生物质能是唯一直接来自于太阳能并可储存运输的可再生能源。与传统化石类能源相比，它具有分布范围广、数量大、可再生等优点。生物质颗粒燃料冷态致密成型技术，是一种重要的生物质资源化利用基础技术之一，可有效地解决储运瓶颈。该项技术在国外已得到了较大的发展，在我国也有了一定的研究基础，具有很大的发展空间。近年来，我们对不同的生物质冷态致密成型机理进行了深入的研究，用不同种类生物质进行了冷态致密成型试验，深入分析了原料种类、粒度、含水率对颗粒燃烧的成型率、密度、抗碎性及吨料能耗的影响，在此基础上开发出了系列高效生物质颗粒燃料冷态致密成型设备。为生物质颗粒燃料冷态致密成型技术在我国的大规模推广应用奠定了基础，同创新能源专业生产销售木屑颗粒机，木屑制粒机专业压制生物质颗粒燃料。 1、生物质冷态致密成型技术及设备 1.1生物质颗粒冷态致密成型机理 粉碎后的生物质颗粒，在较低的压力作用下开始破裂，由于断裂程度不同，形成不规则和大小不一的颗粒。在较高压力作用下，细小的颗粒之间容易发生紧密充填，其颗粒的密度和强度显著提高，此外生物质所含的腐殖质、树脂、蜡质等足固有的天然粘结剂，在致密成型过程中发挥有效的粘结作用。生物质颗粒冷态致密成型过程如下：在成型初期，较低的压力传递至生物质颗粒土，使原先松散堆积的固体颗粒排列结构开始改变，内部空隙率减少；当压力逐渐增大时，生物质颗粒在压力作用下破裂，变成更加细小的粒子，并发生变形和塑性流动，粒子开始填充空隙。粒子间更加紧密地接触而互相啮合，一部分残余应力贮存于颗粒内部，使粒子间结合更牢固。在生物质内存在适量的水是一种润滑剂，使粒子间的内摩擦变小，流动性增强，从而促进粒子在压力作用下滑动而嵌合。颗粒内部粒子越细小，粒子间充填程度就越高，接触越紧密，颗粒强度越大。生物质中的含水率较低时，粒子得不到充分延展，与四周的粒子结合不够紧密，不能成型；生物质含水率过高时，成型过程中较多的水分被挤出后，分布于粒子层之间，使得粒子不能紧密结合．也不能成型。因此，在同一种原料中，含水率的高低是冷态致密成型的关键因素之一。 1.2生物质颗粒冷态致密成型设备 生物质颗粒冷态致密成型设备系统由生物质粉碎设备即秸秆粉碎机、秸秆颗粒机、生物质颗粒冷态成型设备与降温干燥分离设备组成。粉碎设备利用刀切与锤击组合方式将生物质切揉制粉，它可使含水率在30%以下的生物质制成粒度小于5mm的生物质粉；冷态致密成型设备采用生物质颗粒冷态致密成型机，它是本系统的核心，可生产颗粒的密度为0.9—1.3x10kg/m3．成型直径为6~13mm、长度为10—30mm；后处理设备可对颗粒进行降温干燥，使产品温度低于30，含水率小于13%，使之更易储存与运输。 颗粒冷态致密成型系统与热成型系统相比具有原料适用性广、吨料电耗低、易工业化生产等特点，其比较见表1。冷态致密成型设备的成型模其在常温下工作，降低了对其材料高温物理性能的要求，延长了使用寿命，缩短了维修周期，提高了工作效率。由于冷态致密成型的生物质颗粒未经高温，使得原料中的生化成份得到了有效保留，成型颗粒不但可作为燃料使用，还可作为动物饲料，扩展了生物质成型颗粒的应用范围。 2、经济性分析 以建一条生产能力为500kg/h生物质颗粒生产线为例，设备投资如表2，颗粒燃料成本构成见表3。 本生产线以每天生产10小时每年300天计，产量为1500吨／年。如颗粒燃料以240元／吨出售，年利润可达11万元，两年时间即可收回投资，可见本项目具有较好的经济性。 3、应用前景 生物质颗粒燃料冷态致密成型技术是一种生物质能源化利用的基础技术，它可以改善生物质的燃烧特性，提高生物质能的利用效率。 3.1满足农村能源需求，减轻一次能源供应压力 在我国农村地区，生物质通常是以直接燃烧的。方式作为炊事燃料利用。由于农户所用的炉灶简单，热效率只有18%左右，燃烧时产生大量的粉尘和有害气体污染了环境，资源浪费十分严重。平均每个农户每天大约需要燃烧15kg秸秆，累计年消耗量为5t左右。这意味着在大多数秸秆资源丰富的省份，农户基本上要将秸秆全部用掉，才能维持秸秆的供需平衡。在一些人均耕地和农作物产量较少的西部边远地区和山区，农户为了维持正常的生活燃料需要，光依靠秸秆是不够的，不得不大量砍伐森林植被，从而导致了严重的水土流失和生态破坏。生物质颗粒燃料专用炉具的热效率可达90%，每个农户每年只需消耗1.5吨秸杆就可以满足全年的生活用能需要。全国可有数亿吨的生物质资源进入商业用能领域，从而减少化石能源的消费比例。 在一些经济较发达的农村，已开始使用煤、液化气等优质燃料作为炊事燃料，这就造成了大量的秸秆被废弃在田间地头或在田间直接焚烧，不仅浪费了资源，严重污染了环境，同时也增加了优质能源的消耗量。如在当地建生物质颗粒燃料生产厂，由于原料收集半径小，运输成本低，当地农民和加工企业都可以获利。致密成型后的生物质颗粒，其燃烧特性有了较大的改善，完全可以代替煤等优质燃料作为炊事燃料，减轻能源供应压力。 3.2提高生物质能工业化利用的技术经济可行性 由于生物质具有能量密度低、分布范围广、含水率高等原因，其储运成本较高。采用生物质颗粒燃料冷态致密成型技术后，使其堆积密度可达0.5x103kg/m3以上，含水率在15%以下，从而可解决长距离输送与贮存的瓶颈问题。使原来由于经济性原因不能大规模推广的气化、液化等技术具有了可行性。另外，致密成型后提高了其能量密度，其燃烧特性与煤比较接近，可在燃煤用能设备上直接利用或对设备稍加改进加以利用，因此可以说，生物质原料制成颗粒燃料后大大提高了其工业化利用的经济性。 3.3建设能源农场，保护生态环境，稳定持续的提供生物质能源 利用荒山、河岸、滩涂等闲地，并与国家林业生态工程退耕还林、速生丰产林等工程相结合，建立具有多种能源植物的能源农场。利用冷态致密成型技术把这些生物质原料制成颗粒燃料，可使能源农场变成优质商品能源供应基地，稳定持续的提供生物质能。这对于加强生态建设，开发落后地区资源，发展地方经济，增加农民收入都有重要的意义。