一般農(nóng)作物秸稈都具有堆秸疏松、密度小、單位體積大，以及熱值低等缺點(diǎn)，直接作為燃料用于發(fā)電，需要專(zhuān)門(mén)的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、切碎、輸送設(shè)備，成本很高，現(xiàn)有燃煤發(fā)電鍋爐也用不上。這也是目前國(guó)內(nèi)已建或在建的多家秸稈發(fā)電廠都需要引進(jìn)國(guó)外專(zhuān)用設(shè)備的原因，一次性投資大成為發(fā)展的制約因素。
秸稈成型技術(shù)是指在一定條件下，將松散細(xì)碎的秸稈通過(guò)顆粒機(jī)或者秸稈壓塊機(jī)擠壓成質(zhì)地致密、形狀規(guī)則的成型燃料。原料擠壓成型后，密度可達(dá)到0.8～1.0g/cm3，能量密度與中質(zhì)煤相當(dāng)；而且燃燒特性也明顯改善，在鍋爐中燃燒時(shí)揮發(fā)少、黑煙少、火力持久、爐膛溫度高，排放的灰氣和S02都遠(yuǎn)比煤低。秸桿壓縮型燃料可直接利用電廠輸煤、給煤設(shè)備，無(wú)需雙燃料供應(yīng)系統(tǒng)，耐儲(chǔ)存，運(yùn)輸、使用方便。
目前，成型燃料有顆粒狀和棒狀兩大類(lèi)；生物質(zhì)壓縮燃料的工藝大致可劃分為濕壓（冷壓）成型和熱壓成型、碳化成型等3種；技術(shù)較為成熟、應(yīng)用較多的成型燃料加工機(jī)，有輥模擠壓式（包括環(huán)模式和平模式）、活塞沖壓式（包括機(jī)械式、液壓式）和螺旋擠壓式等，其中輥模擠壓式機(jī)械適用于濕壓（冷壓）成型工藝，而活塞沖壓式、螺旋擠壓式成型機(jī)適用于熟壓成型工藝。
2、國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
早在1948年，日本就有人申報(bào)了利用木屑為原料采用螺旋擠壓方法生產(chǎn)棒狀成型燃料的專(zhuān)利，60年代日本國(guó)內(nèi)已有了成型燃料行業(yè)協(xié)會(huì)。目前已有采用環(huán)模顆粒成型機(jī)加工木屑成型燃料的大型生產(chǎn)企業(yè)。70年代初，美國(guó)研究開(kāi)發(fā)了環(huán)模擠壓式顆粒成型機(jī)，并在國(guó)內(nèi)形成大量生產(chǎn)。瑞土、瑞典、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家也都先后開(kāi)發(fā)研究了沖壓式成型機(jī)、輥模擠壓式顆粒成型機(jī)。其中已有120多年歷史的世界著名飼料機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)——德國(guó)卡爾公司(Kahl)生產(chǎn)的動(dòng)輥式平模制粒機(jī)，不僅能夠生產(chǎn)中低密度的顆粒飼料，而且還能利用農(nóng)業(yè)廢棄物為原料生產(chǎn)較優(yōu)高密度的顆粒燃料，產(chǎn)量大、能耗低而且質(zhì)量好，受到歐洲和東南亞國(guó)家用戶的歡迎。如今，固化成型燃燒在日本、歐、美等地已經(jīng)商品化。1985年日本平均每戶家庭消耗成型燃料達(dá)750kg。1985年美國(guó)生產(chǎn)成型燃料達(dá)200萬(wàn)t以上。
3、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)從20世紀(jì)80年代中期起開(kāi)始了成型燃料的開(kāi)發(fā)研究，一方面組織科技攻關(guān)，另一方面引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)機(jī)型，經(jīng)消化、吸收研制出各種類(lèi)型的適合我國(guó)國(guó)情的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)，用以生產(chǎn)棒狀，塊狀或顆粒生物質(zhì)成型燃料。目前，全國(guó)現(xiàn)有生物質(zhì)壓縮成型廠35個(gè)；生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品有為中密度(800～1100kg/m3)和高密度(1100～1400kg/nf)兩種；前者適宜于家庭爐灶或小型鍋爐用、也可滿足自動(dòng)爐排機(jī)械加料的大型鍋爐用，后者更適于進(jìn)一步加工成為炭化產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)主要的幾種成型燃料生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀分述如下。
3.1螺旋擠壓技術(shù)
螺旋擠壓成型技術(shù)是目前生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料最常采用的技術(shù)，尤其是以機(jī)制炭為最終產(chǎn)品的用戶，大都選用螺旋擠壓成型機(jī)。
1990年，通過(guò)實(shí)施國(guó)家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目“木質(zhì),棒狀（螺旋擠壓）成型機(jī)的開(kāi)發(fā)研究”工作，我國(guó)已建立了第一條年產(chǎn)1000t棒狀成型燃料生產(chǎn)線。1993年前后，國(guó)內(nèi)一部分企業(yè)和地方政府從日本、我國(guó)臺(tái)灣、比利時(shí)和美國(guó)引進(jìn)的近20條生物質(zhì)壓縮成型生產(chǎn)線，都采用螺旋擠壓式，是以鋸木屑為原料，生產(chǎn)“炭化”燃料。棒狀成型燃料的形狀為直徑50mm左右、長(zhǎng)度450mm左右，橫截面為圓形或六角形，每根重約1kg，用于1t/h工業(yè)鍋爐或民用爐灶。
螺旋擠壓成型技術(shù)成品密度高，以木屑、稻亮、麥草等為原料，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的成型棒料的密度都在1100～1400kg/m3；成品質(zhì)量好、熱值高，更適合再加工成為炭化燃料。但是螺旋擠壓成型產(chǎn)量低，目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備的最高臺(tái)時(shí)產(chǎn)量不到150kg/h，不能規(guī)�；a(chǎn)；生產(chǎn)過(guò)程能耗高，粉料在螺旋擠壓成型前先要經(jīng)過(guò)電加溫預(yù)熱，擠壓成型過(guò)程電耗就在90kWh/t以上；設(shè)備中的易損件壽命短，國(guó)產(chǎn)螺桿的最高壽命不超過(guò)500h．距離國(guó)際先進(jìn)水平1000h以上還有不小的差距，另外這種工藝對(duì)原料的要求苛刻；采用連續(xù)擠壓成型溫度通常調(diào)整在220℃～280℃之間，為了避免成型過(guò)程中原料水分的快速汽化造成成型塊的開(kāi)裂和“放炮”，一般要將原料含水率控制在8%～12%之間，物料要進(jìn)行預(yù)干燥處理，增加了加工成本，也不利于制成移動(dòng)式的成型燃料加工系統(tǒng)。
3.2活塞沖壓技術(shù)
這種技術(shù)成型密度較大，允許物料水分高達(dá)20%左右，但因?yàn)槭怯透淄鶑?fù)運(yùn)動(dòng)間歇成型，生產(chǎn)率不高，而且品質(zhì)量也不太穩(wěn)定，不適宜進(jìn)一步炭化。活塞式的成型模腔容易磨損，一般100h要修一次(專(zhuān)用含S102少的生物質(zhì)材料可維持300h)。
2003年，我國(guó)開(kāi)發(fā)了HPB-Ⅲ型液壓驅(qū)動(dòng)式秸稈成型機(jī)，該設(shè)備采用活塞套筒雙向擠壓間歌成型；生產(chǎn)率為400kg/h，噸料電耗為60kWh/t左右。
3.3輥模擠壓技術(shù)
生物質(zhì)顆粒燃料的輥模擠壓成型技術(shù)是在顆粒飼料生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，兩者的主要區(qū)別在于纖維性物料含量的多少和成型密度的高低。用輥模擠壓式成型機(jī)生產(chǎn)顆粒成型燃料一般不需要外部加熱，依靠物料擠壓成型時(shí)所產(chǎn)生的摩擦熱，即可使物料軟化和黏合。輥模擠壓工藝對(duì)原料的含水率要求較寬，一般在10%～40%之間均能成型，成型最佳水份為18%左右。相比于螺旋擠壓和活塞沖壓而言，輥模擠壓成型法對(duì)物料的適應(yīng)性最好，目前，國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)秸稈顆粒飼料的企業(yè)在生產(chǎn)顆粒飼料的同時(shí)也生產(chǎn)顆粒燃料，以提高設(shè)備的利用率。
輥模擠壓式線型機(jī)可以分為環(huán)模顆粒機(jī)和平模顆粒機(jī)（也叫做制粒機(jī)）；目前國(guó)內(nèi)一些知名的飼料機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)，在環(huán)模制粒機(jī)和平模制粒機(jī)的設(shè)計(jì)、制造方面，已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，某些方面已達(dá)到世界先進(jìn)水平。在生物質(zhì)顆粒成型燃料加工機(jī)械的研發(fā)方面也進(jìn)行了多年的探索，并取得了可喜的成績(jī)。
(1)環(huán)模擠壓成型技術(shù)
1994～1998年，通過(guò)實(shí)施國(guó)家林業(yè)局“林業(yè)剩余物制造顆粒成型燃料技術(shù)研究”項(xiàng)目，成功開(kāi)發(fā)了以木屑和刨花為主要原料的顆粒燃料成型機(jī)。這種成型機(jī)的產(chǎn)量在250kg/h友右，成型燃料產(chǎn)品的規(guī)格為直徑6mm，長(zhǎng)8～15mm，顆粒密度大于1000kg/m3，熱值為201VU/kg( 4800kcal/kg)左右；產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到日本“全國(guó)燃料協(xié)會(huì)”公布的顆粒成型燃料標(biāo)準(zhǔn)的特級(jí)或一級(jí)。項(xiàng)目的開(kāi)展，為我國(guó)輥模擠壓成型燃料技術(shù)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。但是，由于當(dāng)時(shí)在材料和加工工藝等方面的原因，主要易損件環(huán)模在面對(duì)粗纖維物料時(shí)，暴露出了使用壽命短的嚴(yán)重缺陷；使用成本高成為環(huán)模式制粒機(jī)難以在生物質(zhì)成型燃料領(lǐng)域大面積推廣的重要原因。
(2) 平模擠壓成型技術(shù)
由于平模制造的工藝水平和主要加工物料的對(duì)象與國(guó)外存在差距，以前我國(guó)在對(duì)平模式制粒機(jī)的研究不夠深入，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)的最大平模直徑只有400mm。2000年，農(nóng)業(yè)部決定引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的秸稈顆粒飼料加工技術(shù)與設(shè)備，以后在引進(jìn)國(guó)際上著名的德國(guó)卡爾公司的38-780型大型平模式制粒機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)實(shí)際，又進(jìn)行了多處技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新。目前已研制成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SZLP-780型平模制粒機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)為：顆粒直徑12mm，生產(chǎn)能力2100kg/h，耗電量31kwh/t，顆粒成型率94%;密度920kg/m3；平模直徑780mm。
與其他生物質(zhì)成型顆粒（塊）加工技術(shù)相比，大型平模式制粒機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于：
①原料適應(yīng)性廣。平模式制粒機(jī)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(zhǎng)的原料強(qiáng)行壓碎后壓制成粒，對(duì)原料的粉碎度要求降低了。另外，平模式制粒機(jī)在壓縮纖維性物料時(shí)，原料水分在15%～25%(最佳為18%左右)都能被壓縮成型，大多數(shù)情況下，不需要對(duì)原料進(jìn)行干燥。
②產(chǎn)量大。SZLP-780型平模制粒機(jī)在以100%苜蓿草粉為原料時(shí)，產(chǎn)量可達(dá)2100kg/h;以木屑為原料，當(dāng)成型顆粒密度在1100kg/m3時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到1500kg/h。這是國(guó)內(nèi)現(xiàn)有成型顆粒燃料加工設(shè)備所達(dá)到的最大產(chǎn)量。
③噸料耗電低。平模式制粒機(jī)壓制室空間大、壓輥直徑大，能將粒度相當(dāng)大的原料制成顆粒，與環(huán)模擠壓制粒機(jī)和螺旋式擠壓機(jī)相比，可以大大減少物料在粉碎工段的能耗。另一方面，與環(huán)模制粒機(jī)相比，平模的�？讕娣e比值高、出料孔多，而且出料顆粒密度和大小比較一致。
④輥模壽命長(zhǎng)。平模式制粒機(jī)壓輥的運(yùn)轉(zhuǎn)線速度要比環(huán)模式的低，因而輥、模的磨損相對(duì)也比較慢；而且平模在一個(gè)側(cè)面的工作面磨損后可翻過(guò)來(lái)使用另一側(cè)面，可以延長(zhǎng)使用壽命。目前，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)生產(chǎn)的環(huán)模使用壽命為1000h以上，而平模的使用壽命已達(dá)1200h以上，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。
⑤成型密度可調(diào)。顆粒機(jī)壓輥和壓模之間的工作間隙和壓力可根據(jù)產(chǎn)品密度的要求調(diào)節(jié)，通過(guò)液壓式中央螺母調(diào)節(jié)裝置（專(zhuān)利技術(shù)）壓輥同步升降，操作簡(jiǎn)單省時(shí)。同一臺(tái)機(jī)器通過(guò)調(diào)節(jié)，既可生產(chǎn)中低密度的顆粒飼料，也可生產(chǎn)較高密度的顆粒燃料。
2004年，一些發(fā)電企業(yè)利用SZLP-780型平模制粒機(jī)（配套動(dòng)力75kW電機(jī)）進(jìn)行了以棉稈為原料的制粒試驗(yàn)，當(dāng)成型顆粒密度在1100kg/m3時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到1300kg/h。
盡管我國(guó)的生物質(zhì)固化成型裝備近年來(lái)有了較大的發(fā)展，但在設(shè)備的實(shí)用性、系列化、規(guī)�；希鄧�(guó)際先進(jìn)水平還有不小的差距；特別是成型機(jī)生產(chǎn)率低，成型能耗高，主要工作部件壽命短，機(jī)器故障率多和費(fèi)用高等都有待進(jìn)一步改進(jìn)。
4、秸稈成型燃料加工技術(shù)與裝各發(fā)展趨勢(shì)
進(jìn)入21世紀(jì)以后，以生物能源和化工產(chǎn)品生產(chǎn)為主的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)正在興起；許多國(guó)家都制定了相應(yīng)的計(jì)劃，如日本的“陽(yáng)光計(jì)劃”，美國(guó)的“能源農(nóng)場(chǎng)”，印度的“國(guó)家戰(zhàn)略行動(dòng)”等；2005年“可再生能源法”也在我國(guó)正式頒布。
生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)是一種新興的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，有很大的發(fā)展?jié)摿Γ钱?dāng)前生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)成本與產(chǎn)品價(jià)格尚難與常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)。因此，為了降低成型燃料生產(chǎn)成本，尋求技術(shù)上的創(chuàng)新、突破，成為該領(lǐng)域最大的課題；降低顆粒燃料的噸料能耗，降低設(shè)備的使用成本，也成為目前追求的最大目標(biāo)。今后一段時(shí)期內(nèi)生物質(zhì)固化成型技術(shù)裝備發(fā)展的趨勢(shì)是裝各生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化、規(guī)模化機(jī)型系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。我國(guó)今后應(yīng)在設(shè)備實(shí)用性、系列化上下功夫，不斷降低成本并提高技術(shù)水平，為21世紀(jì)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能提供必要的技術(shù)儲(chǔ)備。
(1)加工技術(shù)向?qū)嵱谩⒏咝�、低成本方向發(fā)展
今后秸稈成型燃料加工技術(shù)的發(fā)展將以實(shí)用、高效和低耗為方向，重點(diǎn)發(fā)展實(shí)用性較好的冷成型壓縮技術(shù)和高效低耗的平模式壓制技術(shù)。
(2)加工設(shè)備向可移動(dòng)、自動(dòng)化方向發(fā)展
我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源豐富，但分布很散，采用集到固定場(chǎng)地加工的辦法。運(yùn)輸成本過(guò)高、經(jīng)濟(jì)性較差，不利于農(nóng)作物秸稈成型燃料加工技術(shù)的推廣和應(yīng)用。因此，秸稈成型燃料加工設(shè)備必須具有可移動(dòng)性，才能方便各地農(nóng)村農(nóng)民的使用。同時(shí)，為了適合我國(guó)農(nóng)村的實(shí)際情況還要求秸稈成型燃料加工設(shè)備應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，使用者只需完成簡(jiǎn)單的原料供給工作，就能完成秸稈成型燃料的加工�？傊�，今后秸稈成型燃料加工設(shè)備的發(fā)展將以產(chǎn)品規(guī)格系列化、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)化、性能價(jià)比合理化、生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)化為方向，實(shí)現(xiàn)秸稈成型燃料加工過(guò)程的連續(xù)化、自動(dòng)化，為推動(dòng)我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源化利用，商品化生產(chǎn)，提供技術(shù)和裝備支撐。
三門(mén)峽富通新能源科技有限公司生產(chǎn)顆粒機(jī)、飼料顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、秸稈顆粒機(jī)等生物質(zhì)燃料飼料成型機(jī)械設(shè)備。
