我國各類農作物秸稈資源十分豐富，每年產出量多達6.4億t。隨著經濟和社會的發展，農業主產區秸稈資源大量過剩問題日趨突出，農民就地焚燒秸稈，造成嚴重的環境污染和資源浪費。因此，研究生物質能轉換技術，將豐富的農林廢棄物資源變廢為寶，轉換為優質燃料，是保護生態環境，促進農業可持續發展的重要課題。將農林廢棄物用秸稈壓塊機、秸稈顆粒機加壓的方法壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料，己越來越受到人們的重視。
    本文以棉稈等硬莖稈為研究對象，研究秸稈原料特性和壓縮特性，成型塊的松弛特性與粘接成型機理；對柱塞式壓縮成型設備進行方案設計。
    (1)試驗分析秸稈原料的力學特性和物理化學性能。棉稈、桑枝的灰分含量小，含硫量低，作為生物質燃料具有明顯的優點。木質素含量較高，熱壓成型有利于提高成型的粘接力。剪切強度大于麥稈等軟莖稈，與高級木材的剪切強度相當，切碎時必須充分考慮其具有較大剪切強度的特點。
    (2)試驗研究了棉稈高密度壓縮成型的規律，切碎棉稈壓縮成型可分為3個階段：松散階段、過渡階段和壓緊階段，建立了壓縮過程中壓縮密度與壓力的數學模型方程。研究了壓縮比能受壓力、粒度和含水率變化的影響。在初始密度相同的條件下，隨著壓力增大，壓縮比能增大，但在壓緊階段，壓縮比能增加對提高棉稈的壓縮密度效累不明顯，在最大壓力相同條件下，粒度越小或含水率越低，壓縮比能也越小。
    (3)試驗研究了壓力、溫度、粒度和含水率變化對成型塊松弛特性的影響。隨著壓力增大，成型塊的松弛密度增大，松弛比相應減小。棉稈常溫壓縮比加溫壓縮的松弛比大，但溫度在120～180℃范圍內變化時，成型塊的松弛比變化不明顯。棉稈的切碎粒度越小，松弛比越小。但粒度在0～10 mm變化時，松弛密度沒有明顯差異。棉稈的含水率越低，松弛比越大，耐久性也越差，過于干燥的物料難以壓縮成型。另外，從物理特性和生化特性等方面揭示了成型塊的粘結機理。
    (4)在比較現有成型工藝、成型設備的基礎上，提出了預熱成型新工藝，確定了秸稈預熱成型的工藝參數，設計了柱塞式壓縮成型裝置。