1、平模制粒机的工作过程与颗粒成型机理按执行部件的运动状态分，平模制粒机有动辊式、动模式、模辊双动式三种，后两种常见于小型平模制粒机，较大机型一般用动辊式。按磨辊的形状分，又可以分为锥辊式和直辊式两种。直辊动辊式平模制粒机工作原理如图1所示：电动机通过减速箱驱动主轴，主轴带动磨辊，磨辊绕主轴公转的同时也绕磨辊轴自转。加工颗粒时，生物质原料被送入平模机的喂料室，在分料器和刮板的共同作用下均匀地铺在平模上，主轴带动的压辊连续不断地滚过料层，将物料挤压进入模孔，物料在模孔中经历成型、保型等过程，一定时间后以圆柱状态被挤出，旋转的切刀将物料切断，形成颗粒，由扫料板将颗粒送出。
生物质原料主要含有纤维素、半纤维素和木质素等物质，其平模机模辊间的成型机理如下（见图2）：供料区内的物料在重力作用下紧贴在平模上，当压辊向前滚动，物料进入变形压紧区，这时因受到挤压，原料粒子不断进入粒子间的空隙内，间隙中的空气被排出，粒子间的相互位置不断更新，粒子间所有较大的空隙逐渐都被能进入的粒子占据。随着压辊继续滚动，被压实的原料进入挤压成型区，部分楔形区、模孔的锥孔部分和前半部分都属于挤压成型区，该区内，压力继续增加，粒子本身发生变形和塑性流动，在垂直于最大主应力的方向被延展，并继续充填周围较小的空隙，由于压辊和物料间的摩擦作用加剧而产生大量热量，导致原料中含有的木质素软化，粘合力增加，软化的木质素和生物质中固有的纤维素联合作用，使生物质逐渐成形，这时部分残余应力贮存于成型块内部，粒子结合牢固但不甚稳定。成型块在挤压作用下进入模孔的保型段，在该段不利于形状保持的残余应力被消除，颗粒被定型。
2、工艺过程与试验
平模机加工生物质颗粒基本工艺过程如图3所示，生物质原料经过破碎和粉碎后进入干燥环节。水分合适的物料经混合调质后进入平模机制粒。从制粒机出来的颗粒经过冷却和筛分，得到成品，然后包装或者散装出厂。
图3 生物质燃料制粒工艺
生物质制粒的基本工艺步骤大体类似，然而由于原料的物性不同、成型机的工作原理不同，具体的工艺过程还是有所区别，对平模机制粒的关键工艺步骤具体介绍如下：
粉碎环节,平模机制粒时，原料粒径越小，粒子之间越容易互相充填、嵌合，因此制粒机的单位产量平均能耗就越小，平模和压辊等易损件的磨损速度也较慢，制成颗粒的抗渗水性和硬度等指标也越高，然而一味追求粒径的减小会使粉碎环节的能耗骤升，因此应当在满足平模制粒机加工要求的前提下，使粒径尽量大些。事实上，能够压制大粒径的原料是平模机的优势之一，一般对作物秸秆等原料，其最大颗粒外形尺寸要求小于2×2×30mm，而对于木质原料，则要求更严格一些。
干燥环节,干燥的主要目的是调节原料的含水率，使其稳定均一，适合制粒机加工，在制粒成型过程中，合适的水分一方面能够传递压辊的压力，另一方面能起到润滑剂的作用，辅助粒子互相填充，从而促进原料成型。但是含水率过大时，水分容易在颗粒之间形成隔离层，使得层间无法紧密结合，挤出的颗粒容易膨胀散开，不能成型，因此控制合适的原料含水率在加工过程中尤为重要。一般从自然界中收集的生物质原料含水率大部分分布在20-40%之间，高的能达到55%，平模制粒机加工生物质原料时，要求原料的水分在10-14%之间，当加工玉米秸秆一类含糖较多的原料时含水量可允许稍高。常规的干燥工艺一般用带式干燥器、滚筒干燥器、厢式干燥器等设备进行，然而不得不承认这一环节会耗费掉可观的能量。笔者认为，如今太阳能干燥技术已较为成熟，完全可以用太阳能温室配备以翻抛设备对生物质原料进行除湿，一般生物质原料的干燥，要求温度水平较低，大约在40－70℃之间，这正好与太阳能利用领域中的低温利用相适应，与传统干燥工艺相比，可以大量节省常规能源，降低固定投资，经济效益显著。
制粒环节，干燥好的物料进入制粒环节，可以不用调质处理，直接加工。有条件的生产厂家可选配自动控制系统和模辊自动调隙装置。自动控制系统根据主机电流的变化调节喂料电机的变频器，从而实时调节喂料量，这能有效的避免堵机现象的发生。模辊自动调隙装置能采集模辊间隙数据，通过反馈、对比来控制液压系统，使间隙与设定值相一致，并能在生产过程中随时变化。一般而言，启动阶段，磨辊间隙应当尽量小些，这可以减小启动力矩，降低电机负荷。进入稳态工作后，磨辊间隙应当稍大，这可以增大压缩行程，得到坚硬光滑的颗粒。可以将间隙随时间变化的设置输入控制系统，启动后，机器可以自动调节模辊间隙。压辊和平模都是易磨损件，需要定期更换，压辊的服役期可以稍长一点，但最好能够和平模一起更换。一般，平模可以工作800-2000小时不等，这要视零件的材质和加工工艺而定。
利用以上工艺，2007年6月-8月，我们对中国农业机械化科学研究院畜禽机械研究所研制的PM60型平模制粒机进行了性能考核试验。其中部分试验数据如下：
原料颗粒直径(mm)生产率（kg/h）吨料电耗(kw·h/t)颗粒密度(kg/m3)成型率（%）红松1091649.11.2193白松1082354.71.2994.5锯末秸秆混合料1085052.91.2695.3由试验结果知，PM60型平模制粒机适合加工锯末、锯末秸秆混合料等生物质原料，成型率在93%以上，吨电耗在55千瓦时以下，小时生产能力在800kg-900kg左右。
