前言 生物質(zhì)能是指利用生物質(zhì)生產(chǎn)能源。目前作為能源的生物質(zhì)主要是指農(nóng)作物秸稈、林業(yè)及木材加工等廢棄物。生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為高效的固體、液體和氣體燃料，用于替代煤炭、石油、天然氣等不可再生能源。生物質(zhì)能是重要的可再生能源。 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)資源非常豐富，具有開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能的良好條件。特別是在我國(guó)石油 天然氣等化石能源十分短缺的情況下，開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)能源對(duì)維護(hù)我國(guó)能源安全、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，緩解我國(guó)能源緊張的予盾，促進(jìn)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)發(fā)展，有效解決“三農(nóng)”問(wèn)題，建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要意義。 此外，加大生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)于提高能源利用的效率，減少溫室氣體的排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境同樣具有重大意義。 一、主要技術(shù)分析 （一）成型原理 植物細(xì)胞中含有纖維素、半纖維素及木素等。木素是具有芳香族特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)單位，為丙烷型立體結(jié)構(gòu)高分子化合物，在木草類植物中木素的含量約為14%～25%。木素沒(méi)有熔點(diǎn)，但有軟化點(diǎn)，在適當(dāng)?shù)臏囟认?200~ 300)會(huì)軟化、液化，此時(shí)加以一定的壓力使其與纖維素緊密黏接并與相鄰顆?；ハ嗄z結(jié)，冷卻后即可固化成型。因此，采用熱壓法成型秸稈燃料可不用任何添加劑、黏接劑，大大降低了加工成本。生物質(zhì)成型燃料就是利用這一原理以生物質(zhì)固化成型機(jī)經(jīng)熱擠壓制成的。 （二）技術(shù)路線 生物質(zhì)固化制成燃料的成套設(shè)備包括粉碎機(jī)、混料機(jī)和秸稈顆粒機(jī)、木屑制粒機(jī)等生物質(zhì)成型機(jī)。 生物質(zhì)（秸稈）經(jīng)自然風(fēng)干后，由粉碎機(jī)粉碎為小于10mm的短莖，一般為4~6mm，呈粉末狀，經(jīng)混料機(jī)加水混合后，達(dá)到一定含水率(一般為6% - 10%)的秸稈原料進(jìn)入到成型機(jī)中，經(jīng)顆粒機(jī)等成型機(jī)擠壓為成型燃料。 其工藝過(guò)程如下圖： （三）關(guān)鍵技術(shù) 秸稈生物質(zhì)（秸稈）制成燃料，成型是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的決定性步驟，故成型機(jī)的性能決定了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。 成型需解決的技術(shù)關(guān)鍵包括：成型燃料密度的控制；燃料成型溫度的掌握；秸稈適宜含水率范圍的確定；成型機(jī)連續(xù)運(yùn)行的安全可靠性。 該項(xiàng)技術(shù)即不采用液壓成型原理，也不使用螺旋熱壓成型方式，而是采取磨盤(pán)擠壓式成型。液壓成型設(shè)備的一次性投入資金過(guò)大，需十幾萬(wàn)元，推廣難度較大。螺旋熱壓式的成型部件螺桿非常易于磨損，頻繁更換易損件耗費(fèi)人力及財(cái)力。磨盤(pán)擠壓式成型技術(shù)借鑒于秸稈制作飼料的原理，通過(guò)對(duì)原有的秸稈飼料成型機(jī)進(jìn)行改制，即可制成秸稈燃料成型機(jī)，而成型部件——磨盤(pán)采用特殊的材質(zhì)及工藝，其使用壽命至少可達(dá)半年。 （四）技術(shù)創(chuàng)新性 1．采用磨盤(pán)擠壓式成型技術(shù)，一次性投入資金少，成型部件使用壽命長(zhǎng)。 2．將成型燃料替代煤用于鍋爐供熱。目前已成功研制出用于生物質(zhì)燃料的鍋爐，并對(duì)其燃燒效果進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試，燃燒和供熱效果良好。 3．成型燃料燃燒后，煙氣如CO、C02、S02、及NOx的排放均達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。 4．秸稈成型燃料還具有以下特點(diǎn)： a，密度大，不怕潮，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存。 b．完全是生物質(zhì)秸稈壓成，起火快。 c．不含任何黏接劑，成本低，無(wú)污染。 d．熱值穩(wěn)定，耐燒，爐灰僅是標(biāo)準(zhǔn)煤燃料爐灰量的十分之一，回收后是高效農(nóng)肥。 二、綜合效益及風(fēng)險(xiǎn)分析 （一）經(jīng)濟(jì)效益分析 秸稈固化成型的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)自子秸稈成型前后每噸秸稈可獲得的凈收益。秸稈成型燃料的生產(chǎn)成本由5部分組成，即原料的收購(gòu)價(jià)、加工費(fèi)用、投備折舊費(fèi)、維修費(fèi)和其他費(fèi)用。生產(chǎn)成本具體構(gòu)成如下表。 1t秸稈成型燃料的生產(chǎn)成本為275元^．銷售單價(jià)420元，t，利潤(rùn)145元，t。現(xiàn)階段沈陽(yáng)農(nóng)村冬季用煤500元，t左右，因此秸稈成型燃料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)后，可完全替代煤用于農(nóng)村的做飯及冬季取暖。 農(nóng)村自制土灶秸稈熱效率為20%～25%，節(jié)柴灶熱效率也僅為38%~40%，經(jīng)我們測(cè)算，生物質(zhì)燃料燃燒的熱效率為87%一89%，因此使用專用燃燒器燃用生物質(zhì)燃料可提高熱效率達(dá)47%。也就是說(shuō)500kg秸稈夠農(nóng)戶用一個(gè)月，若加工為成型燃料，一天用2~ 3kg即可，一年1.5t的秸稈就足夠了。 （二）社會(huì)效益分析 1．發(fā)展生物質(zhì)能源，不僅可以保護(hù)環(huán)境，緩和氣候變化，還能促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是解決“三農(nóng)”問(wèn)題的有效途徑。 2．使用生物質(zhì)能源替代石油、煤炭等傳統(tǒng)能源，可減少原油的進(jìn)口量，緩解我國(guó)對(duì)進(jìn)口原油的依賴，保障國(guó)家能源安全。 3．我國(guó)勞動(dòng)力成本低，發(fā)展生物質(zhì)能源比發(fā)達(dá)國(guó)家更具競(jìng)爭(zhēng)力，將為成千上萬(wàn)的人創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)。 因此研究、開(kāi)發(fā)、推廣秸稈生物質(zhì)能源的社會(huì)效益亦十分顯著。 （三）生態(tài)效益分析 1．成型燃料的主要成份是C-H有機(jī)物，燃燒后煙氣中無(wú)粒狀C和S02等氣體，主要是C-H揮發(fā)氣體，C02為零排放。 2．成型燃料燃燒后固體排放量低于煤，減少了排渣費(fèi)用和環(huán)境污染。成型燃料排放量為總重量的4%一15%，而煤排放為25%～40%。而且成型燃料排放的是灰，回收是高效的磷肥。 3．成型燃料使用安全可靠，無(wú)毒無(wú)味無(wú)危險(xiǎn)，可使農(nóng)戶取消庭院草垛，再無(wú)柴草火災(zāi)隱患。 （四）風(fēng)險(xiǎn)分析 秸稈壓塊機(jī)成型燃料生產(chǎn)線中的關(guān)鍵技術(shù)（固化成型）已得到解決，生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)械加工也沒(méi)問(wèn)題，與國(guó)內(nèi)、國(guó)外同類設(shè)備相比具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)。 秸稈壓塊成型燃料的風(fēng)險(xiǎn)性和不確定因素主要有兩個(gè)方面：一是國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策；二是秸稈原料的價(jià)格。秸稈成型燃料所用的原料是秸稈，一旦該技術(shù)推廣后原料價(jià)格大幅度上漲，則秸稈成型燃料與煤相比便沒(méi)有了競(jìng)爭(zhēng)力。 降低風(fēng)險(xiǎn)的有效措施首先是國(guó)家的政策導(dǎo)向，保護(hù)環(huán)境，焚燒污染嚴(yán)重的燃煤鍋爐，禁燒秸稈，大力宣傳、普及推廣環(huán)保效益好的生物質(zhì)鍋爐。在政策上扶持農(nóng)村從事秸稈成型燃料生產(chǎn)的專業(yè)戶，使這項(xiàng)技術(shù)盡快推廣，以產(chǎn)生較好的社會(huì)、環(huán)保和生態(tài)效益。其次是對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇最佳路線，保證生產(chǎn)設(shè)備在制造加工過(guò)程中的質(zhì)量和精度，降低壓塊成型的成本。 三、可行性分析 （一）符合國(guó)家環(huán)保政策 生物質(zhì)燃燒的灰塵及其他指標(biāo)的排放比煤低，排灰量?jī)H是標(biāo)準(zhǔn)煤灰量的十分之一。我國(guó)多數(shù)地區(qū)都采取禁燒秸稈的措施，大中城市已基本取締了2t以下的燃煤鍋爐，改燃清潔燃料（天然氣或電），而清潔燃料成本較高。當(dāng)秸稈成型機(jī)的生產(chǎn)率達(dá)到400kg/h．秸稈成型燃料成本為275元/t，售價(jià)420元，t，完全可替代煤作為2t以下燃煤鍋爐的燃料。 （二）國(guó)家政策支持 為推動(dòng)我國(guó)生物能源、生物材料等生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，國(guó)家發(fā)改委決定在2006-2007年實(shí)施生物質(zhì)工程高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)。力爭(zhēng)到“十一五”末，生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)替代1000萬(wàn)噸石油和節(jié)省500萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)展目標(biāo)。2006年12月8日，農(nóng)業(yè)部生物質(zhì)工程中心以及農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院博士后科研工作站成立儀式在京舉行，同時(shí)在京舉辦了農(nóng)業(yè)生物質(zhì)工程高層研討會(huì)。 （三）秸稈資源豐富 我國(guó)農(nóng)作物播種面積約1億公頃，年產(chǎn)生物質(zhì)約7億噸。遼寧省就是一個(gè)產(chǎn)秸稈的大省，大田種植面積為293萬(wàn)公頃，水田55萬(wàn)公頃，按每6.67公頃產(chǎn)50t秸稈(即畝產(chǎn)0.5t)計(jì)算，年產(chǎn)秸稈2600t。沈陽(yáng)有耕地66,67萬(wàn)公頃，其中玉米等旱田作物36萬(wàn)公頃，水稻作物15萬(wàn)公頃，年產(chǎn)秸稈380萬(wàn)噸。如果充分利用這些生物質(zhì)資源，將其加工成固體燃料，變廢為寶，將有力地促進(jìn)農(nóng)村和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 （四）為秸稈綜合利用開(kāi)辟一條新途徑，是未來(lái)可再生能源的一個(gè)發(fā)展方向。 秸稈的綜合利用包括秸稈粉碎還田、秸稈飼草加工、秸稈的其他加工利用（如利用秸稈制作沼氣、柴油等）。生物質(zhì)（秸稈）成型燃料足秸稈新能源綜合利用的又一途徑，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村能源的可持續(xù)發(fā)展，在中國(guó)農(nóng)村、城鎮(zhèn)中實(shí)行有著廣闊的應(yīng)用前景。 四、結(jié)論 若以行政村或鎮(zhèn)為基本單位，每個(gè)村或鎮(zhèn)建立一個(gè)小型或中型秸稈成型燃料加工廠。小型加工廠配一臺(tái)成型機(jī)，日產(chǎn)成型燃料3·4t，中型加工廠配兩臺(tái)成型機(jī)，日生產(chǎn)6—8t，可個(gè)人投資或村、鎮(zhèn)投資建廠，這樣可有效地減少原料的運(yùn)輸費(fèi)用。秸稈在地里自然風(fēng)干后，加工廠可以收購(gòu)原料的方式進(jìn)行生產(chǎn)，農(nóng)戶也可拿秸稈到加工廠進(jìn)行加工，加工廠收取一定費(fèi)用。這樣可使當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶親身認(rèn)識(shí)到秸稈深加工的益處，促進(jìn)秸稈成型燃料技術(shù)的推廣。在達(dá)到一定示范效果后，以點(diǎn)帶面，進(jìn)行大規(guī)模推廣，使沈陽(yáng)乃至遼寧省范圍內(nèi)廢棄秸稈得到充分利用，變廢為寶，保護(hù)環(huán)境，推動(dòng)可再生資源發(fā)展，服務(wù)“三農(nóng)”，發(fā)展我省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，同創(chuàng)新能源專業(yè)生產(chǎn)銷售秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)等生物質(zhì)燃料成型機(jī)械設(shè)備。