摘要：我國大量的秸稈被焚燒或廢棄．不但造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且浪費(fèi)了寶貴的可再生能源，因此研究開發(fā)生物質(zhì)壓塊燃料具有重要意義。通過對生物質(zhì)壓塊燃料國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、生產(chǎn)工藝、性能特點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù)的闡述，詳細(xì)分析了使用生物質(zhì)壓塊燃料的節(jié)能效益、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，展望開發(fā)生物質(zhì)壓塊燃料前景。

1生物質(zhì)壓塊燃料的發(fā)展?fàn)顩r

生物質(zhì)壓塊燃料的發(fā)作始于20世紀(jì)，如今生物質(zhì)固化成型燃料在日本、歐盟、美國等國家和地區(qū)已經(jīng)商品化，非常普及和方便，在超市都能買到。1985年日本平均每戶家庭年消耗生物質(zhì)固化成型燃料750kg；2005年美國林地就提供了3．68億t生物質(zhì)燃料資源用于能源生產(chǎn)，美國能源部計劃到2030年生物質(zhì)能源的使用量占美國發(fā)電量的5％、運(yùn)輸燃料使用量的20％和化學(xué)品生產(chǎn)量的25％，相當(dāng)于美國現(xiàn)有石油消費(fèi)量的30％。

我國從20世紀(jì)80年代中期開始生物質(zhì)固化成型燃料的開發(fā)研究，積極引進(jìn)國外先進(jìn)機(jī)型，組織技術(shù)攻關(guān)，在消化、吸收的基礎(chǔ)上研制出適合我國區(qū)域農(nóng)作物秸稈特性的各種類型的秸稈壓塊機(jī)，用以生產(chǎn)顆粒、棒狀(塊狀)成型燃料。全國現(xiàn)有農(nóng)作物秸稈固化成型燃料加工廠(公司)300多家，年生產(chǎn)生物質(zhì)固化成型燃料200萬t以上；2009年全國通過生物質(zhì)氣化、干餾、固化等能源化利用審核的農(nóng)作物秸稈數(shù)量為165萬t，發(fā)放以獎代補(bǔ)資金2．3l億元。江蘇現(xiàn)有秸稈固化成型燃料加工廠50多家，年產(chǎn)秸稈固化成型燃料25萬t，為農(nóng)作物秸稈能源化利用開辟了新路徑。

2生物質(zhì)壓塊燃料的生產(chǎn)工藝及特點(diǎn)

生物質(zhì)壓塊燃料固化成型技術(shù)工藝線路為：秸稈料曬干處理(含水率控制在8％一12％)一秸稈料揉搓—儲存回性一攪拌混合(含水率控制在12％一25％)一均勻輸送上料一除鐵一壓制成型一輸送出料一自然風(fēng)干一計量包裝一檢驗(yàn)入庫一成品。生物質(zhì)壓塊燃料具有密度大、熱值高、燃燒充分、成本低、使用方便、清潔衛(wèi)生、便于運(yùn)輸和儲存等特點(diǎn)，可作為氣化爐、取暖爐、農(nóng)業(yè)暖房、鍋爐和發(fā)電的燃料，同時可作為生產(chǎn)沼氣、肥料、飼料和高密度板等的原料，用途非常廣泛。

3生物質(zhì)壓塊燃料的主要技術(shù)參數(shù)

3．1密度

生物質(zhì)壓塊燃料按其密度分為低密度(小于O．5∥m3)、中密度(0．6一1．1∥m3)、高密度(1．1～1．4∥m3)三種。低密度農(nóng)作物壓塊適宜做動物飼料，中密度壓塊適宜于戶用型秸稈半氣化爐、小型鍋爐和經(jīng)改造的自動爐排機(jī)械加料的大型鍋爐，高密度壓塊更適宜進(jìn)一步加工成為炭化產(chǎn)品。

3．2灰分

生物質(zhì)壓塊燃料的燃盡率可達(dá)96％，剩余4％的灰分可以回收做鉀肥，實(shí)現(xiàn)了“農(nóng)作物秸稈一燃料～肥料一農(nóng)作物秸稈”的循環(huán)利用。

3．3水分

農(nóng)作物秸稈揉搓料含水率過高時，壓塊過程中產(chǎn)生的蒸汽不能順利地排出，結(jié)果造成秸稈壓縮成型燃料表面開裂，成型效果較差；秸稈揉搓料含水節(jié)能率過低時，較難成型，而且密度較大，這是因?yàn)槲⒘窟m宜的水分對秸稈木素的軟化、塑化具有促進(jìn)作用。揉搓料含水率控制在15％～20％范圍內(nèi)比較適宜壓塊成型。

3．4熱值

生物質(zhì)壓塊燃料的密度大，在壓制成型過程中，高壓使原料從松散到致密。從而限制了揮發(fā)分逸出速度，延長了揮發(fā)物的燃燒時間，通常其熱值14220—16730kJ／kg。其燃料反應(yīng)大部分只在壓塊燃料表面進(jìn)行，燃燒狀況屬于靜態(tài)滲透式擴(kuò)散燃燒，類似于煤的燃燒過程。采用不同農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)的生物質(zhì)壓塊燃料，其熱值有所不同，1kg燃燒時間約為1—4h。整個燃燒過程的需氧量趨于平衡，燃燒過程穩(wěn)定。

生物質(zhì)壓塊燃料的熱值因秸稈的種類不同而不同。以玉米秸稈為例：熱值約為煤的0．8～o．9倍，即1．1t玉米秸稈成型燃料相當(dāng)于1t煤；如果把玉米秸稈成型燃料在下燃式生物質(zhì)燃燒鍋爐中燃燒，其燃燒效率是燃煤鍋爐的1．3～1．5倍。因此lt玉米秸稈成型燃料的熱量利用率與1t優(yōu)質(zhì)煤的熱量利用率相當(dāng)，甚至更高。

3．5廢氣排放

(1)CO：排放接近零。生物質(zhì)中的碳來自空氣中流動的cO：，通過光合作用將其固化在生物質(zhì)中，而生物質(zhì)壓塊燃料在燃燒過程中，又產(chǎn)生等量的CO：放到空氣中，即生物質(zhì)生長過程和燃燒過程結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了CO：的零排放。

(2)NO：排放量為14m∥m3(微量)。

(3)sO：排放量為46m∥m3，遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，可忽略不計。

(4)煙塵排放量低于127mg／m3，遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

4生物質(zhì)壓塊燃料使用分析

4．1使用生物質(zhì)壓塊燃料的節(jié)能效益生物質(zhì)壓塊燃料容易著火，易于燃盡，灰分含碳量接近于零；使用生物質(zhì)燃料可以降低鍋爐空氣過剩系數(shù)，減少鍋爐床層通風(fēng)阻力，降低風(fēng)機(jī)功耗，減少排煙損失，鍋爐熱效率可以提高10％一20％。

4．2使用生物質(zhì)壓塊燃料的環(huán)境效益

煤炭在鍋爐燃燒后，排出大量的飛灰、爐渣、sO，和cO，，其中飛灰和sO：是主要的空氣污染物．爐渣占用大量的土地，sO：是主要的溫室氣體。而鍋爐使用生物質(zhì)壓塊燃料則可最大限度地減少廢氣和污染物的排放，具有非常顯著的環(huán)境效益。據(jù)測算，與燃燒二類煙煤相比，燃燒生物質(zhì)壓塊燃料的飛灰(粉塵)、爐渣、SO：減排率分別為93％、69％、91％，CO，實(shí)現(xiàn)零排放。

4．3使用生物質(zhì)燃料的經(jīng)濟(jì)效益

目前農(nóng)作物秸稈的收購價為160形t，生產(chǎn)秸稈成型燃料的能耗為70kwh／t，折合70形t，秸稈成型燃料的用工成本為45形t，設(shè)備折舊為10衫t，修費(fèi)用為5形t，其他費(fèi)用按10影t計算，則1t秸稈成型燃料的生產(chǎn)成本合計為300衫t?，F(xiàn)在秸稈成型燃料的銷售價格為450彤t左右，那么1t秸稈成型燃料的純利潤在150影t左右；1個秸稈成型燃料加工廠按年產(chǎn)300f)t計算，1年創(chuàng)收45萬元，基本上1年就能收回投資，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。秸稈成型燃料不僅可以作為替代燃料，它也是一個可以大量出口創(chuàng)匯的產(chǎn)品。據(jù)有關(guān)資料介紹，生物質(zhì)燃料在美國市場的小包裝零售價格為170美影t，大包裝價格約為135美形t；在瑞典的交貨價格為150美形t。據(jù)測算，秸稈成型燃料批量生產(chǎn)成本不超過300形t，按70—80美影t出口，這樣的價格在國際市場上是有競爭力的。如果能夠規(guī)?；a(chǎn)和持續(xù)大批量的出口，將促進(jìn)農(nóng)民、農(nóng)林業(yè)增加綜合經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

5結(jié)語

隨著生物質(zhì)壓塊燃料生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和各級政府的高度重視，生物質(zhì)壓塊燃料生產(chǎn)將進(jìn)一步規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化，生物質(zhì)壓塊燃料生產(chǎn)技術(shù)不僅能有效地解決我國農(nóng)村秸稈隨意廢棄和焚燒的問題，將其變廢為寶，而且為農(nóng)民增收提供了一條重要途徑，同時可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放，二氧化硫、氮氧化物等排放，均低于國際排放標(biāo)準(zhǔn)，能有效改善生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而承擔(dān)中國對世界做出的莊重減排承諾。因此，加快秸稈的能源化利用勢在必行。

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