1、生物质成型设备面对的问题。
1.1设备机组可靠性能较差
设备的可靠性属于最主要的制约因素,共同存在于技术与设备中.一是主要工作部件的工作寿命短,二是设备系统配合协调能力差,运行不稳定.技术比较成熟的螺杆挤压式成型机,由于螺杆一直处于高温高压下工作,其磨损寿命不足100h。尽管国内不少厂家及科研单位对此进行了研究,一定程度上提高了成型部件的耐磨性,寿命已达到500h,但其成本较高,生产工艺复杂.既是从国外进口的此类成型机组,也存在同样的问题.液压活塞冲压式生物质成型机国内外也很多,并取得了技术突破,使得主要工作部件寿命可达1800h,但是根据现有技术分析,比能耗、比投资及产品成本都高于其他类型的颗粒机等成型机,而且运行不太稳定,连续工作能力差.目前的国内生物质成型机普遍生产能力偏低,单位能耗过大,成型设备的工作可靠性差,仍需要投入大量资金与技术进行改进设计、完善更新.
1.2成型设备适应范围小,规范标准不统一
国内外众多研究机构各自为是,相互独立.还没有形成统一的理论体系,成型机械(系统)千差万别,适用范围颇受局限.一是不同的成型机对原料的粒度和含水率要求不尽相同:从6%～35%不等,超出正常范围就会导致不能成型或能耗增大，从而导致因各地原料不同而配备各种专门设计的成型设备[16～27].二是不同的成型设备适用的原料要求严格:为锯末、木屑设计的成型设备不能处理生物质秸秆等;能处理秸秆的成型设备对稻壳无能为力;处理稻壳的成型设备却奈何不得棉花秆等等.
成型技术的研究与应用受当地资源的影响,也受技术本身的局限;不同类型的成型设备由于受设计限制很难适应多种的原料,也就不易形成统一的设计标准与规范.现有国内技术的成型设备中螺旋挤压成型设备以处理锯末木屑为主,要求原料含水率为6%～12%;活塞冲压成型机适用原料较广(生物质秸秆、锯末木屑、纸屑、有机物废渣等),对单纯的稻壳处理有一定难度,对含水率要求8%～18%;常温辊压成型设备常以谷草类生物质为原料,要求含水率在8%～35%左右既可成型,但能耗较大.
1.3配套设备不足,技术后续乏力
目前国内没有形成配套的生产线,而且烘干设备、粉碎设备等没有统一的规格与标准,多数是根据需要自行设计、加工,只为短期运行,没有长远打算.成型燃料的包装自动化程度低,规模小;生物质成型燃料燃烧设备尚处于研究开发阶段,产品规格单一,应用范围有局限性,还不具备商业竞争力.多数企业定量生产小规模经营,很难长期支撑,科研单位无生产制造能力,委托加工单位生产,由于模具造价高,又无能力批量生产,造成设备制造成本居高不下;还有些是小企业与科研单位边试验边生产改进,经济效益、社会效益短期内不明显,科研经费明显不足,导致科研单位的试验工作进展缓慢,甚至半途而废,以至于科研人员流失,研发人员日渐减少或转行.
1.3设备连续运行能力低
由于原料的供应受季节、成本、运输半径等影响难以满足连续生产的需求,设备只好间歇工作,一年中有多半时间处于闲置状态,导致资源浪费,设备自然损耗严重,增大了设备回收年限[9].若要满足设备连续生产,一要扩大运输半径,二要增大储备仓库,这2种方法都会导致投资增加.最好的方法是设备具有广泛的适应性,对原料“不挑剔”,这样才可以最大限度的减少额外的投资.另外,由于关键技术与关键材料不过关,使得设备运行不稳定,故障率较高,维修频繁,影响连续生产.
生物质成型技术在中国还没有产业化的经验,仍然缺少生产实用的技术数据,距离商品化推广实用还有相当长的路要走.为了探索一条适合中国国情的生物质成型技术产业化路子,让成型设备及成型燃料商品化,就必须针对影响生物质成型技术的诸因素,尽快找到解决问题的途径.
2、 解决问题的对策
2.1加紧科研攻关,积极改进设备
对于技术上已经成熟的设备要积极推广,商业示范运行;对于技术或工艺还有欠缺的要集中力量科研攻关,让产品早日投放市场,适应市场竞争,不断完善生产工艺.目前比较成熟的生物质成型技术有螺旋挤压成型、环模压辊挤压成型、液压活塞成型技术等.不同地区的林业废弃物、农作物秸秆不尽相同,也应根据当地实际情况选择不同的生物质成型技术.在农业发达地区尤其是大型农场,由于农作物秸秆非常丰富,可以大力推广液压生物质成型设备;在林区或农场为了便于处理木屑及枯枝、木片,宜以螺旋挤压成型系统为主;草原牧区则最好发展湿压成型技术,将牧草制成生物成型砖,即可用作备用燃料,又可以作为储存饲料[1,23].辽宁省能源研究所、陕西省武功县轻工机械厂等研制的螺旋挤压成型机的螺杆磨损寿命已大幅度提高;清华大学等研制生产的环模压辊挤压成型机生产能力可以调节从0.1～3t・h-1;河南农业大学等研制生产的液压活塞成型设备(第三代)已在大型农场示范运行,工作性能稳定,连续作业能力强,尤其适应能力好,对于生物质秸秆类、农林废弃物、纸屑、废渣均能很好的运行处理.
2.2 制定行业标准,开发先进产品
目前国内几十家生物质成型技术科研单位与生产企业所进行的研究相互独立,缺少合作,既浪费人力物力,又限制了这一产业的快速发展.产品制造质量、工艺水平参差不齐.所有同类科研单位与生产企业应该联合起来,取长补短,抓住机遇,共谋发展,为使生物质成型技术早日产业化,造福社会而共同努力.可以借鉴发达国家成立协会,定期举办年会,互相交流信息.主管部门积极制定成型设备标准与规范,严格管理,淘汰落后产品,开发推广先进技术.还要鼓励企业打破部门、地区界限,实行横向联合,对技术上基本成熟的产品组织专业化生产.
2.3 政策倾斜,吸引投资
生物质成型技术目前还处于发展的初期,尚属于新生事物,产业规模小,获益能力低,还不具备参与市场竞争的能力.因此,必须得到国家和各级政府宏观调控政策的保护.要从全局的长远利益出发,增加对生物质成型的科研、技术产品的研制和开发的财政资助和投资力度,加速产品工艺技术的突破和系统开发的过程.加大产业化建设和服务体系的信贷规模,提供长期的低息贷款,提高资金使用效果.制订减免税收、价格补贴和奖励政策,加速生物质成型和碳化产品进入市场,提高竞争力,最终依靠自身的发展潜力,确立并占有应有的市场份额.其次,加强生物质能转换的科研攻关和产业化建设.另外,广泛吸引资金,除了靠国家的优惠政策外,还可以考虑采取合资、入股等形式解决资金不足问题,甚至利用国际资金,吸引风险投资等.针对制约生物质成型技术发展的障碍因素和技术难题,集中资金,加大力量进行科研攻关,加强科研示范和产业化的衔接,促进科研成果迅速转化为生产力.
3生物质成型技术产业化的可行性
3.1生物质能资源充足
目前世界生物质能源利用已占基本能源消耗的15%以上,在发展中国家的生物质能利用却超过总能源消耗的38%,而在农村基本用能更是有超过90%是由生物质能源提供的.1996年中国薪柴、秸秆的消费量已达2.2亿t标准煤,约占全国能源消费量的14%,占农村地区能源消费量的34%,占农村生活用能的59%.中国生物质能资源相当丰富,仅农作物秸秆中国每年就有6亿t实物量,用于燃料的占25%～30%,折合0.75亿t标准煤.而各类农业废弃物的资源量每年约有3.08亿t标准煤,薪柴资源量为1.3亿t标准煤,加上粪便、城市垃圾等,资源总量估计可达6.5亿t标准煤以上.这些充足的生物质资源为成型燃料提供了可靠的生产原料,生产原料的可再生性使得“绿色”成型燃料取之不尽,用之不竭.
3.2技术上的可行性
生物质成型技术经过世界各国半个多世纪的发展,在中国又经历了20多年的改进与完善,技术日趋成熟.该技术能将低品位能源转换为高品位能源,提供给用户使用,并在一定程度上提高能源利用效率,从而满足了商业化的条件.各种成型设备可以实行自动化或半自动化生产,不会产生有害气体或污染物,从生产到运输等均具有较高的可靠性与安全性.而且多种类型成型设备的使用寿命可以满足生产要求.随着技术的完善,以及机械材料的不断更新,成型设备的主要工作部件使用寿命将会越来越长,设备生产及稳定性能也会越来越可靠.另外,成型技术处理生物质能力大,可以显著改善农村生活环境,减少荒烧秸秆,保护大气环境,解放土地资源,并能给农民增收节支,所以大受农民欢迎.
3.3 经济上的可行性
生物质颗粒燃料完全可以代替煤用于锅炉,其价格在中国中部价格基本与煤相当,在中国东部、南部地区大大低于煤.本项目的经济效益主要来自秸秆成型前后每吨秸秆获得的净收入部分,以HPB-Ⅲ系列成型机为例,设备价格12万元,生产成型燃料的成本包括能耗费60～70kW・h・t-1,以及原料费和人工费等,秸秆成型燃料市场价可按当地煤价70%估算;折算后,郑州地区每吨秸秆成型燃料块的加工成本不超过160元,而郑州市场煤价超过300元・t-1,随着能源紧张以及环境问题日趋严重,煤价还会上涨;若每套秸秆成型燃料生产线每年加工900t成型燃料(300d),可获纯利润4～5万元.同时,一套设备可安排4～6个工作岗位,每年处理160～200hm2地生产的秸秆.另外,随着城镇小型燃煤锅炉的取缔,生物质成型燃料将成为中国农村、小城镇的高品位支柱能源,因此加快了生物质成型燃料技术的产业化进程.
