1、生物質(zhì)型煤發(fā)展概況
日本在面臨石油危機的境況下開發(fā)了生物質(zhì)型煤，我們也叫做生物質(zhì)顆粒燃料（經(jīng)過
木屑顆粒機或者秸稈壓塊機壓制生產(chǎn)而成的），其是由粉碎后的農(nóng)作物秸稈、原煤與固硫劑混合后經(jīng)高壓成型機壓制而成，其中生物質(zhì)占15%～30%，固硫率可達80%，燃燒效率高達99%。日本于1985年即在北海道建成了一座年產(chǎn)6000t生物質(zhì)型煤的工廠，并試驗生產(chǎn)了生物質(zhì)型煤的小型燃燒裝置和專用燃燒設(shè)備，生物質(zhì)型煤如下所示：
山東某生物質(zhì)型煤示范廠1995年建成，是目前國內(nèi)少數(shù)具備工業(yè)規(guī)模的生物質(zhì)型煤生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量1萬t，生產(chǎn)的型煤呈枕頭形(40mmx40mmx25mm)，含生物質(zhì)10%～30%。
中日合作在成都市進行了生物質(zhì)型煤生產(chǎn)試驗，并深入研究了生物質(zhì)型煤的生產(chǎn)工藝流程及其周硫技術(shù)，試驗生產(chǎn)的生物質(zhì)活性型煤是在煤粉中添加有機活性物（20%～30%）和脫硫劑(Ca/S=1～2)等，將其混合后經(jīng)由日本慶應大學提供的K-123A軸壓縮式成型機在170kg壓力下高壓壓制成具有易燃、脫硫效果顯著、未燃損失小等特點的型煤。生物質(zhì)型煤在成型之前一定要控制煤粉、有機物質(zhì)和生石灰的水分（小于5%），以便通過成型機成型固化。
中國礦業(yè)大學的張明旭等人在實驗室中以熱重(TG)、差熱(DTA)和傅立葉變換紅外光譜(FTIR)聯(lián)合技術(shù)對型煤進行了定性及定量研究。研究發(fā)現(xiàn)通過合理配比，利用高硫煤的熱值、石灰（石）的固硫特性、生物質(zhì)燃料的助燃和催化效果，制成的混合燃料不論從熱值上還是環(huán)保上都是流化床的適宜燃料。哈爾濱理工大學的劉偉軍等人對生物質(zhì)型煤點火性能、燃燒機理、燃燒速度、燃燒污染特性和固硫規(guī)律等進行了理論分析和試驗研究，這是國內(nèi)有關(guān)生物質(zhì)型煤方面所進行的最全面的理論分析和試驗研究。浙江大學熱能工程研究所對生物質(zhì)成型技術(shù)和燃燒固硫技術(shù)也開展了相關(guān)的研究工作。
2、生物質(zhì)型煤的技術(shù)特點
生物質(zhì)型煤( Bio-briquette)是指破碎成一定粒度和干燥到一定程度的煤及可燃生物質(zhì)，按一定比例混合，加入少量固硫劑，利用生物質(zhì)中的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等與煤粘結(jié)性的差異經(jīng)壓制而成。生物質(zhì)型煤是型煤中的一種新產(chǎn)品，它除具有一般型煤的優(yōu)點外，還具有熱效率高、灰分少、固硫率高、生物質(zhì)來源廣泛、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，既能節(jié)省能源，又能明顯減少對大氣的污染，具有綜合的經(jīng)濟、環(huán)境及社會效益。
2.1 生產(chǎn)工藝流程
生物質(zhì)型煤制備工藝主要由烘干、粉碎、混合、高壓成型等單元組成，生物質(zhì)型煤生產(chǎn)工藝流程見圖1。其生產(chǎn)過程如下：①將原煤和準備摻入的生物質(zhì)分別進行烘干，將干燥后的煤進行破碎，生物質(zhì)也需碾碎，磨成微細粉末；②將兩者進行充分混合，此時可根據(jù)原煤和生物質(zhì)的特性，視情況加入某些適量粘結(jié)劑和脫硫劑；③將上述混合物一同送入成型機，在高壓下制成生物質(zhì)型煤產(chǎn)品。
2.2抗壓強度
抗壓強度是生物質(zhì)型煤各項機械性能指標中最直觀、最有代表性的指標。一般而言，隨著原煤可磨性系數(shù)(HGl)的不斷增大，型煤的抗壓強度也逐步升高。含20%左右生物質(zhì)的型煤和普通型煤的煤料粒徑與抗壓強度具有不同的關(guān)系，當煤料粒徑大于0.3mm時，生物質(zhì)型煤的抗壓強度會逐漸降低，見圖2。所以，國內(nèi)外對煤料成型粒徑一般均要求在3mm以下。
2.3點火性能
生物質(zhì)型煤一般由高揮發(fā)分的生物質(zhì)和低揮發(fā)分煤或高灰分、低發(fā)熱量的劣質(zhì)煤組成。混合后的型煤比原煤可燃基揮發(fā)分有所提高，更主要的是在點火過程中，易燃的生物質(zhì)率先點火放熱，使型煤在短時間內(nèi)升溫迅速達到著火點，使不易點火的原煤也隨之很快著火，而且隨著生物質(zhì)的迅速燃燒，在型煤中生物質(zhì)燃料占有的體積迅速收縮，型煤中空出了許多孔道及空隙，為氧氣的滲透擴散創(chuàng)造了條件，所以點火能深入球面表層下一定深度，形成穩(wěn)定的點火燃燒。在高壓成型的生物質(zhì)型煤中，其組織結(jié)構(gòu)決定了揮發(fā)分的析出及向型煤內(nèi)部傳遞熱量比較緩慢，所以形成揮發(fā)分點火逐步進行，且點火所需的氧氣比原煤層狀燃燒點火時要少。從總體趨勢分析，生物質(zhì)型煤的點火溫度更趨向于生物質(zhì)點火特性。
2.4燃燒特性
生物質(zhì)型煤是由煤與生物質(zhì)燃料機械混合后在高壓下壓制成型，其仍具有這兩種原來燃料的特性。生物質(zhì)燃料的著火點僅為200～300℃，比煤的著火點(600～700℃)低得多，所以生物質(zhì)型煤中的生物質(zhì)燃料在200～300℃的溫度下即著火燃燒，它的燃燒又迅速將煤點燃，這樣可以大量節(jié)省工業(yè)鍋爐點火時使用的價格較高的劈柴及油等引燃材料。生物質(zhì)型煤在燃燒的過程中呈多孔球燃燒，供氧充分，不會產(chǎn)生煤熱解過程中因為局部供氧不充分發(fā)生熱解析碳冒煙現(xiàn)象。實踐證明，用煙煤壓制的生物質(zhì)型煤在其燃燒時生成的煤煙用肉眼幾乎看不到，煤煙的生成量只是原煙煤的1/15。一旦發(fā)生煤熱解析碳，生成的煙粒很難再燃掉，導致煙囪冒黑煙，污染環(huán)境。生物質(zhì)型煤在燃燒過程中形成多孔形煤球，此時供氧充分，傳熱傳質(zhì)強烈，燃燒充分，灰渣中殘?zhí)己康停叶嗫仔蔚娜紵蝮w使殘余灰渣難于粘結(jié)成塊。
2.5固硫特性
一般型煤（氧化鈣作脫硫劑）固硫率為40%左右，而生物質(zhì)型煤的固硫率可以達到70%左右。生物質(zhì)型煤在成型過程中，不僅加脫硫劑氧化鈣，而且加有機活性物質(zhì)（如秸稈，鋸木屑等），生物質(zhì)型煤在燃燒過程中，隨著溫度的升高，由于這些有機生物質(zhì)比煤先燃燒完，炭化后留下空隙起到膨化疏松作用，使固硫劑Ca0顆粒內(nèi)部不易發(fā)生燒結(jié)，甚至使孔隙率反而增加，增大S02和O2向Ca0顆粒內(nèi)的擴散作用，提高了鈣的利用率，因此，生物質(zhì)型煤比一般型煤固硫率高。同時生物質(zhì)對生物質(zhì)型煤在燃燒過程中起到的膨化疏松作用增加了生物質(zhì)型煤燃燒的空氣流通量，使得生物質(zhì)型煤的熱效率不僅高于一般型煤，而且大大高于散煤。
在美蓉煤中加人生物質(zhì)、脫硫劑氧化鈣制成生物質(zhì)活性型煤，其固硫率可達60%左右，另外在生物質(zhì)活性型煤中加脫硫添加劑（脫硫劑生石灰加入Ca/S=2），固硫率則達到95%，幾乎完全把煤中的硫固定在爐渣中。
3、生物質(zhì)成型機
目前由國內(nèi)外的經(jīng)驗可知，高壓成型機是壓制生物質(zhì)型煤的關(guān)鍵設(shè)備。
北京某公司所屬機械廠與中國礦業(yè)大學合作研制的專利產(chǎn)品GXM600-45工業(yè)型煤成型機就是這種高壓成型機中的一種。該機吸收了國外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，采用液壓控制、強制給料、對輥成型、多級保護等先進技術(shù)，縮小了整機體積，大幅度降低了成本。該機僅為國外同類產(chǎn)品價格的10%，性價比優(yōu)，利于推廣應用。CXM600-45工業(yè)型煤高壓成型機按其工作原理大致分為傳動、液壓、給料、成型、框架等五個部分。它的主要性能參數(shù)為：主機驅(qū)動功率45kW;型輪尺寸q-600mmx450mm；型輪轉(zhuǎn)速16r/min；成型線壓力2.85～3.17t/cm2；正常工作最大總壓力140t;產(chǎn)量15t/h；整機質(zhì)量12t。
4、結(jié)束語
我國生物質(zhì)燃料資源豐富，倡導和開發(fā)生物質(zhì)型煤對我國型煤的發(fā)展將起到積極的推動作用。目前國內(nèi)眾多高等院校、科研院所的深入研究，試驗和生產(chǎn)廠家的運行實踐均為生物質(zhì)型煤規(guī)模產(chǎn)業(yè)的形成奠定了基礎(chǔ)，高壓型煤成型機及相關(guān)設(shè)備的國產(chǎn)化，企業(yè)和公眾環(huán)保意識的加強與提高必將有利地促進生物質(zhì)型煤的推廣應用。生物質(zhì)工業(yè)型煤具有優(yōu)異的燃燒性能，成型時可少用或不用粘結(jié)劑，可充分利用低熱值煤作原料，型煤強度高，便于運輸；生物質(zhì)燃料來源廣泛，生物質(zhì)型煤成本低，適宜在我國普遍推廣。鑒于國內(nèi)型煤技術(shù)研究的現(xiàn)有基礎(chǔ)，開發(fā)生物質(zhì)型煤技術(shù)，意義重大，切實可行。
