生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

田宜水

一前言

1生物質(zhì)固體成型燃料

農(nóng)作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內(nèi)，且堆積密度較低，這給收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏和應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難。在一定溫度和壓力作用下，將秸稈壓縮成棒狀、塊狀或顆粒狀等成型燃料，提高其運(yùn)輸和貯存能力，改善秸稈燃燒性能，提高利用效率，不僅可以用于家庭炊事、取暖，也可以作為工業(yè)鍋爐和電廠的燃料替代煤、天然氣、燃料油等化石能源。

2不同類型的生物質(zhì)固體成型燃料

3生物固體成型燃料的特點(diǎn)

生物質(zhì)固體成型燃料是生物質(zhì)能開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展方向之一，可為農(nóng)村居民和城鎮(zhèn)用戶提供優(yōu)質(zhì)能源，近年來(lái)越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注。其體積縮小6～8倍，密度約為1.1～1.4噸／m³；能源密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤：使用時(shí)火力持久，爐膛溫度高，燃燒特性明顯得到了改善。

二國(guó)外生物質(zhì)固體成型燃料發(fā)展現(xiàn)狀

1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)外生物質(zhì)能固體成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)趨于成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善，形成了從原料收集、預(yù)處理到生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)、配送、應(yīng)用整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟體系和模式。

2生物質(zhì)固體成型設(shè)備

3熱利用設(shè)備

4發(fā)展現(xiàn)狀

2005年，世界生物質(zhì)固體成型燃料產(chǎn)量已經(jīng)超過了420萬(wàn)噸，其中美洲地區(qū)110萬(wàn)噸，歐洲地區(qū)300萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)2007年將總產(chǎn)量超過500萬(wàn)t。歐洲現(xiàn)有生物質(zhì)固體燃料成型廠70余個(gè)。僅瑞典就有生物質(zhì)顆粒加工廠10余

家，單個(gè)企業(yè)的年生產(chǎn)能力達(dá)到了20多萬(wàn)噸。國(guó)外生物質(zhì)固體成型燃料技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)已經(jīng)趨于成熟，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也比較完善，形成了從原料收集、預(yù)處理到生物質(zhì)固體成型燃料生產(chǎn)、配送、應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈成熟體系和模式。

5歐盟標(biāo)準(zhǔn)－CEN／TC335固體生物質(zhì)燃料

歐盟固體生物質(zhì)燃料標(biāo)準(zhǔn)化工作始于2000年。按照歐盟的要求，由歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(cEN)組織生物質(zhì)固體燃料研討會(huì)，識(shí)別并挑選了一系列需要建立的固體生物質(zhì)燃料技術(shù)規(guī)范。歐盟標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)準(zhǔn)備了30個(gè)技術(shù)規(guī)范，分為術(shù)語(yǔ)；規(guī)格、分類和質(zhì)量保證；取樣和樣品準(zhǔn)備，物理(或機(jī)械)試驗(yàn)；化學(xué)試驗(yàn)等5個(gè)方面。技術(shù)規(guī)范的初始有效期限制為3年，在2年以后CEN成員國(guó)需要提交對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的意見，特別是可否轉(zhuǎn)成歐盟標(biāo)準(zhǔn)。(表2)

三我國(guó)發(fā)展生物質(zhì)固體成型燃料的有力條件

1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)生物質(zhì)固體成型技術(shù)的研究開發(fā)已有二十多年的歷史，20世紀(jì)90年代主要集中在螺旋擠壓成型機(jī)上，但存在著成型筒及螺旋軸磨損嚴(yán)重、壽命較短、電耗大、成型工藝過于簡(jiǎn)單等缺點(diǎn)，導(dǎo)致綜合生產(chǎn)成本較高，發(fā)展停滯不前。進(jìn)入2000年以來(lái)，生物質(zhì)固體成型技術(shù)得到明顯的進(jìn)展，成型設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已初步形成了一定的規(guī)模。

2形成了良好的政策法規(guī)環(huán)境

國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用意見的通知》中指出“結(jié)合鄉(xiāng)村環(huán)境整治，積極利用

秸稈生物氣化(沼氣)、熱解氣化、固化成型及炭化等發(fā)展生物質(zhì)能，逐步改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)?！必?cái)政部出臺(tái)了《秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，采取綜合性補(bǔ)助方式，支持從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產(chǎn)的企業(yè)收集秸稈、生產(chǎn)秸稈能源產(chǎn)品并向市場(chǎng)推廣。

3核心技術(shù)趨于成熟

目前，我國(guó)秸稈固體成型的關(guān)鍵技術(shù)已取得突破，特別是模輥擠壓式顆粒成型技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，有效地解決了功率大、生產(chǎn)效率低、成型部件磨損嚴(yán)重、壽命短等問題，并已實(shí)行商業(yè)化。全國(guó)秸稈固體成型設(shè)備的生產(chǎn)和應(yīng)用已初步形成了一定的規(guī)模，固體成型燃料的年產(chǎn)量約20萬(wàn)噸，主要以鋸末和秸稈為原料，用于農(nóng)村居民生活用能、鍋爐燃料和發(fā)電等。生物質(zhì)爐具的開發(fā)也取得一定的進(jìn)展，開放了秸稈固體成型燃料炊事爐、炊事取暖兩用爐、工業(yè)鍋爐等專用爐具。

(1)不同的成型技術(shù)(圖5、6、7)

(3)生物質(zhì)固體成型燃料示范工程案例

示范地點(diǎn)：北京大興區(qū)：建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)20000噸固體成型燃料，包括：顆粒燃料生產(chǎn)線1條，年產(chǎn)10000噸：壓塊燃料生產(chǎn)線1條，年產(chǎn)10000噸；原料類型：各種農(nóng)作物秸稈、木屑、花生殼等。

工藝技術(shù)路線：(如8所示)

執(zhí)行情況：已完成秸稈固體成型設(shè)備的研究設(shè)計(jì)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成型機(jī)，產(chǎn)品如圖9、10、11、12所示。

2008年5月通過農(nóng)業(yè)部科教司組織的鑒定，鑒定結(jié)論：技術(shù)為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)居國(guó)際先進(jìn)水平。

(4)生物質(zhì)固體成型燃料爐

根據(jù)用途的不同，生物質(zhì)固體成型燃料爐具可分為炊事爐、采暖爐和炊事采暖兩用爐；根據(jù)使用燃料的規(guī)格不同，可分為顆粒爐(圖13)和棒狀爐；根據(jù)進(jìn)料方式的不同，可分為自動(dòng)進(jìn)料爐和手動(dòng)爐；根據(jù)燃燒方式的不同，可分為燃燒爐、半氣化爐(圖14)和氣化爐。

(5)擬引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)

引進(jìn)了瑞典Gordic Environment AB公司的pellx生物質(zhì)固體成型燃料高效燃燒器。(圖15)

熱輸出：10～25kW；

燃燒效率：大約90％；

功率消耗：大約40W

(6)我國(guó)生物質(zhì)固體成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系(圖16)

(7)近期擬(已)制訂計(jì)劃(表4)

4秸稈收儲(chǔ)運(yùn)模式初步建立

農(nóng)作物秸稈通常松散地分散在大面積范圍內(nèi)。收購(gòu)組織面廣量大，涉及到千家萬(wàn)戶，這給秸稈能源化利用帶來(lái)了困難。經(jīng)過探索和嘗試，各地因地制宜，形成了“農(nóng)戶+秸稈經(jīng)紀(jì)人+企業(yè)”、“農(nóng)戶+企業(yè)+政府”等各具特色的秸稈收儲(chǔ)運(yùn)模式。(圖17)

需求分析：

生物質(zhì)固體成型燃料適用于農(nóng)村居民炊事和采暖用能，大中城市工業(yè)鍋爐、發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等。生物質(zhì)固體成型燃料可為農(nóng)村家庭提供室內(nèi)取暖燃料，未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?；隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的實(shí)施，大中城市取締燃煤的工業(yè)鍋爐將成為必然，將燃煤鍋爐改造為燃生物質(zhì)固體成型燃料鍋爐則是一個(gè)可行的選擇；木質(zhì)顆粒燃料具有燃燒效率高、自動(dòng)化程度高、清潔衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，適合于別墅壁爐等高端人群的冬季采暖，也是未來(lái)一個(gè)應(yīng)用方向。

四發(fā)展前景與展望

《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中明確提出“重點(diǎn)發(fā)展生物質(zhì)固體成型燃料”到2010年，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到100萬(wàn)噸；到2020年，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到5000萬(wàn)噸。(圖18)

效益分析：

拉動(dòng)內(nèi)需。建設(shè)1處年產(chǎn)3000噸秸稈固體成型燃料的示范點(diǎn)，需投資180萬(wàn)元，需要水泥100噸、磚30萬(wàn)塊、沙子170噸、鋼材70噸。

增加就業(yè)。建設(shè)秸稈固體成型燃料示范點(diǎn)可引導(dǎo)農(nóng)村勞動(dòng)力就地就近就業(yè)，每條生產(chǎn)線需要操作工30人，均來(lái)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)民，按照1000元／月計(jì)算，年人均收入可達(dá)1.2萬(wàn)元。同時(shí)，從秸稈的收集、儲(chǔ)存和運(yùn)輸整個(gè)收購(gòu)環(huán)節(jié)，可以間接帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐囊徊糠謩趧?dòng)力參與到這個(gè)行業(yè)中來(lái)。按照每年收購(gòu)12000噸原料計(jì)，可以吸收至少200人參與該行業(yè)。

增收入。推廣應(yīng)用90萬(wàn)噸固體成型燃料，可消納100萬(wàn)噸秸稈，每噸秸稈按160元的收購(gòu)價(jià)計(jì)算，直接為農(nóng)民增收1.6元。

改善生態(tài)環(huán)境。開發(fā)秸稈固體成型燃料技術(shù)，將農(nóng)作物秸稈變廢為寶、化害為利，杜絕了秸稈隨意堆棄和田間焚燒的現(xiàn)象，改善了村容村貌、農(nóng)戶的生活條件和衛(wèi)生質(zhì)量；有力地保護(hù)退耕還林和退牧還草成果。