yong體ti視shi顯xian微wei鏡jing對dui成cheng型xing塊kuai進jin行xing觀guan察cha，發fa現xian粘zhan結jie機ji理li主zhu要yao是shi粒li子zi間jian的de機ji械xie鑲xiang嵌qian。俞yu國guo勝sheng教jiao授shou在zai研yan究jiu生sheng物wu質zhi常chang溫wen成cheng型xing機ji理li的de基ji礎chu上shang，研yan製zhi、開發了一種液力雙向擠壓的生物質成型燃料常溫成型機（如圖1）。該機的裝機功率為22kW，加工能力為500～600kg/h，實際成型能耗不大於40kW - h/t。生(sheng)物(wu)質(zhi)成(cheng)型(xing)塊(kuai)的(de)密(mi)度(du)可(ke)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)成(cheng)型(xing)設(she)備(bei)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)的(de)壓(ya)力(li)來(lai)調(tiao)整(zheng)，既(ji)能(neng)滿(man)足(zu)加(jia)工(gong)畜(chu)牧(mu)業(ye)養(yang)殖(zhi)所(suo)需(xu)的(de)粗(cu)飼(si)料(liao)要(yao)求(qiu)，又(you)可(ke)滿(man)足(zu)生(sheng)物(wu)質(zhi)成(cheng)型(xing)燃(ran)料(liao)加(jia)工(gong)的(de)要(yao)求(qiu)，最(zui)大(da)密(mi)度(du)可(ke)達(da)到(dao)1. 2g/cm3，目前已投入到生產實踐當中。
3、加熱成型技術和常溫成型技術對比研究
按成型過程是否對原料加熱，分為常溫成型和加熱成型。目前國內多足對加熱成型技術進行研究。
3.1成型機具
活塞擠壓式塊狀燃料成型機為例，原料成型靠活塞的往複運動實現，其進料、壓縮和出料過程都是間歇式的，在成型機的成型模腔外有加熱圈的為加熱成型方式，沒有的為常溫成型。由於加熱成型過程是在200℃以上的溫度完成的，所以加熱成型機的成型部件較常溫成型的易磨損，維修周期在200小時左右，較常溫成型的維修成本有所增加。
3.2成型工藝
熱壓成型技術的工藝流程一般為：原料→預處理（粉碎）→幹燥→加熱成型→冷卻包裝，常溫成型技術的工藝相對簡單，工藝流程一般為：原料→預處理（削片或粉碎）→成型→包裝，比加熱成型技術減少了原料烘幹、成型時加熱和降溫等3道工序，可節約能耗44%～67%。
3.3成型影響因素
影響生物質致密成型的主要因素有：原料種類、原料含水率、原料粒度、成型壓力與模具尺寸，而加熱成型方式還包括加熱溫度。
3.3.1成型壓力
常溫成型沒有原料加熱軟化過程，所以成型所需壓力較加熱成型大。在《生物質成型燃料高壓致密成型技術引進》項目中，進行了多種生物質原料的常溫成型試驗，這裏隻引用四倍體刺槐枝成型塊的試驗數據。
粉碎後的刺槐枝，粒度分布為1 - 2mm的占70%左右，5～10mm的占20%，大於10mm的占10%左右，含水率為7. 65%，成型前原料密度為0. 195g/cm3。主油缸壓力在10～60MPa之間，每隔2. 5MPa做一次實驗，試驗結果如圖2。在壓力較低時(10～20MPa)壓塊密度隨成型壓力的增大以較大的幅度增大，壓力大於20MPa的條件下，壓塊密度隨成型壓力的增大變化趨於穩定，壓縮前後的體積比分布在5. 16---5. 97乏間。四倍體刺槐枝韌性好，纖維含量高，在較小壓力下壓製的成型塊也很堅實。
3.3.2原料含水率
shengwuzhizhimichengxingranliaojishuduiyuanliaoyaoqiubaokuohanshuilvhelidu，jiarehechangwenchengxingjishudequbiezhuyaobiaoxianzaiduiyuanliaohanshuilvdeyaoqiubutong，reyachengxingjishuduiyuanliaohanshuilvyaoqiujiaoyange，youyujuegandeshengwuzhichuanrexingcha，shuifenshishengwuzhiyuanliaozhongzuihaodechuanrejiezhi，suoyiconglilunshangjiang，reyachengxingzhongshengwuzhiyuanliaodehanshuilvyuegaochuanreyuehao，muzhisuhebanxianweisuruanhuachengduyuegao，yuerongyichengxing；然而，含水率過高在壓縮過程中易產生高壓蒸汽，會出現“放氣”或“放炮”現象，中斷成型過程。熱壓成型要求原料含水率控製在8～12%，成型效果最好。常溫成型技術要求原料最大含水率可達22%左右，物料成型過程中不會發生“放炮”現象。
3.3.3原料種類
reyachengxingjishuduiyuanliaozhongleishiyingxingjiaocha，youyubutongyuanliaomuzhisuhebanxianweisuhanliangbutong，suoyixiangtongjiarewenduxia，yuanliaoderuanhuachengdubutong。dangchengxingyaliyidingshi，butongyuanliaoxutiaojiechengbutongdejiarewendu，zheyangduicaozuojishuyaoqiujiaogao。nongzuowujiegansuohanmuzhisujiaoshao(約為15～25%)，不適宜通過加熱使木質素軟化而成型，采用常溫高壓致密成型具有優勢；林木類生物質原料的纖維長且韌性強，成型時較困難．但通過常溫高壓致密成型也可達到存放、運輸要求，成型效果也很好，且壓塊密度值相對集中。
3.4成型機理
纖維素是構成生物質原料細胞壁的主要組分之一，約占細胞壁物質總量的50%左右，纖維素大分子鏈的結合鍵主要是氧鍵、範fan德de華hua力li和he碳tan氧yang鍵jian，在zai生sheng物wu質zhi成cheng型xing燃ran料liao生sheng產chan過guo程cheng中zhong，通tong過guo對dui生sheng物wu質zhi原yuan料liao的de機ji械xie壓ya縮suo，可ke以yi縮suo短duan纖xian維wei之zhi間jian的de距ju離li，以yi利li於yu形xing成cheng氫qing鍵jian和he範fan德de華hua力li，使shi生sheng物wu質zhi原yuan料liao易yi於yu成cheng型xing。
3.4.1加熱成型機理
植物中的半纖維素和木質素屬無定形的熱塑性高聚物，具有玻璃態轉化性質，當溫度達70～110℃時開始軟化且粘合力開始增加，在200～300℃shiruanhuachengdujiajudadaorongrong，cishishijiayidingdeyali，shiqiyuxianweisujinmizhanjie，bingyulinjinkelihuxiangjiaojie，lengquehoujikeguhuachengxing。shengwuzhijiarechengxingranliaojiushiliyongshengwuzhidezhezhongtexing，yongyasuochengxingshebeijiangjingguoganzaohefensuidesongsanshengwuzhiyuanliaojinxingjiayahejiare，shibanxianweisuhemuzhisuruanhuabingjingjiyaerchengxing，dedaojuyouyidingxingzhuangheguigedechengxingranliao。
3.4.2常溫成型機理
生物質原料是由纖維構成的，被粉碎後的生物質原料質地鬆散，在受到一定的外部壓力後，原料顆粒先後經曆位置重新排列、顆ke粒li機ji械xie變bian形xing和he塑su性xing流liu變bian等deng階jie段duan。開kai始shi壓ya力li較jiao小xiao時shi，有you一yi部bu分fen粒li子zi進jin入ru粒li子zi間jian的de空kong隙xi內nei，粒li子zi間jian的de相xiang互hu位wei置zhi不bu斷duan改gai變bian，當dang粒li間jian所suo有you較jiao人ren的de空kong隙xi都dou被bei能neng進jin入ru的de粒li子zi占zhan據ju後hou，再zai增zeng加jia壓ya力li，隻zhi有you靠kao粒li子zi本ben身shen的de變bian形xing去qu充chong填tian其qi周zhou圍wei的de空kong隙xi。這zhe時shi粒li子zi在zai垂chui直zhi於yu最zui大da主zhu應ying力li的de平ping麵mian上shang被bei延yan展zhan，當dang粒lir被(bei)延(yan)展(zhan)到(dao)與(yu)相(xiang)鄰(lin)的(de)兩(liang)個(ge)粒(li)子(zi)相(xiang)且(qie)接(jie)觸(chu)時(shi)，再(zai)增(zeng)加(jia)雎(ju)力(li)，粒(li)子(zi)就(jiu)會(hui)相(xiang)瓦(wa)結(jie)合(he)。這(zhe)樣(yang)，原(yuan)來(lai)分(fen)散(san)的(de)粒(li)子(zi)就(jiu)被(bei)壓(ya)縮(suo)成(cheng)型(xing)，同(tong)時(shi)其(qi)體(ti)積(ji)大(da)幅(fu)度(du)減(jian)小(xiao)，密(mi)度(du)則(ze)顯(xian)著(zhu)增(zeng)大(da)。由(you)於(yu)非(fei)彈(dan)性(xing)或(huo)粘(zhan)彈(dan)性(xing)的(de)纖(xian)維(wei)分(fen)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)瓦(wa)纏(chan)繞(rao)和(he)咬(yao)合(he)，在(zai)外(wai)部(bu)壓(ya)力(li)解(jie)除(chu)後(hou)，一(yi)般(ban)都(dou)不(bu)會(hui)恢(hui)複(fu)到(dao)原(yuan)來(lai)的(de)結(jie)構(gou)形(xing)狀(zhuang)。
北京林業大學某碩士，借鑒德國的Rumpftichudefenlitichengxingdeyouguanlilun，xuanyongtishixianweijingduichengxingkuaijinxingguancha，faxianchangwenzhimichengxingguochengzhong，shengwuzhiyuanliaokelishanshishoudaogaoyazuoyongerhuxiangxiangqianzaiyiqi，kelijiandejiehelizhuyaomizixianghujiandejixiexiangqian。sibeiticihuaizhichengxingkuaideweiguanjiegourutu3，從左至右依次是10Mpa、30Mpa和60Mpa壓力下的成型塊微觀結構。
3.5產品質量
衡量生物質燃料塊的質量指標有許多，主要包括發熱量、chengxingranliaomiduhejixieqiangdudeng。qiangduyumiduxiangguan，miduyuchengxingyaliyouguan，zaicibuzuolunshu。jiarechengxingjishuhuizaochengchanpinbiaomiantanhuashaojiao，shengwuzhiderenengsunhao；changwenzhimichengxingchanjingbupohuaiyuanliaodefenzijiegou，wuhuaxuefanyinghejiareliejiefenhuadezuoyong，yincichengxingranliaokeyibaochiyuanwuliaoderezhi，jihumeiyoureliangdesunhao。
4、結論及展望
生物質常溫致密成型燃料技術具有較加熱成型對成型部件的磨損小，對生物質原料的預處理要求低，成型燃料產品保持原物質性質、無熱能損耗的優點．因yin此ci，在zai研yan究jiu和he推tui，使shi用yong上shang，有you很hen高gao的de價jia值zhi。通tong過guo對dui燃ran料liao塊kuai成cheng型xing過guo程cheng中zhong的de影ying響xiang因yin素su和he成cheng型xing後hou的de微wei觀guan圖tu像xiang兩liang方fang麵mian進jin行xing研yan究jiu發fa現xian，常chang溫wen成cheng型xing機ji理li是shi生sheng物wu質zhi顆ke粒li的de移yi動dong、變bian形xing和he機ji械xie鑲xiang嵌qian，揭jie示shi了le生sheng物wu質zhi致zhi密mi成cheng型xing的de規gui律lv。此ci外wai，常chang溫wen成cheng型xing技ji術shu較jiao加jia熱re成cheng型xing技ji術shu具ju有you更geng好hao的de經jing濟ji性xing，有you利li於yu生sheng物wu質zhi成cheng型xing技ji術shu的de商shang業ye化hua推tui廣guang。
muqianwoguodeshengwuzhichengxingranliaojishuhaichuyuyanjiushifanshidianjieduan，guimohuaheshichanghuajiaocha，tuiguangsuduhuanman。weicujinwoguoshengwuzhichengxingranliaochanyedefazhan，huxuzhengfuzhidinggengjiawanshandeshengwuzhichengxingranliaochanyezhengcehebiaozhun，yanzhigengjiagaoxiaojienengqiezidonghuachengdugaodechangwenchengxingshebei，shixiangguanlingyuzhuanjiaxuezhedenulifangxiang。
三門峽富通新能源生產銷售顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備。
