生物質能是唯一直接來自于太陽能并可儲存運輸的可再生能源。與傳統化石類能源相比，它具有分布范圍廣、數量大、可再生等優點。生物質顆粒燃料冷態致密成型技術，是一種重要的生物質資源化利用基礎技術之一，可有效地解決儲運瓶頸。該項技術在國外已得到了較大的發展，在我國也有了一定的研究基礎，具有很大的發展空間。近年來，我們對不同的生物質冷態致密成型機理進行了深入的研究，用不同種類生物質進行了冷態致密成型試驗，深入分析了原料種類、粒度、含水率對顆粒燃燒的成型率、密度、抗碎性及噸料能耗的影響，在此基礎上開發出了系列高效生物質顆粒燃料冷態致密成型設備。為生物質顆粒燃料冷態致密成型技術在我國的大規模推廣應用奠定了基礎。
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1、生物質冷態致密成型技術及設備
1.1生物質顆粒冷態致密成型機理
    粉碎后的生物質顆粒，在較低的壓力作用下開始破裂，由于斷裂程度不同，形成不規則和大小不一的顆粒。在較高壓力作用下，細小的顆粒之間容易發生緊密充填，其顆粒的密度和強度顯著提高，此外生物質所含的腐殖質、樹脂、蠟質等足固有的天然粘結劑，在致密成型過程中發揮有效的粘結作用。生物質顆粒冷態致密成型過程如下：在成型初期，較低的壓力傳遞至生物質顆粒土，使原先松散堆積的固體顆粒排列結構開始改變，內部空隙率減少；當壓力逐漸增大時，生物質顆粒在壓力作用下破裂，變成更加細小的粒子，并發生變形和塑性流動，粒子開始填充空隙。粒子間更加緊密地接觸而互相嚙合，一部分殘余應力貯存于顆粒內部，使粒子間結合更牢固。在生物質內存在適量的水是一種潤滑劑，使粒子間的內摩擦變小，流動性增強，從而促進粒子在壓力作用下滑動而嵌合。顆粒內部粒子越細小，粒子間充填程度就越高，接觸越緊密，顆粒強度越大。生物質中的含水率較低時，粒子得不到充分延展，與四周的粒子結合不夠緊密，不能成型；生物質含水率過高時，成型過程中較多的水分被擠出后，分布于粒子層之間，使得粒子不能緊密結合．也不能成型。因此，在同一種原料中，含水率的高低是冷態致密成型的關鍵因素之一。
1.2生物質顆粒冷態致密成型設備
    生物質顆粒冷態致密成型設備系統由生物質粉碎設備、生物質顆粒冷態成型設備與降溫干燥分離設備組成。粉碎設備利用刀切與錘擊組合方式將生物質切揉制粉，它可使含水率在30%以下的生物質制成粒度小于5mm的生物質粉；冷態致密成型設備采用生物質顆粒冷態致密成型機，它是本系統的核心，可生產顆粒的密度為0.9—1.3x10kg/m3．成型直徑為6~13mm、長度為10—30mm；后處理設備可對顆粒進行降溫干燥，使產品溫度低于30℃，含水率小于13%，使之更易儲存與運輸。
    顆粒冷態致密成型系統與熱成型系統相比具有原料適用性廣、噸料電耗低、易工業化生產等特點，其比較見表1。冷態致密成型設備的成型模其在常溫下工作，降低了對其材料高溫物理性能的要求，延長了使用壽命，縮短了維修周期，提高了工作效率。由于冷態致密成型的生物質顆粒未經高溫，使得原料中的生化成份得到了有效保留，成型顆粒不但可作為燃料使用，還可作為動物飼料，擴展了生物質成型顆粒的應用范圍。
2、經濟性分析
    以建一條生產能力為500kg/h生物質顆粒生產線為例，設備投資如表2，顆粒燃料成本構成見表3。
    本生產線以每天生產10小時每年300天計，產量為1500噸／年。如顆粒燃料以240元／噸出售，年利潤可達11萬元，兩年時間即可收回投資，可見本項目具有較好的經濟性。
3、應用前景
    生物質顆粒燃料冷態致密成型技術是一種生物質能源化利用的基礎技術，它可以改善生物質的燃燒特性，提高生物質能的利用效率。
3.1滿足農村能源需求，減輕一次能源供應壓力
    在我國農村地區，生物質通常是以直接燃燒的
方式作為炊事燃料利用。由于農戶所用的爐灶簡單，熱效率只有18%左右，燃燒時產生大量的粉塵和有害氣體污染了環境，資源浪費十分嚴重。平均每個農戶每天大約需要燃燒15kg秸稈，累計年消耗量為5t左右。這意味著在大多數秸稈資源豐富的省份，農戶基本上要將秸稈全部用掉，才能維持秸稈的供需平衡。在一些人均耕地和農作物產量較少的西部邊遠地區和山區，農戶為了維持正常的生活燃料需要，光依靠秸稈是不夠的，不得不大量砍伐森林植被，從而導致了嚴重的水土流失和生態破壞。生物質顆粒燃料專用爐具的熱效率可達90%，每個農戶每年只需消耗1.5噸秸桿就可以滿足全年的生活用能需要。全國可有數億噸的生物質資源進入商業用能領域，從而減少化石能源的消費比例。
    在一些經濟較發達的農村，已開始使用煤、液化氣等優質燃料作為炊事燃料，這就造成了大量的秸稈被廢棄在田間地頭或在田間直接焚燒，不僅浪費了資源，嚴重污染了環境，同時也增加了優質能源的消耗量。如在當地建生物質顆粒燃料生產廠，由于原料收集半徑小，運輸成本低，當地農民和加工企業都可以獲利。致密成型后的生物質顆粒，其燃燒特性有了較大的改善，完全可以代替煤等優質燃料作為炊事燃料，減輕能源供應壓力。
3.2提高生物質能工業化利用的技術經濟可行性
    由于生物質具有能量密度低、分布范圍廣、含水率高等原因，其儲運成本較高。采用生物質顆粒燃料冷態致密成型技術后，使其堆積密度可達0.5x103kg/m3以上，含水率在15%以下，從而可解決長距離輸送與貯存的瓶頸問題。使原來由于經濟性原因不能大規模推廣的氣化、液化等技術具有了可行性。另外，致密成型后提高了其能量密度，其燃燒特性與煤比較接近，可在燃煤用能設備上直接利用或對設備稍加改進加以利用，因此可以說，生物質原料制成顆粒燃料后大大提高了其工業化利用的經濟性。
3.3建設能源農場，保護生態環境，穩定持續的提供生物質能源
    利用荒山、河岸、灘涂等閑地，并與國家林業生態工程退耕還林、速生豐產林等工程相結合，建立具有多種能源植物的能源農場。利用冷態致密成型技術把這些生物質原料制成顆粒燃料，可使能源農場變成優質商品能源供應基地，穩定持續的提供生物質能。這對于加強生態建設，開發落后地區資源，發展地方經濟，增加農民收入都有重要的意義。