生物质压缩成型技术作为较成熟的技术之一，可以将生物质经干燥、粉碎、压缩成型，变为棒状、块状或颗粒状的成型颗粒燃料。成型燃料的密度可达0.80～1.35g/cm3，能量密度与中值煤相当，燃烧特性较成型前也有明显改善。
目前，国内外对生物质压缩成型的研究集中在成型燃料的制造技术（主要是解决成型后生物质燃料不松散、能长期存放的问题）和相应的炉具（能提高燃烧效率）的开发上。对于生物质压缩成型工况的研究也做了一定的工作，但仍缺乏适应性较广的模型对成型工况进行理论指导，缺少从成型机理的角度对成型燃料的性能进行优化。
本研究在建立生物质稻壳压缩成型过程的模型基础上，寻找使成型燃料达到满意性能的较好工况。
1、稻壳压缩成型过程模型的建立
生物质压缩成型工况，主要包括生物质原料的含水率、物料粒径、成型压力、成型温度、添加粘结剂以及成型燃料的松弛密度、热值及抗渗水性、抗变形性、抗跌碎性等。
成型燃料的品质特性包括燃烧特性和物理特性，除燃烧特性外，成型燃料的物理特性是最重要的品质特性，它直接决定了成型燃料的使用、运输要求和贮藏条件。松弛密度即是衡量成型燃料物理品质特性的重要指标之一。一般认为，松弛密度大于或接近1g/cm3的成型燃料无论对于燃烧、存储和运输都是比较理想的，30码期期必中生产销售木屑颗粒机、稻壳颗粒机等生物质燃料成型机械设备，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料出售。
本文以生物质稻壳作为研究对象，不考虑其粒径影响，研究稻壳压缩成型过程中原料含水率和成型温度对成型燃料松弛密度的影响，寻找出较为理想的成型工况（适宜的含水率和成型温度），从而得到较为理想的松弛密度。
1.1模型建立
本文采用最小二乘支持向量机，建立了一种简化的生物质稻壳压缩成型过程模型，如式(1)所示。支持向量机模型只关心对象的输入与输出，而不必关心对象的内部结构，在小样本的情况下具有良好的统计学规律和泛化能力，输入与输出的映射关系由支持向量机来实现。在最小二乘支持向量机算法中，核函数有多种形式，本文采用的是高斯径向基核函数(RBF)。
本文建立的模型是以生物质（稻壳）的含水率M和成型温度丁作为模型的输入，以成型燃料的松弛密度p作为模型的输出。
1.2模型验证
本文以生物质物料稻壳为研究对象，实验数据如表1所示。
由表1可知，在同一含水率条件下，稻壳成型松弛密度随着成型温度的升高而减小；在同一成型温度下，稻壳成型松弛密度随着含水率的变化较小，在含水率较低的情况下，．随着含水率的升高，成型燃料松弛密度有升高的趋势，但随着含水率的继续升高，成型燃料松弛密度却降低，甚至不能成型。
本文取表1中含水率M=7.76%，成型温度分别为T=140，170，230，260℃；含水率为M=8.90%，成型温度为T=140，170，230，260℃；含水率为M=10.82%，成型温度为T=170，230，260℃；含水率为M=12.56%．成型温度为T=200,230,260℃；含水率为M=14.89%．成型温度为T=230,260℃的16组数据作为模型的训练数据。利用遗传算法对模型参数C和仃2寻优，选择初始种群规模为50，遗传代数为100．参数寻优范围为CE[1，1 000]，a2∈[1，10]，寻优结果为C=435.391 5,a2=2.5271.
根据寻优得到的C和a2对LS-SVM模型进行训练，从而确定稻壳压缩成型过程的最优LS-SVM模型，如式(2):
为了验证模型的准确性，选择表1中成型温度T=200℃，含水率分别为M=7.76%，8.90%，10.82%的3组数据进行模型估计值与实验值的线性回归分析。线性回归相关系数( Regressioncoefficient．回归直线的斜率)R=1，可以说明支持向量机对训练样本拟合精确。
1.3结果分析
在模型训练的基础上，把测试数据输入训练好的模型进行泛化能力的检验。结果是成型燃料松弛密度平均相对误差为0.699 2c70．可以认为型具有较好的泛化能力和拟合效果，在实际过程中可以考虑采用该模型对稻壳压缩成型过程松弛密度进行模拟预测。稻壳压缩成型松弛密度回归测试结果及相对误差如表2所示。
由以上分析可知，本文建立的最小二乘支持向量机模型，相对误差较小，拟合效果较好。
2、压缩成型过程的优化
基于以上模型，对稻壳压缩成型过程进行优化，即寻找当成型燃料的松弛密度达到最大值时，成型温度T和含水率M两个控制量应满足的优化目标值。
2.1约束条件
2.1.1含水率的限定
原料的含水率是生物质成型过程中需要严格控制的一个重要参数，含水率过高或过低时，都影响其松弛密度。在适当的含水率和成型温度条件下，成型燃料才能具有较高的松弛密度。当含水率较低时，虽然能得到较好的松弛密度，但由于成型燃料本身含水率太低，容易吸收空气中的水分，导致燃料涨裂变形；当稻壳含水率较高时，原料中的水分被快速汽化，水蒸气不能及时从成型筒中排出，造成成型燃料出模时涨裂，表面粗糙，无法成型。
由图3（据表l数据绘制）可以看出，稻壳成型燃料的松弛密度与含水率、成型温度密切相关，随着含水率的增加，成型温度越高，则松弛密度越小，当含水率为7%一8%，成型温度在140—170℃时，成型燃料可达到较高的松弛密度。即在相对较低的含水率下成型时，其松弛密度较高，此时所需的成型温度也较低。综合考虑，本文选择稻壳含水率为5%~15%。
2.1.2成型温度的限定
在热压成型时，对成型温度的要求是很严格的，由于生物质原料中的木质素都有一个软化温度(70—110℃)，成型温度太低，无法对木质素进行软化，即木质素达不到作为粘结剂的作用，无法使分散的原料成型；当成型温度过高时，燃料的表层被高温保型筒炭化，导热性能变差，使温度无法及时传递到燃料中心，造成成型燃料松弛密度降低；过高的成型温度使原料中的水分快速汽化，蒸汽不能及时从成型筒排出，形成很大的蒸汽压力，造成生物质成型燃料出模开裂，同样降低了成型燃料的松弛密度。
图4(据表1数据绘制)直观地说明了稻壳在5种不同的含水率下，成型温度对松弛密度的影响规律。所得结论与图3基本一致。本文选取稻壳成型温度为100—300℃。
2.2成型过程优化
本文采用遗传算法进行优化。
(1)确定优化目标函数模型，优化变量及其变化范围
3、结论
(1)通过对稻壳压缩成型过程中成型燃料松弛密度与含水率、成型温度之间关系的分析，建立了稻壳压缩成型过程最小二乘支持向量机LS-SVM模型。通过验证，模型预测值与实验值平均相对误差最大值为0.699 2%，表明模型具有较好的模拟效果。
(2)在建模基础上，对稻壳压缩成型过程进行了优化计算。寻优结果：当稻壳成型燃料松弛密度达到最大值1.2816 g/cm3时，含水率和成型温度两个控制量的优化目标值分排政策的实施，大中城市取缔中小型燃煤工业锅炉将成为必然，如果改用燃油或天然气，运行成本较高，长期使用难以为继。因此，将燃煤锅炉尤其是小型锅炉改造为生物质成型燃料锅炉，在技术和经济上都是可行的。
《可再生能源中长期发展规划》中提出，到2020年，全国生物质同体成型燃料年利用量达到5 000万t。农业部《农业生物质能产业发展规划(2007-2015)》提出，到2010年，全国将建成400个左右秸秆固化成型燃料应用示范点，秸秆固化成型燃料年利用量将达到100万t左右：到2015年，秸秆固化成型燃料年利用量将达到2 000万t左右。以此推算，到2020年可以实现年C02减排量6600万t，发展潜力巨大。
5、结论与建议
目前，我国生物质固体成型燃料产业正处于起步阶段，开发CDM项目，引入发达国家的资金，有利于加快我国生物质固体成型燃料的产业化发展。通过测算．年生产1万t生物质固体成型燃料可以净减排C02量13 200t。按照2020年生物质同体成型燃料年利朋量达到5 000万t的目标估算，可以实现年C02减排量6 600万t，发展潜力巨大。因此，在我国开发生物质同体成型燃料CDM项目是可行的，但目前还没有专门的方法学可用于该领域的CDM项目开发。鉴于目前我国生物质固体成型燃料企业生产规模较小，大多为1—2万.t/a，建议开发专门的小规模方法学，用于生物质固体成型燃料CDM项目的开发，30码期期必中出售的稻壳颗粒机专业压制稻壳颗粒燃料。
