生物质能源转化技术与应用——生物质压缩成型燃料生产技术和设备

  摘要：生物质能源是唯一可再生、可替代化石能源转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注，生物质能源替代化石能源利用的研究和开发，已成为国内外众多学者研究和关注的热点。本系列讲座主要介绍以生物质资源为主要的组成原材料，通过不同途径转化为洁净的、高品位的气体、液体或固体燃料。本讲主要综述生物质成型燃料的种类、研究与开发利用进展状况。重点讨论了生物质成型燃料的生产技术和设备，并指出了目前存在的主体问题和今后的发展方向。

  生物质压缩成型燃料是生物质能源转化与利用的一个重要领域。它是将木质类的木屑，树叶、稻草等，在一定粒度和含水率的条件下，在50～200MPa高压和150～300℃高温下，或不加热和不加粘结剂条件下，压缩成棒状、粒状、块状及其它形状，具有一定密实度的成型物。大范围的应用于工业锅炉、民用炉灶等场合，还可进上步加工成型炭和活性炭。由于成型燃料具有相对密度大(约1.2)，便于贮存和运输，含水率低(8%以下)，含挥发物高(75%以上)，含灰分低(一般小于5%)，热值高，着火容易，使用起来更便捷，燃烧完全，燃烧时几乎不产生SO2，因此不会造成了一定的环境污染，故亦称为“清洁燃料”，也可作为气化炉的燃料。成型燃料堪称一种理想能源，有着广阔的市场开发前景。

  国外生物质压缩成型燃料的开发工作始于20世纪40年代，1948年日本申报了利用木屑为原料生产棒状成型燃料的第一个专利。50年代初期生产出了商品化的棒状成型机，60年代成立了木质成型燃料行业协会。70年代初，美国又研究开发了内压滚筒式粒状成型机。亚洲除日本外，泰国、印度、菲律宾等国从80年代开始也都先后开展了生物质致密成型机设备及成型工艺方面的研究。

  我国从20世纪80年代起开始致力于生物质致密成型技术的研究。中国林业科学研究院林产化学工业研究所在“七五”期间承担了生物质致密成型机及生物质成型理论的研究课题。于1990年研究开发成功棒状成型燃料成型制造工艺设备系统。于1998年率先研究开发成功颗粒成型燃料热成型制造工艺设备系统。

  辽宁省能源研究所开展了生物质固化成型技术中使用的压缩成型机械及生物质压缩成型原理、压缩成型主要影响因素、压缩成型工艺等方面的研究工作。河南农机研究所对环模生物质颗粒燃料成型机影响成型的各重要的因素进行了分析及试验研究，研究了不同生物质原料、粒度、含水率、环模孔长径比等因素与颗粒成型率及吨料电耗的关系，确定了生物质颗粒燃料的最佳成型条件。浙江大学也开展了对切碎棉秆进行高密度压缩成型试验，研究了压力、温度和切碎棉秆粒度大小对成型块松弛密度的影响。华东船舶工业学院也开展了生物质固体燃料成型机研究工作，并申请了专利。

  成型机是生产成型燃料的关键设备，它的性能优劣直接影响到产品质量的好坏和生产所带来的成本的高低，由于棒状压缩成型燃料在成型机中挤压力很高(一般50一200MPa)，而这么高的挤压力主要由成型物料与成型套筒之间的磨擦力所产生，因而套筒的磨损十分严重。另外，在成型的过程中，为维持正常操作，生产出高品质的产品，减少磨擦力，延长套筒常规使用的寿命，需要对套筒进行适当的加温。因此，对成型套筒的材质要求十分苛刻，不仅要求材料具备很好的耐磨性，而且还要有良好的导热性和可加工性，且价格低。进口成型套筒

  材料的化学成分除了Fe以外含C 3.15%，Si 2.589%，Ni 0.882%，P 0.037%，S 0.032%，Cr 0.602%(均为质量分数，下同)。典型的3种国产套简化学成分(除了Fe以外)见表1，材料物理性能见表2。3种套筒经实际运行，从耐磨性、传热、可切削性看，均达到一定的要求，但1号和3号的价格较便宜，这种套筒常规使用的寿命超过1000h。

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  1月18日，北京市发展和改革委员会北京市住房和城乡建设委员会北京市生态环境局发布关于组织并且开展可再次生产的能源供暖（制冷）项目典型案例申报工作的通知。详情如下：北京市发展和改革委员会北京市住房和城乡建设委员会北京市生态环境局关于组织并且开展可再次生产的能源供暖（制冷）项目典型案例申报工作的通知京发改

  ——访中国农业大学生物质工程中心原主任、教授程序中国能源新闻网记者苏伟与风电和光伏发电等可再次生产的能源欣欣向荣的发展状况相比，目前我国生物质能产业的发展并不尽如人意。其中原因是什么？如何走出困境？日前，中能传媒记者正常采访了中国农业大学生物质工程中心原主任、教授程序。中能传媒：我国《“十

  1月9日，浙江省生态环境厅发布关于加强集中供热区域生物质锅炉治理的建议的答复，其中提出，推进生物质锅炉替代淘汰。2018年以来，累计淘汰生物质锅炉700余台，全省总数已降至1400台左右。其中，空气质量形势严峻的杭州、湖州市已基本淘汰集中供热区、天然气管网覆盖区、建成区范围内的生物质锅炉。发

  12月26日，国家能源局综合司、生态环境部办公厅、住房城乡建设部办公厅发布关于开展全国可再次生产的能源供暖（制冷）典型案例汇编（2023）工作的通知，通知显示，申报项目类型最重要的包含采用了太阳能、地热能、生物质能、风能、海洋能等可再次生产的能源用于供暖（制冷）、供热工业利用、供热农业利用、供热综合利用

  12月26日，国家能源局发布关于开展全国可再次生产的能源供暖（制冷）典型案例汇编（2023）工作的通知。申报项目类型最重要的包含采用了太阳能、地热能、生物质能、风能、海洋能等可再次生产的能源用于供暖（制冷）、供热工业利用、供热农业利用、供热综合利用等领域的项目。申报项目应正常运行至少2个周期，且目前正常

  为推进农村可再次生产的能源综合开发利用，提升行业管理能力和服务水平，进一步抓好农村沼气安全生产管理和北方农村地区冬季清洁取暖技术服务工作，近日，农业农村部生态总站在京举办了农村可再次生产的能源利用技术培训班。此次培训以线上形式举办，重点围绕农村沼气、太阳能光热光伏、秸秆能源化等可再次生产的能源利用

  实施农村清洁取暖改造是一项复杂的系统工程，涉及能源供给、热源改造、住房保温等多个环节。要实现农村清洁取暖的可持续发展，必须以市场为主导，以各取所需、温暖过冬、经济可承受为目标。但现状是，以政府支持项目为主导，过度依赖中央财政补贴，地方配套资金捉襟见肘，个别地方甚至会出现低价竞标的情

  北极星垃圾发电网获悉，国网新能源云发布关于2023年度第2次可再次生产的能源电价附加补助资金转付情况的公告，2023年11月，财政部下达公司可再次生产的能源电价附加补助资金年度预算2,550,000万元，其中：风力发电1,224,013万元，太阳能发电1,225,165万元，生物质能发电100,822万元。公示如下：关于2023年度第2次可

  11月24日，内蒙古自治区财政厅发布关于提前下达2024年可再次生产的能源电价附加补助资金预算的通知。补贴范围有风电、太阳能、生物质等发电项目，详情如下：内蒙古自治区财政厅关于提前下达2024年可再次生产的能源电价附加补助资金预算的通知内蒙古电力（集团）有限责任公司：根据财政部、国家发展改革委、国家能

  农村清洁取暖现实问题和对策研究（来源：中能传媒研究院作者：任彦波武亭）推进北方地区冬季清洁取暖，农村是重点也是难点。近年来国家大力实施清洁取暖项目工程，引导和培育了农村清洁取暖市场。当前，推进北方地区冬季清洁取暖进入承前启后的关键时期，一种原因是实施完改造的地区如何巩固成果，如何保

  当地时间11月9日，欧盟委员会批准了一项6000万欧元的荷兰援助计划，以支持受俄乌冲突影响的荷兰公司实施可再生供热项目。该援助将采取直接赠款的形式，支持已实施可再生热力项目并因2022年和2023年生物质和电力成本增加而面临财务流动性短缺的公司。

  北极星垃圾发电网获悉，西双版纳州人民政府发布《西双版纳州绿色能源发展“十四五”规划》，加快新能源产业高质量发展规划，新能源开发成效显著。一是建成勐海县恒鼎光伏、协鑫光伏农业发电厂和25个村级光伏扶贫电站等。二是建成生物质颗粒燃料加工厂3个，年生产颗粒燃料4万吨、工业木炭0.3万吨，完成投资1亿

  日前，中国政府采购网发布了兴隆县农业农村局兴隆县2021年农村生物质清洁取暖燃料颗粒采购项目公开招标公告。预算金额约3554万元，投标时间截止至2021年09月15日09点30分（北京时间）。详情如下

  摘要：为模拟周围湍流气体中生物质颗粒的热化学转化和交互作用，提出了生物质热解和燃烧的数值模拟方法。反应混合气模拟气相质量、动量和能量交换的气体粒子交互作用包括在双向耦合项中。通过双向耦合对生物质颗粒转化时间影响的分析发现：颗粒体积分数大于10-5。在恒定体积分数下，由于在较小颗粒的情

  扑克导言：青山绿水就是金山银山，在这样的伟大号召之下，全国上下展开了经年的环保风暴。即便在煤炭资源较为丰富的北方地区，传统的烧煤取暖方式也已经被叫停两年，最主要的缘由是烧煤的排放物对环境破坏太大。可惜的是，想象中美好的天然气并没有及时发挥最大的作用，以至于即便进入了隆冬，河北省

  解决秸秆焚烧问题，要探索以秸秆为原料的新型生态产业种植业、养殖业、农副产品加工业和秸秆工业四业相结合的高级阶段生态产业模式。近年来，由于对空气质量的关注，焚烧秸秆这种破坏环境的行为被推上公众舆论的风口浪尖。禁止秸秆焚烧，政府年年强调，有关部门大力整治，乡镇干部更是严防死守。然而，

  今年10月，四川省发改委下达2013年省级战略性新兴起的产业发展专项新能源和节能环保产业第一批项目计划，遂宁市有4个项目进入计划，获得专项资金2130万元支持。据悉，在这2130万元专项资金中，四川中腾能源科技有限公司20万吨/年液化气深加工装置项目获得1080万元。其他3个项目分别是遂宁市瑜新纺织有限公司回收利用废弃物质加工生产三维卷曲中空纤维生产线万元资金;遂宁市兴宇农业生物科技有限公司固体有机废弃物资源化循环利用与开发建设项目获得330万元资金;蓬溪县天桥木业有限公司新型环保生物质颗粒燃料生产线万元资金。

  据英国《卫报》网站11月9日报道，有报道称木质颗粒作为一种新能源，在世界范围内应用之后，新发电站对木质颗粒的需求增加引起了持续性的恐慌。英国新一代的生物质能发电站不得不从几千英里以外寻找数百万公顿的木材来满足他们的全部生产所需。这使人们对这项新技术的可持续性产生了怀疑。部长们相信到2020年生物技术能够提供英国11%的能源，一定程度上能帮助英国解决减少碳排放承诺的问题。环境署估算燃烧成形生物质发电，同燃煤电站相比，能够减少多达90%的温室气体排放量。英国有八个生物质能发电站，包括德拉克斯发电站的一个单元，都在运行当中，还有七个正在准备中。但现在环境组织

  在成武县的大森科技生物质燃料二期工程车间内，工人们正对设备进行安装调试。据了解，二期工程建成后，企业年生产能力可达到45万吨，年产值达到4.5亿元，将成为亚洲最大的生物质能源生产企业。锯末、刨花、树皮……林木加工企业的下脚料在大森（菏泽）生物质能源公司，经过自动完成切片-粉碎-除杂-精粉等工艺，全部制成颗粒状可直接燃烧的新型、清洁、高效燃料。“它不仅仅是一种新型燃料，更有利于企业节能减排。”企业负责人祝高夫表示。自去年11月份一期工程正式开工生产以来，企业已经实现销售收入2亿多元。公司新上马的二期工程

  10月24日，记者从海南出入境检验检疫局获悉，近期，海南省一批4030吨、64.9万美元的生物质木质颗粒经检疫合格顺利出口韩国，这是海南首批出口的新型生物质燃料。生物质燃料是以农林废弃物为原料，经烘干、粉碎、挤压等加工方式制成的新型燃料，具有发热量高，清洁环保等优点，是能源领域新兴产业。

  规模化生物质颗粒燃料生产线日从河北承德科技局获悉，由南京林业大学、河北丰宁宏森木业有限公司等5家单位合作开发的“规模化生物质颗粒燃料生产线及其关键制造技术的研究与开发”项目日前通过专家鉴定。据了解，该项目在国内率先开发出具有自主知识产权、目前国内产能最大和自动化程度最高的规模化生物质颗粒燃料生产线，研究了多道钻石辊式筛选与比重力分选相结合的清洁生产技术，解决了高含水率碎料分选难题，减轻了生产设备的磨损，显著提高了设备的使用寿命和生物质颗粒燃料产品的质量。研究人员还设计了原料粉碎、分选和颗粒成型等多种新型生物质颗粒燃料设备，设计的直径800毫米

  北极星垃圾发电网获悉，西双版纳州人民政府发布《西双版纳州绿色能源发展“十四五”规划》，加快新能源产业高质量发展规划，新能源开发成效显著。一是建成勐海县恒鼎光伏、协鑫光伏农业发电厂和25个村级光伏扶贫电站等。二是建成生物质颗粒燃料加工厂3个，年生产颗粒燃料4万吨、工业木炭0.3万吨，完成投资1亿

  6月12日起 广州市燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染物特别排放限值

  北极星电力网获悉，广州市生态环境局发布关于广州市燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染物特别排放限值的通告，规定自2023年6月12日起，新建燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染物特别排放限值。通告实施之日前已建成或环境影响评价文件已通过审批的燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉，

  6月12日起 广州市燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染物特别排放限值

  广州市生态环境局发布关于广州市燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染物特别排放限值的通告，规定自2023年6月12日起，新建燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染物特别排放限值。通告实施之日前已建成或环境影响评价文件已通过审批的燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉，自2024年3月12日起执

  1月12日，惠州市人民政府发布关于惠州市燃气锅炉、新建燃生物质成型燃料锅炉执行大气污染物特别排放限值的通告，详情如下：惠州市人民政府关于惠州市燃气锅炉、新建燃生物质成型燃料锅炉执行大气污染物特别排放限值的通告惠府〔2023〕3号为深入打好污染防治攻坚战，进一步做好我市大气污染防治工作，强

  12月4日，大唐安徽发电有限公司660MW超临界燃煤机组直燃耦合生物质发电项目顺利通过72小时试运行，正式投产。▲项目投产现场这是目前国内最大的燃煤机组耦合生物质发电项目，也是国内首台套生物质散料直接破碎燃煤耦合掺烧项目。该项目自5月份启动建设，克服无成熟经验借鉴、系统设备集成创新、燃料收

  10月24日，广州市生态环境局发布广州市燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染物特别排放限值的通告（征求意见稿），公开征求意见。新建锅炉自通告实施之日起，在用锅炉2023年10月1日起，执行颗粒物≤10mg/m3、二氧化硫≤35mg/m3、氮氧化物≤50mg/m3的燃生物质成型燃料锅炉、燃气锅炉执行大气污染