烘焙預(yù)處理制備生物質(zhì)清潔成型燃料的研究進(jìn)展

雷廷宙， 辛?xí)苑疲?李在峰， 李金平， 張利亞

(1.蘭州理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730050； 2.河南省科學(xué)院，河南 鄭州 450008； 3.河南省生物質(zhì)能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450008；4.河南博頓生物科技有限公司，河南 鄭州 450001)

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速增長，傳統(tǒng)化石能源的消耗日益增加，與此同時(shí)伴隨著溫室氣體排放逐年增多，生態(tài)環(huán)境逐步惡化。生物質(zhì)資源來源廣泛、儲(chǔ)量豐富、具有可再生性，其生長過程通過光合作用將空氣中的CO2固化，在利用過程中CO2重新排放到大氣中，整個(gè)過程可視為碳近零排放[1-2]。但生物質(zhì)具有分散性、低堆積密度、低熱值、高吸濕性等缺點(diǎn)，不利于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)采用物理方法將分散的生物質(zhì)制備成成型燃料進(jìn)行了長期研究，并取得了一系列的成果和商業(yè)應(yīng)用。近年來，為了進(jìn)一步改善成型燃料品質(zhì)，學(xué)者們對(duì)生物質(zhì)的預(yù)處理方法進(jìn)行了研究，其中烘焙是重要的預(yù)處理方法之一[3-4]。與原料直接干燥處理有所不同，烘焙是指將生物質(zhì)原料在200～300 ℃下、無氧或缺氧環(huán)境下進(jìn)行低溫?zé)峤忸A(yù)處理[5]。烘焙預(yù)處理的應(yīng)用研究多集中于其對(duì)生物質(zhì)氣化特性、熱解特性等方面的影響[6-8]，而烘焙預(yù)處理對(duì)壓縮成型的影響尚需深入研究。經(jīng)過烘焙預(yù)處理，生物質(zhì)原料的理化特性和結(jié)構(gòu)形貌會(huì)發(fā)生明顯的變化[9]，并將影響壓縮成型特性與成型燃料品質(zhì)[10]。本文將對(duì)現(xiàn)有生物質(zhì)烘焙預(yù)處理過程工藝參數(shù)進(jìn)行整理歸納，分析探討烘焙預(yù)處理制備生物質(zhì)清潔成型燃料的影響因素與產(chǎn)物特性，以期為烘焙預(yù)處理制備成型燃料技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用提供參考。

1 生物質(zhì)烘焙預(yù)處理

1.1 生物質(zhì)原料組成

生物質(zhì)的三大組分分別為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，它們?cè)诓煌N類、不同生長階段、不同部位的生物質(zhì)中所占比例均有所不同。纖維素是由D2吡喃葡萄糖環(huán)通過β-1,4糖苷鍵連接而成的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的大分子多糖；半纖維素是由不同的單糖(主要有五碳糖、六碳糖、糖醛酸等)通過糖苷鍵連接形成的多聚糖類物質(zhì)；木質(zhì)素是由三類苯基丙烷類結(jié)構(gòu)單元通過連接鍵(主要是醚鍵和C—C)連接形成的復(fù)雜高分子聚合物[11-13]。

1.2 烘焙過程的影響因素

生物質(zhì)秸稈烘焙是低溫?zé)峤膺^程，涉及脫水、脫揮發(fā)分、解聚、脫羥基和脫羧基等一系列化學(xué)反應(yīng)。烘焙過程受到烘焙溫度、停留時(shí)間、升溫速率、原料粒徑與形貌等因素的影響[14-15]。

1.2.1烘焙溫度 烘焙按照溫度區(qū)間可分為輕度烘焙(200～235 ℃)、中度烘焙(235～275 ℃)和重度烘焙(275～300 ℃)。隨著烘焙的進(jìn)行，主要發(fā)生半纖維素的熱解反應(yīng)和木質(zhì)素的部分分解[16]，析出小分子揮發(fā)分，導(dǎo)致烘焙生物質(zhì)中揮發(fā)分含量相對(duì)降低，固定碳含量增加，同時(shí)C元素含量升高，H元素和O元素含量降低，有利于提高烘焙生物質(zhì)的熱值，但較多的揮發(fā)分析出也導(dǎo)致更低的質(zhì)量產(chǎn)率。

張雨等[17]分析了不同溫度對(duì)毛竹烘焙產(chǎn)物特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)隨溫度升高半纖維素含量有所降低，木質(zhì)素含量有所升高，纖維素變化不大；氣體產(chǎn)物產(chǎn)量也逐漸升高，主要為CO2、CO、H2O和CH4等，其中CO2的含量最高；液體產(chǎn)物中酸類、酚類和呋喃類含量較高，且隨著溫度升高酸類呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，醛類變化不明顯，其他呋喃類、酚類、酮類逐漸增加。

1.2.2停留時(shí)間 停留時(shí)間主要是影響揮發(fā)分析出及二次反應(yīng)過程。因?yàn)樯镔|(zhì)的傳熱系數(shù)較低，當(dāng)停留時(shí)間過短時(shí)不利于加熱介質(zhì)的熱量傳遞至生物質(zhì)內(nèi)部，會(huì)導(dǎo)致烘焙程度不均勻，且造成熱量損失、系統(tǒng)熱效率下降；隨著停留時(shí)間的延長，揮發(fā)分不斷析出，固體產(chǎn)物質(zhì)量產(chǎn)率、能量產(chǎn)率均有所降低，熱值提高。

葉揚(yáng)天等[18-19]進(jìn)行了玉米秸稈的烘焙試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)停留時(shí)間的增加會(huì)減少揮發(fā)分含量，并提高烘焙產(chǎn)物的熱值，但烘焙停留時(shí)間對(duì)烘焙過程的影響要小于烘焙溫度。

1.2.3烘焙氣氛 為了得到好的烘焙效果，實(shí)驗(yàn)室研究多以惰性氣氛為主，但是實(shí)際工業(yè)運(yùn)行中，惰性氣氛并不能夠完全保證，而外部熱量輸入也降低系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。為了降低烘焙工藝的成本，提高系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性，學(xué)者對(duì)含氧烘焙進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)N2和O2氣氛下烘焙產(chǎn)物中C元素明顯增加，H和O元素明顯減少。

劉汝杰等[20]研究烘焙氣氛對(duì)麥稈烘焙的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)惰性氣氛下主要發(fā)生半纖維素的熱裂解，表皮組織斷裂；隨著含氧量的升高(2%～6%)，表皮組織破碎；含氧量大于6%時(shí)氧化加劇，表皮組織脫落；含氧量超過10%時(shí)，揮發(fā)分出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。Chen等[21]對(duì)不同種類、不同形貌的木質(zhì)類原料進(jìn)行了無氧和有氧烘焙，發(fā)現(xiàn)無氧烘焙效果優(yōu)于有氧，且纖維狀的原料比木片類的原料對(duì)氧含量更敏感。

綜上所述，在考慮烘焙氣氛的前提下，烘焙溫度的提高和停留時(shí)間的延長，均會(huì)增加系統(tǒng)的輸入熱量，不利于系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。為了達(dá)到較好的烘焙效果，考慮烘焙溫度與停留時(shí)間的不同組合，通常以失重率來衡量。研究者普遍認(rèn)為質(zhì)量產(chǎn)率不低于70%，能量產(chǎn)率不低于90%是較合適的產(chǎn)物得率標(biāo)準(zhǔn)，所以較好的烘焙條件是低溫烘焙或者高溫短時(shí)間內(nèi)烘焙。

1.3 烘焙過程對(duì)生物質(zhì)理化特性的影響

Chen等[22]研究了半纖維素、纖維素和木質(zhì)素的烘焙及其熱分解特性，研究發(fā)現(xiàn)半纖維素(以木聚糖為代表)中包含的O-乙?；臀焯菃卧诤姹簳r(shí)被熱降解為乙酸和糠醛；纖維素中晶體結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性決定了烘焙對(duì)纖維素的影響不大，只有當(dāng)重度烘焙時(shí)，纖維素開始分解生成有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)；木質(zhì)素的熱分解范圍較廣，在中度烘焙時(shí)的產(chǎn)物主要是香蘭素。生物質(zhì)三大素經(jīng)過烘焙低溫?zé)峤?，主要反?yīng)產(chǎn)物可分為固相、液相、氣相3類，其中固相即烘焙后得到的生物質(zhì)，氣相主要是CO2、CO和少量CH4等氣體，液相主要為冷凝水以及乙酸、甲醛、糠醛、酮等多種有機(jī)組分，這些組分在不同烘焙溫度下種類和產(chǎn)量均有所不同[23]。表1列出了幾種常見生物質(zhì)烘焙前后的工業(yè)分析結(jié)果和熱值。由表1可以看出，當(dāng)烘焙停留時(shí)間一定時(shí)，隨著烘焙溫度的升高，質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率逐漸下降，其中質(zhì)量產(chǎn)率下降更明顯。烘焙過程首先脫除了原料中的水分和小部分揮發(fā)分，烘焙產(chǎn)物揮發(fā)分逐漸減少，伴隨低溫?zé)峤馍珊姹荷镔|(zhì)，固定碳含量增加[24-25]。由于秸稈類生物質(zhì)中灰分高于木本類生物質(zhì)，稻殼灰分含量最高，故秸稈類原料的熱值低于木本類原料，稻稈的熱值高于稻殼。經(jīng)過烘焙脫除部分含氧化合物，生物質(zhì)的熱值均有所提高。

表1 烘焙前后的工業(yè)分析結(jié)果和熱值

對(duì)烘焙前后的元素和組成進(jìn)行了分析，主要數(shù)據(jù)可見表2。由表2可知，生物質(zhì)原料中O/C和H/C原子比較高，經(jīng)過烘焙析出了水分和二氧化碳，H和O含量逐漸減少，而C含量逐漸增加，使得O/C和H/C原子比降低，有利于降低燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣量、水蒸氣量和能量損失；烘焙過程主要發(fā)生半纖維素?zé)峤猓瑢?duì)于稻殼，290 ℃烘焙30 min時(shí)半纖維素已完全分解，木質(zhì)類毛竹在300 ℃烘焙30 min時(shí)半纖維素也基本分解；纖維素含量變化不大，木質(zhì)素含量明顯增加。

表2 烘焙前后的元素分析和組成分析

稻殼烘焙前后的平衡含濕量和孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可見表3。由表3可見，隨著烘焙溫度的升高，烘焙后稻殼的平衡含濕量逐漸減小，主要是因?yàn)楹姹哼^程脫除了羥基、羧基等親水的極性基團(tuán)，有利于提高生物質(zhì)的疏水性，延長儲(chǔ)存時(shí)間，使其不易發(fā)霉變質(zhì)；進(jìn)一步從微觀結(jié)構(gòu)分析烘焙的影響，可以看出總孔容略微增大，平均孔徑和比表面積隨烘焙程度的進(jìn)行不斷發(fā)生變化，這與烘焙過程中水分揮發(fā)分的析出、焦油生成與裂解等密切相關(guān)。

表3 稻殼烘焙前后的平衡含濕量和孔隙結(jié)構(gòu)[27]

易磨性主要考慮生物質(zhì)粉碎后的粒徑分布與研磨能耗兩方面。生物質(zhì)原料較難粉碎，大顆粒較多，經(jīng)過烘焙處理后可提高物料的易磨性和脆性，粉碎后小粒徑顆粒的分布逐漸增多；另外未處理的生物質(zhì)原料研磨能耗一般在200 kW·h/t以上，經(jīng)過烘焙之后研磨能耗大大降低，且隨烘焙溫度升高能耗逐漸減少，而降低的研磨能耗可以彌補(bǔ)烘焙外部系統(tǒng)輸入的能量。

2 烘焙生物質(zhì)熱成型

2.1 影響因素

2.1.1壓力 成型過程的壓力是最重要的影響因素。壓力需要達(dá)到首先破壞物料本身結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)粉碎物料分子間的填充、黏結(jié)與致密，最終推出模具成型段的整個(gè)過程的作用力。較大的成型壓力能夠進(jìn)一步降低顆粒內(nèi)部的空隙，形成更大的體積密度和抗壓強(qiáng)度，同時(shí)也意味著更高的成型能耗，過高的壓力也會(huì)導(dǎo)致顆粒內(nèi)部出現(xiàn)裂紋[28]。烘焙低溫?zé)峤膺^程釋放了水分和部分揮發(fā)分，在相同的條件下比原料直接成型更加困難，導(dǎo)致烘焙生物質(zhì)需要更大的壓力和更高的成型溫度，才能制得相同品質(zhì)的成型燃料。張燕[29]發(fā)現(xiàn)，半封閉烘焙(280 ℃、60 min)后的楊木，在相同成型溫度(110、140、170 ℃)時(shí)，烘焙成型顆粒密度隨壓強(qiáng)逐漸增大，呈現(xiàn)先增加后減小。

2.1.2成型溫度 成型過程中溫度主要受到原料軟化溫度和熔融溫度的影響[30]。對(duì)于烘焙生物質(zhì)，在壓力一定的情況下需要更高的成型溫度，Peng等[31]發(fā)現(xiàn)不同軟木類生物質(zhì)烘焙(280 ℃、52min)后成型，成型溫度150 ℃尚難以形成穩(wěn)固成型顆粒，230 ℃比170 ℃能夠提高成型顆粒的密度；但過高的溫度會(huì)造成烘焙生物質(zhì)水分迅速蒸發(fā)，在一定程度上不利于成型，故模具溫度亦不能過高。

2.1.3含水率 原料的含水率對(duì)成型顆粒的松弛密度有重要影響，對(duì)不同設(shè)備、不同原料調(diào)整合適的含水率有利于成型壓縮過程和成型顆粒品質(zhì)。在成型過程中，對(duì)烘焙生物質(zhì)添加水分能夠起到潤滑作用，減少烘焙原料之間的擠壓以及原料與模具的摩擦，同時(shí)原料中的水分會(huì)與果膠質(zhì)、糖類混合后形成膠體，起到黏結(jié)劑作用，使松散的原料更易成型；另一方面，水分有助于降低木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度，使原料在較低的溫度下發(fā)生木質(zhì)素軟化成型[32]。Peng等[31]發(fā)現(xiàn)，與含水率低于0.5%的烘焙木屑相比，添加水分使含水率達(dá)到10%后，獲得成型效果較好顆粒的溫度由170 ℃降至110 ℃。

2.1.4烘焙參數(shù) 烘焙溫度和停留時(shí)間作為烘焙過程的關(guān)鍵參數(shù)，也是影響成型的重要因素。通常是在烘焙生物質(zhì)理化特性的基礎(chǔ)上優(yōu)選合適的烘焙條件，研究多以烘焙失重率與成型特性、壓縮能耗的關(guān)系綜合衡量烘焙對(duì)成型的影響。李輝[33]探討了烘焙溫度和停留時(shí)間對(duì)木屑成型能耗的影響，兩者的增加都會(huì)造成成型過程所需能量的增加，主要是因?yàn)榘肜w維素和木質(zhì)素的熱分解，一方面減少了粒子之間水分，另一方面木質(zhì)素緩慢熱分解降低了生物質(zhì)原料的塑性。

2.1.5黏結(jié)劑 烘焙處理析出了原料中的水分、揮發(fā)分，使得原料內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，降低了粒子間作用力，增加了壓縮成型的難度。加入黏結(jié)劑一方面有助于烘焙生物質(zhì)更好的成型，增大粒子之間相互黏結(jié)作用，另一方面能夠降低成型難度和能耗，提高成型顆粒的穩(wěn)定性，但是加入黏結(jié)劑又會(huì)對(duì)烘焙成型過程和成型顆粒的品質(zhì)造成影響。Lu等[34]研究了木屑、預(yù)處理木屑、粗甘油、膨潤土、木質(zhì)素磺酸鹽等黏結(jié)劑對(duì)小麥秸稈成型的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加黏結(jié)劑能夠明顯降低成型過程能耗，提高顆粒密度，但是粗甘油、膨潤土和木質(zhì)素磺酸鹽會(huì)導(dǎo)致顆?；曳衷黾?，且對(duì)顆粒熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的影響尚需進(jìn)一步研究。

2.2 烘焙成型過程的黏結(jié)機(jī)理

經(jīng)過烘焙預(yù)處理的物料能量密度和疏水性提高，在提升燃料品質(zhì)的同時(shí)還能延長儲(chǔ)存時(shí)間，對(duì)烘焙生物質(zhì)進(jìn)行成型壓縮，可以進(jìn)一步提升物料體積和能量密度，降低儲(chǔ)存運(yùn)輸成本，有利于生物質(zhì)大規(guī)模推廣應(yīng)用。與生物質(zhì)直接壓縮成型不同，烘焙生物質(zhì)的壓縮成型因?yàn)楹姹簩?duì)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素進(jìn)行了部分或全部熱分解，導(dǎo)致烘焙成型需要更高的成型壓力和成型溫度，合適的含水率也是烘焙成型過程的重要影響因素[35]。

隨著成型壓力和模具溫度升高，發(fā)生非晶形材料的可逆轉(zhuǎn)化——玻璃化轉(zhuǎn)化，硬的木質(zhì)素會(huì)從相對(duì)脆的“玻璃態(tài)”轉(zhuǎn)化為黏彈性狀態(tài)，木質(zhì)素發(fā)生軟化熔融，起到天然的黏結(jié)作用。木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度受到物料水分影響，合適的含水率可以降低木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度，促進(jìn)軟化成型[36]；而烘焙溫度越高，停留時(shí)間越長，木質(zhì)素的分解程度越高，對(duì)成型過程越不友好。

生物質(zhì)中的木質(zhì)素是天然的黏結(jié)劑，直接影響著成型顆粒的強(qiáng)度和品質(zhì)。Nanou等[37]研究了云杉(軟木)和白楊(硬木)在烘焙過程中木質(zhì)素組分、中間體的轉(zhuǎn)化以及對(duì)烘焙成型過程的影響機(jī)制，并對(duì)有機(jī)溶劑萃取木質(zhì)素進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：木質(zhì)素在烘焙過程中主要發(fā)生解聚作用、脫甲氧基、鍵分裂和縮合反應(yīng)等，成型過程中在水分存在下起到黏結(jié)劑的作用。雖然烘焙預(yù)處理有利于延長生物質(zhì)原料的儲(chǔ)存時(shí)間，減少物料發(fā)生霉變或局部熱量堆積而引起自燃的幾率，但是長時(shí)間的儲(chǔ)存也會(huì)降低木質(zhì)素的黏結(jié)作用，這可能是由于儲(chǔ)存過程中木質(zhì)素與大氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致成型顆粒品質(zhì)的降低，故烘焙物料應(yīng)盡快壓縮制備成型顆粒。

2.3 烘焙成型燃料理化特性

與原料直接壓縮成型不同，烘焙預(yù)處理提高了生物質(zhì)成型燃料的品質(zhì)[38]，降低了原料與模具的摩擦力，延長了成型模具的使用壽命。成型顆粒的理化特性主要有密度、疏水性和機(jī)械性能等[39-41]。

2.3.1密度 Peng等[42]對(duì)烘焙木屑進(jìn)行壓縮試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，烘焙木屑成型顆粒的密度隨成型壓力和模具溫度的增加而增加，對(duì)模具溫度更敏感；通過分析不同模具溫度下顆粒密度與烘焙失重率的關(guān)系可知，烘焙后的顆粒密度隨著烘焙程度的提高而減小。烘焙后，成型的能耗高于直接成型，能耗隨壓力的減小而減小，且隨模具溫度的增加而減小，但對(duì)溫度不敏感。

2.3.2疏水性 李輝[33]對(duì)比了原料木屑直接成型與烘焙木屑成型的平衡含濕量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)原料木屑顆粒的吸水性由20.73%(30 ℃，90%相對(duì)濕度環(huán)境)降至烘焙木屑顆粒的13.58%(270 ℃、15 min 烘焙)；然后對(duì)烘焙木屑和烘焙木屑顆粒的疏水性也進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)烘焙木屑顆粒的疏水性略優(yōu)于烘焙木屑，這是因?yàn)槌尚褪沟煤姹耗拘歼M(jìn)一步致密化，壓縮了顆粒內(nèi)空間與孔徑，產(chǎn)生更好的疏水能力。

2.3.3機(jī)械性能 烘焙木屑顆粒的Meyer強(qiáng)度小于原料木屑顆粒，烘焙溫度越高，停留時(shí)間越長，烘焙程度的提高不利于顆粒的Meyer強(qiáng)度，這與木質(zhì)素隨烘焙程度加深而不斷分解密切相關(guān)。曹亮[43]測(cè)量了杉木、樟樹烘焙成型顆粒的Meyer強(qiáng)度和最大破碎力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過烘焙處理的顆粒Meyer強(qiáng)度明顯降低，顆粒的最大破碎力也隨烘焙溫度的提高而不斷降低。這可能是因?yàn)楹姹禾幚磉^程中提取物、半纖維素和木質(zhì)素的分解，使得成型過程中粒子之間的氫鍵和固體搭橋減少，而烘焙中間產(chǎn)物又附著在生物質(zhì)孔隙的表面，影響成型過程粒子間的作用力；同時(shí)大量的孔隙提高了物料的可磨性，但是會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的降低。

3 烘焙與成型工藝

近年來，學(xué)者對(duì)烘焙與成型相關(guān)工藝進(jìn)行了研究[44-47]，Ghiasi等[48]從能量和質(zhì)量平衡方面研究了道格拉斯冷杉木片的不同路徑(如圖1)，對(duì)比了各個(gè)階段輸入、輸出系統(tǒng)的能量和物質(zhì)，以及整個(gè)過程的能耗與成型顆粒的品質(zhì)，得到烘焙與成型結(jié)合工藝能夠有效提高能量密度和堆積密度，加入黏結(jié)劑(圖1(b))可以有效降低能耗，提高成型燃料的機(jī)械特性，但會(huì)降低顆粒的疏水性；Rudolfsson等[49]和Strandberg[50]進(jìn)行了中試規(guī)模的烘焙與成型試驗(yàn)研究，烘焙中試是由瑞典于默奧大學(xué)、瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)和瑞典Bioendev公司合作建立(產(chǎn)量200 kg/h)，原料經(jīng)過40 ℃干燥、篩分出4～6 mm的部分，在220 ℃的轉(zhuǎn)筒內(nèi)預(yù)熱，當(dāng)達(dá)到烘焙溫度時(shí)送入惰性氣氛的螺旋式加熱反應(yīng)器；成型中試位于瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)，烘焙物料經(jīng)過錘擊粉碎至4～6 mm，通過螺旋混合器調(diào)整含水率(10%～14%)送入成型機(jī)壓縮成型。

a.無黏結(jié)劑 without binder; b.添加黏結(jié)劑 with binder

4 展 望

生物質(zhì)成型燃料是大規(guī)模利用生物質(zhì)能源的有效途徑，成型前先對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行烘焙預(yù)處理不僅能夠改善原料的理化特性，優(yōu)化成型燃料燃燒品質(zhì)，而且有助于提高物料的疏水性、降低破碎率，延長成型燃料的儲(chǔ)存時(shí)間，降低儲(chǔ)存、運(yùn)輸成本。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)烘焙與成型的研究多集中于木質(zhì)類生物質(zhì)原料，烘焙、成型過程的反應(yīng)條件、產(chǎn)物理化特性等，以及對(duì)烘焙生物質(zhì)和原料成型的能源消耗的對(duì)比分析。但是，對(duì)烘焙過程中半纖維素、纖維素以及木質(zhì)素的低溫?zé)岱纸夂徒换ビ绊憴C(jī)制及如何影響下一步成型過程的理論依據(jù)尚需進(jìn)一步研究。烘焙過程的揮發(fā)分析出不僅影響原料的物性，也增加了原料內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)；而低溫?zé)峤膺^程形成的副產(chǎn)物也會(huì)改變?cè)蟽?nèi)部結(jié)構(gòu)和分子鍵能；烘焙處理后的木質(zhì)素變化表征及對(duì)成型的影響等，仍然是需要深入研究的問題。

另外，結(jié)合我國每年產(chǎn)生大量秸稈類農(nóng)業(yè)剩余物的現(xiàn)狀，利用秸稈類生物質(zhì)制備成型燃料具有廣闊的發(fā)展前景。與林業(yè)剩余物相比，秸稈類生物質(zhì)所含木質(zhì)素較少，且灰分、抽提物較多，烘焙低溫?zé)峤膺^程機(jī)制不同，故如何完善秸稈類農(nóng)業(yè)剩余物的烘焙與成型仍是解決我國成型燃料問題的關(guān)鍵點(diǎn)。在今后研究中，要進(jìn)一步形成符合中國國情的生物質(zhì)秸稈原料的烘焙、成型、冷卻工藝路線，保證實(shí)際生產(chǎn)過程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，提高烘焙成型顆粒燃料品質(zhì)，降低成型顆粒燃料儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程破碎率，收集烘焙過程副產(chǎn)物，提高過程經(jīng)濟(jì)性；建設(shè)示范工程，并逐步推廣應(yīng)用，同時(shí)促進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

目前，國家對(duì)生物質(zhì)成型燃料市場(chǎng)尚存在不同的政策，為了促進(jìn)烘焙成型燃料在社會(huì)產(chǎn)業(yè)中的積極發(fā)展與廣泛應(yīng)用，建議制定符合我國生物質(zhì)市場(chǎng)廣泛性和普遍性的烘焙成型燃料標(biāo)準(zhǔn)體系，加強(qiáng)生物質(zhì)烘焙成型燃料的推廣應(yīng)用。