我国生物质（锯屑、稻壳、树枝、秸秆等）资源丰富，总量达9亿多吨，怛存在能源密度低、生产具有季节性、资源分散、运输难、储存损耗大等缺点，成为制约我国生物质规�；玫闹饕烤薄Ｉ镏使袒尚图际跏侵妇哂幸欢６鹊呐┝址掀锔稍锖笤谝欢ǖ难沽ψ饔孟�，可连续挤压制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料的加工工艺，该技术大大提高了单位体积燃料的品质，便于贮存和运输。
目前，我国生物质成型技术已取得了很大进展，但是仍存在着单位产量能耗大、设备可靠性差等缺点。本文主要研究了生物质成型的各种工艺参数，为延长生物质成型设备使用寿命，降低能源消耗提供参考。
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秸秆颗�；�、
秸秆压块机等生物质燃料成型机械设备。
1、生物质压缩成型技术
1.1生物质成型原理
植物细胞中含有纤维素、半纤维素和一定量的木质索。其中具有一定含水率的纤维素在力的作用下可以形成一定的形状，而木质素具有胶黏作用。当温度达到70~100℃时，木质素开始软化，并有一定的黏度，当达到200~300℃时，呈熔融状，黏度变高，此时若施加一定的外力，可使它与因受热分子团变形的纤维素紧密粘结，并与相邻颗�；ハ嘟航樱固寤湫�，密度增大，取消外力后，由于非弹性或粘弹性的纤维分子间的相互缠绕和绞合，其仍能保持给定形状，冷却后强度进一步增加，成为成型燃料。
1.2影响生物质成型的因素
影响生物质燃料压缩成型的因素很多，主要有生物原料本身（包括原料种类、粒度、含水率等）、成型压力、成型温度、成型模具形状及尺寸、压缩方式、成型工艺、成型过程的滞留时间、粘结剂等。
由于生物质材料的种类和成分不同，受压缩方式和压缩条件的影响，成型燃料的品质特性存在较大差异。生物质成型燃料的品质特性主要有燃烧特性和物理特性，物理品质特性直接决定了成型块的使用要求、运输要求和贮藏条件。
1.2.1生物质原料生物质原料具有流动性差、相互牵连力大的特性，是成型喂入和压缩的瓶颈。对于不同的原料、不同的含水率、不同的粒度，压缩特性有很大的差异，并对成型过程和产品质量有很大的影响。
1.2.1.1原料种类不同种类的原料，其压缩成型特性有很大差异。一般来说木材较难压缩，而纤维状植物秸秆等容易压缩。在冷压条件下，较难压缩的原料不易成型，易压缩的原料则较易成型。在热压条件下，像木材等虽然难于压缩，但其纤维素含量高，在高温条件下反而易成型，而植物秸秆等则不易成型。木质素含量高的农作物秸秆和林业废弃物非常适合热压成型。生物质内纤维素含量决定了其成型的难易程度。
1.2.1.2原料粒度原料的粒度影响压缩成型块的质量，也影响生产效率和能量消耗。一般来说，粒度小的原料容易被压缩，粒度大的原料较难被压缩。并且在相同的成型压力下，原料粒度越小，成型后的燃料密度越大，成型效果越好；原料粒度较大时，成型机不能有效地工作，使能耗大，产量小。
一般高压设备(1000~1500 bar)的颗�？梢允实贝笮�，10 mm左右为好；中、低压设备的颗粒应小些，但螺旋式设备的要求不能小于2 mm，否则影响密度和生产率。木屑、稻壳等由于粒度细小，筛除杂物即可直接使用，秸秆、麦秸需经专用设备粉碎，一般至粒度在10 mm以下。
1.2.1.3原料含水率水分是原料中最好的传热介质，可以降低成型过程中木质素软化和液化的温度，提高成型物料的表观导热系数，均匀成型物料的温度场。但当水分含量过高，加热过程产生的蒸汽不能从成型燃料中心孔排出，会造成燃料开裂，表面粗糙，甚至产生爆鸣等现象；而水分含量太低时，不利于木质素的塑化和热量的传递，则成型困难。一般要求原料的含水率在15%~25%左右；对于棒状成型燃料，要求原料的含水率不大于10%左右。活塞式成型机因其加工过程是间断式的，因此可以适当高些，为16%～20%。
1.2.2成型温度加热使生物质物料达到一定的温度，其主要作用为：①使生物质中的木质素软化、熔融而成为粘结剂；②使所压缩燃料的外表层炭化，减少挤压动力消耗：③提供物料分子结构变化所需的能量。对于热压成型机，一般温度控制在150~ 300℃之间比较适宜，温度过高，可使其水分气化，挥发分大量释放，导致成型物料疏松断裂，成型失败。
1.2.3成型压力与模具类型成型压力是生物质原料固化成型的最基本条件。对生物质原料施加压力的主要目的是：①破坏物料原来的物相结构，组成新的物相结构；②加强分子间的作用力，使物料变得致密均实；③为物料在模内成型及推进提供动力。随着成型压力的增大，成型块物质的结合力增大，结合强度提高，致密度大。同时，考虑成型压力过大对设备的要求相应提高，而对提高成型块性能不明显，易造成能源浪费，选取成型压力为60一90 MPa较为经济适宜。
1.2.3.1模具尺寸“成型模”是生物质成型的关键部件，模具的形状尺寸与成型压力有密切关系。因为大多数成型机都采取挤压成型的方式，即原料从成型模具的一端连续压入，又从另一端连续挤出，这时原料挤压所需要的成型压力与容器内壁面摩擦力相平衡，而摩擦力的大小与模具的形状尺寸有直接关系
1.2.3,2环模压缩比环模压缩比的大小决定了成型压力的大小。植物秸秆等原料的纤维素含量少，受到外力挤压时易发生形变，因此成型时所需的环模压缩比小，即成型压力较�。痪饽┑鹊南宋睾扛�，成犁时所需的环模压缩比大，即成型压力较大。因而，用不同生物质原料生产成型颗粒燃料，应采用不同的环模压缩比。植物秸秆等的压缩比在9~ 12之间，木屑废料等的压缩比在5~9之间。
1.2.4成型过程的滞留时间成型物料形状保持不变后，其在模具内所受的压应力随时间的增加而逐渐减小。因此，必须有一定的滞留时间，以保证成型物料中的应力充分松弛，防止挤压出模后产生过大的膨胀，也可使物料有较长时间进行热交换。
1.2.5添加剂 生物质在成型的过程中加入添加剂，以增加成型时的粘结力，减少动力输入，同时研究也发现一些添加剂还能阻止燃料燃烧时结渣。S．P．Bhattaeharya研究表明，使用添加剂（如石英砂、石膏、膨润土或粉煤灰等）能有效阻止生物质灰结渣。相对而言石膏和磷酸氢钙的抗结渣特性较差，膨润土的抗结渣特性较好，但是价格较为昂贵。添加剂一般都在予压前输送过程中加入，便于搅拌，在加入时一定注意均匀度，防止因比重不同造成不均匀聚结。
2、生物质压缩成型的工艺参数
2.1 生物质压缩成型工艺
按成型加压的方法不同来区分，技术较成熟、应用较多的技术有辊模挤压式、活塞冲压式、螺旋挤压式等3种。根据主要r芝特征的差别，国内外生产压缩燃料的丁艺大致可划分为冷压成型、热压成型和碳化成型3种主要形式。
2.1.1冷压成型工艺冷压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%。该成型方式原料最大含水率可达22%左右，但是由于原料没有加热软化，成型时所需压力较加热成型大。
辊模挤压式成型机属于冷压成型工艺，一般不需要外部加热，对原料含水率要求较宽，一般在10%~ 40%之间，其中最佳成型条件为18%左右；原料粒度要求小于10 mm；成型压力相对较大，在20~ 50 MPa之间。平模挤压成型机在压制纤维性物料时，原料水分在15%~ 25%(最佳18%左右)之间，一般不需要对原料进行干燥。
2.1.2热压成型工艺热压成型工艺是目前普遍采用的生物质压缩成型工艺，成型时加热温度通常调整为150~ 300℃之间，含水率一般控制在8%~12%之间。
活塞冲压式成型机：设备允许物料水分含量在20%左右，其中液压驱动活塞式成型机要求水分在12%以内，成型温度为160~ 200℃，原料粒度小于40 mm。
螺旋挤压式成型机：成型时温度通常在150~ 300℃，其中最佳成型温度在220~280℃之间；成型含水率一般控制在8010~ 12%之间；成型原料粒度要求小于40 mm；成型压力的大小随原料和所要求成型块的质量不同而异，一般在4.9~ 12.74 kPa之间。
2.1.3碳化成型工艺碳化是在隔绝或限制空气的条件下，将木材、秸秆等在400~600℃的温度下加热，得到固体炭、气体、液体等产物的技术。以生产炭为主要目的的技术称为制炭，以气体或液体的回收利用为重点的技术称为干馏，两者合称为碳化。
2.2各种生物质原料的最佳成型参数
下面是我国几种主要生物质原料在成型时的不同工艺参数要求：
棉杆热压成型的工艺参数：温度在150~ 260℃之间，粒度在0~ 12.5 mm之间，含水率在6%~10%之间。
玉米秆热压成型的工艺参数：原料含水率5%~ 15%，最适宜的水分含量是10%~15%，原料粒度1～5mm之间，温度为110℃左右。
小麦秸秆热压成型的_[艺参数：原料含水率5%~ 18%，最佳水分含量10%~ 15%，温度为110℃左右，原料粒度在1—5 mm。
水稻杆冷压成型的工艺参数：成型压力32 MPa，含水率10%，原料粒径4mm，粘结剂的添加比为4:1。
稻壳热压成型的工艺参数：稻壳粒度细小，筛除杂物即可直接使用，加热温度80~111℃，含水率15.4%~17.5%，成型压力8.8~ 11.5 MPa，粘结剂添加比为(2.85~ 4.25)：1。
3、讨论
生物质成型燃料的优点是环保性和经济性，随着保护自然生态环境意识的日益加强，国家相应配套政策的通过，以及该技术一些关键问题的解决，生物质燃料的市场覆盖率将逐渐扩大。但是由于多种因素影响，短期内可能不会出现期望中的全面应用。我国生物质成型燃料利用存在的问题主要有：一是秸秆原料的收集与存储，二是生物质成型燃料设备的快速磨损，三是生物质成型燃料燃烧过程中的结渣和沉积腐蚀。这些造成推广受到一定程度的限制。
本文围绕生物质成型的各工艺参数，如原料特性、成形工艺、工艺参数等，探讨它们对生物质燃料成型时的影响效果，为降低能耗，减少加工成本，减少对原料成型条件的限制和改进生产工艺提供理论依据。综合考虑成型效果及能耗情况，在条件允许的情况下，应该优先选择最适合的生物质成型工艺。
富通新能源主要生产销售秸秆颗粒机、秸秆压块机等生物质燃料成型机械设备，同时我们也有大量的生物质颗粒燃料。
