在全球能源危機下，替代能源發展研究是各國日益緊迫的事情，國內在此方面的發展稍落后其他發達國家，木質制粒技術在我國發展較晚。因而木質制粒技術開始成為能源危機下的新替代能源品種發展的又一項關鍵技術，這對研究木質制粒工藝、設備等技術具有重要的意義。國外對于木質制粒技術的研究主要集中在工藝分析與制粒設備試驗研究；國內對于木質制粒技術的研究尚處在起步階段，主要集中在制粒產品技術的消化吸收及改進設計，多數設備及制粒工藝均屬泊來品，不具備完全自主研究水平，各種數據非常薄弱。從制粒物料及技術看，國外的物質制粒技術開展較早，數據相對比較齊全，制粒設備性能優異；國內的制粒技術起步較晚，數據缺失嚴重、制粒設備比較單一，性能與國外先進水平有一定的差距，而且由于機理分析少，試驗數據少，設計缺乏相應的支撐。針對上述問題，本文將以有產品為基礎，通過機理分析與數值分析對制粒設備的結構進行優化計算，并通過試驗進行驗證，最終提高生產率、提高產品品質。具體研究內容包括：
    (1)木質原料的組成和特性；
    (2)目前木質顆粒加工研究及應用現狀；
    (3)木質顆粒加工技術試驗研究。
    木質制粒設備及工藝配套設備，主要由木屑顆粒機、秸稈壓塊機、調質器、熟化器、干燥器、冷卻器、破碎機、分級篩和料倉活化裝置等組成，根據木質材料的不同而進行配置。
    自商品擠壓式顆粒機至今，制粒機的制造技術和成形理論得到了飛速發展，使用制粒機生產顆粒飼料及化工塑料已得到普及，但木質纖維制粒技術起步稍晚于以上行業。目前常用的木質顆粒壓制機如同飼料顆粒機一樣有環模制粒機、平模制粒機及壓塊機三種基本類型。環模制粒機主要由喂料器、調質器、顆粒制造器、調節機構及潤滑系統組成。平模制粒機的工作過程與顆粒成型機理
  按執行部件的運動狀態分，平模制粒機有動輥式、動模式、模輥雙動式三種，后兩種常見于小型平模制粒機，較大機型一般用動輥式。按磨輥的形狀分，又可以分為錐輥式和直輥式兩種。直輥動輥式平模制粒機工作原理如圖1所示：電動機通過減速箱驅動主軸，主軸帶動磨輥，磨輥繞主軸公轉的同時也繞磨輥軸自轉。加工顆粒時，生物質原料被送入平模機的喂料室，在分料器和刮板的共同作用下均勻地鋪在平模上，主軸帶動的壓輥連續不斷地滾過料層，將物料擠壓進入模孔，物料在模孔中經歷成型、保型等過程，一定時間后以圓柱狀態被擠出，旋轉的切刀將物料切斷，形成顆粒，由掃料板將顆粒送出。
    生物質原料主要含有纖維素、半纖維素和木質素等物質，其平模機模輥間的成型機理如下：供料區內的物料在重力作用下緊貼在平模上，當壓輥向前滾動，物料進入變形壓緊區，這時因受到擠壓，原料粒子不斷進入粒子間的空隙內，間隙中的空氣被排出，粒子間的相互位置不斷更新，粒子間所有較大的空隙逐漸都被能進入的粒子占據。隨著壓輥繼續滾動，被壓實的原料進入擠壓成型區，部分楔形區、模孔的錐孔部分和前半部分都屬于擠壓成型區，該區內，壓力繼續增加，粒子本身發生變形和塑性流動，在垂直于最大主應力的方向被延展，并繼續充填周圍較小的空隙，由于壓輥和物料間的摩擦作用加劇而產生大量熱量，導致原料中含有的木質素軟化，粘合力增加，軟化的木質素和生物質中固有的纖維素聯合作用，使生物質逐漸成形，這時部分殘余應力貯存于成型塊內部，粒子結合牢固但不甚穩定。成型塊在擠壓作用下進入模孔的保型段，在該段不利于形狀保持的殘余應力被消除，顆粒被定型。
    工藝過程與試驗
    平模機加工生物質顆粒基本工藝過程，生物質原料經過破碎和粉碎后進入干燥環節。水分合適的物料經混合調質后進入平模機制粒。從制粒機出來的顆粒經過冷卻和篩分，得到成品，然后包裝或者散裝出廠。
    生物質制粒的基本工藝步驟大體類似，然而由于原料的物性不同、成型機的工作原理不同，具體的工藝過程還是有所區別，對平模機制粒的關鍵工藝步驟具體介紹如下：
    粉碎環節，平模機制粒時，原料粒徑越小，粒子之間越容易互相充填、嵌合，因此制粒機的單位產量平均能耗就越小，平模和壓輥等易損件的磨損速度也較慢，制成顆粒的抗滲水性和硬度等指標也越高，然而一味追求粒徑的減小會使粉碎環節的能耗驟升，因此應當在滿足平模制粒機加工要求的前提下，使粒徑盡量大些。事實上，能夠壓制大粒徑的原料是平模機的優勢之一，一般對作物秸稈等原料，其最大顆粒外形尺寸要求小于2×2×30mm，而對于木質原料，則要求更嚴格一些。
  干燥環節，干燥的主要目的是調節原料的含水率，使其穩定均一，適合制粒機加工，在制粒成型過程中，合適的水分一方面能夠傳遞壓輥的壓力，另一方面能起到潤滑劑的作用，輔助粒子互相填充，從而促進原料成型。但是含水率過大時，水分容易在顆粒之間形成隔離層，使得層間無法緊密結合，擠出的顆粒容易膨脹散開，不能成型，因此控制合適的原料含水率在加工過程中尤為重要。一般從自然界中收集的生物質原料含水率大部分分布在20-40%之間，高的能達到55%，平模制粒機加工生物質原料時，要求原料的水分在10-14%之間，當加工玉米秸稈一類含糖較多的原料時含水量可允許稍高。常規的干燥工藝一般用帶式干燥器、滾筒干燥器、廂式干燥器等設備進行，然而不得不承認這一環節會耗費掉可觀的能量。如今太陽能干燥技術已較為成熟，完全可以用太陽能溫室配備以翻拋設備對生物質原料進行除濕，一般生物質原料的干燥，要求溫度水平較低，大約在40-70c之間，這正好與太陽能利用領域中的低溫利用相適應，與傳統干燥工藝相比，可以大量節省常規能源，降低固定投資，經濟效益顯著。
    制粒環節，干燥好的物料進入制粒環節，可以不用調質處理，直接加工。有條件的生產廠家可選配自動控制系統和模輥自動調隙裝置。自動控制系統根據主機電流的變化調節喂料電機的變頻器，從而實時調節喂料量，這能有效的避免堵機現象的發生。模輥自動調隙裝置能采集模輥間隙數據，通過反饋、對比來控制液壓系統，使間隙與設定值相一致，并能在生產過程中隨時變化。一般而言，啟動階段，磨輥間隙應當盡量小些，這可以減小啟動力矩，降低電機負荷。進入穩態工作后，磨輥間隙應當稍大，這可以增大壓縮行程，得到堅硬光滑的顆粒。可以將間隙隨時間變化的設置輸入控制系統，啟動后，機器可以自動調節模輥間隙。壓輥和平模都是易磨損件，需要定期更換，壓輥的服役期可以稍長一點，但最好能夠和平模一起更換。一般，平模可以工作800-2000小時不等，這要視零件的材質和加工工藝而定。
    利用以上工藝，2007年6月～8月，我們對中國農業機械化科學研究院畜禽機械研究所研制的PM60型平模制粒機進行了性能調研。其中部分試驗數據如下.由試驗結果知，PM60型平模制粒機適合加工鋸末、鋸末秸稈混合料等生物質原料，成型率在93%以上，噸電耗在55千瓦時以下，小時生產能力在800kg-900kg左右。
    顆粒制造器主要由主電機、傳動機構、轉子、環模、壓輥、刮刀、切刀組件及機身和門等組成。經調質器調質的物料，由旋轉喂料錐和前板上兩個偏轉刮刀將料均勻地送入兩個壓輥與環模組成的壓制區，通過環模和壓輥兩個相對旋轉件對粉料逐漸擠壓而擠入環模中成型，并不斷向外端擠出，由切刀把成型顆粒切成需要的長度，最后成型顆粒排出機外。
    國外典型的木質制粒機有：CPM公司木質顆粒壓制機
    CPM公司生產的木質顆粒壓制機采用斜齒齒輪減速箱傳動結構，齒輪減速箱可以通過手動換擋實現雙速交換。環模采用三分式環模夾固定，裝拆方便，配有自動循環潤滑系統設備，使用更安全。結構見圖1.6。
國內典型的木質制粒機以表，結構特點如下:
1．先進的雙馬達傳動系統，運轉更平穩、更安全、更可靠。
2．關鍵零部件進口，確保質量，使用壽命長，維護成本低。
3．液壓壓輥調節系統可使環境更換更加容易（可選擇配備）；
4．合金結構鋼鍛造主軸，具有良好的強度和韌性；
5．機型設計獨有的“快速配合”系統，可在幾分鐘內完成更換環境的工作，確保環模和壓輥永遠處于無偏差的正常運行狀態；
6．適用于苜蓿草、秸桿、棉籽殼等比重較輕物料的制粒。
7．兩項專利技術：采用經典獨特的雙馬達分步驟傳動結構，令傳動力更大，傳動更平穩；
8．國際質量標準制造、采用邊頻調速喂科，特種無堵塞的結構；
9．配有測速報警裝置，運行更安全，更可靠；
10.配置多個液體噴頭，可添加糖蜜、水等液體；
11.使用范圍廣，對物料的粉碎粒度要求低，特別適合壓制纖維高、比重輕的牧草、秸桿等。
    三門峽富通新能源銷售顆粒機、木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質燃料飼料成型機械設備。