人類經(jīng)歷最長(zhǎng)的能源時(shí)期是柴薪時(shí)代。從傳說(shuō)的燧人氏鉆木取火開(kāi)始，到瓦特改良蒸汽機(jī)為止，這段時(shí)期稱為柴薪時(shí)代，少說(shuō)也有百萬(wàn)年。那時(shí)的能源利用很簡(jiǎn)單，砍柴燒飯，炊煙裊裊，一派自然與人和諧相處的景象。可是現(xiàn)在不少人認(rèn)為，燒柴是污染，原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)榭匆?jiàn)黑黑的炊煙，甚至有人提出天然氣“下鄉(xiāng)”。
大家很重視霧霾，但得說(shuō)明一個(gè)概念問(wèn)題。柴薪是生物質(zhì)，屬于可再生能源，燃燒時(shí)不增加大氣二氧化碳含量，若不處理，則排放的固體顆粒較多，多數(shù)為可見(jiàn)的大于PM10固體黑色顆粒，在南方民間，常用于熏肉，當(dāng)然也夾雜有PM2.5；天然氣是化石燃料，屬于不可再生能源，燃燒時(shí)增加全球暖化，但沒(méi)有顆粒排放，即不產(chǎn)生霧霾。
生物質(zhì)利用可以分為兩大類：
⑴ 傳統(tǒng)的生物質(zhì)利用：即生物質(zhì)如木柴和廢木料不經(jīng)過(guò)加工直接利用，如取暖、發(fā)電；
⑵ 現(xiàn)代的生物質(zhì)利用：通過(guò)加工成生物乙醇、生物丁醇、生物柴油等，生物質(zhì)氣化可以用于發(fā)電。
本文所說(shuō)的顆粒燃料是指最古老的生物質(zhì)利用，幾百萬(wàn)年都是這樣，但人們稍微提高了一點(diǎn)技術(shù)含量，就是加工成顆粒并將爐子改進(jìn)了。人類不但沒(méi)有拋棄燒柴，而且大發(fā)揚(yáng)。
木屑顆粒成為暖氣和加熱能源始于20世紀(jì)80年代，最早在美國(guó)和加拿大應(yīng)用，90年代才在奧地利和北歐國(guó)家廣泛使用。德國(guó)從1999年至2000年之間是木質(zhì)顆粒興起時(shí)期，至2008年初，全德國(guó)有8萬(wàn)個(gè)家庭使用木質(zhì)顆粒，而在北萊茵州就有超過(guò)8000個(gè)木質(zhì)顆粒燃燒設(shè)備在使用中。木質(zhì)顆粒盛行的原因是石油和天然氣價(jià)格急劇上揚(yáng)，以及木質(zhì)顆粒本身具有使用方便并有環(huán)境保護(hù)等特性。
木質(zhì)顆粒燃料的優(yōu)勢(shì)
木質(zhì)顆粒是清潔燃燒、可再生的能源?，F(xiàn)今各國(guó)正積極開(kāi)發(fā)生產(chǎn)并推廣木質(zhì)顆粒這種可再生燃料，以減少對(duì)于石油及煤等化石燃料的依賴。木質(zhì)顆粒燃料的特點(diǎn)是：
⑴ 溫室氣體減量。木質(zhì)顆粒產(chǎn)生1MWh的能量?jī)翎尫?5kg二氧化碳，遠(yuǎn)低于電能的935kg以及暖氣油料的375kg。若以一個(gè)家庭單位能由使用暖氣油料轉(zhuǎn)變使用木質(zhì)顆粒，則每年可降低5000kg的二氧化碳排放。對(duì)于制造商而言，用在制造木質(zhì)顆粒的能源量也很低，約為木質(zhì)顆粒本身能量含量的3%。
⑵ 危險(xiǎn)性小。運(yùn)輸和使用不會(huì)像使用油料能源那樣漏失和爆炸；加熱系統(tǒng)不產(chǎn)生臭氧，不考慮排放；燃燒時(shí)有很高的溫度，沒(méi)有廢品，灰粉少。家庭使用時(shí)有成熟的自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，沒(méi)有灰塵和污染。
⑶ 供應(yīng)穩(wěn)定。商業(yè)生產(chǎn)不必鋸樹(shù)，可由森林工業(yè)廢料或者用粗植物纖維來(lái)加工，成本穩(wěn)定，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，便于運(yùn)輸和存放。
⑷ 價(jià)格優(yōu)勢(shì)。木質(zhì)顆粒價(jià)格穩(wěn)定，并比油氣價(jià)格低，也不輕易受到影響。
除了單獨(dú)使用木質(zhì)顆粒以外，還可以木質(zhì)顆粒燃燒設(shè)備與太陽(yáng)能光電板結(jié)合。在夏季太陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)，不必啟動(dòng)木質(zhì)顆粒燃燒設(shè)備；而在太陽(yáng)輻射不足時(shí)，可啟動(dòng)木質(zhì)顆粒燃燒設(shè)備來(lái)補(bǔ)足不夠的能源需求。這種將兩種不同能源結(jié)合在一起的發(fā)電設(shè)備，其中有系統(tǒng)調(diào)節(jié)器可隨時(shí)按溫度的高低，決定太陽(yáng)能是否足夠發(fā)電或應(yīng)啟動(dòng)木質(zhì)顆粒燃燒設(shè)備。若家庭中設(shè)置這種發(fā)電設(shè)備，一年可節(jié)省三分之一的能源費(fèi)用。
木質(zhì)顆粒的原料和特性
顆粒燃料(Pellet fuel)是從生物質(zhì)壓縮制成的烹飪?nèi)∨剂希Ｓ玫氖悄举|(zhì)顆粒。木質(zhì)顆粒通常從鋸木及其他木制廢品生產(chǎn)的壓實(shí)顆粒，其他木本生物質(zhì)如棕櫚核殼、椰子殼及整樹(shù)移除或在伐木之后剩余的樹(shù)梢和樹(shù)枝等，還有草類也可以顆?；?，形成草顆粒。還可以從不含有木質(zhì)素的非木本形式制成，如釀造工業(yè)副產(chǎn)品——干燥的酒糟谷粒。
木質(zhì)顆粒的生產(chǎn)
制造木質(zhì)顆粒首先把廢木材，如鋸末、刨花及森林里自然枯死的樹(shù)木，不添加任何化學(xué)黏結(jié)劑，通過(guò)一個(gè)錘磨機(jī)變成均勻的生面團(tuán)狀物質(zhì)，再被壓縮而成。這些物質(zhì)被送入壓縮機(jī)，在那里通過(guò)模具擠成顆粒，模具通孔具有所需大小的尺寸（直徑一般為6 毫米，有時(shí)8 毫米或更大)。壓縮機(jī)的高壓使木材的溫度大大增加，并且木質(zhì)素略微塑化形成天然“膠水”在它冷卻時(shí)把粒料粘一起。
木質(zhì)顆?？梢酝ㄟ^(guò)螺旋推運(yùn)器進(jìn)料或由氣動(dòng)輸送供給到木質(zhì)顆粒燃燒爐（Pellet stove），自動(dòng)送料能做到非常精準(zhǔn)。高密度的顆粒燃料可以緊湊存儲(chǔ)和方便長(zhǎng)途運(yùn)輸。
木質(zhì)顆粒燃燒爐不斷改進(jìn)
木屑顆粒的能源含量大約是4.7～5.2兆瓦·時(shí)/噸（~7450 Btu/磅）。高效率的木質(zhì)顆粒爐（英語(yǔ)：Pellet stove）和鍋爐已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，通常提供超過(guò)85％的燃燒效率。相對(duì)于用液體或氣體為燃料的系統(tǒng)，木質(zhì)顆粒鍋爐對(duì)于燃燒的速度和存在的控制是有限的；然而，由于這個(gè)原因使它們更適合于熱水系統(tǒng)，因?yàn)闊崴到y(tǒng)有更大的儲(chǔ)存熱量的能力。在大型使用時(shí)，安裝靜電除塵器，旋風(fēng)分離器，袋式除塵器或微粒過(guò)濾器，在正確維護(hù)與操作時(shí)是可以控制懸浮粒子PM2.5。
自1993年以來(lái)，木質(zhì)顆粒燃燒爐、中央供暖爐及其他供暖器具已被陸續(xù)開(kāi)發(fā)和銷售。從2005年起化石燃料價(jià)格飆升，對(duì)顆粒供暖的需求在歐洲和北美有所增加，并且一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)正在興起。
木質(zhì)顆粒的產(chǎn)量
根據(jù)國(guó)際能源署的任務(wù)40工作組（Task 40）報(bào)告，木質(zhì)顆粒的生產(chǎn)從2006年到2010年間增加了一倍，超過(guò)1400萬(wàn)噸。在2012年的報(bào)告中，生物質(zhì)能資源中心表示，它預(yù)計(jì)在北美地區(qū)木顆粒的生產(chǎn)在未來(lái)五年內(nèi)將會(huì)再增加一倍。
2003年新西蘭的木質(zhì)顆?？備N售量是3000～5000噸。在近期建設(shè)的新木顆粒廠大幅增加了產(chǎn)能。美國(guó)有些公司進(jìn)口歐洲制造的鍋爐。截至2009年約有80萬(wàn)美國(guó)人使用木質(zhì)顆粒的供熱。2013年美國(guó)有233萬(wàn)噸木質(zhì)顆粒用于供熱。
由于政府法規(guī)不同，歐洲各地的使用情況有所不同。在荷蘭，比利時(shí)和英國(guó)，顆粒主要被用于大型發(fā)電廠。在丹麥和瑞典，顆粒被用在大型發(fā)電廠、中等規(guī)模的區(qū)域供熱系統(tǒng)以及小規(guī)模的住宅供熱。在德國(guó)，奧地利，意大利和法國(guó)，顆粒大多被用于小規(guī)模的住宅用熱和工業(yè)用熱。在歐盟，木屑顆粒的最大用戶是英國(guó)，丹麥，荷蘭，瑞典，德國(guó)和比利時(shí)。2013年全球生產(chǎn)木質(zhì)顆粒燃料2360萬(wàn)噸，主要在歐盟國(guó)家、美國(guó)、加拿大和俄羅斯生產(chǎn)。
草料顆粒生產(chǎn)在歐洲比北美更先進(jìn)。草原料的好處是生長(zhǎng)時(shí)間短（70天），且易于種植和加工。草料能產(chǎn)生木材的96％熱量。制造顆粒的干草不需要干燥，使得加工成本小于木質(zhì)顆粒?？諝馕廴九欧攀橇钊岁P(guān)注的問(wèn)題。與其他形式的的燃燒加熱器比較，顆粒燃燒設(shè)備排放物如氮氧化物(NOx)，硫氧化物(SOx)和揮發(fā)性有機(jī)化合物一般都非常低。
結(jié) 語(yǔ)
根據(jù)《Renewables 2014 Global Status Report》報(bào)道，傳統(tǒng)的生物質(zhì)利用占全球能源消費(fèi)中的9%，顯然，這個(gè)數(shù)據(jù)是很大的。中國(guó)也有公司生產(chǎn)，但市場(chǎng)不大，而且燃燒爐沒(méi)有多大改進(jìn)。更重要的是不被能源界注重。木質(zhì)燃料主要在農(nóng)村和城鄉(xiāng)結(jié)合部利用，作為補(bǔ)充我國(guó)能源不足，也屬于重要的舉措。
