生物质成型燃料：何时烧旺“冬天”？

　　2007年，国家发改委公布《可再生能源中长期发展规划》，对生物质成型燃料的发展空间和产业地位都作了明确规划，其发展前景一度颇为乐观。几年之后的今天，不少研究人员认为，生物质能发展遭遇“冰河世纪”，并发出“十二五”如何破冰的追问。而生物质能就包含生物质成型燃料。

　　在近日举行的全国生物质成型燃料产业化发展研讨会暨第五届全国高效低排放炉具和成型机展示会上，全国生物质成型燃料技术协作组组长、河南农业大学原校长张百良作了题为《中国生物质成型燃料发展问题及政策建议》的主题报告，提出“生物质成型燃料产业是贯穿一、二、三产业的链条，其资源源于农林第一产业，其加工属第二产业，供热服务又是第三产业，是投资小、效益高、显示度强、产业富民的战略重点”。

　　为进一步了解生物质成型燃料的发展情况，记者近日专访了张百良。

　　《科学时报》：您在多个场合都建议大力发展生物质成型燃料，请具体介绍一下。

　　张百良：它包含三个关键词——“生物”、“成型”、“燃料”。

　　生物质成型燃料就是把农林剩余生物质原料，如：作物秸秆、农副产品加工剩余物（稻壳、玉米芯、花生壳、酒糟、糠醛渣、醋糟）、林木加工剩余物（树枝、树皮、木屑等）进行粉碎脱水，然后送入专用的生物质成型机内，加工成具有一定形状、一定密度的固体燃料（简称BDMF）。

　　生物质成型燃料的燃烧方式、物理形态与煤相近。它在密度为1时含有的热量与中质烟煤相当；含氧量高，燃烧充分，二氧化碳零排放；另外，燃烧尾气中所含的二氧化硫、氮氧化物和烟尘都大大低于煤。

　　《科学时报》：与太阳能、风能等可再生能源相比，生物质成型燃料有何优势？又有何劣势？

　　张百良：生物质能和风能、太阳能、水能等可再生能源的能量都来源于太阳。生物质能是可再生能源中唯一的化学能态，其载体是植物，靠植物的光合作用将二氧化碳和水合成有机物，同时释放出氧气；风能、太阳能、水能都是物理能态，风能的载体是大气，水能的载体是水。

　　生物质成型燃料是可再生能源中唯一可以以固体形式储存、运输、转化的化学态能量。转化后排出的二氧化碳可重新被植物吸收，成为生物质。原料多样，遍布地球陆地水域，十分丰富，使用方便简单，投入小收效快，是农民增收的战略性新兴产业；而其他可再生能源使用则有选择性、局限性，投资大。

　　然而，生物质资源也有能量密度较低，储存、运输不便，季节性强等技术性问题。但这是可以解决的。

　　《科学时报》：请您谈谈生物质成型燃料的发展历程，国内和国外的发展状况。

　　张百良：从20世纪30年代开始，日本、西德等就开始研究成型技术。进入20世纪70年代以来，随着全球性石油危机的冲击和环保意识的提高，世界各国越来越重视开发和高效转换生物质能。

　　美国上世纪末，已在25个州兴建了日产量为250～300吨的树皮成型燃料加工厂，进行工厂化生产。

　　西欧国家先后研制生产了冲压式成型机、颗粒成型机。意大利、丹麦、法国、德国、瑞典、瑞士、比利时等国相继建成生物质颗粒燃料成型生产厂家30多个，机械驱动活塞式成型燃料生产厂家40多个，成型设备及成型燃料进入了商业化运作阶段。1995年前后，瑞典、丹麦、奥地利等国大力推进这一领域的产业化，民用锅炉、工业锅炉及小型热电厂开始使用生物质成型燃料，并实现了各自的标准化生产，开始向国外出口技术和设备。

　　20世纪80年代初，颗粒成型技术获得突破。东南亚国家生物质成型燃料行业发展迅速，泰国、印度、越南、菲律宾等国先后建成多家生物质固化、碳化专业生产厂。

　　国外目前对秸秆的收集已随着农业机械化的高度发展得以较好解决，但规模化生产的秸秆储存还有不少问题；颗粒燃料加工中设备快速磨损仍然是推广应用的障碍，发达国家采用批量换件的办法使生产正常运行，但维修成本很高，生物质成型燃料的价格也是我国的2～3倍。燃炉沉积腐蚀问题国外也还处于研究阶段。除了采用机械办法清理外，目前还没有突破性进展。

　　据国际颗粒燃料网报道，2010年全球有650家企业生产成型燃料，年生产能力达到7000万吨左右。我于1989年专题考察了欧洲成型燃料的发展状况，提出了发展我国成型燃料的建议，但当时各方面条件都不具备；20世纪80年代，我国又开始引进螺旋推进式秸秆成型机。同时开展了生物质压缩成型技术的研究，至今已有20年。1990年后，机械螺杆式、柱塞式成型技术得到发展，20世纪90年代期间，河南农业大学研制成功了HPB系列液压驱动柱塞式成型机（大棒型）。

　　目前，我国生物质成型技术已进入产业化规模发展阶段，呈现出企业积极参与，国家导向逐步加强的特点。国内主要设备类型有：机械螺杆推进式、液压双缸冲压式、环模挤压式、平模挤压式，以木质为主的颗粒型，以秸秆为主的块（柱）状型成型燃料成为发展的主导成型机。

　　近几年，江苏、河南、辽宁、安徽、山东、河北等地开始将成型设备进行示范推广，针对结渣和排烟问题设计的半汽化炉具，在技术上有了新的进展。设备生产、燃料加工、燃炉配套及营销企业各省都有多家投入运营。政府环保、能源主管部门也开始给予支持和帮助。新的产学研结合的研发单位在生产中发挥了重要作用。

　　2010年后，中国成型燃料生产量有了较大提高，中国式秸秆成型机基本定型，快速磨损等问题得到进一步解决，新的经营模式开始建立。年生产总量突破了200万吨，社会认可程度大大提高。

　　《科学时报》：请具体谈谈生物质成型燃料技术的突破情况。其难点主要在哪里？

　　张百良：生物质成型燃料技术难点有三：以秸秆为主要原料的成型机快速磨损；生物质燃烧的结渣、沉积腐蚀、原料的湿储存等技术问题；还有管理模式及政策扶持等问题。

　　快速磨损是国际同行共同关注的难题，我国在技术上基本解决了该问题，使原来的维修周期由100多小时提高到800小时。

　　另外，秸秆中含有较高的碱性氧化物，这些氧化物与燃烧粉尘在高温时易形成低熔点熔融结渣，阻碍通风，最后会被迫停炉维修。国外处理此类故障均采用机械法进行过程粉碎除渣。

　　我国解决燃烧带来的结渣和沉积问题是从基础实验入手，设计了双燃室两段供气锅炉、燃烧炉，比较彻底地解决了结渣和沉积腐蚀的世界性难题，大大降低了运转成本。这项技术也是我国自有的知识产权。

　　秸秆的堆积密度很低，工业化生产成型燃料需量很大，堆放占地很多，尤其是在露天堆放中要损失较多的热量，解决湿储存技术问题就成为产业化生产的关键技术。目前，河南农业大学对此进行了12个月的连续实验研究，取得了多种技术参数，很快可进入工程试验。

　　《科学时报》：生物质成型燃料需要什么样的特殊装备？目前我国在装备方面有什么需要改进的地方？

　　张百良：生物质成型燃料需要能够保证达到一定密度、一定形状的成型设备，要与燃烧设备配套。

　　成型设备中的核心部件是成型套筒，由三部分组成，即预压、成型、保型。秸秆在成型阶段的温度要在160℃左右，这是大多数秸秆的软化熔融温度。在软化后，其表面呈熔融状态，这时给它一定压力即能很好成型，动力消耗也少。

　　目前秸秆加工突出问题是快速磨损，我国不少秸秆成型机已在磨损部位使用了最好的合金，进行了最好的热处理，但维修周期也最多300小时，还带来了成本及后期服务问题，采用非金属材料，调整加工工艺，是我们成功的研究成果，已在逐步推广；另外还有生产模式和原料价格混乱问题也亟待我们研究解决。

　　《科学时报》：在您的介绍中，生物质成型燃料具有得天独厚的优势，但为什么很多研究人员认为，包括生物质成型燃料在内的生物质能发展遭遇“冰河世纪”，并发出“十二五”如何破冰的追问？

　　张百良：农林生物质资源在我国年产至少11亿吨，其中有多少用于能源，至少取决于四个限制因素：经济条件、社会需求、技术进步、能源价格。

　　经济条件是直接因素，发展生物质能首先要看使用者能否用得起，国家有多大的支持力度，是否合算；社会需求，在化石能源丰富的地方，老百姓还是愿意用化石能源，在这样的地方发展生物质成型燃料就会遇到习惯势力等多方障碍；市场价格是关键因素，化石能源价格直接影响生物质能的发展，目前国内煤价750～1200元/吨，石油已涨到109美元/桶，这种环境下生物能源发展会加快，国家也会大力支持。

　　技术进步是决定性因素，目前应该说生物质能技术中的核心技术并没有解决，能投比低、价格高，其核心技术的突破在2020年前都很难实现。在核心技术未有破冰的条件下搞低水平扩张是劳民伤财的举动，要把钱用在高技术突破和设备投入上，不要搞低端竞争。

　　《科学时报》：今年是“十二五”开局之年，同时节能也是今后应对能源危机的主题之一，生物质成型燃料发展在“十二五”期间与国家政策在哪方面有契合？国家出台什么样的政策才能使生物质成型燃料发展得更好？

　　张百良：国家要积极发展生物质成型燃料装备业，并把它列入“十二五”规划。

　　目前我国的生物质成型设备、燃烧锅炉等在科学层面的问题已经基本得到较好解决，最大问题是加工制造业落后，90%是手工作坊式生产。这些手工作坊很难向技术创新方面投入，存在严重的短期行为。在金钱利益的驱使下，不少企业的知识产权受到侵害。因此，在补贴、贷款、减税等政策上不能支持低端竞争、低水平扩张，应从战略高度出发，发展生物质成型燃料现代制造业。尽快扭转现在一哄而起的现象。

　　要有计划地突破几个类型机的标准系列设计和生产，在全国推广应用，关键部件要标准化、系列化、规模化生产。农村成型燃料的生产还是以1500公斤／台年、原料收集半径在5公里内较好。

　　作物秸秆是成型燃料中加工难度最大、成本最高的类型，它又是我国必须解决的重点，国家也应将其作为扶持重点。

　　我国生物质成型燃料现在还处于无序发展状态。上边，国家无主管部门，多部门插手，都发表讲话，都立项目，都不解决实质性问题，更不解决难题；下边，秸秆原料、成型燃料没人进行商品管理，购销、价格市场混乱，中间商得利，用户上当，生产者吃亏。

　　建议国家明确主要管理部门，系统解决行业中的重大问题，从而使生物质成型燃料这把火越烧越旺，走出“冬天”，焕发生机。