20世紀30年代，美國開始研究壓縮燃料成型技術，并研制了螺旋式擠壓成型機，在溫度為250～350℃和壓力為10 MPa的條件下，能把木屑和刨花等生物質壓縮成固體成型燃料。20世紀50年代，日本從國外引進了成型技術，并進行了改進，發展成本國的壓縮成型燃料工業體系：從80年代開始，日本對生物質壓縮成型燃料進行了探討，對壓縮過程中的動力消耗、壓模的結構與尺寸、原料的含水率、壓縮成型溫度、壓力以及原料顆粒大小等進行了試驗研究，進一步改進了壓縮成型燃料技術，使其更加實用化。
三門峽富通新能源生產銷售環模式顆粒機、飼料顆粒機、秸稈壓塊機、木屑顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備，同時也有大量的生物質成型燃料出售。
我國生物質固化成型技術研發始于20世紀80年代末期，起步較晚，已研制成功的螺旋擠壓成型機存在著單位產品能耗高，生產率相對較低（一般為100～200 kg/h）等問題，不適應大規模工業化生產。為使這項技術能夠廣泛應用于工業化生產中，在小型生物質固化成型機的基礎上進行改進工作，成功地研制了大型螺旋擠壓成型機，并應用到生產實踐中。
1、基本結構和參數
大型螺旋擠壓成型機的基本結構：電機、傳動部件、進料機構、螺桿、成型套筒和電熱控制等部分（圖1）。
該成型機主要參數如下：電機功率37 kW;電熱功率8 kW;主軸轉數740 r/min；外形尺寸（長×寬×高）為2200 mmx550 mmx1300 mm。
2、性能和試驗
2.1產量試驗
提高主軸轉速和增加擠出直徑是提高設備生產能力的主要措施。
經過計算與試驗，將成型機的主軸轉速由小型機的285 r/min提高到740 r/min；螺桿的外徑由62 mm增加到90 mm，螺桿的內徑也相應由30mm增加到55 mm，成型套簡的內徑由50mm增加到66 mm。經過改進后，設備的生產能力大大提高，其產量是小型機產量的4.31倍。經過生產試驗表明，設備生產能力達到485～620 kg/h。表1是以鋸末為原料的產能數據。
表1 設備的生產能力試驗
| 試驗時間/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 生產能力/KG·h-1 | 538 | 572 | 582 | 576 | 574 | 575 | 574 | 576 |
影響單位產量能耗的因素有2個：一個是電機功率大小，另一個是電加熱功率的大小。電機功率是由生物質成型壓力及主軸轉速決定的，生物質熱成型壓力一般在10～20 MPa。在設計中，通過適當地調整螺桿與成型套筒的間隙及成型套筒的錐角，既能使生物質機制棒密度達到要求，又降低能耗，即選擇了一個最佳區域。表2是設備能耗的測試結果，生產原料為鋸末，原料含水率為5%。8%。
表2大型生物質成型機生產耗能試驗數據
| 時間min | 相電流 | 功率KW | 功率因數 | ||
| IA | IB | IC | |||
| 1 | 51.61 | 53.50 | 52.34 | 22.19 | 0.62 |
| 3 | 54.26 | 56.23 | 57.18 | 31.23 | 0.82 |
| 5 | 58.36 | 58.89 | 59.29 | 32.36 | 0.83 |
| 7 | 61.63 | 62.24 | 61.93 | 34.32 | 0.84 |
| 9 | 62.11 | 62.63 | 93.56 | 34.86 | 0.84 |
| 12 | 62.25 | 62.67 | 93.46 | 35.28 | 0.85 |
| 15 | 62.12 | 62.93 | 63.97 | 35.69 | 0.85 |
表3大小生物質成型機機型單產能耗比較
| 機型 | 電機功率KW | 電熱功率KW | 總功率KW | 產量KG/h | 單產能耗kwh/kg |
| 小機型 | 15 | 4 | 22 | 135 | 0.163 |
| 大機型 | 37 | 8 | 45 | 570 | 0.079 |
一般的小型機只適應于木屑、稻殼等堆比重相對較大的原料，而對于粉碎的玉米秸稈之類的堆比重很小的原料，其產量就很難達到設計要求。這是因為在進料時這類原料容易出現“架橋”現象，使進入成型套筒的原料數量大大減少，導致設備的產量大大降低。為解決這一問題，在大型機的進料區域增加了一個攪拌裝置，這樣可以有效地解決原料“架橋”問題，使其對多種生物質原料都是適應的，產量都是比較穩定的。
表4不同生產原料的生產能力試驗
| 原料種類 | 生產時間/h | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 鋸末 | 538 | 572 | 582 | 576 | 574 | 575 | 574 | 576 |
| 玉米秸稈 | 461 | 482 | 487 | 491 | 493 | 488 | 490 | 492 |
| 稻殼 | 542 | 571 | 563 | 564 | 566 | 565 | 566 | 566 |
一條年產3 000t（日產量10 t）機制木炭的生產線，需小型機14臺（2臺備用）或大型機4臺(1臺備用)。表5是應用2種機型的設備投資及用能情況的比較。由表5數據可知，應用大型機的生產線的投資略高于小型機生產線的投資。但是，生產線運行后，大型機節能效果明顯，大型機的運行費用大大低于小型機的運行費用，按年運行300 d計算，年節省電費77.4萬元。
表5 2種機型在規模化生產線中的應用比較
| 機型 | 數量/臺 | 單價/萬元 | 投資/萬元 | 日耗電量/kwh/d | 日節電量/kwh/d | 日接電費元/d |
| 小機型 | 14 | 1.98 | 27.72 | 5280 | - | - |
| 大機型 | 4 | 7.2 | 28.8 | 2700 | 2580 | 2580 |
大型螺旋式生物質固化成型機具有產量大、能耗低、原料種類適應能力強、運行費用低的優點，特別適于在大規模工業化生產中應用。在能源日益緊缺的當前，大型螺旋固化成型機的研制成功，為生物質成型燃料的規模化生產提供了設備保障，對于生物質固化成型燃料技術的推廣應用具有重大作用。
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