生物质型煤系指由生物质碎屑（如秸秆碎屑和木屑）和碎煤为基本原料经压制而成的型煤。生物质工业型煤与普通工业型煤相比，具有更优越的燃烧特性，实现了减排C02、S02和节约煤炭资源的多重效应，具有巨大的社会效益和经济效益。生物质型煤成型技术在加工方式上可分为冷压成型与热压成型，干态成型与湿态成型，以及加粘结剂或不加粘结剂。其成型工艺主要包括烘干、粉碎、混合、成型等步骤。大致可以概括如下：首先将原煤和生物质干燥，然后将原煤破碎，生物质则加以碾碎，磨成微细粉末；再将两者进行混合，根据原煤和生物质的特性，加入适量的固硫剂（和粘结剂）；最后将混合物一同送入成型机，在一定压力下压制成型。抗压强度是生物质型煤各项机械性能指标中最直观、最有代表性的指标。本文采用无粘结剂冷态高压成型对生物质型煤的制备进行了初步的试验研究，为生物质型煤工业化利用提供了有利的参考依据，30码期期必中生产销售的秸秆颗粒机、木屑颗粒机、秸秆压块机专业压制生物质成型颗粒燃料。
1、生物质型煤的成型机理生物质的主要成分是纤维素、半纤维和木质素，属于高分子化合物，从有机化学结构和化学键合作用理论上讲，这些物质同煤之间存在一定的化学键合作用，具有一定的粘结性。并且，较长的生物质纤维在型煤的成型过程中可以形成一个网状骨架，在一定的粒度范围内，随着纤维长度的增大，生物质之间的交联作用增大，其成型作用力提高，型煤强度增大。另外，根据煤化学理论及近代化学键价理论，分子作用力和氢键作用是煤成型的主要作用力。制备型煤时，随着成型压力的增大，物料颗粒间距减小，分子间作用力和氢键作用增强，型煤的强度也随之提高。一般地讲，型煤的强度除了与化学键作用力大小有关外，更重要的是取决于型煤本身能否形成一个有序的层状排列的网状骨架结构。当添加一定范围百分比的生物质时，这一网状的骨架结构随着成型压力的增大而更加牢固。因此，生物质型煤冷压成型过程只要保证足够的压力，在不加任何粘结剂的情况下也可以压制出高强度的型煤。
2、实验
2.1实验原料
试验采用的煤样为贵州清镇电厂动力煤，生物质为木屑和稻壳。
2.2成型设备
成型设备采用冲压式成型机，其设备简图如图1所示。活塞冲杆在冲杆套中移动一个冲程S，冲杆套筒中的物料在活塞冲杆的作用下完成压紧一塑性变形一保型一个成型周期后，从保型筒中推出成为高强度生物质复合型煤。
2.3成型过程
将自然干燥的煤粉碎、研磨使其粒径小于1mm，再将木屑和稻壳破碎、研磨，使其粒径也小于1mm.试验前，使煤样和生物质在电热恒温干燥箱内加热到50℃下干燥，至恒重后取出放在干燥器中冷却至室温备用。由干生物质中含有大量纤维素、半纤维素和木质素，这些物质本身可以起到粘结剂的作用，使生物质复合型煤很容易固化成型，且具有一定的强度。按生物质的质量百分比分别为10%、15%、20%、25%、30%、40%、60%的配比与煤均匀混合后，称取一定的质量，放入模具内，在液压机上压制成型，轴向压力为40MPa.生物质型煤成型后，进一步筛选，将少量次品和夹带的粉状物料返回料斗重新加工成型，合格型煤作为下一步燃烧试验的原料。
3、实验结果与分析
3.1 生物质加入量对型煤抗压强度的影响
成型压力40 MPa，保型时间2min所得生物质复合型煤的抗压强度同生物质种类和添加比例的关系如图2所示。由实验结果可知，生物质复合型煤的抗压强度要远远大于单纯型煤的抗压强度，可见生物质能起到粘结剂的作用，提高型煤的抗压强度。另外，不同生物质型煤的抗压强度有显著的差异，添加木屑的生物质型煤的抗压强度明显比稻壳生物质型煤的抗压强度要高；且木屑生物质型煤的抗压强度随着木屑加入量的增加而增大，在木屑加入40%以前，其抗压强增加速度较快，但40%以后，型煤抗压强度的增加速率趋缓，当生物质的加入量达到60%以后，型煤的抗压强度几乎趋于恒定。而稻壳生物质复合型煤的抗压强度在稻壳加入量为50%以前随着稻壳的加人量的增加而增大，当稻壳的加入量超过50%以前，生物质复合型煤的抗压强度则随着稻壳加入量的增加而略有减小。这其中的原因可能是由于木屑和稻壳本身组成不同而引起的。生物质的主要成分是纤维素、半纤维和木质素，属于高分子化合物，从有机化学结构和化学键合作用理论上讲，这些物质同煤间存在一定的化学键合作用，具有一定的粘结性。木屑的纤维较长，在型煤的成型过程中可以形成一个网状骨架，在一定的粒度范围内，随着纤维长度的增大，生物质之间的交联作用增大，其成型率提高，型煤强度增大。与木屑相比，稻壳属于颗粒状生物质，稻壳之间交联作用很小，很难形成网状骨架，且稻壳中的矿物质含量要高于木屑，这也影响其成型性。
3.2成型压力对型煤抗压强度的影响
添加不同生物质的生物质型煤和不加生物质型煤的抗压强度与成型压力的关系如图3所示。由实验结果可知，生物质的添加种类不同，型煤的抗压强度随成型压力变化而变化的规律不同。添加木屑的生物质复合型煤的抗压强度随着成型压力的增大而增大，但在成型压力为40MPa以前，其抗压强度随压力变化较快，随后型煤强度随成型压力增加而趋缓；添加稻壳的生物质复合型煤的抗压强度随成型压力的变化规律与木屑生物质复合型煤大致相近，只是其抗压强度要比木屑生物质复合型煤的强度小。由单纯煤压制而成的型煤的抗压强度随着成型压力的增加而缓慢的增大，其总体的抗压强度要比生物质复合型煤的抗压强度小得多。根据煤化学理论及近代化学键价理论；分子作用力和氢键作用是煤成型的主要作用力。制备型煤时，随着成型压力的增大，物料颗粒间距减小，分子间作用力和氢键作用增强，型煤的强度也随之提高。一般地讲，型煤的强度除了与化学键作用力大小有关外，更重要的是取决于型煤本身能否形成一个有序的层状排列的网状骨架结构。当添加一定范围百分比的生物质时，这一网状的骨架结构随着成型压力的增大而更加牢固，而当添加的是有些成型性差的颗粒状生物质时，当成型压力大到一定程度时，会破坏上述的网状骨架结构。
4、结论
在生物质型煤中，生物质起到了粘结剂的作用。一般地，生物质型煤的抗压强度随着成型压力的增加而增大，但并不是越大越好，当添加一些成型性差的生物质时，压力过大会破坏形成的网状骨架结构，使强度变差。压力一定时，在生物质添加量在40%以前，生物质型煤的抗压强度随着生物质加入量的增加而迅速增大，在生物质为50%时，其强度趋于最大；随后生物质型煤的强度随生物质添加量的变化不明显。生物质型煤的强度还受生物质种类的影响。
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