摘要：生物質是一種取之不盡、用之不竭可再生的清潔能源。
生物質成型燃料可以克服生物質熱值低、容積密度小和物理形狀不規則等缺點，成為生物質能源化利用的重要途徑之一。為此，介紹了國內外生物質成型燃料的主要加工方法及其設備，對不同類型的
制粒機和
秸稈壓塊機的組成及其工作原理進行了全面的介紹，并對其工作條件和工作性能進行了對比分析，旨在為我國生物質成型設備的開發和研制提供參考，促進我國生物質成型燃料產業的進一步發展。
0、引言
生物質能是世界上第三大能源，每年滿足全世界14%的能源消耗，是一種取之不盡、用之不竭的可再生的清潔能源。農業秸稈是生物質的重要組成部分，我國是一個農業大國，農業秸稈數量大、種類多、分布廣，是農村方便的替代能源。由于農業秸稈的熱值低、容積密度小、物理形態不規則，給能源化利用帶來很多困難，導致利用率低，大量被丟棄或在田間焚燒，造成資源浪費和環境污染。生物質致密成型技術是解決以上問題的有效方法，即利用機械力將生物質壓縮或擠壓成為容積密度較大、熱效率較高、便于運輸和儲藏的固體成型燃料。其容積密度可提高到原來的10倍以上(>600kg/m3)，形狀和尺寸統一，使用方便，易于燃燒，是煤和薪柴優秀的替代燃料M1。
目前，生物質成型燃料主要有兩種：顆粒燃料和壓塊燃料。顆粒燃料和壓塊燃料的加工原理和生產原料完全一致，只是外形尺寸和加工方法及設備不一致。從外形尺寸上來看，顆粒燃料尺寸較小，直徑一般在6～12mm，長度一般為直徑的4～5倍：而壓塊燃料尺寸較大，直徑一般大于25mm，長度一般大于50mm。從加工方法來看，顆粒燃料一般由制粒機擠壓成型：而壓塊燃料一般由壓塊機擠壓或壓縮成型。另外，顆粒燃料對原料的加工條件一般高于壓塊燃料。在原料濕度較大、粒徑較粗的條件下，可以加工出高質量的壓塊燃料。目前，加工顆粒燃料的制粒機主要有平模式和環模式兩種，而加工壓塊燃料的壓塊機主要有活塞式、螺旋式和對輥式3種。本文首先全面介紹了各種主要的制粒機和壓塊機的組成及其工作原理，并對它們的工作條件和工作性能進行了對比分析，旨在為我國生物質成型設備的開發和研制提供參考，從而促進我國生物質成型燃料產業的發展。
1、國內外生物質成型燃料加工方法及設備
1.1平模制粒機
平模制粒機是人們最早使用的顆粒燃料成型機。其主要工作部件是水平放置的平模和與其配合的兩個圓柱形壓輥。平模制粒機按照其工作時平模和壓輥的運動方式可分為兩種：一種是平模靜止而壓輥轉動，稱為動輥式；另一種為平模轉動而壓輥靜止，稱為動模式。工作時，原料從料斗加入，由于重力和刮板的作用，原料被均勻地鋪在平模上：同時電機轉動，通過傳動箱帶動主軸轉動，安裝在主軸上的壓輥由于主軸的帶動和摩擦力的作用產生公轉和白轉，原料被壓輥不斷擠入平模內固化成型。平模制粒機的特點是結構簡單、質量輕、移動性好、易于操作，而且價格便宜，操作過程中可視性好，易于監控產品質量，所以深受小型顆粒燃料加工廠及個體農戶的青睞。但是，由于壓輥在工作過程中內側和外側所碾壓的距離不一致，導致其磨損不均勻，維護保養難度大；而且壓輥和平模接觸面小、壓力小、產量低，顆粒成型質量較差。
1.2環模制粒機
環模制粒機是平模制粒機的升級設備，是目前使用最廣泛的顆粒燃料制粒機。它一般由輸料箱、原料調節箱、制粒系統、減速箱和電機組成。
工作時，原料由輸料箱螺旋輸送器輸送到調節箱，根據不同的生物質原料要求將濕度調節到理想值，并充分攪拌后輸送到制粒系統。制粒系統由1個環模和2~3個壓輥組成，壓輥和環模之間有一定的間隙。工作時，電機經減速器減速，帶動壓輥旋轉，將環模和壓輥之間的原料不斷擠入環模�？字�，在高溫、高壓下原料固化成型并擠jm�？�，環模外面的切刀及時將顆粒燃料切斷，形成直徑和長度一致的顆粒燃料。可見，環模制粒機和平模制粒機工作原理基本相同，只是環模替代平模后，增大了壓輥和環模間的擠壓面積，增加了擠壓力，提高了工作效率，提高了顆粒燃料的品質。環模制粒機能夠較好地解決壓輥磨損不均勻的問題，有利于設備的維護和保養，延長設備使用壽命：但不足之處是環模制粒機結構復雜、能耗高、價格昂貴，所以目前主要適用于大、中型的顆粒燃料加工廠。
1.3活塞式壓塊機
活塞式壓塊機一般由活塞、模、螺旋輸送器及料斗組成。工作時，活塞在機械或液壓力的作用下做返復直線運動：活塞向左運動時，原料經料斗、螺旋輸送器輸送到活塞前方的壓縮室內：活塞向右運動時，推動壓縮室內的原料向前運動并壓實成型；活塞繼續前行，將壓塊燃料從出料孔推出，完成一個工作過程，可見活塞式壓塊機是間歇式生產。活塞式壓塊機在工作過程中原料翻轉小，工作阻力較小，能耗較低�；钊綁簤K機有機械式和液壓式兩種，其中機械式工作壓力高，產量也比較高，壓塊燃料品質也比較好，適用于大型壓塊燃料企業生產。
1. 4螺旋式壓塊機
螺旋式壓塊機一般由料斗、加熱元件、螺旋推進器、套筒、模和切刀組成。工作時，螺旋推進器高速旋轉(600r/m)，原料經料斗被持續向套筒推進；套筒在外層包裹的加熱元件的作用下，溫度升高到200～250℃，使表層原料受熱軟化并固結。在螺旋推進器推力、套筒阻力及原料顆粒間阻力的相互作用下，原料顆粒之間間隙減少，密度提高；在經過錐型�？讜r，進一步擠壓成型，成為密度較高的壓塊燃料，然后從出料口擠出，在切刀的切割作用下，形成直徑和長度一致的壓塊燃料。與活塞式壓塊機相比，螺旋式壓塊機的生產是連續性的，機器運轉平穩、質量較小、產品尺寸統一、品質好，而且在加工過程中，由于摩擦生熱，部分原料在高溫下碳化，有利于點火和燃燒。但是，原料在移動過程中由于不斷翻轉，與螺旋推進器和套筒的摩擦較大，機器工作部件磨損嚴重，能耗高。
1.5對輥式壓塊機
對輥式壓塊機由兩個形狀和尺寸相同的網柱形對輥、螺旋推進器和料斗組成，如圖6所示。圓柱對輥的表面具有成型窩眼，工作時原料在螺旋推進器和重力的作用下由料斗進入兩個對輥之間填料空間，充實對輥上的窩眼：同時對輥繞水平方向的平行軸相向旋轉，將窩眼中的原料對壓成為餅狀；對輥持續轉動，窩眼中的餅狀燃料隨窩眼分離而落下，經出料口排除。可見，對輥式壓塊機也是持續性生產，其產量比前兩種壓塊機要高；但是由于擠壓時間短、燃料密度低，因此，品質較差。
2、生物質成型燃料加工設備性能對比
在以上的生物質成型燃料設備中，對生物質顆粒原料的致密成型方法各有不同，加工m來的生物質成型燃料品質也不相同。本文從原料加工參數的要求（濕度和顆粒尺寸）、工作部件的磨損、能耗、產量、成型燃料容積密度、保養維護、燃燒性能以及不同用途的適應性等各方面對以上加工方法做一對比分析，為開發和研制我國的生物質成型設備提供參考。
3、結語
通過對比分析可以看出，在4種生物質成型設備中，螺旋式壓塊機對原料的要求最高，生產的壓塊燃料品質最好，燃燒性能最好；但磨損大，能耗高，產量低。對輥式壓塊機產量高，但是壓塊燃料品質差。而環模制粒機和活塞式壓塊機能耗小，產量較高，成型燃料品質也較好。
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