1、生物質(zhì)固體燃料成型裝備研究的意義
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提高，林業(yè)“三剩物”、平茬復(fù)壯的灌木、農(nóng)作物秸稈等的剩余量越來越大，由于這些生物質(zhì)原料產(chǎn)地分散、質(zhì)地疏松、能量密度小，給采集、儲(chǔ)運(yùn)和使用帶來許多不便。致密成型是該類生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化的重要技術(shù)途徑之一。經(jīng)致密成型加工后的生物質(zhì)固體成型燃料，其粒度均勻、單位密度和強(qiáng)度增加，便于運(yùn)輸和貯存，且燃燒性能明顯改善，熱效率可達(dá)到80%～95%。而未經(jīng)處理的粗放式燃燒，熱利用率僅有10%～15%。根據(jù)發(fā)改委《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》，到2010年，我國生物質(zhì)固體成型燃料年利用率將達(dá)到100萬t，到2020年，生物質(zhì)固體成型燃料達(dá)5000萬t。
生物質(zhì)致密成型技術(shù)是指應(yīng)用機(jī)械加壓的方法，將各類原來分散、沒有一定形狀、密度低的生物質(zhì)原料壓制成具有一定形狀、密度較高的各種固體成型燃料的過程。成型是生物質(zhì)固化技術(shù)的核心。故成型裝備的性能決定了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。固體成型燃料是我國發(fā)展生物質(zhì)能的重要利用方向，制約固體成型燃料發(fā)展的因素主要集中在成型機(jī)械的穩(wěn)定可靠運(yùn)行方面。
2、生物質(zhì)固體燃科成型裝備的研究現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)外最常見的壓縮成型設(shè)備主要包括螺旋擠壓式成型機(jī)、活塞沖壓式成型機(jī)和壓輥式顆粒成型機(jī)。按成型溫度可分為加熱成型和常溫成型2種，按壓縮成型方式又可分為“閉模”壓縮和“開模”壓縮2種方式。
2.1國外成型設(shè)備研究現(xiàn)狀
生物質(zhì)致密成型技術(shù)很早就引起發(fā)達(dá)國家的重視，并投入了大量資金和技術(shù)力量進(jìn)行研究。20世紀(jì)30年代，美國就開始研究該項(xiàng)技術(shù)，并研制了螺旋式成型機(jī)，能把木屑和刨花壓縮成固體成型燃料。20世紀(jì)70年代初，美國又開發(fā)了內(nèi)壓滾筒式顆粒成型機(jī)。20世紀(jì)末，已有25個(gè)州興建了樹皮成型燃料工廠。日本也開始研究致密成型技術(shù)來處理農(nóng)林廢棄物，研制成功了棒狀燃料成型機(jī)，20世紀(jì)80年代從美國引進(jìn)顆粒燃料生產(chǎn)技術(shù)并形成丁廠化生產(chǎn)。
20世紀(jì)70年代后期，由于世界能源危機(jī)的出現(xiàn)，歐洲許多國家也開始重視壓縮成型技術(shù)的研究，先后研制生產(chǎn)了活塞沖壓式成型機(jī)、顆粒成型機(jī)。目前，美國、日本及歐洲一些國家在該領(lǐng)域己達(dá)到世界領(lǐng)先水平。生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)與裝備都已定型并形成產(chǎn)業(yè)化。
除日本外的亞洲各國（如泰國、印度、菲律賓等）從20世紀(jì)80年代開始生物質(zhì)成型技術(shù)及裝備研究，先后研制成加粘結(jié)劑的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)。
2.2國內(nèi)成型設(shè)備研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代，我國開始致力于生物質(zhì)致密成型技術(shù)及裝備的研究，取得了一定的進(jìn)展。1985年，湖南衡陽市糧食機(jī)械廠根據(jù)國外樣機(jī)試制了第一臺(tái)ZT-63型生物質(zhì)壓縮成型機(jī)。1986年，江蘇連云港市東海糧食機(jī)械廠引進(jìn)一臺(tái)OBM-88棒狀燃料成型機(jī)。“七五”期間，中國林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化工所¨o承擔(dān)了生物質(zhì)致密成型機(jī)及生物質(zhì)成型理論的研究課題。通過對(duì)引進(jìn)的樣機(jī)消化吸收，1990年研制成功了螺旋擠壓式棒狀燃料成型機(jī)，完成了木質(zhì)成型設(shè)備的試制，并建成了年產(chǎn)1 000 t棒狀燃料生產(chǎn)線。
1998年中國林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化工研究所，又研制成功顆粒燃料成型機(jī)，生產(chǎn)能力為250～300 kg.h-l；同年，南京平亞取暖器材有限公司從美國引進(jìn)一套生產(chǎn)能力為1500kg.h-1的顆粒成型燃料生產(chǎn)線，次年開始正式生產(chǎn)。
2002年，原中南林學(xué)院在國產(chǎn)飼料制粒機(jī)的基礎(chǔ)上結(jié)合引進(jìn)的瑞典技術(shù)開發(fā)了顆粒燃料成型機(jī)。為了降低顆粒燃料成型的能耗，河南省科學(xué)院能源研究所研制了一種在常溫下生產(chǎn)顆粒燃料的成型機(jī)。顆粒燃料的生產(chǎn)效率達(dá)300—500kg.h1，但仍有30%的原料不能形成顆粒，需篩選后再送入供料斗。2004年，清華大學(xué)清潔能源研究與教育中心以車戰(zhàn)斌為主的研究小組研制成功常溫成型顆粒燃料生產(chǎn)設(shè)備。原料在自然干燥含水率狀態(tài)就可制成顆粒燃料。成型機(jī)的裝機(jī)功率為55 kW，生產(chǎn)率達(dá)到600 kg.h-1．比國外同類設(shè)備耗能低。21世紀(jì)以來，生物質(zhì)顆粒成型技術(shù)發(fā)展日趨成熟。國內(nèi)多家企業(yè)在顆粒飼料機(jī)的基礎(chǔ)上先后研究出了多種類型的顆粒成型機(jī)。
“八五”期間，中國農(nóng)機(jī)院能源動(dòng)力研究所，遼寧省能源研究所、中國林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化工所、中國農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院，對(duì)生物質(zhì)沖壓式壓塊技術(shù)裝備進(jìn)行了項(xiàng)目攻關(guān)。20世紀(jì)90年代，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制了CYJ-35型機(jī)械沖壓式成型機(jī)；中國機(jī)械化研究所研制了6YK-65型壓塊機(jī)；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研制了PB-I型機(jī)械沖壓式成型機(jī)和HPB系列液壓驅(qū)動(dòng)沖壓式成型機(jī)。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)1999年對(duì)HPB-I型生物質(zhì)成型機(jī)進(jìn)行了應(yīng)用研究，該機(jī)可顯著提高易損件的使用壽命，降低單位產(chǎn)品能耗。
首鋼研制了一種機(jī)械活塞沖壓式生物質(zhì)塊狀燃料成型機(jī)。原料成型靠活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，其工作過程都是間歇式的，在壓縮管內(nèi)，前一塊與后一塊擠在一起，但有邊界，壓縮塊從成型機(jī)的出口處被擠出時(shí)，在自重的作用下能自動(dòng)分離。
北京林業(yè)大學(xué)的俞國勝教授研制、開發(fā)了一種液力雙向擠壓的生物質(zhì)成型燃料常溫成型機(jī)。該機(jī)的裝機(jī)功率為22kW，加工能力為500～600kg-h-1，實(shí)際成型能耗不大于40 kW.h.t-l。成型塊的密度可以通過設(shè)備液壓系統(tǒng)的壓力來調(diào)整，既能滿足加工畜牧業(yè)養(yǎng)殖所需的粗飼料要求，又可滿足生物質(zhì)成型燃料加工的要求，最大密度可達(dá)1.2g.cm-3。該機(jī)已在內(nèi)蒙古地區(qū)推廣使用。
東南大學(xué)、中國科學(xué)院廣州能源研究所、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)機(jī)院可再生能源與環(huán)境研究所等單位也進(jìn)行了一些特色研究。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從1992年起開始相繼開發(fā)生產(chǎn)了液壓式、輥壓式和螺桿式生物質(zhì)致密成型機(jī)，并進(jìn)行了小批量生產(chǎn)，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
3、生物質(zhì)固體燃料成型裝備存在問題及解決措施
許多研究人員在對(duì)現(xiàn)有的成型設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)提高設(shè)備使用壽命、提高生產(chǎn)率、降低能耗的目的。
對(duì)于螺旋擠壓式成型機(jī)，由于螺桿與物料始終處于高速摩擦狀態(tài)，導(dǎo)致壓縮區(qū)螺紋的磨損非常嚴(yán)重。目前國內(nèi)外的工藝技術(shù)條件尚不能從根本上解決螺桿磨損問題，因一次性投入較低，目前還有不少國家在應(yīng)用�？刹捎靡�(guī)�；a(chǎn)，批量換件維修的方法來解決。環(huán)模成型設(shè)備同樣存在快速磨損問題。其滾輪在環(huán)模內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)過程中與喂入環(huán)模內(nèi)的秸稈摩擦生熱，溫度可達(dá)200℃以上，同時(shí)滾輪運(yùn)動(dòng)的分力擠壓秸稈進(jìn)入成型孔成型。滾輪和成型孔磨損很快。其解決方法：選用耐磨金屬材料，進(jìn)行熱處理，來改變其耐磨性能；優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，改變成型孔與滾輪切線的角度，增加推人力，減少擠壓力。螺桿維修周期過短，環(huán)模成型設(shè)備的修復(fù)成本過高，導(dǎo)致了成型燃料價(jià)格過高，阻礙了生物質(zhì)成型燃料的推廣�；钊麤_壓式成型機(jī)改善了成型部件磨損嚴(yán)重的問題，具有成型部件使用壽命長(zhǎng)、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
目前的研究還主要集中在加熱成型裝備方面，加熱成型存在設(shè)備成型部件易磨損，能耗相對(duì)高等缺點(diǎn)，常溫成型減少了加熱裝置，設(shè)備更加簡(jiǎn)單，也避免了加熱造成的成型部件材料易磨損及成型塊熱值損耗問題，單位能耗相對(duì)降低。由于材料沒有加熱軟化，常溫成型壓力稍高于加熱成型壓力。開模成型較閉模成型設(shè)備減少了卸料裝置，使得設(shè)備更加簡(jiǎn)單，可降低設(shè)備成本，提高生產(chǎn)率，減少設(shè)備故障率，利于成型設(shè)備及燃料推廣。
4、生物質(zhì)固體燃料成型裝備的發(fā)展趨勢(shì)
生物質(zhì)固體燃料成型裝備的研究對(duì)世界能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。生物質(zhì)固體燃料成型裝備向?qū)嵱�、高效�?jié)能、低成本方向發(fā)展，在實(shí)用性方面將以常溫壓縮成型技術(shù)為主；生物質(zhì)固體燃料成型設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化方向發(fā)展，為方便配套爐具的規(guī)格設(shè)計(jì)，兼顧原有爐具的改造。生產(chǎn)的固體燃料規(guī)格應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。成型裝備也應(yīng)形成系列化，符合一定的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，加快配套裝備（如灌木削片粉碎機(jī)、灌木平茬收割機(jī)、專用爐具等）的研發(fā)，使裝備系列化；成型裝備的設(shè)計(jì)離不開理論的指導(dǎo)，加大投入力度，促進(jìn)成型技術(shù)及理論的研發(fā)進(jìn)度，加強(qiáng)國際交流合作，學(xué)習(xí)國外成熟先進(jìn)的技術(shù)；生物質(zhì)固體燃料成型裝備國產(chǎn)化，提高國產(chǎn)成型裝備的研發(fā)、制造水平，開發(fā)適合我國國情的成型裝備。
相關(guān)顆粒機(jī)秸稈壓塊機(jī)產(chǎn)品：
1、秸稈顆粒機(jī)
2、秸稈壓塊機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)
