生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展前景

陳曉紅，王智勇，毛天宇

（交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津 300000）

現(xiàn)階段，生物質(zhì)能利用方式有多種，但技術(shù)較為成熟、可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用的主要有生物質(zhì)發(fā)電、生物液體燃料、沼氣和生物質(zhì)成型燃料四種。按照能源形式，生物質(zhì)能技術(shù)可以分為固態(tài)技術(shù)、液態(tài)技術(shù)和氣態(tài)技術(shù)，如圖1所示。

圖1 生物質(zhì)能技術(shù)

1 我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)展利用現(xiàn)狀

“十三五”時(shí)期，我國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)得到較快發(fā)展，其中生物質(zhì)發(fā)電和液體燃料已形成了一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模，生物質(zhì)成型燃料、生物天然氣等發(fā)展也已起步，發(fā)展勢(shì)頭良好[1]。

現(xiàn)階段，限制生物質(zhì)成型燃料發(fā)展的主要因素有：大多數(shù)生物質(zhì)體積密度和能量密度低，且過(guò)于分散，集中困難，運(yùn)輸、儲(chǔ)存費(fèi)用都相對(duì)較高；受季節(jié)因素影響，供應(yīng)不穩(wěn)定；生物質(zhì)組成性質(zhì)差異大；我國(guó)在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)政策方面缺乏標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)和相應(yīng)的激勵(lì)、扶持措施；宣傳力度不夠；生物質(zhì)能的生產(chǎn)設(shè)備昂貴，生產(chǎn)工藝不過(guò)關(guān)，生產(chǎn)水平低下。

2 現(xiàn)階段生物質(zhì)成型燃料技術(shù)水平

目前，國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)完成的生物質(zhì)固化成型設(shè)備按成型燃料尺寸主要有兩大類：壓塊成型機(jī)和顆粒狀成型機(jī)。根據(jù)燃料成型橫截面直徑，大于25 mm的為壓塊、寸小于15 mm的為顆粒，目前這兩類設(shè)備使用較為普遍。但從節(jié)能和生產(chǎn)效率考慮，壓塊成型設(shè)備更有優(yōu)勢(shì)，它是生物質(zhì)燃料生產(chǎn)的專業(yè)設(shè)備，而顆粒燃料成型設(shè)備是從生產(chǎn)顆粒飼料制粒機(jī)改裝而來(lái)。

2.1 部分關(guān)鍵技術(shù)已取得突破

我國(guó)在生物質(zhì)固體成型燃料的研究方面，關(guān)鍵技術(shù)已取得一定程度的突破，特別是壓模輥壓式成型技術(shù)，產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際同類先進(jìn)水平。此項(xiàng)技術(shù)的突破有效地解決了現(xiàn)階段我國(guó)在生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)中功率大、效率低、成型部件磨損嚴(yán)重、壽命短等嚴(yán)重制約因素，可實(shí)現(xiàn)一定程度的商業(yè)化生產(chǎn)。

2.2 傳統(tǒng)制粒技術(shù)成本高

我國(guó)生物質(zhì)制粒采用的方法仍較為傳統(tǒng)，過(guò)程為：原料從環(huán)模內(nèi)部加入，經(jīng)由壓輥碾壓擠出環(huán)模而成粒狀。其工藝流程包括原料烘干、壓制成型、燃料冷卻、包裝、運(yùn)輸?shù)?，壓制過(guò)程需要消耗大量能量，占總耗能的25%～35%，加之成型過(guò)程中對(duì)機(jī)器的磨損比較大，整體成本較高。

2.3 生物質(zhì)成型燃料發(fā)展現(xiàn)狀

2.3.1 全球生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展現(xiàn)狀

資料顯示，截至2015年底，全球生物質(zhì)成型燃料年產(chǎn)量約為3 000萬(wàn)t，世界上最大的生物質(zhì)成型燃料消費(fèi)地區(qū)在歐洲，年均消費(fèi)量約為1 600萬(wàn)t。其中，北歐國(guó)家生物質(zhì)成型燃料消費(fèi)比重最大，表現(xiàn)最為明顯的是瑞典，生物質(zhì)成型燃料供熱約占其供熱能源消費(fèi)總量的70%。

2.3.2 中國(guó)生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，我國(guó)生物質(zhì)成型燃料年利用量約有800萬(wàn)t，在中小城市發(fā)展迅猛，主要用于供暖和工業(yè)供熱等領(lǐng)域?，F(xiàn)階段，我國(guó)生物質(zhì)成型燃料主要用于供暖和供熱產(chǎn)業(yè)，還正處于規(guī)?；l(fā)展初期，成型燃料機(jī)械制造、專用鍋爐制造、燃料燃燒等技術(shù)正處于初步發(fā)展階段，技術(shù)還有待加強(qiáng)，商業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展的整體基礎(chǔ)薄弱。

2.4 國(guó)內(nèi)生物質(zhì)燃料鍋爐生產(chǎn)廠家

2.4.1 國(guó)內(nèi)主要生物質(zhì)成型燃料研究院

我國(guó)在生物質(zhì)成型燃料研究方面，比較著名的研究機(jī)構(gòu)主要包括中國(guó)林業(yè)科學(xué)院林產(chǎn)化工所、西北農(nóng)林科技大學(xué)、南京林業(yè)化工研究所等。

2.4.2 我國(guó)主要生物質(zhì)成型設(shè)備生產(chǎn)廠家

國(guó)內(nèi)在生物質(zhì)成型方面研究比較成熟廠家主要有江蘇正昌糧機(jī)股份有限公司、北京盛昌綠能科技有限公司、海南省能源研究所、清華大學(xué)國(guó)能惠遠(yuǎn)生物質(zhì)發(fā)展有限公司、遼寧華光生態(tài)工程技術(shù)研究所、洛陽(yáng)恒生能源設(shè)備有限公司和廣州迪森熱能公司等，其在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。

近年來(lái)，我國(guó)生物質(zhì)爐具和鍋爐研究發(fā)展也有長(zhǎng)足進(jìn)步，其中比較著名的有湖南萬(wàn)家、廣州迪森公司、北京老萬(wàn)、山東多樂(lè)公司、重慶良奇公司和北京桑普等廠家。

2.5 生物質(zhì)成型燃料的應(yīng)用范例

2.5.1 牛奶企業(yè)蒸汽鍋爐

武漢光谷藍(lán)焰新能源公司2015年為一家知名牛奶企業(yè)建設(shè)了兩臺(tái)15t和10t的生物質(zhì)成型燃料鍋爐，截至2017年底，兩個(gè)鍋爐年產(chǎn)蒸汽約12萬(wàn)t，相當(dāng)于1 000萬(wàn)m3天然氣或2.1萬(wàn)t煤炭燃燒所釋放的熱量。

2.5.2 牛奶企業(yè)蒸汽鍋爐

承德市本特生態(tài)技術(shù)公司研究開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)成型燃料主要用于滿足農(nóng)村小片集中供暖。從2014年開(kāi)始，隨著國(guó)家環(huán)保政策的縮緊，該公司迅速擴(kuò)張，在京津冀和遼寧四省市分別建成33個(gè)鍋爐。與傳統(tǒng)供暖相比，其單位熱量所需原料大幅減少，而污染物和碳排放比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低40%左右。

2.6 生物質(zhì)成型燃料的優(yōu)點(diǎn)

生物質(zhì)成型燃料（BiomassMouldingFuel，簡(jiǎn)稱“BMF”）的原理是將秸稈、農(nóng)林廢棄物等作為原材料，經(jīng)粉碎、混合、擠壓、烘干等一系列工藝，制成塊狀、棒狀、顆粒狀等各種形狀，成型后密度較大，便于運(yùn)輸，直接燃燒的一種新型清潔燃料。壓制成型后的生物質(zhì)燃料燃燒性能得到極大改善，熱值有很大提升，它是世界范圍內(nèi)進(jìn)行廣泛推廣的一種生物質(zhì)利用的有效方式，高效、潔凈化，可以替代秸稈和煤等化石燃料。成型燃料有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸；使用方便、衛(wèi)生；燃燒特性大為改善；燃料利用率高；是清潔能源,有利于環(huán)保。

3 我國(guó)生物質(zhì)成型燃料發(fā)展存在的問(wèn)題及前景

3.1 我國(guó)生物質(zhì)成型燃料存在問(wèn)題

在我國(guó)，生物質(zhì)成型燃料用于供熱產(chǎn)業(yè)已有多年，并初步具備規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)。但由于政策、技術(shù)、傳播和認(rèn)識(shí)等種種原因限制，技術(shù)先進(jìn)、能批量投入生產(chǎn)、價(jià)廉物美、使用可靠、滿足用戶多種要求的產(chǎn)品并不多，其主要存在以下問(wèn)題。

3.1.1 認(rèn)識(shí)不夠深入

由于一些地方政府對(duì)生物質(zhì)材料的清潔性認(rèn)知不足，目前其在能源供應(yīng)中所占比重還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。一是從未聽(tīng)過(guò)，政府部門(mén)大多數(shù)人甚至包括一些領(lǐng)域?qū)＜遥瑢?duì)生物質(zhì)成型燃料所具有的一系列特性認(rèn)識(shí)不夠，許多用能單位根本就不知道這類產(chǎn)品，更談不上推廣應(yīng)用。二是尚未形成共識(shí)，社會(huì)各界，特別是政府部門(mén)對(duì)生物質(zhì)成型燃料認(rèn)識(shí)還不夠充分，嚴(yán)重制約生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展。

3.1.2 技術(shù)有待提高

雖然成型技術(shù)有了很大發(fā)展，但是受制于市場(chǎng)、人力成本等因素，其在技術(shù)研究方面還有很多欠缺，特別是壓實(shí)技術(shù)所需壓實(shí)成型設(shè)備。高壓成型設(shè)備價(jià)格昂貴，我國(guó)依賴進(jìn)口，嚴(yán)重增加了生物質(zhì)能的成本，成為限制生物質(zhì)能利用的一項(xiàng)關(guān)鍵因素[5]。

3.1.3 后期服務(wù)和配套嚴(yán)重不足

生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)后，不能提供良好的后期服務(wù)，運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、供應(yīng)等服務(wù)措施跟不上，造成用戶使用不便。

3.1.4 商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)不足

我國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和人們的固有觀念限制了生物質(zhì)成型燃料的發(fā)展。秸稈等生物質(zhì)原料分散、難以形成規(guī)?；氖占绞?、更難于形成產(chǎn)業(yè)化，特別是年利用量超大的項(xiàng)目，原材料收集非常困難，運(yùn)輸價(jià)格也較昂貴。

3.1.5 政策配套落后，商業(yè)化開(kāi)發(fā)利用經(jīng)驗(yàn)少。

部分政府部門(mén)對(duì)生物質(zhì)燃料的認(rèn)識(shí)不足，缺乏對(duì)成型燃料的政策支持和相應(yīng)的補(bǔ)貼力度，導(dǎo)致尚未建立生物質(zhì)成型燃料產(chǎn)品優(yōu)先利用機(jī)制，商業(yè)化生產(chǎn)嚴(yán)重不足。

3.2 未來(lái)發(fā)展前景

3.2.1 國(guó)家鼓勵(lì)積極發(fā)展生物質(zhì)成型燃料供熱

《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確指出，在具備資源和市場(chǎng)條件的地區(qū)，特別是在大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻、淘汰燃煤鍋爐任務(wù)較重的京津冀魯、長(zhǎng)三角、珠三角、東北等區(qū)域，以及散煤消費(fèi)較多的農(nóng)村地區(qū)，加快推廣生物質(zhì)成型燃料鍋爐供熱，為村鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)及公共和商業(yè)設(shè)施提供可再生清潔熱力。

文件同時(shí)指出，積極推動(dòng)生物質(zhì)成型燃料在商業(yè)設(shè)施與居民采暖中的應(yīng)用。在政策支持下，現(xiàn)階段主要是結(jié)合農(nóng)村散煤治理，推進(jìn)生物質(zhì)成型燃料在農(nóng)村炊事、采暖中的應(yīng)用；加快建成一批以生物質(zhì)成型燃料供熱為主的工業(yè)園區(qū)；加強(qiáng)技術(shù)進(jìn)步和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)；加快制定生物質(zhì)供熱鍋爐專用污染物排放標(biāo)準(zhǔn)；加強(qiáng)檢測(cè)認(rèn)證體系建設(shè)，強(qiáng)化對(duì)工程與產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督。

3.2.2 全國(guó)各省市積極出臺(tái)政策

《湖南省十三五生物質(zhì)能源規(guī)劃》指出，湖南省目前生物質(zhì)固體燃料利用總規(guī)模為185萬(wàn)t/a，根據(jù)其目前生物質(zhì)固體燃料市場(chǎng)化利用情況，規(guī)劃“十三五”期間新增生物質(zhì)固體燃料利用規(guī)模135萬(wàn)t/a。黑龍江省人民政府辦公廳2017年印發(fā)了《黑龍江省加強(qiáng)農(nóng)村秸稈壓塊燃料化利用工作實(shí)施方案》，在全省安排部署了60個(gè)秸稈壓塊燃料試點(diǎn)項(xiàng)目。

《大慶市秸稈綜合利用三年規(guī)劃（2018-2020年）》明確推進(jìn)秸稈壓塊燃料化利用。建設(shè)秸稈壓塊燃料加工站，開(kāi)展整村推進(jìn)應(yīng)用生物質(zhì)爐具試點(diǎn)，推廣成本較低的燃用秸稈壓塊燃料的生物質(zhì)鍋爐，滿足農(nóng)戶炊事采暖需要。

4 結(jié)語(yǔ)

生物質(zhì)成型燃料具有原料豐富，種類多、規(guī)?；蟆a(chǎn)品熱值高等特點(diǎn)，是我國(guó)未來(lái)能源發(fā)展的一個(gè)重要方向。