0、引言
进入21世纪以来，日趋减少的不可再生资源更显贫乏，脆弱的环境问题日加严峻。从高效、优质和可持续发展的视角出发，充分利用农作物秸秆可再生资源，开发秸秆能源化利用设备是构建资源环境和谐发展、循环经济型社会的必然趋势。
我国生物质资源十分丰富，拥有量居世界首位。据统计，我国年产秸秆约7.8亿t。目前，我国秸秆综合利用率仅为33%，其中，经过技术处理后利用的仅占2.6%。现阶段其用途主要为：秸秆还田、牲畜饲料、替代能源和工业原料，约12.7%的剩余秸秆被就地焚烧，引起了越来越严重的环境污染和社会问题。
农作物秸秆的能源化利用具有较大的发展潜力，据专家估算，可以作为发电利用的农作物秸秆资源量约为2.3亿t标准煤，农作物秸秆的能源化利用对提高可再生能源在我国能源结构中的比例，促进能源结构改善和经济、环境可持的发展，尤其是对提升我国农村经济发展水平和环境质量，建设和谐社会具有重要的意义。
发达国家的成功经验表明：农作物秸秆用于肥料、饲料、基料、原料和燃料是其资源化的有效途径。生物质固化成型技术能使秸秆的燃烧效率达到90%，比传统的燃烧效率高4倍，更重要的是它不但可替代污染严重，资源有限的燃煤等化石能源，而且这种固化燃料在燃烧的过程中产生的废气、废水、固体废弃物，就连燃烧剩余物，也可以用做最优质的钾肥。
1、原理及现状
生物质致密成型技术是指具有一定粒度的秸秆、稻壳、锯屑、树枝等干燥后在一定的压力作用下（加热或不加热），可连续挤压制成棒状、粒状、块状等各种
生物质颗粒燃料的加工工艺。生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，当温度达到70～100℃，木质素开始软化，并有一定的黏度。当达到200～300℃时，呈熔融状，黏度变高。此时若施加一定的外力，可使它与纤维素紧密黏结，使体积减少，密度增加，取消外力后，由于非弹性纤维分子间的相互缠绕，使其仍能保持给定形状，冷却后强度进一步增加，成为生物质颗粒燃料，富通新能源生产销售的
秸秆颗�；�、
秸秆压块机专业压制农作物秸秆成型颗粒燃料，农作物秸秆压制的颗粒燃料如下所示：
早在20世纪30年代，美国就开始研究压缩燃料成型技术，并研制了螺旋式成型机。日本于20世纪50年代从国外引进成型技术并进行了改进，80年代开始，日本对生物质压缩生物质颗粒燃料进行了探讨，进一步改进了压缩生物质颗粒燃料技术，1984年日本的生物质压缩生物质颗粒燃料生产总量达2.6 x105 t。世界能源危机后，西欧许多国家开始重视压缩生物质颗粒燃料技术的研究。比利时研制成功的T117型螺旋压块机，其设备的主要性能力：压块燃料出模温度180℃，轴向压缩力大于686kN，压块移动速度1700～2500mm/min，耗能量45～55 kWh/t。联邦德国研制的KAHI系列压�；缮本段�3～40 mm的压缩粒，所用电机的功率为20～400 kW，能耗为15～40 kWh/t。
“七五”计划期间，我国一些科研院所和企业开始对生物质致密成型机及生物质成型理论进行研究。但由于设备的运行成本及易损件的寿命和市场问题，发展缓慢。进入21世纪，化石能源价格连续攀升，环境污染日益加剧，国家开始重视对各种可再生能源的开发，生物质生物质颗粒燃料进入良好发展阶段。
目前已研制成功的成型设备主要有螺旋挤压式成型机、活塞冲压式成型机和压辊式颗粒成型机。很多研究者仍然在对现有的成型设备进行改进和创新，以实现产率高、能耗低的目的。黑龙江省农业机械工程科学研究院研制的9YK-1000型生物质压块设备就是一个高效、低耗的产品。
2、设备介绍及比较
我国目前己投放市场有代表性的几种模式的压缩成型设备主要有：
(1)辽宁省能源研究所在国家科技攻关项目支持下研制成功的BIO-15型螺旋挤压式生物质致密成型机组以木屑、秸秆、稻壳等生物质为原料生产中空棒状燃料，棒状燃料经碳化后可制成优质木炭。主要技术指标都达到了国际先进水平，单位产品能耗100kWh/t左右，主要易损件寿命达到500h以上。
(2)巩义市宇航机械厂、郑州市福华机械制造有限公司都是生产螺旋挤压式木炭机系列设备的专业厂家，其设备主要技术指标都达到了国内领先水平，单位产品能耗100kWh/t左右，主要易损件寿命达到400h以上。
河南农业大学在科技部重大科技攻关项目和技术成果转化资金的支持下完成了4代活塞液压式秸秆成型机的研制，设备已转让洛阳恒生能源设备有限公司、江苏苏州工业开发区等四家企业生产。
(3)洛阳恒生能源设备有限公司生产的HPB-Ⅳ型活塞液压式生物质成型机的主要技术指标都达到了国际先进水平，特别是单位产品能耗已降至60 kWh/t左右，主要易损件寿命达1000 h以上。
(4)苏州恒辉生物能源开发有限公司的主要产品为HPB-V型液压活塞式生物质成型机，技术处于国内领先水平，能耗80 kWh/t。
(5)北京盛昌绿能科技有限公司研制开发的两个系列生物质颗粒成型设备处于国内领先水平，环模寿命500 h以上，生物质颗粒产量l~2t/h，单位生产能耗不大于70kWh/t，成型率大于90%，设备经济寿命大于10年。
(6)上海申德机械有限公司专业从事饲料机械的设备生产，目前已涉足木质颗粒生产领域，辊模碾压式成型设备生产率1.2 t/h，单位生产能耗不大于90 kWh/t．成型率大于90%，设备经济寿命大于10年。
(7)合肥天焱绿色能源开发有限公司是专业从事绿色能源开发及产品研究制造的高科技公司，2004年开发的机械冲压式生物质秸秆成型机产量1000 kg/h，动力60 kW。棒料规格：直径75 mm，棒料密度1.0~1.4 g/cm3，
由此可以看出，螺旋热挤压式成型技术单位产品能耗高，一般为100 kWh/t左右；螺杆首端承磨面磨损严重，平均寿命仅有60—80 h，采用特殊工艺强化处理后可达400—500 h，但成本高，用户难以接受；原料含水率难以控制，适于加工木屑、稻壳、棉杆等木质生物质原料�？山徊教蓟�，制成机制木炭。
活塞冲压式成型技术一般不用电加热。产品为实心燃料棒或燃料块，密度稍低，介于0.8～1.1 g/cm3之间，容易松散；原料为丰富的农作物秸秆，来源广泛；成型机对原料的粉碎要求低。要求范围为1～100 mm；但设备结构复杂，运行稳定性差，故障率高，生产率不高，产品质量不太稳定；单位能耗，一般为60～80kWh/t左右。
环模辗压技术是借鉴饲料机械技术发展而来的，目前广泛应用于以木屑、玉米和棉花秸秆为原料的生物质颗粒燃料生产，对原料水分的适应性也较强，含水率15% ~25%的物料都能被压缩成型，自动化程度高，单机产量大，适于规�；�。但投资规模较大，环模、压辊易损件磨损严重。对稻草、麦草成型较为困难；单位能耗高，一般为80～90kWh/t左右
平模辗压成型技术结构简单、成本低廉、易于维修维护；但所配辅助设备相比环模制粒多；相对电耗多于环模；受模具限制，产量低于环�；�
机械冲压成型技术比较国内其它生物质成型技术和设备，结构简单，操作简单，原料适应性强，易损件寿命长，单位能耗低，一般为60kWh/t左右
TYK - 1000A秸秆压块机可以将各种农作物秸秆和森林采伐剩余物经粉碎、除尘、压缩、定型等工序，把松散的原料压缩成体积小、密度大的一种致密成型设备。该设备采用螺旋预压预热，活塞冲压，二级压缩工艺。解决了普遍压块机对物料含水率要求较高和模具易磨损的不足，该设备具有能耗低、效率高、机械运行寿命长等特点。成品棒经高温压缩、杀虫灭菌、熟化使其组织结构和化学成分发生变化，作牛、羊、鹿等反刍动物的粗饲料，适口性好、易消化。成品棒也可替代煤、油等常规能源、应用于供热采暖及生物质发电厂的发电原料。该设备已获国家专利。
本成型机采用了先预压后冲压的二级压缩方式，物料在螺旋输送机的强制推动下送人主机预压室，使物料密度达到0.2～0.25g/cm3，同时降低了冲压成型的负荷和行程，便于下一步的冲压成型。然后由曲柄连杆机构带动的双活塞式冲压系统将两个预压室内的物料进行交替冲压，同时冲模上增加了自动控温的加热装置，自动控制技术的应用使成型机能够根据不同原料的物理特性，选择相应的加热温度、进料速度和冲压频率，使设备运行平稳可靠，加快木质素软化和黏结速度，进一步降低成型能耗，提高成型质量；使物料连续不断地从成型系统的型孔中挤出，最后经过冷却保型形成直径75 mm的压块。
目前使用的冲模型孔直径和长度都是固定的，因此压缩比也是固定的，这样的型孔设计无法满足多种物料在不同含水率下的成型需要。压缩比设计过大，会造成物料无法从型孔中挤出，并且会损坏机器；压缩比设计过小会造成压缩密度不够，成型困难，易松散等缺陷。所以本课题创新设计了一种压缩比可调节的新型冲模型孔结构，该型孔结构将原来型孔的直孔部分从中间水平剖开，然后再用上下两个压板压上，并用螺栓紧固，随着螺栓压紧程度的不同改变孔径的形状及大小，从而实现改变压缩比的目的。
通过采取上述措施，使设备运行平稳、可靠，提高了生产效率及原料适应性，提高了压块质量；同时大幅提高了设备使用寿命，冲头寿命达1000h以上；降低了设备单位能耗，经现场实际测试其能耗仅为25kWh/t，考虑到不同物料的影响其综合单位能耗应在30～40 kWh/t。
3、结论
TYK-1000A秸秆压块机通过先螺旋挤压进行预压缩，再由机械冲头完成冲压，中间配以自动控温的加热装置，实现了降低单位能耗，提高使用寿命的目的；由于采用了压缩比可调节的新型冲模型孔结构，使设备对原料的适应性，有了大的提高。同时可以看出该设备毕竟是新研制的，还缺乏长时间的使用考核。
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