生物質顆粒歷史進程

來源：全球先進生物能源資訊　人氣：7018　更新時間：2016-08-31 12:58:31 　　[我要投稿]

　　顆粒是什么？

　　顆粒燃料在世界各地變得越來越重要，是可再生的、清潔燃燒及成本穩定的家庭供暖選擇。它是可再生的生物質產品—通常是廢棄木材。歐洲和美國數以百萬計的人使用木屑顆粒供熱，用于獨立式爐具，壁爐、熔爐和鍋爐。顆粒可用于工業應用和發電，作為熱電聯產項目中煤的替代或補充品。也可在學校和監獄等大場所使用木屑顆粒燃料供熱。世界各地制造顆粒，其跨境交易十分活躍?？傊?，顆粒燃料是將數以百萬計的廢棄物轉化為能量的一種方式。

　　薪材、木屑顆粒、木片、廢紙以及許多其他的農副產品都能夠被用于能源生產，都屬于生物質燃料。生物質最引人注目的是它的可再生性。顆粒燃料顯著的一致性和燃料效率產生一小部分微粒排放。顆粒燃燒器配備了所有固體燃料燃燒器最低的顆粒物排放。加以農業適當管理，生物質幾乎是無限的，而且已證明與化石燃料相比，生物質的價格更具穩定性。

　　顆粒歷史

　　·歐洲瑞典

　　使用生物質顆粒用于能源生產可以追溯到上世紀70年代，在能源危機后，尋求化石燃料的替代品。在這個時候，用于生產動物飼料顆粒的技術已被改進，以適用于更致密的木質材料。瑞典是這個行業的先行者之一，由于其突出的木材產業、增加能源獨立的愿望和環境保育的承諾。

　　瑞典木屑顆粒的生產計劃在1970年后期啟動，決定在穆拉建一個顆粒廠。該工廠于1982年11月開始生產，不久后就出現問題了，因為成本遠遠高于預算。設備是將燃油鍋爐改為顆粒燃料鍋爐。但是效率很低，不僅僅是因為顆粒質量很差。第一年的原料主要是樹皮。顆粒灰分含量通常是2.5-17％。穆拉工廠于1986年倒閉。

　　1984年在Vårgårda建了一間顆粒廠，于1989年倒閉。該廠的最后一個所有者是Volvo集團。在1987年，建于Kil的第一間干燥物料制粒廠，被設計為年產量為3000噸。這家工廠仍然在運作，是瑞典歷史最悠久的商業化工廠。

　　在90年代初，瑞典政府想出了礦物燃料征稅的提案。此時它也限制二氧化碳的排放量。在短期內，燃燒化石燃料變得無利可圖，隨之生物燃料進入填補能源缺口。這是一個轉折點，標志著木屑顆粒的使用開始快速增長。

　　歐洲其他地方也出現了類似的清潔能源計劃。其結果是，使歐洲成為生物質顆粒消費的領航者。顆粒可以通過卡車運送交付，直接存放在住宅的存儲區域，類似于加油站進汽油的方式。除了住宅供熱，越來越多的歐洲發電廠使用生物質顆粒發電，以及其它工業應用。

　　·北美洲

　　在上世紀80年代中期已經出現了木屑顆粒燃料行業，隨著住宅木屑顆粒爐的推廣。此設備是能夠減少顆粒物排放，遠低于美國環境保護局（EPA）對柴灶排放新要求，為消費者提供自動化和便利的木材供暖方式。顆粒爐的銷量在90年代初迅速增加，在1994年達到頂峰。后來因天然氣灶出現，增長逐漸趨于平緩。顆粒燃料銷售量遵循住宅顆粒爐的需求曲線。在此期間，住宅用途占95％左右，其余為工業用途。

　　1984年，在美國太平洋西北地區經營了兩家顆粒廠。大多數顆粒廠為小公司所有。然而，最近建成許多大型顆粒以應對歐洲不斷上升的需求，歐洲已成為加拿大和美國主要的顆粒出口目的地。

　　使用的原料通常是木屑。刨花和木片比較少使用。這個行業是由許多獨立的工廠組成，其唯一的業務是顆粒生產，這些工廠也是其它木材加工公司的一部分。這些獨立的企業在公開市場上購買原材料，往往是更大的生產商。

　　木屑顆粒行業是由一間間廠緩慢發展起來的。許多工廠需要6-18個月的調整規范期。啟動階段時間長是由于多種因素，包括：原材料變化、設計不當和工程，使用破舊或尺寸不合適的設備和缺乏經驗的管理人員和生產工人的一部分。盡管如此，隨著行業的逐漸成熟，條件不斷改善，企業在進入這個行業之前，一般會提前做研究調查，設備/工程公司提供更好的整體工廠設計和安裝，改善裝備，借助其他顆粒生產商提供信息和協助。

　　除了大型的顆粒生產廠，也有一些是個體戶，特別是在農村地區大家自行用小型機械生產顆粒。這是一種自給自足的方式，滿足周邊地區用戶需求，也是一種從現成的廢料中獲得經濟效益的方法。

　　為什么選擇顆粒

　　·環保

　　木質生物質顆粒的主要優勢是它的碳中和性。植物吸收二氧化碳和釋放氧氣。植物枯萎后，在分解或者燃燒過程中釋放二氧化碳。大氣中的二氧化碳凈增量為零。與此相反，燃燒礦物燃料釋放的二氧化碳，加速全球變暖。此外，生物質能可以利用其他被認為是廢物丟棄的材料。

　　·便利性

　　為什么不直接燒原木、木片或其他生物質原料？其中一個原因是水分含量。即使是風干木材的含水量趨于30％左右，而木質顆粒水分含量不到10％。差別在于：燃燒顆粒的產生的煙霧顯著減少。第二，顆粒產生灰分少，由于土壤和樹皮等，在制粒過程中就被除去了。第三，也是最重要的，能量密度。木屑顆粒的能量密度比木片大3倍以上。這大大降低了存儲要求，在給定卡車空間可以運送更多的燃料，占據的儲存空間也不大。最后，顆粒的預處理很簡單。其均勻的形狀和尺寸允許使用更小和更簡單的進料系統，降低成本。這種高密度和均勻的形狀可以存儲在標準筒倉，通過軌道車運送和卡車集裝箱交貨交付。

　　顆粒的便利性體現在以下幾方面：

　　●密度：每立方米約650公斤

　　●具有液體一樣的流動性，自動系統的最佳選擇

　　●可用于爐子和鍋爐

　　●可用于小型和大型應用

　　●易于處理、存儲和運輸

　　●改進原材料的燃燒特性

　　·廣泛的原材料

　　木屑是最常見用來制造顆粒的原料，由于它在進入制粒機之前不需要過多的預處理。盡管如此，也還有其他可選的原料。選擇范圍包括木材廢料（剩余鋸末、刨花和木材果皮等），庭院垃圾（草，樹葉，枝，連翹，紫藤和灌木），農場廢物（玉米芯、玉米稈、稻草秸稈）等生物質廢棄物。

　　最常見于制造顆粒的農業生物質包括：草蘆、芒草、柳枝稷、刺棘薊、橄欖、油菜籽、向日葵、葡萄和柑橘類水果。

　　優質顆粒特性

　　在高檔木質顆粒的市場，“優質顆粒”是指極低含灰量的顆粒，例如0.3％。是否是優質顆粒取決于它的機械耐久性和水分含量。

　　·機械耐久性

　　機械耐久性簡單來說，就是指僅僅是指顆粒的致密性以及機構的良好性。密度高的顆粒能更好地承受交通運輸的影響，在顆粒燃燒機中燃燒效率更高。當優質顆粒離開制粒機，它的表面應該是很平滑，很少或沒有裂縫。如果顆粒開裂和蓬松的話，就是因為在顆粒內含有過多的水分，制粒機內部壓縮力度不足。

　　優質顆粒冷卻之后，應該像一個彩色蠟筆。顆粒的表面應光滑、有光澤。

　　相對于其他，木屑顆粒往往更有光澤。最重要的是顆粒光滑緊致。嘗試用硬物敲擊顆粒表面，看其是否完好無損，還是容易破碎。顆粒的長度也不是真的如此重要。但是，如果顆粒太長（大于1英寸），可能會導致顆粒燃燒器的螺旋推運器損壞。

　　·水分含量

　　顆粒內水分越少，顆粒燃燒器可利用的能量就越多。

　　但是，在制粒過程中需要一定比例的水分，如果要制造優質顆粒的話，必須要使水分含量保持盡可能低。目標是成品顆粒含水量在10%以下。

　　·灰分含量

　　木材確實是優于其他廣泛可用的原料，特別是農業廢物。這是由于農業廢棄物的密度低，增加運輸和儲存成本。它的灰分含量更大，因其含有很多如硅、鈣、鉀、氯和硫等元素。

　　這些礦物質是在農作物施肥后出現的。燃燒時，農作物如稻草往往會留下更多的爐渣，一種在鍋爐和熱傳輸設備內部的黑色物質。氯會腐蝕金屬。

　　盡管這些因素是不好的，但是可以通過特定的鍋爐減輕影響，也可通過把握施肥量和收割時間得到控制。

　　·優質顆粒測試

　　如前所述，優質顆粒的水分含量低于10％，具有很高的致密性。測試顆粒質量最簡單的方法是將顆粒放置在一杯水中，如果顆粒沉到底部，則說明其密度高，抗壓能力強。反之，如果顆粒漂浮的話，說明其質量較差，密度較低，機械耐久性低，更容易破碎而產生細粉。

　　第二個測試方法是要借助一個能容納至少一升水的容器，首先確定容器本身的重量。裝滿顆粒，再次稱量。現在，往容器裝滿水，稱重。扣除兩次測量容器的重量，然后用顆粒的重量除以水的重量。

　　如果是優質顆粒的話，結果應該是0.6-0.7公斤/升，即顆粒比重。比重是是判斷顆粒是否在適當的壓力下生產的關鍵指標。質量差的顆粒，如果比重在0.6以下，會很容易崩潰，并產生過高的粉末。

　　行業標準

　　一些國家已經建立了自己的標準，在歐洲，歐洲標準化委員會試圖加強對生物質顆粒的監管。

　　·美國標準

　　美國固體燃料標準是由顆粒燃料協會（PFI）進行制定的，自愿遵守。下表列出了三類顆粒規格：優質、標準和效用。

　　·歐洲共同標準（CEN）

　　不同歐洲國家標準組合被稱為歐洲共同標準固體燃料（CEN），如奧地利、瑞典、英國、法國和丹麥。歐洲標準化委員會（CEN/ TC335）已編制技術規范和測試方法固體生物燃料。CEN/ TS14961涵蓋了致密固體燃料的標準，如顆粒和壓塊。下面列出了不同國家遵循的固體燃料標準，如奧地利、瑞典、英國、法國和丹麥，雖然這些個別標準已經被所謂的歐洲固體燃料通用標準（CEN）代替。

　　歐洲固體生物燃料通用標準的建立是為了避免歧義。以前，許多歐洲國家都有自己的標準。歐洲標準化委員會（CEN/ TC335）編制固體生物燃料技術規范和測試方法。下面是一些基于CEN的固體生物燃料標準：

　　●將生物質進行分類。根據CEN ISO/TS 14961，生物質來源分為三類：木本、草本、水果和混合。

　　●主要貿易形式是固體生物燃料

　　●根據CEN的顆粒成型燃料技術規范