生物质致密成型技术研究进展
                                                   孙 宇，王 禹，武 凯
                                       (南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094)
    生物质能源是可再生能源的重要组成部分，生物质致密成型是生物质能源化最直接、最简单的利用方式。针对生物质致密成型技术的原料、工艺和设备，详细介绍了国内外生物质致密成型技术的研究现状。结合中国的实际情况，说明了目前生物质致密成型技术存在的问题并提出了未来的研究方向。分析表明，相关研究应在充分了解不同种类生物质的原料特性的基础上优化生产工艺和设备，从而降低成型能耗、增加设备寿命、提高制品品质。


    随着科技的进步与社会的发展，人类对能源的需求越来越大，环境与能源问题已经成为世界各国不得不面对的严峻问题［1］。为了解决这些问题，相关学者和研究机构针对可再生能源开展了大量研究，而生物质能源则是可再生能源的重要组成部分。生物质能源是指从活着或者死去不久的生物中获得的可进行能源化利用的有机物［2］。目前，常用的生物质原料是从植物或其衍生物获得的木质纤维素类生物质材料。生物质原料能源化利用的途径主要有3种：气化、液化和致密成型。生物质致密成型是指在一定温度下，通过机械压缩将松散的生物质原料颗粒压制成具有规则形状和较高能源密度的固体燃料的过程。相对于其他两种方式，生物质致密成型只需要机械压缩，不需要复杂的热物理、热化学处理，工艺简单，成本低，是最直接、最简单的生物质能源化利用方式［3］。
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    生物质原料的特点是分布广泛、密度低、存储和运输成本高，收集半径的大小对生物质成型燃料的生产成本有非常重要的影响［4］。因此，相关学者往往就地取材，以当地主要生物质原料作为研究对象。美国、欧洲、日本等国家的主要生物质原料为林业废料，因此他们的研究对象主要以木料为主，研发的设备也主要针对木料；而针对农作物秸秆类生物质原料的致密成型技术研究还相对较少。目前，农作物秸秆类生物质原料致密成型技术主要存在的问题有3个：成型能耗大、核心部件磨损严重、制品品质差（热值低、燃烧易结渣）。这些问题严重制约了秸秆类生物质原料能源化利用产业的发展。

    我国是一个农业大国，具有十分丰富的农作物秸秆类生物质资源［5-6］。据统计，2005年中国农作物秸秆的产量达到了8.4亿t［7］，而随着粮食产量的增加，这个数字也在逐年增加。然而，如此丰富的生物质资源却得不到妥善的利用，大量的农作物秸秆在收获之后被就地焚烧，浪费能源的同时也造成了严重的环境污染［8］。因此，研究生物质致密成型技术，发展农作物秸秆类生物质能源产业，对缓解我国的能源危机和环境危机有着十分重大的意义。

1研究现状
1.1原料特性
    生物质原料的种类千差万别，原料特性对生物质致密成型工艺的影响很大［9］。原料特性参数主要有力学特性、粒度分布、含水率、流变特性等。研究原料特性及其对成型过程和制品品质的影响，有助于从源头上改善致密成型工艺，提高制品品质。
生物质原料的力学性能参数是成型工艺、设备以及运行参数设计的基础。廖宜涛等［10］测试了芦竹底部茎干拉伸、压缩和弯曲时的弹性模量和强
度。孙占峰等［11测试了水稻秸秆的挤压、拉伸和剪切力学特性，并研究了含水率对这些特性参数的
影响，发现水稻秸秆的挤压、弯曲力学指标和剪切
     破坏力随含水率的增大而减小。霍丽丽等［12］研究。。。。。


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作者简介：孙宇（1964—）,男，江苏南京人，南京理工大学教授，博士，主要从事制造系统检测、控制、诊断与维护技术,



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