0、引言
    生物質是生物質資源的重要組成部分，具有種類多、數量大、可再生等特點。生物質能作為第4大能源資源，在可再生能源中占有重要地位。但是，作為一種散拋型低容重的能源形式，生物質能具有資源分散、能量密度低、容重小、儲運不方便等缺點，嚴重地制約了生物質能的大規模應用。而生物質壓縮成型技術是生物質能的一種簡單、實用、高效的利用形式，為高效利用農林廢棄物、農作物秸稈提供了一條新的途徑。其既可以補充常規能源的短缺，又具有重大的環境效益。
    生物質成型技術，就是將各類生物質廢棄物，如秸稈、稻殼、鋸末、木屑等，采用機械加壓（加熱或者不加熱）方法，使原分散、無定形的原料壓縮成具有一定形狀、密度較大的固體成型燃料。生物質在擠壓成型后，密度可達0.8～1.3kg/m3，能量密度與中值煤相當，成型燃料的燃燒特性較成型前有明顯改善，且儲存、運輸、使用方便，干凈衛生，可代替礦物能源應用于生產和生活領域，富通新能源生產銷售顆粒機、秸稈顆粒機等生物質燃料成型機械設備，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1、國內外研究現狀
1.1國外情況
    早在20世紀30年代，美國就開始研究壓縮成型燃料技術，并研制了螺旋式成型機，能把木屑和刨花壓縮成固體成型燃料。日本從20世紀50年代開始從國外引進技術后進行了改進，并發展成為日本壓縮成型燃料的工業體系。到1987年，有十幾個顆粒成型工廠投入運行，年產生物質顆粒燃料十幾萬t。國外生物質成型的主要方式有4種，即顆粒成型機、螺桿連續擠壓成型機、機械驅動沖壓式成型機和液壓驅動沖壓式成型機。
1.2國內情況
    我國生物質能的傳統利用方式是不加轉化而直接燃燒，因此生物質致密成型技術的研究、開發起步較晚，與國外相比具有一定的差距，20世紀70年代末還主要是原始的直接燃燒方式，80年代初引起各級政府和有關部門的重視。“七五”末、“八五”初，林業部林產化工所、西北農業大學等高等院校、科研院所和生產部門對螺桿擠出成型技術進行了較深入的研究并取得了可喜的成果。“八五”期間，作為國家重點攻關項目，中國農機院能源動力研究所、中國林業科學院林產化工所、中國農業工程研究設計院等，對生物質沖壓擠壓式壓塊技術裝置進行了攻關，推進了我國的研究工作。隨著生物質致密技術和炭化技術的研究成果的出現，我國生物質致密成型產業也有了一定的發展。20世紀90年代以來，我國部分省市能源部門、鄉鎮企業及個體生產者積極引進技術，創辦生產企業，全國先后40多個中小型企業開展了這方面的工作，并進行了產業化生產。
2、生物質成型燃料的物理品質
    由于生物質的種類和成分不同，特別是受加工工藝的影響，其成型燃料的品質有很大的差異。在生物質成型燃料的各種品質中，除燃燒特性外，成型塊的物理特性是最重要的品質特性，它直接決定了成型塊的使用要求、運輸要求和貯藏條件；而松弛密度和耐久性是衡量成型塊物理品質特性的兩個重要指標。
2.1松弛密度
    壓縮密度是指模內物料在最終壓力時的壓縮密度。生物質成型塊在出模后，由于彈性變形和應力松弛，其密度逐漸減小，一定時間后密度趨于穩定，此時成型塊的密度稱為松弛密度。松弛密度是決定成型物理性能和燃燒性能的一個重要指標，它要比模內的最終壓縮密度小，通常采用無量綱參數一松弛比，即模內物料的最大壓縮密度與松弛密度的比值描述成型塊的松弛程度。
    一般來說，提高成型燃料的松弛密度有兩種途徑：一是采用適宜的壓縮時間控制成型塊在模具內壓縮時的應力松弛和彈性變形，阻止成型出模后壓縮密度的減小趨勢；二是將生物質原料粉碎，盡可能減小粒度，并適當提高生物質壓縮成型的壓力、溫度或添加粘結劑，最大限度地降低成型塊內部的空隙率，增強結合力。
2.2耐久性
    耐久性反映了成型塊的粘結性能，它是由成型塊的壓縮條件及松弛密度決定的，耐久性作為表示成型塊品質的一個重要特性，主要體現在成型塊的不同使用性能和貯藏性能方面，而僅僅通過單一的松弛密度無法全面、直接地反映出成型塊在使用方面的差異性。因此，耐久性又具體細化為抗變形性、抗跌碎性、抗滾碎性、抗滲水性和抗吸濕性等幾項指標，通過不同試驗方法檢驗成型塊粘結強度的大小，并采用不同的指標來表示各項性能。
3、生物質壓縮成型技術
3.1生物質壓縮成型原理
    生物質含有纖維素、半纖維素和木質素（或稱木素）。木素是一類以苯丙烷單體為骨架，具有網狀結構的高分子化合物，在適當溫度下會軟化，此時加以一定的壓力可使木素與相鄰顆粒膠接，冷卻后即可壓縮成型。生物質致密成型技術就是利用生物質的這種特性，用成型機將松散的生物質原料在高壓條件下，依靠機械與生物質之間及其生物質相互之間摩擦產生的熱量或外部加熱，使木素軟化，經壓縮成型得到具有一定形狀和規格的新型燃料。
3.2生物質燃料壓縮成型的影響因素
    影響生物質壓縮成型的主要有：原料種類、含水率、粒度、成型壓力、模具的形狀尺寸、加熱溫度等。這些影響因素在不同的壓縮工藝條件下的表現形式也不盡相同。
3.2.1  原料的種類
    不同種類的原料，其壓縮成型特性有很大不同，原料的種類不僅影響成型的質量，如密度、強度、熱值等，而且還影響生產效率以及動力消耗。
3.2.2原料的粒度
    原料的粒度影響成型塊的質量，也影響生產效率和動力消耗。一般來說，粒度小的原料容易壓縮，粒度大的原料較難壓縮。
3.2.3原料的含水率
    原料的含水率過高或過低都不能很好地成型。過高時，加熱過程中產生的蒸汽不能排出，制品表面非常粗糙；過低時，成型困難。一般來說，對于顆粒成型燃料，要求含水率在15%～25%，對于棒狀成型，要求含水率不大于10%。
3.2.4成型壓力與模具尺寸
    成型壓力是生物質壓縮成型最基本的條件。只有壓力足夠，原料才能成型，但成型壓力與模具的形狀尺寸有密切關系。一般來說，壓力較小時，密度隨壓力增加而增加的幅度較大。當壓力增加到一定值以后，成型塊的密度增加變得緩慢。
3.2.5加熱溫度
    加熱溫度影響原料的成型，也影響生產效率。一般來說，加熱溫度調整在150～300℃。溫度過低，不但原料不能成型，而且功耗增加；溫度過高，電機功耗減小，導致成型壓力減小，成形塊壓縮不實，密度變小。
3.3成型工藝
    根據主要工藝特征的差別，可以從廣義上將生物質壓縮成型工藝劃分為濕壓成型、熱壓成型和炭化成型3種主要形式。。
3.3.1冷壓成型
  冷壓成型又稱濕壓成型，常用于含水量較高的原+料。原料在常溫下，浸泡數日水解處理后，其壓縮成型特性明顯改善，纖維變軟、濕潤皺裂并部分降解，易于壓縮成型。
根據模壓裝置結構，常溫模壓成型又可分為“閉式”和“開式”兩種壓縮成型方法。“閉式”是一個完全封閉的壓縮系統，壓縮成型后再取出試件；“開式”則是從進料口進料，然后通過機械機構如螺旋桿、活塞傳遞碎料，在出口處擠壓成型。當然，模壓成型裝置有的安裝加熱裝置即可應用于秸稈熱壓成型工藝。
3.3.2熱壓成型
    熱壓成型是目前普遍采用的致密成型工藝。其工藝流程為：原料粉碎→干燥→混合→壓縮成型→冷卻→包裝。
    這種工藝采用的是在一定溫度條件下將生物質原料壓縮成型，根據熱壓成型過程中，是否將成品燃料炭化，又分為炭化和不炭化成型；根據原料被加熱的部位的不同，可將這一工藝劃為兩類：一類是原料只在成型部位被加熱，稱“非預熱熱壓成型工藝；另一類是原料在進入壓縮機構之前和在成型部位被分別加熱，稱“預熱熱壓成型工藝”。
3.3.3炭化成型
    根據工藝流程不同，炭化成型工藝又可分為兩類：一類是先成型后炭化；一類是先炭化后成型。
    1)先成型后炭化工藝。工藝流程為：原料一粉碎干燥一成型一炭化一冷卻包裝。先用壓縮成型機將松散碎細的植物廢料壓縮成具有一定密度和形狀的燃料棒，然后用炭化爐將燃料棒炭化成木炭。
    2)先炭化后成型工藝。工藝流程為：原料→粉碎除雜→炭化→混合粘結劑→擠壓成型→成品干燥→包裝。先將生物質原料炭化成粉粒狀木炭，然后再添加一定量的粘結劑，用壓縮成型機擠壓成一定規格和形狀的成品木炭。
4、存在問題及建議
    我國自20世紀80年代引進生物質成型技術并開始研究開發，目前已初具規模。但是，在其推廣應用中仍然存在著一系列問題，歸納如下：
    1)機組可靠性較差，易損件使用壽命短，維修和更換不便，導致設備不能連續生產，只能斷續小量生產，影響了產量和效益。因此，應從原理和機理上進行突破，研制和開發新構思、新結構的新一代生物質致密成型機。
    2)國內的成型設備生產能力偏低，單位產品能耗過大。從提高生產率和降低能耗來看，應加強顆粒成型燃料的研究與開發力度，使其能夠盡快地進入市場。
    3)生物質能源產品價格要高于石化能源，大多數人對生物質顆粒產品具有高能、環保、使用方便的特性認識不夠，甚至許多用能單位根本不知道生物質顆粒產品，更談不上認識和應用。因此，需要政府對生物質顆粒產品進行大力宣傳及推廣，富通新能源生產銷售的環模木屑顆粒機、秸稈壓塊機是客戶們壓制顆粒狀和塊狀顆粒燃料不錯的選擇。