关键词：致密成型；生物质燃料块；成型方式；成型标准
哥本哈根国际气候会议提出“减少碳足迹”的倡议，世界各国都力图减少温室气体的排放。面对石油、天然气和煤炭化石能源资源日益枯竭、环境污染日益严重以及全球气候变暖的状况，世界各国都致力于研究开发新的能源来替代或减缓不可再生能源的消耗。生物质能是仅次子石油、天然气和煤炭居世界能源消费总量第4位的能源，在整个能源系统中占有重要地位，由于其具有资源储量大、低碳环保和可再生性等优点，被认为是能源开发的热门领域，30码期期必中生产销售的秸秆颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料如下所示：
1、生物质致密成型的意义在开发利用生物质资源时，首先遇到的问题是生物质原料产地分散、自然状态松散、容积密度小，贮存和运输过程中占用很大的空间，使储运成本增加，制约了生物质原料商品化和产业化的发展。生物质致密成型颗粒燃料技术生产过程简单、成本较低，所以更容易实现大规模产业化，是生物质能源转化的优先选择技术途径之一。生物质致密成型使用最多的原料是农林废弃物，主要包括农作物秸秆和林业“三剩物”（采伐剩余物、造材剩余物和加工剩余物），我国每年有7亿t左右的农作物秸秆，林业“三剩物”的总量在8～10亿t。经致密成型加工后的生物质固体成型颗粒燃料，其粒度均匀、单位密度和强度增加，便于运输和贮存，且燃烧性能明显改善，对生物质原料成为商品真正进入流通领域有重要意义。
2、国家相关产业政策和标准
根据我国出台的《农业生物质能产业发展规划(2007-2015)》，到2010年，结合解决农村基本能源需要和改变农村用能方式，全国将建成约500个秸秆致密成型颗粒燃料应用示范点，秸秆致密成型颗粒燃料年利用量达100万t左右，到2015年，秸秆致密成型颗粒燃料年利用量将达到2 000万t左右。近期国家发改委又出台了种植能源林30元·hm-2，生产生物质成型颗粒燃料150元·t-1的补贴政策。
我国生物质固体成型颗粒燃料标准：国家标准GB/T 21923-2008《固体生物质燃料检验通则》，由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会于2008年5月26日发布，2008年11月1日实施，该标准为首次制定。农业部正在制定7项农业行业标准，包括：(1)生物质固体成型颗粒燃料技术条件（报批稿）;(2)生物质固体成型颗粒燃料采样方法（报批稿）；(3)生物质固体成型颗粒燃料样品制备方法（报批稿）；(4)生物质固体成型颗粒燃料试验方法（报批稿）；(5)生物质固体成型颗粒燃料成型设备技术条件（报批稿）；(6)生物质固体成型颗粒燃料成型设备试验方法（报批稿）；(7)生物质固体成型颗粒燃料术语（送审稿）。
3、生物质致密成型技术研究现状
关于生物质成型颗粒燃料技术的研究，国内外学者从不同侧面进行了大量的试验，其中美国和日本研究最早，之后西欧许多国家也开始重视压缩成型技术及燃烧技术的研究，各国先后有了各类成型机及配套的燃烧设备，并已形成了产业化，在加热、供暖、干燥和发电等领域已普遍推广应用。除日本之外亚洲其他国家的研究起步较晚，多数国家未形成规模或规模较小。我国生物质成型颗粒燃料技术的研究主要集中在高校、科研院所和一些大型企业，在引进国外技术的基础上，经过消化吸收，形成了自己的成型颗粒燃料技术，正在推广应用，向着产业化方向发展，
国内研究较早的是西北农林科技大学郭康权教授，将植物秸秆粉碎以后，在锥形模具中热压成型，开发育苗容器等产品。通过试验得出：原料在模具中流动和充填的均匀程度因模具的锥度、压缩力、加热温度、原料粒度和含水率的不同而变化；在工具显微镜下放大20倍，对成型块二向平均径进行观察测量，发现粒子在垂直于压缩力方向延展，面积增大，相互交叉啮合，而在平行方向上，粒子变薄，相互靠近贴合。
1999年河南农业大学张百良教授研制了液压往复活塞双向挤压加热成型的棒状燃料成型机，其主要用于农作物秸秆的成型，当加热温度达70～110℃时，秸秆中的木质素软化产生粘接作用，当温度达到160℃时木质素熔融，此时加压使纤维素紧密粘接而成型，该机生产棒状燃料60～80 kg.h-1，燃料棒的密度为0.7～0.9g.cm3。对棉秆进行了热压成型试验研究得出：温度、含水率过高在压缩过程中易产生高压蒸汽，出现“放气”或“放炮”现象，中断成型；反之，则需要较高的成型压强，增加生物质成型过程中的能量消耗；含木质素较高的生物质，成型套锥角或锥长可适当减小；含木质素较低的生物质，成型套锥角或锥长可适当增大。
2005年北京林业大学俞国胜教授主持的《生物质成型颗粒燃料高压致密成型技术引进》项目，对生物质常温高压致密成型方式进行了研究。项目组回彩娟和李美华硕士对成型过程中的主要因素：压力、原料含水率、原料种类等进行了研究分析，回归出压块密度与压力的函数关系式，找出了成型的最佳压力和含水率范围，并验证了压块的燃烧性能。选用体视显微镜对成型块进行观察，发现粘结机理主要是粒子间的机械镶嵌。俞国胜教授在研究生物质常温成型机理的基础上，研制、开发了一种液力双向挤压的生物质成型颗粒燃料常温成型机。该机的装机功率为22kW，加工能力为500～600kg·h-1，实际成型能耗不大于40kWh·t-1。生物质成型块的密度可通过调节成型设备液压系统的压力来调整，既能满足加工畜牧业养殖所需的粗饲料要求，又可满足生物质成型颗粒燃料加工的要求，最大密度可达到1.2g.cm3。目前已投入到生产实践当中。
1998年开发了内压环模式颗粒成型机；中国林业科学研究院林产化学工业研究所，于1998年研制成功了生物质颗粒燃料成型机，该机由旋风干燥装置、木质素加热软化装置和颗粒成型装置三大部分组成，总装机功率29 kW，其中旋风干燥5 kW、加热软化7 kW、颗粒挤压成型17 kW；原中南林学院从2002年起，在引进瑞典技术的基础上，开发了生物质颗粒燃料成型机；河南省科学院能源研究所，研制了一种在常温下生产颗粒燃料的环模式成型机，该机由一台17kW的主电机驱动环模和压辊实现颗粒成型的挤压，一台1.5kW的变频电机驱动螺旋供料装置为挤压装置，通过调整供电的频率可实现原料供应量的调整；清华大学清洁能源研究与教育中心，通过对具有纤维结构生物质材料的研究和分析，研制出了一种常温成型颗粒燃料生产设备，原料在自然干燥含水率状态下被粉碎成细小颗粒或纤维状，然后放入机器中便可制成颗粒状燃料，能耗低于国外同类设备的能耗，颗粒成型颗粒燃料产品的强度大于国外同类产品；在生物质块状燃料常温成型方面，首钢研制了一种机械活塞冲压式生物质块状燃料成型机，原料成型靠活塞的往复运动实现，其进料、压缩和出料过程都是间歇式的，即活塞每工作1次可以形成1个压缩块，在压缩管内，前一块与后一块挤在一起，但有边界，当压缩块燃料从成型机的出口处被挤出时，在自重的作用下能自动分离。
总体来看，目前我国的生物质成型颗粒燃料设备的技术原理比较先进，成本低廉，运行能力不高；管理不规范，缺乏支持政策；在全国范围内，还处于研究示范试点阶段，规模化和市场化较差，推广速度缓慢。
4、存在的问题
按成型机构的不同来区分，生物质燃料成型机械有螺旋挤压式、活塞冲压式（包括机械式、液压式）和辊模碾压式（包括环模式和平模式）；按成型过程是否对原料加热，又分为常温成型和加热成型；按压缩成型时成型模腔是否密闭分为开模成型和闭模成型。目前在生物质致密成型技术中，对加热成型的研究占据着主要地位。但加热成型技术和常温成型技术都存在一些问题。
4.1加热成型技术
加热成型即在成型过程中对原料进行加热的成型方式，其工艺流程一般为：原料→预处理（粉碎）→干燥→加热、成型→冷却包装。该成型方式有3个特点。
4.1.1对原料含水率要求严格 由于绝干的生物质传热性差，水分是生物质原料中最好的传热介质，所以理论上讲热压成型中生物质原料的含水率越高传热越好，木质素和半纤维素软化程度越高，越容易成型。然而，含水率过高在压缩过程中易产生高压蒸汽，会出现“放气”或“放炮”现象，中断成型过程。试验证明加热成型过程原料含水率控制在8%～12%，成型效果最好。而通常生物质原料处理前的含水率都高于8%～12%，所以在成型前需要对原料进行干燥处理。
4.1.2成型部件易损耗 由于成型过程是在200℃以上的温度完成的，所以成型部件极易磨损，维修周期在200 h左右。
4.1.3对原料种类适应性差 对调定加热温度的成型设备，由于不同原料木质素和半纤维素含量不同，所以在一定加热温度下，不同种类原料的软化程度不同，所需成型压力也不一样，导致成型效果有差异。加热温度低，不易成型；加热过度，还会造成成型产品表面炭化烧焦及生物质的热能损耗。同时加热器和干燥设备均有一定能耗。
4.2常温成型技术
常温成型技术的工艺流程一般为：原料→预处理（削片或粉碎）→成型→包装。比加热成型技术减少了原料烘干、成型时加热和降温等3道工序，可节约能耗44%～67%。
该成型方式的特点：原料最大含水率可达22%左右，物料成型过程中不会发生“放气”或“放炮”现象；由于成型过程不加热，所以减轻了由加热引起的机械设备磨损；常温高压致密成型不破坏原料的分子结构，无化学反应和加热裂解分化的作用，因此成型颗粒燃料可以保持原物料的热值，几乎没有热量的损耗；由于原料没有加热软化，所以成型所需压力较加热成型大；块状燃料常温成型技术中开模成型相对于闭模成型省去了卸料工序，使得工艺更加简化。
为促进我国生物质成型颗粒燃料产业的发展，政府需制定更加完善的生物质成型颗粒燃料产业政策和标准。常温成型技术较加热成型技术具有更好的经济性，有利于生物质成型技术的商业化推广，通过对生物质常温成型机理的深入研究，研制出更加高效节能且自动化程度高的常温成型设备，是相关领域专家学者的努力方向。
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