0、引 言
煤炭是我国主要常规能源，2006年原煤产量达23. 25亿t，但消费总量的84%用于直接燃烧，效率低，污染严重，生物质能是理想的替代能源之一，具有清洁和可再生等优点。
生物质颗粒燃料技术能充分利用煤和生物质能，具有热效率高、灰分少、固硫率高和生产成本低等优点，既能节约能源，叉能明显减少对大气的污染，国外生物质颗粒燃料技术的研究应用已有几十年历史。土耳其、西班牙等国用不同的生物质和黏结剂生产型煤，日本开发的高压成型设备，成型压力达200 MPa～400 MPa，用于生产生物质颗粒燃料，无需干燥工序。嘲国内清华大学开发的生物质颗粒燃料成型技术，成型压力为120 MPa，生物质添加量为15%～60%，贵州工业大学进行了生物质颗粒燃料固硫性能研究及经济分析，中国矿业大学、河南理工大学等对改性农作物秸秆作型煤黏结剂进行了实验探讨，本文采用正交实验法对生物质颗粒燃料生产工艺进行了研究，并利用红外光谱仪和显微观测研究了生物质颗粒燃料的成型原理，富通新能源专业生产销售
木屑颗粒机、
秸秆颗�；�、秸秆压块机等生物质颗粒燃料成型机械设备，同时我们我们还大量销售纯木屑颗粒燃料。
1、实验部分
1.1实验原料
麦秸秆：取自焦作农村，自然风干后，粉碎至3 mm以下备用PA。(OH)，（分析纯，含量≥95%）；原料煤：鹤壁烟煤，煤质特性见表1，破碎至5 mm以下备用。
1.2实验设备
黏结剂制备装置：5000 mL烧杯，JJ-2增力电动搅拌器，DL-1型1 kW电炉；型煤成型装置：内径D40 mm型煤模具，WJ-10B型机械式万能试验机；型煤微观结构观测系统：透射光显微镜，安装DH-CG400视频采集卡和super image图象分析软件的计算机；TENSOR 27红外光谱仪，德国Bruker公司生产。
1.3生物质颗粒燃料样品的制备
结合笔者研究实践和相关文献报道，采用“水浸一碱煮”工艺处理小麦秸秆，在制得浅黄色型煤黏结剂的同时，改变了小麦秸秆的理化特性，其生物质纤维组织变得疏松，吸附性增强，这有利于型煤成型时生物质纤维对煤粒的吸附和纤维之间的连接，将小麦秸秆经处理得到的混合物与粉煤混合均匀后在万能试验机上成型，再自然晾干即得生物质颗粒燃料样品。本文通过正交实验法确定生物质颗粒燃料的最佳生产工艺，实验中考虑小麦秸秆处理过程中碱煮的加热时间(treatment time，缩写TT)、碱液浓度(alkaliconcentration，缩写AC)和型煤加工的成型压力（briquetting pressure，缩写BP）三个因素，每个因素考虑三个水平，正交实验结果见表2。
1.4型煤性能指标的测定与结果分析
防水性、跌落强度和抗压强度是评价型煤性能的首要指标。防水性以水浸强度和水浸复干强度来表示，跌落强度是指将型煤从2m高处跌落到10mm厚钢板上，3次跌落后直径大于13mm部分的质量分数。抗压强度、水浸强度和水浸复干强度的测定分别参照相应的煤炭行业标准。
用数理统计中极差分析法对表2中的数据进行分析，并绘制生物质颗粒燃料各性能指标随成型压力、碱浓度和加热时间变化而变化的曲线，图1中，横坐标数值1，2，3分别同时表示成型压力的10MPa，20MPa，30MPa，碱浓度的2%，4%，6%和加热时间的3h，4h，5h。
由图1可知，随着成型压力的增大，型煤的跌落强度、抗压强度、水浸强度和水浸复干强度等各项性能指标均先升高后降低，并同时在成型压力为20MPa时达到极大值；随着碱浓度的增大，型煤各项性能指标也表现出先升高后降低的规律，均在碱浓度为4%时达到极大值；随着加热时间的增加，型煤各项性能指标先降低后升高，均在3h处达到极大值。由此可知，生物质颗粒燃料的最佳生产工艺条件应是：碱液浓度2%，处理时间2h，成型压力20 MPa，恰好与表2中第5号实验的工艺参数一致，
第5号实验型煤样品具有最佳的综合性能，其性能指标满足长途运输和露天堆放要求，第5号实验型煤样品的煤质分析见表3，和原煤相比，灰分增加量低，挥发分显著升高，含硫量大幅降低，表明该型煤具有易着火、固硫效果好的特点；研究中注重生物质能的利用，型煤中生物质的添加量约30%，而生物质的热值只有煤的一半型煤发热量，较原煤有所降低。综上分析，型煤煤质指标满足工业锅炉燃烧的要求。
与已报道的生物质颗粒燃料生产工艺的技术参数相比，本文研究的生产工艺具有工艺简单、生物质添加量大、成型压力低和型煤质量高等优点。
2、生物质颗粒燃料的成型原理
2.1小麦秸秆处理前后的红外光谱对比分析
小麦秸秆“水浸一碱煮”处理前后的红外光谱见图2。通过对比图2a和图2b中特征吸收峰的位置、强度变化，以及一些吸收峰消失和新峰出现的情况，确定小麦秸秆在处理前后化学成分的变化，据此研究黏结剂成分对生物质颗粒燃料成型影响。由图2可知，小麦秸秆处理前后的红外光谱存在很大差异，与图2a相比，图2b中2 922 cm-1处CH3和CH2的C-H伸缩振动，1163 cm-1处纤维素和半纤维素的C-O-C伸缩振动和901cm-1处纤维素特征吸收峰的强度降低，表明秸秆原料在处理过程中存在降解反应，生成液态小分子化合物及其他物质，与过量碱液等共同组成型煤黏结剂。
2.2生物质颗粒燃料微观结构的观察分析
生物质颗粒燃料薄片的显微图片见图3，其中黑色部分是煤粒，灰色条状物是改性的生物质纤维，灰白色部分是型煤黏结剂的固化产物。生物质纤维形成的立体网状结构成为生物质颗粒燃料的骨架，对煤粒有明显的联结、包裹作用；型煤黏结剂填充到型煤内部各处孔隙中，起黏结作用，生物质颗粒燃料的整体一结构类似钢筋混凝土，生物质纤维相当于钢筋，大、小煤粒分别相当于石子和沙子，型煤黏结剂相当于水泥，大煤粒周围被由小煤粒、生物质纤维以及型煤黏结剂的固化产物组成的混合物包围和固定，型煤成型是其内部各组分间相互作用的结果，
2.3生物质颗粒燃料的成型原理
改性的生物质纤维在型煤内部形成立体网状结构，对煤粒有明显的联结、包裹作用；型煤黏结剂在型煤内部各组分间起黏结作用。常见的生物质颗粒燃料技术是直接将生物质和粉煤混合后高压成型，成型压力一般在100MPa以上，本文研究的生物质颗粒燃料技术，既利用改性生物质纤维的联结作用，又利用型煤黏结剂的黏结作用，使成型压力大大降低，仅为20 MPa，有利于将低型煤生产能耗，也适合我国大量采用低压成型设备的国情。
3、结 论
1)通过实验确定了生物质颗粒燃料的最佳生产工艺：碱液浓度为2%，处理时间为2h，型煤成型压力为20 MPa。采用该工艺生产的型煤，其性能指标和煤质指标满足储存运输和锅炉燃烧的要求。
2)红外光谱分析表明，小麦秸秆在处理过程中存在降解反应，生成液态小分子化合物及其他物质，与过量碱液等共同组成型煤黏结剂。
3)通过对生物质颗粒燃料微观结构的观察分析表明，改性生物质纤维形成的立体网状结构成为型煤的骨架，黏结剂在型煤各组分间起黏结作用。型煤成型是其内部各组分间相互作用的结果。
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