1輕度炭化法生物質固化技術提出的背景
任何一項技術的研究應用都離不開社會發展對它的需求。我國是一個經濟迅速發展的國家，21世紀面臨著經濟增長和環境保護的雙重壓力，隨著我國國民經濟的迅猛發展和人民生活水平的不斷提高，燃煤、石油等礦質物能源的需求逐年增加，而我國礦物質能源的人均儲量遠低于世界平均水平，我國正逐漸成為礦物質能源的進口大國，石油產品對進口的依賴程度已超過50%。如何開發可持續的新能源，緩解我國能源供給對進口的依賴程度，一直是我國能源產業發展的戰略性問題。
我國是一個農業大國，農作物秸稈及其它生物質能原料（木屑、稻殼等）產量巨大，是我國巨大的尚未得到開發利用的能源寶藏。
隨著技術的發展．近幾年在我國已形成多種開發利用生物質能源的技術模式，目前在我國示范應用的秸稈成型技術，即為其中的一種。該技術方法從原理上分析可以確定為“物理法”成型技術，該技術在近幾年的示范推廣應用中表現出了一系列的缺陷和不足，例如成型設備標準不統～、操作彈性小、易出故障、不易連續工作、易損件，贊用偏高等，限制了該技術廣泛應用于實際生產過程中。所以研究更加合理，穩定的秸稈成型燃料加工方法和途徑是生物質成型技術發展的必然趨勢。富通新能源生產銷售的秸稈顆粒機、秸稈壓塊機專業壓制生物質成型燃料，同時我們還大量出售楊木木屑和玉米秸稈顆粒燃料。
輕度炭化法制生物質成型燃料技術，從生物質原料的成型原理上解決了“物理法”成型技術的缺陷。
2輕度炭化法生物質固化技術的原理及優勢
2.1技術原理
輕度炭化法生物質成型技術的特點是將傳統的成型技術分2步完成，第1步是采用酸堿催化法或中溫干餾工藝對秸稈物料進行輕度炭化處理（經輕度炭化處理后的秸稈物料熱密度值可提高2 000～4 000 kj.kg-1），同時消除秸稈物料的彈性，改善秸稈物料的表面活性；第2步是將炭化的秸稈物料與少量粘結劑、脫水牛糞或沼渣（含水率50%以下）混合，在普通成型機中成型。該技術的關鍵點是采用酸堿催化法或中溫干餾工藝對秸稈原料輕度炭化處理，其原理為：
2.1.1 酸堿催化法 酸堿催化法是從秸稈原料的主體成分構成人手，脫去原料中的分子水以達到提高熱密度值的目的。大部分秸稈原料的主體成分是纖維素、木質素和一定量的糖分、蛋白質、脂肪等，這些化合物中含有大量的羥基(- OH)及氫基（-H），該技術采用酸或堿及少量化學輔料組成催化劑在一定的溫度下，促使以上化合物中的羥基（-OH）和氫(-H)結合，按Hz0的比例汽化脫出，使秸稈物料的構成分子得到羰基化(- CO-)、烯烴化（一C=C一）、醚化（-C-O-C-）等復雜的化學鍵重排，同時秸稈物料中的纖維素等高分子化合物分子骨架得到一定程度的斷裂破壞。最終，經加工后的秸稈物料變黑（炭化）、變脆（失去彈性）、易粉碎等，有效地提高了秸稈物料的成型性能。
2.1-2 中溫干餾工藝傳統的秸稈干餾工藝技術是指在絕氧狀態下給秸稈物料進行加熱，將瀝青質蒸出制炭素燃料，一般加熱溫度可高達500℃以上。雖然按此工藝技術得到的炭素燃料熱密度高、揮發份低，但是炭素燃料的收率低，只有約30%。中溫干餾技術是指在秸稈物料干餾工藝中引入脫水催化劑，使干餾過程的初始溫度比傳統工藝降低30～50℃，最高干餾溫度控制在280℃以下，即干餾溫度被控制在秸稈物料中瀝青質的蒸出溫度以下，這將使秸稈物料的干餾產品收率得到提高，大于60%。該催化劑使干餾過程的低溫初始階段主要以脫去分子水為主（其脫水原理與酸堿催化法秸稈炭化的機理類同），同時由于干餾溫度及加熱速度得到準確控制，使后續階段得到的木醋液產品濃度得以提高，且質量穩定，易于商品化。
2.2技術優勢
該技術在酸堿催化劑的作用下，可在150℃以下脫去秸稈中分子水，形成輕度脫水炭粉，提高原料的可加工性，克服傳統固化方法的缺陷；在化學催化劑配合下，完成280℃以下的干餾操作，提高干餾過程秸稈炭粉的收率，而且環境效益顯著；可結合利用符合一定要求的牛糞和沼渣，提升廢棄物的利用空間和效率，同時延長農牧業經濟體系的鏈條，填補農業循環經濟中的一步重要環節；所得生物質燃料塊可在普通的成型機中壓制成型，降低生產環節對設備的要求，降低技術推廣的難度。
3技術發展和應用相關條件
3.1技術特點對項目建設地理位置的適應性
該技術的輕度炭化過程設計2種不同的工藝，其中酸堿催化法需要采用一定量的酸或堿，屬液態原料，不適合遠距離運輸。在工業發達的城市易得到工業級原料，還可以利用相關工業副產的廢酸原料。另外該技術的炭化工藝設備簡單，易操作，炭化物料收率高，而且不產生任何三廢污染，所以靠近工業城市地區宜采用此工藝技術。而中溫干餾工藝技術適合于更廣泛的農業廢棄物產區，但是工藝過程相對酸堿催化法較復雜，對溫度、加熱速度等參數的控制要求較高，適合形成一定的規模化建設，集中管理。
3.2技術產業化推廣的規模設計
根據該技術的工藝特點，對于未來的推廣及產業化建設規模，建議以年產5000～10000 t規模為宜。該建設規模的計算確定主要依據農村地區耕地的分布，即農作物秸稈的地域性及運輸半徑。以黑龍江省大豆秸稈為例（大豆秸稈的平均產量為3 600 kg.hm'2），年產5 000 t生物質固化燃料塊，需要約6 000 t大豆秸稈，除去道路、村莊等用地，純耕地面積應為16 km2。為取得最大經濟效益及推廣空間，工程規模應以年產5 000—10 000 t為宜。建設過程中可以根據建設地點實際情況進行設計調整。
3.3技術發展仍需完善的相關技術
輕度炭化法生物質固化技術雖具有很多優勢，但其技術的應用研究仍處于示范階段，對于一些技術環節及相關配套技術仍需不斷的研究完善，例如：建立完整的各種生物質材料理化指標，能量指標的評價、分析方法。目前，在我國還沒有形成完整的和獨立的針對各種生物質材料理化指標，能量指標的評價、分析方法，普遍采用煤炭材料的分析方法，這將影響和制約生物質能源產業的發展；燃用各種生物質成型燃料產品的民用炊事爐具、小型鍋爐的研究開發，滿足不同用戶、不同行業的需求。理論上講，只要相關配套設備適合，秸稈成型燃料塊可以滿足從農戶到各行各業的燃料需求，甚至是發電鍋爐。
4輕度炭化法生物質固化技術研究推廣的意義
輕度炭化法制生物質成型燃料技術的提出，不僅克服了傳統“物理法”成型技術的不足和缺
陷，而且還解決了畜牧業產生的“多余”牛糞等問題，為農牧業副產資源的綜合利用開辟了一條新途徑。
以黑龍江省為例，農作物秸稈一直是困擾農業發展的大問題。隨著新農村建設的深入開展，農作物秸稈已經成為農村環境污染的主要因素，將其充分利用，不僅可以改善農村環境，還可以建立新的農村能源利用模式。按該技術提供的方法折算，黑龍江省每年剩余廢棄秸稈2 500萬t左右，其熱量價值相當于1 200萬t標準煤，1 000萬t牛糞的熱量價值也相當于429萬t標準煤。若該技術得到實施和推廣，不僅可以延長農產品加工的產業鏈條，還將產生直接經濟效益34億元人民幣，實現二氧化碳減排2 800萬～3000萬t，同時產品利用后的剩余草木灰可直接施人農田，其經濟、環境、社會效益巨大。
