生物質成型燃料產業現狀與發展前景

陳曉紅，王智勇，毛天宇

（交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津 300000）

現階段，生物質能利用方式有多種，但技術較為成熟、可實現規模化開發利用的主要有生物質發電、生物液體燃料、沼氣和生物質成型燃料四種。按照能源形式，生物質能技術可以分為固態技術、液態技術和氣態技術，如圖1所示。

圖1 生物質能技術

1 我國生物質能發展利用現狀

“十三五”時期，我國生物質能產業得到較快發展，其中生物質發電和液體燃料已形成了一定產業規模，生物質成型燃料、生物天然氣等發展也已起步，發展勢頭良好[1]。

現階段，限制生物質成型燃料發展的主要因素有：大多數生物質體積密度和能量密度低，且過于分散，集中困難，運輸、儲存費用都相對較高；受季節因素影響，供應不穩定；生物質組成性質差異大；我國在環境和經濟政策方面缺乏標準法規和相應的激勵、扶持措施；宣傳力度不夠；生物質能的生產設備昂貴，生產工藝不過關，生產水平低下。

2 現階段生物質成型燃料技術水平

目前，國內已開發完成的生物質固化成型設備按成型燃料尺寸主要有兩大類：壓塊成型機和顆粒狀成型機。根據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，目前這兩類設備使用較為普遍。但從節能和生產效率考慮，壓塊成型設備更有優勢，它是生物質燃料生產的專業設備，而顆粒燃料成型設備是從生產顆粒飼料制粒機改裝而來。

2.1 部分關鍵技術已取得突破

我國在生物質固體成型燃料的研究方面，關鍵技術已取得一定程度的突破，特別是壓模輥壓式成型技術，產品已達到國際同類先進水平。此項技術的突破有效地解決了現階段我國在生物質成型燃料生產中功率大、效率低、成型部件磨損嚴重、壽命短等嚴重制約因素，可實現一定程度的商業化生產。

2.2 傳統制粒技術成本高

我國生物質制粒采用的方法仍較為傳統，過程為：原料從環模內部加入，經由壓輥碾壓擠出環模而成粒狀。其工藝流程包括原料烘干、壓制成型、燃料冷卻、包裝、運輸等，壓制過程需要消耗大量能量，占總耗能的25%～35%，加之成型過程中對機器的磨損比較大，整體成本較高。

2.3 生物質成型燃料發展現狀

2.3.1 全球生物質成型燃料的發展現狀

資料顯示，截至2015年底，全球生物質成型燃料年產量約為3 000萬t，世界上最大的生物質成型燃料消費地區在歐洲，年均消費量約為1 600萬t。其中，北歐國家生物質成型燃料消費比重最大，表現最為明顯的是瑞典，生物質成型燃料供熱約占其供熱能源消費總量的70%。

2.3.2 中國生物質成型燃料的發展現狀

據統計，截至2015年底，我國生物質成型燃料年利用量約有800萬t，在中小城市發展迅猛，主要用于供暖和工業供熱等領域。現階段，我國生物質成型燃料主要用于供暖和供熱產業，還正處于規模化發展初期，成型燃料機械制造、專用鍋爐制造、燃料燃燒等技術正處于初步發展階段，技術還有待加強，商業化、規模化發展的整體基礎薄弱。

2.4 國內生物質燃料鍋爐生產廠家

2.4.1 國內主要生物質成型燃料研究院

我國在生物質成型燃料研究方面，比較著名的研究機構主要包括中國林業科學院林產化工所、西北農林科技大學、南京林業化工研究所等。

2.4.2 我國主要生物質成型設備生產廠家

國內在生物質成型方面研究比較成熟廠家主要有江蘇正昌糧機股份有限公司、北京盛昌綠能科技有限公司、海南省能源研究所、清華大學國能惠遠生物質發展有限公司、遼寧華光生態工程技術研究所、洛陽恒生能源設備有限公司和廣州迪森熱能公司等，其在同行業中處于領先地位。

近年來，我國生物質爐具和鍋爐研究發展也有長足進步，其中比較著名的有湖南萬家、廣州迪森公司、北京老萬、山東多樂公司、重慶良奇公司和北京桑普等廠家。

2.5 生物質成型燃料的應用范例

2.5.1 牛奶企業蒸汽鍋爐

武漢光谷藍焰新能源公司2015年為一家知名牛奶企業建設了兩臺15t和10t的生物質成型燃料鍋爐，截至2017年底，兩個鍋爐年產蒸汽約12萬t，相當于1 000萬m3天然氣或2.1萬t煤炭燃燒所釋放的熱量。

2.5.2 牛奶企業蒸汽鍋爐

承德市本特生態技術公司研究開發的生物質成型燃料主要用于滿足農村小片集中供暖。從2014年開始，隨著國家環保政策的縮緊，該公司迅速擴張，在京津冀和遼寧四省市分別建成33個鍋爐。與傳統供暖相比，其單位熱量所需原料大幅減少，而污染物和碳排放比國家標準低40%左右。

2.6 生物質成型燃料的優點

生物質成型燃料（BiomassMouldingFuel，簡稱“BMF”）的原理是將秸稈、農林廢棄物等作為原材料，經粉碎、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，便于運輸，直接燃燒的一種新型清潔燃料。壓制成型后的生物質燃料燃燒性能得到極大改善，熱值有很大提升，它是世界范圍內進行廣泛推廣的一種生物質利用的有效方式，高效、潔凈化，可以替代秸稈和煤等化石燃料。成型燃料有許多獨特的優點：便于儲存、運輸；使用方便、衛生；燃燒特性大為改善；燃料利用率高；是清潔能源,有利于環保。

3 我國生物質成型燃料發展存在的問題及前景

3.1 我國生物質成型燃料存在問題

在我國，生物質成型燃料用于供熱產業已有多年，并初步具備規模化、產業化基礎。但由于政策、技術、傳播和認識等種種原因限制，技術先進、能批量投入生產、價廉物美、使用可靠、滿足用戶多種要求的產品并不多，其主要存在以下問題。

3.1.1 認識不夠深入

由于一些地方政府對生物質材料的清潔性認知不足，目前其在能源供應中所占比重還遠遠不足。一是從未聽過，政府部門大多數人甚至包括一些領域專家，對生物質成型燃料所具有的一系列特性認識不夠，許多用能單位根本就不知道這類產品，更談不上推廣應用。二是尚未形成共識，社會各界，特別是政府部門對生物質成型燃料認識還不夠充分，嚴重制約生物質成型燃料的發展。

3.1.2 技術有待提高

雖然成型技術有了很大發展，但是受制于市場、人力成本等因素，其在技術研究方面還有很多欠缺，特別是壓實技術所需壓實成型設備。高壓成型設備價格昂貴，我國依賴進口，嚴重增加了生物質能的成本，成為限制生物質能利用的一項關鍵因素[5]。

3.1.3 后期服務和配套嚴重不足

生物質成型燃料產品生產出來后，不能提供良好的后期服務，運輸、儲藏、供應等服務措施跟不上，造成用戶使用不便。

3.1.4 商業化、產業化經驗不足

我國傳統的農業生產方式和人們的固有觀念限制了生物質成型燃料的發展。秸稈等生物質原料分散、難以形成規模化的收集方式、更難于形成產業化，特別是年利用量超大的項目，原材料收集非常困難，運輸價格也較昂貴。

3.1.5 政策配套落后，商業化開發利用經驗少。

部分政府部門對生物質燃料的認識不足，缺乏對成型燃料的政策支持和相應的補貼力度，導致尚未建立生物質成型燃料產品優先利用機制，商業化生產嚴重不足。

3.2 未來發展前景

3.2.1 國家鼓勵積極發展生物質成型燃料供熱

《生物質能發展“十三五”規劃》明確指出，在具備資源和市場條件的地區，特別是在大氣污染形勢嚴峻、淘汰燃煤鍋爐任務較重的京津冀魯、長三角、珠三角、東北等區域，以及散煤消費較多的農村地區，加快推廣生物質成型燃料鍋爐供熱，為村鎮、工業園區及公共和商業設施提供可再生清潔熱力。

文件同時指出，積極推動生物質成型燃料在商業設施與居民采暖中的應用。在政策支持下，現階段主要是結合農村散煤治理，推進生物質成型燃料在農村炊事、采暖中的應用；加快建成一批以生物質成型燃料供熱為主的工業園區；加強技術進步和標準體系建設；加快制定生物質供熱鍋爐專用污染物排放標準；加強檢測認證體系建設，強化對工程與產品的質量監督。

3.2.2 全國各省市積極出臺政策

《湖南省十三五生物質能源規劃》指出，湖南省目前生物質固體燃料利用總規模為185萬t/a，根據其目前生物質固體燃料市場化利用情況，規劃“十三五”期間新增生物質固體燃料利用規模135萬t/a。黑龍江省人民政府辦公廳2017年印發了《黑龍江省加強農村秸稈壓塊燃料化利用工作實施方案》，在全省安排部署了60個秸稈壓塊燃料試點項目。

《大慶市秸稈綜合利用三年規劃（2018-2020年）》明確推進秸稈壓塊燃料化利用。建設秸稈壓塊燃料加工站，開展整村推進應用生物質爐具試點，推廣成本較低的燃用秸稈壓塊燃料的生物質鍋爐，滿足農戶炊事采暖需要。

4 結語

生物質成型燃料具有原料豐富，種類多、規模化大、產品熱值高等特點，是我國未來能源發展的一個重要方向。