生物質燃燒機的現在與未來
生物質燃燒機的現在與未來
秸(jie)稈(gan)類(lei)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)源(yuan)，熱(re)壓(ya)成(cheng)型(xing)後(hou)作(zuo)燃(ran)料(liao)，使(shi)其(qi)得(de)到(dao)高(gao)品(pin)位(wei)的(de)利(li)用(yong)，是(shi)替(ti)代(dai)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)的(de)理(li)想(xiang)能(neng)源(yuan)之(zhi)一(yi)，具(ju)有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)。全(quan)文(wen)在(zai)論(lun)述(shu)了(le)國(guo)內(nei)外(wai)生物質燃燒機發展現狀的基礎上，分析了中國生物質燃燒機發(fa)展(zhan)中(zhong)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)。提(ti)出(chu)了(le)中(zhong)國(guo)生(sheng)物(wu)質(zhi)燃(ran)燒(shao)機(ji)的(de)發(fa)展(zhan)須(xu)進(jin)行(xing)工(gong)程(cheng)化(hua)研(yan)究(jiu)，發(fa)展(zhan)市(shi)場(chang)應(ying)立(li)足(zu)於(yu)農(nong)村(cun)，同(tong)時(shi)需(xu)要(yao)的(de)產(chan)業(ye)政(zheng)策(ce)支(zhi)持(chi)，對(dui)生(sheng)物(wu)質(zhi)成(cheng)型(xing)機(ji)磨(mo)損(sun)部(bu)位(wei)材(cai)料(liao)的(de)快(kuai)速(su)磨(mo)損(sun)、熱處理工藝、運行參數試驗優化、生產係統中的可靠性等關鍵技術問題需有待於進一步突破，_終實現產業化。
目前，能源消耗平均每年以3%desududizeng，suizhehuashinengyuanziyuandezhunianjianshao，tuxianchuleshengwuzhinengyuanziyuanjudadeshichangqianli，zaijinglileduocishijiexingshiyouweijizhihou，guoneiwaiduishengwuzhinengdeguangfanliyongzhongxindedaolerenshihefazhan。zhongguoshiyigenongyedaguo，8億多人口生活在農村，一方麵是生物質資源的及其豐富，資源總量達6.5億t標準煤以上，農村生活用能還處在依賴低品位利用的生物質能源。另一方麵是農村能源的普遍短缺，尤其是_能源，能源供求矛盾_突出，每年約有2億多t的生物質秸稈被廢棄或荒燒，造成了嚴重的空氣汙染和霧霾，較大地影響了社會、經濟、環境、生態和人們的生活，成為各級政府關切的一個嚴重社會問題。
生物質燃燒機可將結構疏鬆的生物質秸稈成型後作為高品位的能源加以有效利用，是解決能源短缺問題的支柱能源之一，排放物中含S很低，CO2零排放，遍布農村，便於規模化收集和貯存，實現生物質成型燃料的規模化生產和應用既能緩解農村_能源短缺問題，又是減少生物質秸稈荒燒、_空氣環境質量的有效途徑。
一.生物質燃燒機的現在與未來
1國外生物質燃燒機的發展現狀
歐洲一些地區把秸稈加工技術主要用在了燃料和發電上，目的是作為油和煤的替代燃料。秸稈加工設備、鍋爐、熱風爐、發電設備等都已產業化，同時還把秸稈出口到中東一些地區。而USA是(shi)將(jiang)秸(jie)稈(gan)作(zuo)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)工(gong)業(ye)原(yuan)料(liao)或(huo)飼(si)料(liao)加(jia)工(gong)和(he)出(chu)口(kou)，加(jia)工(gong)出(chu)的(de)產(chan)品(pin)大(da)多(duo)不(bu)是(shi)燃(ran)料(liao)，加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)實(shi)現(xian)了(le)全(quan)程(cheng)機(ji)械(xie)化(hua)或(huo)工(gong)廠(chang)化(hua)，秸(jie)稈(gan)在(zai)田(tian)間(jian)的(de)收(shou)集(ji)方(fang)式(shi)主(zhu)要(yao)是(shi)“秸稈打捆”技術。
國內外生物質成型的主要方式有4種，即環模和平模式顆粒成型、螺旋擠壓式成型和活塞衝壓式成型。螺旋擠壓式成型機是_早研製生產的生物質熱壓成型機，有比利時BMD、USA Spodance、奧地利pini&kay、日本等生產螺旋擠壓式成型機，但螺旋杆的磨損周期僅60h左右。這類成型機以其運行平穩、生產連續、所產成型棒易燃（由於其空心結構以及表麵的炭化層）等特性，在成型機市場中尤其是在印度、泰國、馬來西亞等東南亞地區和中國一直占據著主導地位。
日本從20世紀30年代_開始研究機械活塞衝壓式成型技術處理木材廢棄物，1983年又從USA引進了顆粒成型燃料生產技術。西歐一些地區在20世紀70niandaiyiyoulehuosaichongyashichengxingjihekelichengxingji。huosaichongyashichengxingjigaibianlechengxingbujianyuyuanliaodezuoyongfangshi，dafudutigaolechengxingbujiandeshiyongshouming，xianzhujiangdiledanweichanpinnenghao。genjuqudonglilaiyuanbutong，gaileichengxingjikefenweijixiehuosaichongyashiheyeyahuosaichongyashichengxingji[4]。生產機械活塞衝壓式成型機的有瑞典Bogma、丹麥Dester、德國Drupp、瑞士Pawert等，這類產品_問題是一次性投入大，每台_少需10萬歐元以上，且曲軸偏磨問題很難解決。生產液壓衝壓式成型機的有英國Comafer、USA FBN、荷蘭RSN等，設備生產率較低，一般為為65～100kg/h。
2中國生物質燃燒機的發展現狀
生物質燃燒機在中國之所以得到應用和發展，是因為成型後的燃料產品具有的形狀和密度，密度可達0.8～1.3t/m3，能量密度與中質煤相當，燃燒特性明顯_，火力長久、黑煙少、爐膛溫度高，且貯存、運輸、使用方便，幹淨衛生，可代替礦物能源用於工業生產和生活領域[4]。因此，作為生物質能轉化的重要手段和方法，在中國越來越受到政府的重視。
縱觀中國生物質燃燒機的發展過程，主要有下列特征：
（1）雖然經曆了30多年的發展曆程，由於多種因素的影響至今仍然落後。中國從20世紀80年代才開始引進螺旋式生物質成型機，至今已有30多duo年nian的de曆li史shi。近jin些xie年nian來lai，中zhong國guo加jia大da了le在zai生sheng物wu質zhi能neng源yuan領ling域yu的de投tou資zi力li度du，取qu得de了le顯xian著zhu成cheng效xiao，但dan多duo數shu生sheng物wu質zhi燃ran燒shao機ji企qi業ye仍reng處chu於yu工gong程cheng化hua研yan究jiu的de初chu級ji階jie段duan，距ju離li技ji術shu推tui廣guang的de產chan業ye化hua目mu標biao仍reng然ran相xiang差cha甚shen遠yuan。
（2）生物質燃燒機初期發展速度慢，後期發展速度快。在20世紀末的20年，生物質燃燒機的發展雖然沒有大的突破，但在多家高等院校、研究院所、企qi業ye的de示shi範fan作zuo用yong下xia，吸xi引yin了le上shang百bai家jia企qi業ye加jia入ru了le這zhe個ge行xing業ye，為wei生sheng物wu質zhi燃ran燒shao機ji的de快kuai速su發fa展zhan奠dian定ding了le基ji礎chu。近jin幾ji年nian，生sheng物wu質zhi燃ran燒shao機ji的de應ying用yong和he燃ran料liao的de生sheng產chan已yi初chu步bu形xing成cheng了le一yi些xie規gui模mo。從cong2009年生物質成型燃料生產能力不足50萬噸/年，每年以翻番的速度遞增，到2013年，生物質成型燃料的生產能力已_過400萬噸/年，生物質成型燃料設備生產企業近700家，生物質成型燃料主要用作農村居民炊事取暖、工業鍋爐等。
（3）生物質成型燃料設備的生產企業多，種類、型號繁雜，發展初期模仿的多，具有自主知識產權的少。生物質成型燃料設備主要有螺旋式、環模式、平模式、機械（液壓）衝壓式和對輥式;生產的燃料產品有塊狀、棒狀、顆粒狀等;有的研究單位和企業根本沒有掌握關鍵技術，_盲目進行低水平擴張或低端競爭，不利於行業的長遠發展;有的企業直接利用顆粒飼料機改造出了多種類型的環模式、平模式生物質顆粒成型機，其生產率低、單位產品能耗高、易損件的使用壽命短，技術性能參差不齊，基本無法推廣。
（4）生sheng物wu質zhi成cheng型xing燃ran料liao行xing業ye的de興xing起qi加jia快kuai了le生sheng物wu質zhi爐lu具ju的de快kuai速su發fa展zhan，且qie生sheng物wu質zhi成cheng型xing燃ran料liao燃ran燒shao技ji術shu比bi成cheng型xing技ji術shu成cheng熟shu。河he南nan農nong業ye大da學xue從cong秸jie稈gan燃ran燒shao特te性xing試shi驗yan入ru手shou，研yan究jiu出chu了le“雙室燃燒、分級供氣”理論，用創新結構設計方法主動消除“結渣和沉積”現象，隻需在8000h後檢查表麵清理即可。經鍋爐燃燒應用表明，生物質成型燃料是一種燃燒特性優於普通燃煤、價格低於煤、燃燒尾氣汙染成分少於煤的燃料[5-6]。
（5）農業部、能源局等部委先後立項製定生物質燃燒機與設備方麵的相關標準，規範了生物質燃燒機行業市場。2010年9月農業部頒布實施了生物質固體成型燃料術語、生物質固體成型燃料和成型設備技術條件、生物質固體成型燃料和成型設備試驗方法等多項生物質燃燒機方麵的標準。2012年河南農業大學從能源局獲批立項了環模式塊狀、平模式塊狀和活塞衝壓式棒狀生物質燃料成型設備技術條件3個標準的製定，預計2014年5月頒布實施。
（6）分體模塊式環模生物質燃料成型技術是國內的_新研究成果，形成了中國特色。常用的環模結構形式有整體式、套筒式和分體模塊式3種，環模以套筒和分體模塊方式組合後，套筒和模塊的結構尺寸可以單體設計，分別加工，產品易於實現“三化”（標準化、係列化、通用化）。分體模塊式環模是由若幹個模塊組合而成，分體模塊的結構尺寸、加工質量和精度直接影響環模的使用壽命和成型設備的產量以及燃料產品的質量，對用戶的使用成本也有很大影響[7]。
二.生物質燃燒機發展中的關鍵技術
（1）單位產品能耗高的問題。能耗隨著成型燃料尺寸的減小而增加，顆粒成型耗能高，棒狀或塊狀成型耗能較低。套筒式平模和環模、分體模塊式環模結構的成型設備，單位產品能耗在28～35kWh/t;活塞衝壓式成型設備單位產品能耗在40～50kWh/t。目前棒狀或塊狀成型加工過程中的能耗問題已基本解決。
（2）chengxingkekaoxingdidewenti。chengxingshebeinengfoulianxuyunzhuanzhuyaoqujueyuchengxingjizudekekaoxing。youxieqiyeyouyumeiyouzijidezhishichanquan，jinpingjizhangzhaopianhuoyiduanluxiangqijia_開始步入生物質燃燒機行業，這樣開發出的成型設備往往是經過無數次反複試驗才形成樣機，在企業（公司）內部技術人員的精心操作下還勉強運行，到了用戶手中幾乎無法正常運行，用戶極不滿意。這樣的企業往往是多年不見經濟效益，_終轉行。生物質燃燒機的現在與未來
（3）易(yi)損(sun)件(jian)耐(nai)磨(mo)性(xing)問(wen)題(ti)。生(sheng)物(wu)質(zhi)成(cheng)型(xing)燃(ran)料(liao)設(she)備(bei)的(de)快(kuai)速(su)磨(mo)損(sun)問(wen)題(ti)是(shi)製(zhi)約(yue)產(chan)業(ye)化(hua)發(fa)展(zhan)遇(yu)到(dao)的(de)重(zhong)要(yao)瓶(ping)頸(jing)問(wen)題(ti)，不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)成(cheng)型(xing)設(she)備(bei)，磨(mo)損(sun)部(bu)位(wei)也(ye)不(bu)相(xiang)同(tong)，選(xuan)用(yong)的(de)材(cai)料(liao)不(bu)同(tong)，設(she)備(bei)推(tui)廣(guang)狀(zhuang)況(kuang)也(ye)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)。螺(luo)旋(xuan)擠(ji)壓(ya)式(shi)成(cheng)型(xing)設(she)備(bei)，其(qi)磨(mo)損(sun)的(de)主(zhu)要(yao)部(bu)位(wei)為(wei)螺(luo)旋(xuan)杆(gan)頭(tou)部(bu)和(he)成(cheng)型(xing)套(tao)筒(tong)內(nei)壁(bi)。由(you)於(yu)螺(luo)旋(xuan)杆(gan)與(yu)物(wu)料(liao)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)高(gao)速(su)摩(mo)擦(ca)狀(zhuang)態(tai)，螺(luo)旋(xuan)杆(gan)螺(luo)紋(wen)的(de)磨(mo)損(sun)非(fei)常(chang)劇(ju)烈(lie)，尤(you)其(qi)以(yi)螺(luo)旋(xuan)杆(gan)頭(tou)部(bu)_後一圈螺旋葉片，磨損_為嚴重;環huan模mo及ji平ping模mo式shi成cheng型xing設she備bei是shi依yi靠kao壓ya輥gun與yu生sheng物wu質zhi之zhi間jian的de高gao速su相xiang對dui運yun動dong從cong而er把ba生sheng物wu質zhi壓ya入ru成cheng型xing模mo孔kong內nei，壓ya輥gun外wai緣yuan與yu成cheng型xing模mo孔kong快kuai速su磨mo損sun情qing況kuang同tong樣yang嚴yan重zhong;活塞衝壓式成型設備的成型套筒是主要磨損部件，通常設計成錐形筒，錐角的選擇_為關鍵，由於采用了往複衝壓成型，在往複運動速度較低的條件下成型錐筒的磨損速度較慢;對輥式成型設備中的一對成型輥_耐磨。目前_的問題仍是成型模具的材料問題，國內市場上生物質成型設備使用維修周期一般在300h左右，耐磨性較低，使用壽命短。
（4）原yuan料liao的de收shou集ji和he預yu處chu理li問wen題ti。由you於yu國guo內nei地di塊kuai麵mian積ji小xiao且qie分fen散san，秸jie稈gan收shou集ji機ji械xie化hua水shui平ping較jiao低di，打da捆kun和he定ding向xiang收shou集ji沒mei提ti到dao日ri程cheng，秸jie稈gan粉fen碎sui還hai田tian常chang作zuo為wei政zheng府fu的de行xing政zheng指zhi令ling。因yin此ci目mu前qian秸jie稈gan收shou集ji是shi難nan點dian，有you技ji術shu問wen題ti，也ye有you社she會hui認ren識shi的de問wen題ti，要yao想xiang把ba原yuan料liao收shou集ji起qi來lai須xu從cong管guan理li和he技ji術shu體ti係xi上shang創chuang新xin，並bing配pei以yi得de力li的de政zheng策ce和he法fa規gui。沒mei有you收shou集ji後hou充chong足zu的de原yuan料liao生sheng物wu質zhi燃ran燒shao機ji_不可能迅速發展，生物質原料的收集和預處理一直是製約成型燃料技術發展的技術瓶頸[4]。
（5）生物質原料自身的多樣性及複雜性。一是生物質原料的種類繁多，其木質素、纖維素、半纖維素、果膠質等成分含量有較大差別，受力變形情況也不一樣。二是生物質原料力傳導性很差，反彈性很強，被壓縮成型的條件也有很大差異;三是生物質原料堆積密度隻有0.1～0.15g/cm3，要將其壓縮成密度為1.0～1.3g/cm3，如何提高原料喂入量是一個大難題;_後是生物質原料的含水率隨季節、氣候、地域及秸稈種類不同相差很大，而成型工藝對原料含水率的要求又較嚴格，所以原料含水率問題成為製約熱壓成型的又一難題[4]。
（6）生物質成型設備工作環境的不穩定及多變性。生物質原料在收集和存放過程中不可避免的會帶有一些泥土、粉塵和砂粒，這些物質的存在一方麵加劇了成型部件的快速磨損;另一方麵還汙染了成型設備的潤滑係統，影響設備的使用壽命和穩定運行。因此，在生物質原料在收集和存放過程中減少泥土、粉塵和砂粒的含量，可以提高成型設備易損件的使用壽命。
（7）與國內外同類研究、同類技術的差異。與國內外同類研究和技術綜合比較後，有下列不同點：
①規模化程度不同。國內生物質成型燃料設備的生產主要以單機為主，生物質成型燃料的生產多以農戶為經營單元;國外生物質成型燃料的生產是以生產線的方式進行規模化生產。
②產業方向不同。國內以秸稈成型燃料為主，用於多種代煤燃爐;國外以木質原料為主，用於發電和家用_取暖設備，成型加工秸稈比木質原料技術難度大。
③成型燃料形狀不同。國內環模和平模式機型多以成型棒狀（直徑30mm左右）或塊狀為主;國外以成型木質顆粒（直徑10mm左右）環模成型機為主。
④磨損後維修方法不同。國內環模和平模式機型磨損後實行模塊維修或單孔換件維修;國外實行整體_換模盤維修，磨具多為高質合金，維修成本高。
⑤成型設備價格不同。國外成型燃料設備整體比國內的成型設備價格高出8～10倍。
三.生物質燃燒機的發展方向
（1）中國生物質燃燒機的發展須首_行工程化研究。生物質燃料成型技術的發展是一項係統工程，“工程化”研究不是整台樣機的研究，是在集成多項技術基礎上的“再創新”，在集成多項技術構成新的設備係統後須進行工程化試驗，提煉成熟的指標，解決新的技術問題。生物質的收集、幹燥、粉碎、成型、燃燒所需技術與設備須配套、協同發展。
（2）中國生物質燃燒機的發展應立足於農村（場）或城鄉結合部。中國鄉鎮和農村的秸稈、農(nong)林(lin)廢(fei)棄(qi)物(wu)量(liang)大(da)充(chong)足(zu)，價(jia)格(ge)低(di)廉(lian)，是(shi)生(sheng)物(wu)質(zhi)燃(ran)燒(shao)機(ji)發(fa)展(zhan)良(liang)好(hao)的(de)基(ji)礎(chu)條(tiao)件(jian)。工(gong)程(cheng)化(hua)成(cheng)型(xing)技(ji)術(shu)立(li)足(zu)於(yu)農(nong)村(cun)可(ke)減(jian)少(shao)生(sheng)物(wu)質(zhi)原(yuan)料(liao)和(he)成(cheng)型(xing)燃(ran)料(liao)產(chan)品(pin)的(de)收(shou)集(ji)、貯存、運輸及供應問題。生物質燃燒機的現在與未來
（3）中國生物質燃燒機的發展需要產業政策的支持。從政策分析，該項技術符合中國能源、環保及建設節約型社會的要求。生物質成型燃料燃燒後的灰塵及其它指標的排放均比煤低，可實現CO2、SO2降排，減少溫室效應，是保護生態環境、減jian少shao霧wu霾mai現xian象xiang的de有you效xiao途tu徑jing，環huan保bao效xiao益yi突tu出chu。中zhong國guo政zheng府fu應ying調tiao整zheng扶fu持chi政zheng策ce，支zhi持chi有you創chuang新xin能neng力li的de大da型xing企qi業ye投tou入ru這zhe項xiang產chan業ye，鼓gu勵li農nong機ji行xing業ye的de生sheng產chan和he技ji術shu單dan位wei參can加jia收shou集ji、貯存、加工成型、燃燒利用等環節的生產和創新活動。從規範市場的角度分析，要求國內農業、能源和環保部門盡快出台包括農業生產環節在內的相關行業標準，規範生物質燃燒機、設備和產銷市場，提高投資者的經濟效益。
（4）生物質成型燃料的關鍵技術還有待於突破。生物質成型燃料生產設備（秸稈收集、粉碎、成型等設備）的加工工藝並不複雜，成本較低，操作簡單，使用方便。雖然一些企業生產的生物質成型機易損件的使用壽命已達300～500h，粉碎與成型單位產品能耗已降至50kWh/t以下，但與產業化和規模化的要求仍相差甚遠。還需要進一步研究解決生物質原料的收集、貯存問題;成型機磨損部位材料的快速磨損、熱處理工藝、運行參數試驗優化等問題，如在環模、平模式成型機上改變成型模孔與輥輪之間切線的角度、增zeng加jia正zheng壓ya力li，模mo輥gun間jian隙xi可ke調tiao，降jiang低di輥gun輪lun的de轉zhuan速su，提ti高gao輥gun輪lun軸zhou承cheng的de密mi封feng性xing，選xuan擇ze耐nai磨mo性xing好hao的de模mo輥gun材cai料liao，合he適shi的de原yuan料liao粉fen碎sui粒li度du與yu含han水shui率lv等deng，以yi提ti高gao成cheng型xing燃ran料liao生sheng產chan係xi統tong中zhong的de可ke靠kao性xing。
（5）中國生物質燃燒機行業的發展_終是實現產業化。據國內外能源組織的預測，地下石油、天燃氣及煤的貯量，按目前的利用速率隻夠用60年(nian)左(zuo)右(you)。而(er)秸(jie)稈(gan)類(lei)生(sheng)物(wu)質(zhi)能(neng)源(yuan)，熱(re)壓(ya)成(cheng)型(xing)後(hou)作(zuo)燃(ran)料(liao)，使(shi)其(qi)得(de)到(dao)高(gao)品(pin)位(wei)的(de)利(li)用(yong)，是(shi)替(ti)代(dai)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)的(de)理(li)想(xiang)能(neng)源(yuan)之(zhi)一(yi)。根(gen)據(ju)中(zhong)國(guo)能(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)規(gui)劃(hua)，在(zai)生(sheng)物(wu)質(zhi)成(cheng)型(xing)燃(ran)料(liao)的(de)利(li)用(yong)方(fang)麵(mian)由(you)目(mu)前(qian)的(de)不(bu)足(zu)500萬t/年，到2020年要提高到2000萬t/年。因此，加大生物質成型燃料的利用力度，提高生物質成型燃料的生產能力和技術水平，實現生物質成型燃料的利用目標，_和提高我國農業資源利用效率具有重要意義。因此，生物質燃燒機行業的發展實現產業化是中國生物質能源利用的根本出路。
河北耀一_設備製造有限責任公司位於河北省肅寧縣，是一家勇於創新、充滿活力的高科技創新型企業，以_設備、餘熱回收，有機廢氣處理，循環水處理，除塵器設備，油田節能，生物質燃燒機，車間降溫，烘幹機、智能節電設備、等節能產品的研發、製造、銷售為一體的高科技公司。生物質燃燒機的現在與未來
河北耀一_設備製造有限公司生物質燃燒機。針對燃油、燃氣價格的日益高漲以及政府對小型燃煤鍋爐的關停整頓，企事業單位難以承受的成本加大提高，因此需要改造原有的燃油、ranqiheranmeiguolu，liyonglianjiadeshengwuzhinengyuan，jiangdishengchanchengben。wogongsidekeyanrenyuanlijingshunian，chenggongyanzhikaifachushangyeyongshengwuzhiqihuaranshaozhuangzhi。zaibugaibianyuanyoudeshebei、管道的基礎上進行了大膽創新，使用戶的生產、生活成本大大降低，該設備采用機械連續投料連續氣化燃燒方式，能量利用率比直接燃燒提高三倍左右，真正做到環保、節能、效益高。
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