技术
摘要：生物质成型燃烧成本较低，且经过致密成型后的生物质燃料密度和强度都得到提高，便于运输和燃烧。生物质致密成型技术按加热温度可以分为加热成型和常温高压成型两种。应用较多的成型燃料加工机有活塞冲压式、辊模挤压式、螺旋挤压式3种形式。很多发达国家早在20世纪初就已开始研究生物质成型技术，这些国家的成型设备专业化程度高，自动化程度好，热效率高，污染小，有合理的加工工艺。但由于设备价格高、耗电高、易结渣、原料产品单一，并不适合我国。我国在生物质成型方面的研究起步较晚，目前主要的生物质成型技术包括螺旋挤压技术、活塞冲压技术和辊模挤压成型技术，但与西方发达国家相比仍有较大差距。为了进一步促进我国生物质成型燃料的发展，建议国家应不断完善对生物质成型燃料研究及生产的扶持政策；生物质成型燃料装备不仅要考虑到节能，还应该与指定的原料基地相结合；加强生物质成型机理的研究，减少设备易损件的数量，降低能耗；开发研制以生物质成型物为原料的发电、供电一体化集成设备；在设备实用性、系列化上下功夫，不断降低成本，提高技术水平。
1前言
生物质能是一种可再生能源，它作为化石能源的补充能源，越来越受到人们的关注。目前，生物质能利用有3种方法：第一种是燃烧，可以将生物质直接燃烧或者是将生物质成型后再燃烧；第二种是生物化学转化，将生物质水解或酸解，然后通过微生物发酵制取气体燃料或液体燃料；第三种是热化学转化，其最终产物是木炭、生物油和可燃气体。相比较而言，生物质成型燃烧成本较低，且经过致密成型后的生物质燃料密度和强度都得到提高，便于运输和燃烧，是可选择的利用方法之一。
2生物质致密成型技术
生物质致密成型技术是指将分散的、没有固定形状的生物质原料经机械加压的方法制成密度较高的、具有具体形状的固体燃料的过程。按加热温度可以分为加热成型和常温高压成型两种[1]。
2.1加热成型
生物质加热成型燃料是将干燥和粉碎后的松散生物质原料在压缩成型设备内经过加压和加温，得到具有一定形状和规格的成型燃料。其工艺流程为：原料→预处理(粉碎)→干燥→加热、成型→冷却包装。
2.2常温成型
常温成型技术的工艺流程为：原料→预处理(削片或粉碎)→成型→包装。相对于加热成型减少了烘干、加热、降温等工序，更节约能源，所以是主要发展方向。
而根据生物质成型燃料制造工艺又可分为湿压成型、热压成型和炭化成型3种形式。按照成型过程中加压方法的不同来区分，应用较多的成型燃料加工机有活塞冲压式(包括机械式、液压式)、辊模挤压式(包括环模式和平模式)、螺旋挤压式3种形式，其中活塞冲压式和螺旋挤压式采用的是热压成型工艺，辊模挤压式采用的是湿压成型工艺。
3国内外生物质致密成型技术研究进展
3.1国外研究进展
早在20世纪初，很多发达国家就已开始研究生物质成型技术。例如20世纪30年代，美国成功研制了螺旋式挤压成型机，能把木屑在温度110～350℃、压力10MPa的条件下压缩成固体成型燃料。而后日本又成功引进该项技术并对此进行了改进，使之更趋于实用化，形成了日本压缩固体成型燃料的工业体系。发展到1984年，日本的生物质成型燃料厂家已达到172家，生产总量达到26×104t。这时泰国、印度和菲律宾也研制成功了加粘接剂的生物质致密成型机。
在欧洲，由于20世纪70年代的能源危机，一些国家(如瑞典、德国、意大利、芬兰、法国等)开始重视生物质成型技术的研究。在这些国家中，瑞典是使用生物质成型技术最好的国家之一，生物质固体成型燃料的年生产量达到200×104t，截至2006年，生物质占总能耗的25%，热效率也达到80%～95%；法国则在近年来促使由多种林业废弃物生产的压缩成型燃料进入实用阶段；德国现在已经拥有100多家颗粒成型燃料厂，主要以木屑、木片等生物质为原料。这些国家的生物质燃料主要都用于热电联产、社区供暖和家庭采暖等，热效率都达到了80%～95%。所用的主要成型设备有颗粒成型机(Pellet press)、螺旋式成型机(Extruder press)、机械驱动冲压式成型机(Piston presses with mechanical drive)和液压驱动冲压式成型机(Piston presses with hydraulicdrive)。按其规格可分为小型炉、大型锅炉和热电联产锅炉；按用途与燃料品种可分为木材炉、壁炉、颗粒燃料炉、薪柴锅炉、木片锅炉、颗粒燃料锅炉、秸秆锅炉、其他燃料锅炉；按燃烧形式可分为片烧炉、捆烧炉、颗粒层燃炉等。
这些欧美国家的成型设备专业化程度高，自动化程度好，热效率高，污染小，有合理的加工工艺。但是并不适合我国引进，主要原因是相对于我国成型设备价格高、耗电高、易结渣、原料产品单一。而对于东南亚国家的成型设备，其劳动强度大、专业化程度低、污染严重、热效率较低，所以也不适合我国引进。
总之，国外的成型技术有如下几个特点：
①生物质成型技术都已发展相当成熟，大部分已达到了规模化生产的程度；
②成型燃料的用途也都转变为生产应用；
③设备规范，但是价格高，能耗也高。
3.2国内研究进展
与西方发达国家相比，我国在生物质成型方面的研究起步较晚，直到20世纪80年代，我国才开始致力于生物质致密成型技术的研究。我国引进了相当一批国外先进机型，并经过适当的改造以适应中国国情。到目前为止，我国的几种主要生物质成型技术如下。
3.2.1螺旋挤压技术
螺旋挤压技术是目前生产生物质固体燃料最常用的技术，它主要由挤出螺旋、挤出套筒、加热圈等组成，如图1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，而生物质原料中的木质素则在加热圈的作用下加热到软化状态，生物质原料在加热和挤压的双重作用下而成型。成型后的成品为棒状，棒状燃料被源源不断地送出，可根据需要截断[2]。
