朱鈞琰，吳曉慧，梁雪兒

(中國礦業大學銀川學院，礦業與化學工程系，寧夏銀川756000)

　　摘要：隨著能源的過度消耗和浪費，生物質型煤將有效地改變能源浪費，改善空氣污染。生物質型煤是廢棄農作物、原煤等添加劑按一定比例混合的混合物，是在一定壓力下混合成型的材料。生物質煤的推廣可以減少煤炭資源的消耗，在廢物利用的基礎上，也能創造良好的經濟效益。生物質型煤的推廣還存在一些問題。技術不成熟，技術產業的研發成本過高，企業看不到經濟效益。要解決這些問題，必須加強對生物質煤的宣傳，加強研究力度，發揮生物質煤的優勢，深入研究其不足，加大對清潔能源企業的支持，以保證企業的長遠發展。生物質煤的長期發展。

　　我國是煤炭儲量大國，已探明煤炭儲量為1145億噸位列第三，而且中國是世界上生產煤炭最多的國家，世界上每年生產的煤炭有超過47.5%的煤炭來自中國。但是我國對于煤炭長久以來是一種“粗放利用”，這不僅造成了環境污染也形成了一種能源浪費，而化石能源不會短時間就被新型清潔能源所代替。生物質型煤是利用秸稈，木屑等農作廢棄物和煤炭按一定比例混合壓制成固體燃料的技術。

　　我國是一個農業大國，每年產生大量的農林業廢棄物，一般是直接燃或堆積在農田廢棄掉，若處理不當，還會造成嚴重的環境污染問題^[1]，生物質型煤則變廢為寶，整合資源具有極大的發展前景。

　　1生物質型煤的技術

　　1.1成型機理

　　我國型煤的種類分為民用型煤和工業型型，生物質型煤成型工藝分為冷壓成型和熱壓成型，我國大多數型煤廠家都采用添加黏結劑的冷壓成型。北京文新德隆有限責任公司研制成功的濕法低壓對輥成型，解決生物質型煤生產能耗高粉碎和黏合成型難關，填補國內外生物質型煤生產領域一項空白^[2]。

　　生物質型煤熱壓成型是將生物質直接和煤粉混合，在受熱的條件下壓制成型。熱壓成型過程除物理加工外，還含有輕度熱加工，也即化學加工。熱壓成型過程與冷壓成型類似，首先是將煤和生物質經過破碎和篩分，調節其水分含量，然后將其混合均勻后加入模具中進行加熱，加熱至預設定的成型溫度后進行加壓成型^[3]。

　　1.2清潔燃燒機理

　　生物質型煤燃燒過程是靜態滲透式擴撒燃燒，第一步，煤球表面揮發物的燃燒，當環境溫度達到可燃揮發物的著火點后，可燃氣體和發生燃燒反應，形成橙黃色長火焰；第二步，煤球表面揮發物的燃燒和煤球表層部分焦碳的過渡燃燒，形成較長的橙紅色火焰；第三步，煤球更深層的滲透擴散主燃燒過程和煤球表面較少的揮發物的燃燒，其中，焦碳的擴散燃燒占主導。燃燒產物及其它氣體向外擴散，環境中的向內滲透不斷與行進中的生成，煤球表層生成一層薄灰殼，形成淡藍色短火焰。此階段是主燃燒階段，生物質先燃盡，帶動其周圍焦碳更快速的燃燒，并在燃盡層里形成一定的微孔，易于生成氣體的擴散和滲透；第四步，煤球內的深層次燃燒，屬后期滲透擴散燃燒過程。煤球層內主要進行焦碳的燃燒即——表面進行氣體的燃燒即——形成較厚的灰殼，火焰短小。由于生物質的燃盡和熱膨脹，灰層中呈現微孔和空隙；第五步：煤球燃盡，灰殼加厚，被燃燒的型煤形成暗紅色的灰球，表面幾乎沒有火焰。至此，生物質型煤的整個燃燒過程完成^[4]。

　　2生物質煤與原煤數據對比

　　通過測量生物質煤與原煤的全水，全硫，工業分析，彈桶發熱量。從下列表格看出生物質煤的含硫率比原煤要低，由于加入生物質，生物質煤的灰分大于原煤，從這組數據來看生物煤想要代替原煤占據市場，只有清潔這一優勢還遠遠不夠，還需要在其他方面繼續研究和探索。

　　3生物質煤的優點和產業前景

　　我國是一個人口眾多，相對應的資源不是很充足，民用煤型多為散煤，造成了資源浪費，應該合理開發綜合利用資源。生物質型煤則利用農業廢物并且大大的提高了煤炭資源的利用，也在一定程度上改善了空氣質量，具體優點如下：

　　①型煤是在高壓條件下制作成型的，使得生物質和粉煤結合緊實，無論是在運輸過程還是燃燒使用過程中生物質型煤都不容易開裂。

　　②生物質在種植生長期間吸收二氧化碳的量與其在燃燒排放中的量相當。所以從生物質的整個過程角度分析，其溫室效應為零。生物質本身替代了一部分煤炭的使用，總體上降低了二氧化碳的排放。

　　③生物質中揮發分占比較高，但其中氮的含量明顯低于普通粉煤，而且在燃燒過程中，即使在較低的溫度環境下，揮發分也可以迅速燃盡，快速消耗掉氧，致使氧含量在一段時間內較低，在這種環境下，氮氧化物很難形成，有效改善空氣質量。

　　④按照一定比例制作成煤結合了粉煤和生物質各自的優點，達到了互補的效果，有效提高生物質熵煤的燃燒性能。由生物質的熵揮發性高，使得型煤的著火點比原料中煤炭的低，即便燃燒使用時添加量小，燃燒不充分，也不會滅火。

　　⑤生物質來源渠道廣泛，每年的產生量巨大，所以其價格低廉。在一般自然環境中自然干燥，不用再消耗額外的能源，在工業生產中可有效降低原料成本^[5]。

　　煤炭清潔高效利用的技術，理念和機制貫穿于生產，流通，轉化，利用等煤炭開發利用的全過程，煤炭清潔高效利用放到非常主要的位置，“十三五”規劃綱要中^[6]。目前技術、經濟條件下，發展生物質型煤，將煤炭加工成為高效和清潔能源，實現可再生能源與化石能源一定程度的聯合，部分替代和節約化石能源，有利于改善能源結構，減少二氧化碳排放，緩解和應對全球氣候變化，與燃用原煤相比從節能、環保、經濟等方面具有明顯的優勢^[7]。

　　4建議

　　生物質型煤是清潔型煤屬于潔凈能源范疇，清潔型的使用降低了污染，有良好的市場前景。在生物質型煤的推廣中：①加強政府宏觀調控，完善政策支持力度；②加大生產生物質型煤的技術研發，推廣配套節能環保爐具；③延長生產季節，提高企業經濟效益；④加強專業協會的專業指導作用，確保潔凈型煤質量和推廣任務的完成^[8]。

　　5展望

　　生物質是唯一可以實現碳的零排放的可再生資源。充分利用豐富的生物質資源，改善目前的能源供應狀況，降低環境污染，實現能源的可持續利用。

　　根據國內外的已有經驗，生物質型煤技術可以解決現有的問題。利用生物質型煤技術可以提高工業鍋爐熱效率，削減污染物排放，減免除塵脫硫設備及其運行維護費用，節約能源；還能有效的解決工業型煤需求量大與生產水平有限、技術不過關的矛盾，加速中國工業型煤的發展，提高研制、生產、使用的積極性，為中國工業型煤的加速推廣應用注入新的活力。

　　生物質型煤技術同其它生物質能源化技術一樣，使人類有可能實現工業化大規模的開發與利用生物質能，使工農林業廢棄物變廢為寶，充分利用生物質能的可再生性，建立起可持續發展的能源系統，促進社會經濟發展與生態環境改善的協調進行^[9]。

　　參考文獻

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　　[2]周伯瑜，張文新.濕料低壓成型制防水生物質型煤的研究[J].煤炭加工與綜合利用，(5)：30~32.

　　[3]何紅亮，張秋明，白音華褐煤半焦與生物質成型及其燃燒特性研究[D].

　　[4]浮愛青，焦紅光，諶倫建等生物質型煤燃燒特性概述[J]潔凈煤技術，2006，(2)：63~66.

　　[5]韓海忠，楊鳳玲生物質型煤的制備及其環境效益妍究[D].

　　[6]中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要[Z].

　　[7]馬力通，徐曉博，李.生物質型煤產業關鍵技術與應用前景[J]山東化工，2012，(12)：9.

　　[8]華茂堂清潔型煤的優勢及其在推廣中存在的問題與建議[J]甘肅科技縱橫，2017.

　　[9]蔣林.生物質型煤實驗和神經網絡，分形理論應用研究[D].2002.