摘 要：生物能源是一种重要的再生能源，生物能源木质颗粒比其他生物能源更容易实现大规模生产和使用，在国外应用已经相当普遍。我国在木质颗粒产品推广应用中，存在诸多问题，其中最棘手的问题是生产木质颗粒中制粒能耗高、设备损耗大。通过分析木质颗粒生产的国外制粒工艺、国内自主研发的制粒工艺和引进技术改进的制粒工艺的单位产量能耗，我们认为：引进制粒生产技术是合理可行的方法。
关键词：生物能源；木质颗粒；制粒能耗
当今人类使用的三大主要能源是石油、天然气和煤炭，它们都是不可再生的能源，据专家预测，若按当前经济发展速度对能源的需求，地球上蕴藏的可开采利用的这三种能源，分别将在40年、60年和200年内耗尽[1]，开发和利用新能源已经成为人类发展中的紧迫课题。自1970年代发生全球性石油危机以来，再生能源的开发利用日益受到广泛关注，生物能源是一种重要的再生能源，在目前世界能源消耗中，生物能源占世界总能耗的14%，仅次于石油、天然气和煤炭，居第4位[2]。 目前，生物能源技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场等，其中生物能源的开发利用占有相当大的比重[3]。国外的生物能源技术和装置很多已经达到商业化应用程度，生物能源的开发利用主要集中在生物能源木质颗粒(Pellets)直接燃烧方面的应用，它比其他生物能源更容易实现大规模生产和使用，使用生物能源木质颗粒的方便程度可与燃气燃油等能源媲美。以美国、瑞典和奥地利等国为例，生物能源的应用规模，分别占该国一次性能源消耗量的4%、16%和10%；在美国，生物能源发电的总装机容量已超过10,000MW，单机容量达10～25MW[3]；在欧美，针对一般居民家用的生物能源木质颗粒产品及配套的高效清洁燃烧取暖炉灶已非常普及。 我国也十分重视生物能源的开发和利用,1980年代以来，政府将生物能源利用技术的研究与应用列为重点科技攻关项目，开展了生物能源利用新技术的研究和开发，使生物能源技术有了进一步提高，但生物能源的利用研究主要集中在以大中型畜禽场沼气工程技术、秸秆气化 、集中供气技术和垃圾填埋发电技术等项目[4]，对于生物能源木质颗粒产品的生产加工与直接燃烧利用方面还刚刚起步。国内部分高校和科研机构开展了木质颗粒成型技术方面的研究,取得了一定成绩，但是制粒生产成本相对还比较高，这与世界先进水平相比仍有较大的差距，特别是在技术设备的产业化和商业化生产方面的差距更为明显。
我国在资源和应用范围来说，都不是问题，主要的瓶颈集中在制粒成型中的能量消耗和设备损耗，最终用户的使用代价介于电能与天然气之间，大规模推广还存在一定难度。国外的成功先例是政府的能源税调节，来弥补这方面的缺陷，所以在没有技术突破的前提下也能广泛的应用。在我国，仅依赖能源税调节是不能根本解决问题的，涉及的面太广，政策的实施难度很大，因此，降低制粒生产过程的能耗成本，是突破制约生物能源颗粒推广应用瓶颈的关键所在。 1 木质颗粒制粒能耗 1.1 国外木质颗粒能耗 木质颗粒制粒原理与现有的牧草饲料制粒工艺相似，即原料从环模内部加入，经由压辊碾压挤出环模而成粒状，其挤压压强达到50～100MPa，原料在高压下发生变形、升温，温度可达100～120℃，而驱动环模的动力是电动机，所以在此要消耗大量的电能[5]，并且要求原料含水率为11～12%，含水率太大和太小都不能很好成粒，为了满足这个要求，很多原料要烘干以后才能制粒，而压制出来的热颗粒(颗粒温度可达95～110℃)需要冷却才能打包，这两项工艺的能耗成本约占总能耗成本的35～55%[5]。制粒单位产量能耗视不同原料和产量通常在63.6～119.3kWh/t(见表1中“制粒能耗”)，占总用电设备单位产量能耗的56～59%，占总能耗成本的25.5～29.4%。总用电设备单位产量能耗为113～202 kWh/t，总能耗成本为$14.65～$23.88/t。而且环模和压辊的损耗较大，导致制粒生产成本较高，制约了木质颗粒产品的普及。在北欧的瑞典和奥地利，政府采用能源和环保调节税，使木质颗粒终端用户的使用代价低于常规能源的水平[6]，因此，在这些地区，木质颗粒的应用相当普遍。 表1是国外规模化生产(产量不小于2t/h)制粒工艺的能耗性能参数，表中涉及的干燥是用天然气对原料来进行烘干，其热能消耗仅计入总能耗成本，单计电力成本就是忽略热能消耗的结果。
