常规化石能源的大量使用,使得其资源量日益枯竭。生物质能以自身具有的广泛性、可再生性、资源量丰富等优势逐渐受到世界各国的关注。作为有效利用生物质能的主要形式之一,生物质固化成型技术可将零散的生物质加工成规则形状、密度较大、热值较高、燃烧“零污染”的高价值燃料。因此,开展生物质固化成型装备的研究,对于生物质能的高效利用具有重要的现实意义。本文首先对生物质柱塞冲压式成型机的成型影响因素进行了研究,分析了萃取处理、成型压力、压缩速度、压缩次数对成型燃料成型质量的影响。结果表明,通过萃取处理去除萃取物,可以改善成型燃料的燃烧性能,更容易着火,燃烧也更充分;密度有所提高,可达到1250 kg/m~3。但是,萃取物去除后,径向抗压力并未得到增强。增大成型压力,密度、径向抗压力以及比能耗均随之增加;压缩速度的变化,对于密度、径向抗压力和比能耗的影响很小;压缩次数虽也有影响,但密度、径向抗压力以及比能耗的变化幅度相对较小。正交实验表明,成型压力是影响密度和径向抗压力最主要的因素,压缩速度次之,压缩次数的影响最小。优化后的最佳成型条件为成型压力7 k N,压缩速度为40 mm/min,压缩2次。其次,在借鉴、学习数控压力装置的基础上,结合现有成型装备存在的问题,提出了将数控压力装置用于生物质固化成型的方法,并开发了样机。该成型机采用可适应频繁起停、启动转矩大的开关磁阻电机作为动力源,并利用飞轮可积蓄能量的特性。在作业时,电机首先将滑块-柱塞加速至设定速度,随后在滑块-柱塞重力势能和飞轮积蓄能量的共同作用下,完成成型。工作时,电机无需一直处于工作状态。成型模具整体由三部分组装而成,每节采用分节式独立结构。为评价此成型方法的可行性,选取玉米秸秆、松木屑、花生壳三种典型生物质作为原料,进行了成型试验,并对成型燃料进行了理化特性分析。为使评价客观,与现有的环模成型机生产的成型燃料进行了对比实验。实验结果表明:(1)玉米秸秆、松木屑、花生壳冲压成型燃料的密度分别为1273 kg/m~3、1262kg/m~3和1196 kg/m~3,均满足运输、使用要求,且超过环模成型燃料的密度;(2)冲压成型燃料的耐久性均在95%以上,高于环模成型燃料;(3)玉米秸秆、松木屑、花生壳冲压成型燃料的热值分别为28.393 MJ/kg、29.937MJ/kg、32.397 MJ/kg,显著高于环模成型燃料;(4)燃烧过程和动力学分析结果表明,冲压成型燃料并未表现的优于环模成型燃料,其原因可能与实验基于热分析仪进行,实验用料量少。