能源是人类社会进步最为重要的物质基础，石油、煤炭、天然气是当今社会利用的主要能源，然而这些能源在地球上的贮存量是有限的，同时这些能源在使用过程中排放出的有害物质也使全球生态环境恶化，因此具有可以再生、开发经济、使用无公害等优点生物质能越来越受到人们的关注。
1、生物质能的开发利用状况
1.1生物质能的开发利用现状及研究意义
    生物质能是一种能量巨大而且可再生性能源。在地球上，每年绿色生物量的增加约为1170亿t。据瑞典国家能源局统计的资料显示，1970年到1998年，使用生物能源占总能源的比例从9%增加到15%，相当干1257Mt石油，并且使用生物质能仍呈快速增长的趋势。全世界有近25亿人口用生物质作为燃料用于煮饭、取暖和照明等，但目前绝大多数国家和地区在使用生物质燃料过程中都存在热能利用效率低、耗费量大的问题。例如我国农村每年要消耗21339Mt的柴草，而绝大多数是使用传统的旧式炉灶，直接燃烧干柴或农作物秸秆，热效率只有5%～10%，资源浪费惊人。
    从能源发展的长远角度来看，寻求一条可持续发展的能源道路，对促进国民经济发展和环境保护都具有重大意义，具体体现在：(1)经济意义：可以减少投入费用，加大生物质能源的高品位利用．(2)社会效益：促进生物燃料制造和高效利用设备的发展，同时在一定程度上增加就业率，(3)生态效益：节省生物资源。燃烧后排出的气体对环境污染小、废料可回田使用，改善生态环境等。
1.2生物质能转换方式
    到目前为止，各个国家或地区开发利用生物质作为燃料主要集中在三个方面：(1)将生物质材料降解为液体燃料；(2)将生物质材料气化成可燃气体；(3)加工成便于运输和贮存的一定形状燃料并提高其燃烧效率。前两种方法主要是通过生物降解、化学反应方式，会产生氢、沼气、乙醇等，生产成本相对较高，因此没有大量应用于生产和日常生活。而第3种方式需采用压缩成型技术，一方面解决环境保护问题，另一方面又能生产代用燃料，近年来越来越受到人们的广泛重视。该技术以连续的工艺和工厂化的生产方式将低品位的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高的生物质棒（块）燃料和碳化棒（块）状燃料，可以使成型燃料的燃烧性能得到明显改善，热利用效率显著提高，因此成为减少二氧化碳排放、支持农业生产、保护生态环境的有效措施。
2、生物质燃料压缩成型技术发展历史及现状
    生物质燃料压缩成型技术的研究始于20世纪初，到目前为止，世界上各个国家研究的重点还是集中在成型生物质燃料的制造技术（主要解决成型后生物燃料不松散、能长期存放的问题）和相应炉具（主要是为了提高燃料效率）的开发上，30码期期必中生产销售的颗粒机、木屑颗粒机专业压制生物质成型燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料出售。
2.1  生物质燃料压缩成型的制造技术
    早在上世纪30年代，美国就开始研究压缩成型燃料技术，并研制了螺旋式成型机，在温度80-350℃和压力100Mpa的条件下，能把木屑和刨花压缩成固体成型燃料。它的密度是l～l.2g/cm3，含水率为10%～12%。日本于50年代从国外引进技术后进行了改进，并发展成了日本压缩成型燃料的工业体系。70年代后期，西欧许多国家如比利时、法国、德国等也开始重视压缩成型燃料技术的研究。法国开始时用秸秆的压缩粒作为奶牛饲料，近年来也开始研究压缩块燃料。德国研制的KAHI系列压粒机和RUF压块设备。亚洲除日本外，泰国、印度、菲律宾等国从80年代开始也都先后研制成了加粘结剂的生物质压缩成型机。
    我国从80年代起开始致力于生物质压缩成型技术的研究。南京林化所在“七五”期间设立了对生物质压缩成型机及生物质成型理论研究课题；湖南省衡阳市粮食机械厂于1985年研制了第一台ZT-63型生物质压缩成型机，江苏省连云港东海粮食机械厂于19 86年引进了一台OBM-88棒状燃料成型机l1990年前后，陕西武功轻工机械厂，河南巩义包装设备厂等单位先后研制和生产了儿种不同规格的生物质成型机和碳化机组；1994年湖南农大，中国农机能源动力所分别研究出PB-I型、CYJ-35型机械冲压式成型机；1997年河南农业大学又研制出HPB-1型液压驱动活塞式成型机；2002年中南林学院也研制了相应设备。目前我国成型机的生产和应用已形成了一定的的规模，热点主要集中在螺旋挤压成型机上，但存在着一些诸如成型筒及螺旋轴磨损严重、寿命较短、电耗大、成型工艺过于简单等缺点。因此必须从技术上进一步加大研究力度、攻克难题，以利生物质压缩成型燃料技术的进一步推广应用。
2.2生物质压缩成型燃料相应炉具的开发
    高效燃烧器具（锅炉或灶具）的利用可以明显提高燃烧效率，从而从根本上节约能源，是有效利用生物质燃料的关键。在这方面，瑞典、挪威、新西兰等国做的较早，截止到1998年，一种家庭式燃烧生物颗粒燃料的供热锅炉热效率可达80%，生物质燃料的供应可以与加注燃油一样由颗粒生物燃料车通过管道加注到燃料仓内。另一种住宅小区、学校大面积供热可进行二次燃烧的节能高效锅炉的燃烧热效率可高达90%以上。
    我国在改进燃烧器具，提高热能方面也做了一定的研究，一种新型的节能炉灶燃烧薪材的热效率达20%—30%．与旧式传统炉灶相比可节省燃料40%～50%。中国林科院林化所研制开发了一种专用颗粒成型燃料民用炉灶，在这种专用炉灶中燃烧木片及颗粒成型燃料，其燃烧稳定，燃烧热效率显著提高，具有在广大农村、林区居民中应用推广的开发前景。北京万发炉业中心从2000年开始研发农作物秸秆类生物质颗粒燃料及其燃烧供暖设备，并且成功地研制出世界上第一台能够连续自动和高效洁净燃烧普通农作物秸秆颗粒燃料的SWN-I型生物质自动燃烧器，以其为核心，还制成了暖风壁炉、水暖炉、炊事炉等系列炉具，均取得了满意效果。
3、生物质燃料压缩成型原理及其影响因素
3.1  生物质燃料压缩成型原理
    植物细胞中的木素在适当温度下(130℃～200℃)会软化，此时加以一定的压力可使其与相邻颗粒胶接，冷却后即可压缩成型。生物质压缩成型燃料就是利用生物质的这种特性，用压缩成型机械将松散的生物质废料在高压条件下，靠机械与生物质废料之间及其生物质废料相互之间磨擦产生的热量或外部加热，使木素软化，经挤压成型而得到具有一定形状和规格的新型燃料。
3.2生物质燃料压缩成型的影响因素
    影响生物质压缩成型的主要因素有：原料种类、含水率、粒度、成型压力、压缩成型模具的形状尺寸及加热温度等。这些影响因素在不同压缩条件方式下表现形式也不尽相同。
3.2.1  原料的种类
    不同种类的原料，其压缩成型特性有很大差异。如木材废料一般难压缩，而纤维状植物秸秆和树皮等容易压缩。在不加热条件下进行压缩成型时，较难压缩的原料就不易成型，容易压缩的原料则较易成型。但是在加热的条件下进行压缩成型时，象木材废料等虽然难于压缩，但其本身的木素含量高，在高温条件下成型反而容易。而植物秸秆和树皮等，原料的粘结能力弱，因此不易成型。
3.2.2  原料的粒度
    一般来说，粒度小的原料容易压缩，粒度大的原料较难压缩。原料的粒度同样影响成型机效率及成型物的质量。例如原料粒度较大时，成型机将不能有效的工作，能耗大，产量小，原料粒度不均匀时，成型物表面将产生裂纹，密度、强度降低。
3.2.3  原料的含水率
    当原料含水率过高时，加热过程中产生的蒸汽不能从成型燃料中心孔排出，轻者会造成燃料开裂，表面非常粗糙，重者产生爆鸣，当原料含水率太低时，成型困难。一般来说，对于颗粒成型燃料，要求原料的含水率在15%一25%左右，对于棒状成型燃料，要求原料的含水率不大于10%左右。
3.2.4  成型压力与模具尺寸
    成型压力是生物质原料压缩成型最基本的条件。只有施加足够的压力，原料才能被压缩成型，但成型压力与模具的形状尺寸有密切关系。这是因为大多数成型机都采取挤压成型方式，即原料从成型模具的一端连续压入，又从另一端连续挤出（出料端直径小于进料端直径），这时原料挤压所需要的成型压力与容器内壁面磨擦力相平衡，而摩擦力的大小与模具的形状尺寸有直接关系。
3.2.5加热温度
    通过加热，一方面可使原料中含有的木素软化，起到粘结剂的作用．另一方面还可以使原料本身变软，变得容易压缩。对于一般的燃料成型机来说，加热温度一般调整在150℃～300℃之间为宜。温度过低，不但原料不能成型，而且功耗增加，温度增高，电机功耗减小，导致成型压力减小，成型物挤压不实，密度变小，容易断裂破损，成型燃料表面过热烧焦，烟气较大。
4、生物质燃料压缩成型的工艺类型
    根据主要工艺特征的差别，生物质压缩成型工艺划分为湿压成型、热压成型、碳化成型3种主要形式。
4.1湿压成型工艺
    湿压成型是将原料在常温下浸泡数日，使其湿润皱裂并部分降解，然后利用高压将其水分挤出，压缩成燃料块。菲律宾一家研究机构的试验结果表明，这类机组的生产率可以达到lt/h，该类燃料在当地被称为“绿色炭”或“绿色燃料”，在燃料市场上具有一定的竞争能力。
4.2热压成型工艺
    热压成型是目前普遍采用的生物质压缩成型工艺。其工艺过程一般可分为原料粉碎、干燥混合、挤压成型和冷却包装等几个环节。由于原料的种类、粒度、含水率等因素对成型工艺过程有一定的影响，所以具体的生产工艺流程以及成型机结构和原理也有一定的差别，但是挤压成型作业在各种成型方式中都是关键。
4.3  碳化成型工艺
    碳化成型有2种情况，一种是指先用成型机将物料压缩成燃料棒，然后用炭化炉将燃料棒炭化成木炭的过程，其工艺流程为：原料一粉碎一千燥一成型一炭化一冷却一包装。这种工艺没有将物料压缩成型与炭化过程结合起来，两者相对独立，第二种情况则是将压缩成型和热解炭化有机结合，使其前后连续(日本·长广仁藏等，1987)采用柱塞式压缩成型机压缩，柱塞将物料沿着压缩套筒推入热解筒内．通过间接加热方式由电热炉向热解筒提供热量，物料在套筒设定的温度内被炭化，得到所需的相应产物。
5、生物质燃料压缩成型的机型及方法
5.1  螺旋挤压式成型机
    螺旋挤压式成型机开发应用最早，当前应用最为普遍。这类成型机运行平稳、生产连续好，主要问题一个是成型部件，尤其是螺杆磨损严重，使用寿命短．另一个问题是单位产品能耗高。为了解决螺杆首端承磨面磨损严重这一问题，现在大多采用喷焊钨钴合金，焊条堆焊618或碳化钨，或是采用局部渗硼处理和振动堆焊等方法对螺杆成型部位进行强化处理。
5.2 活塞冲压式成型机
    其产品是压缩块，成型是靠活塞的往复运动实现的。按驱动动力可以分为两类：一类是机械驱动活塞式成型机另一类是液压驱动活塞式成型机。这类成型机通常不用电加热，成型物密度稍低，容易松散，以北欧和美国生产的大型成型机为代表，如瑞典Bogma公司生产的M75型成型机，美国Hauamann公司生产的FH75/200型成型机。我国也开展了此类机型研究，如河南农业大学研制的PB-I型冲压式成型机等。与螺旋挤压式成型机相比，这类成型机明显改善了成型部件磨损严重的问题，但由于存在较大的振动负荷，所以机器运行稳定性差，噪音较大，润滑油污染也较严重。
5.3压辊式颗粒机
    压辊式颗粒机主要用于生产颗粒状成型燃料，直径5～12?L，长度12～30?L，也不用电加热。该机型主要用于大型木材加工厂木屑加工或造纸厂秸秆碎屑的加工。美国在1976年前后利用饲料成型技术，开发了这种设备，日本在1983年前后从美国引进了该技术。到1987年，日本已有十几家颗粒燃料工厂投入运行。根据压模形状的不同，此类成型机可分为平模成型机和环模成型机。
6、生物质燃料成型技术主要存在的问题及发展前景
    生物质燃料压缩成型技术发展到今天，已进入完善阶段。但在技术的研究和应用上仍存在以下两个问题：首先，在生物质热压成型和炭化过程中，都有一定量的挥发物分解出来，对生产环境造成一定的污染，危害人体健康。同时生物质能源产品价格要高于石化能源，并且人们的环保意识跟不上，在应用和推广上将可能有较大的难度。
    但该技术的成型产品具有比重大，便于贮存和运输，着火容易，燃烧性能好，热效率高等优点，不仅可以直接作为农村炊事炉具、气化炉或工业锅炉等的良好燃料，更是取暖的优质燃料，也是化工、冶炼等行业的优质原料。它的发展不仅能缓解地球能源短缺、实现能源的持续发展，而且可以改善严重的生态环境问题。可以想象，在石化燃料日益短缺的今天，生物质能源前景广阔，而生物质燃料成型技术作为生物质能利用的一种主要方式，同样具有广阔的市场前景。