0、前言
    我國是世界稻米主要生產大國，稻殼作為稻米加工副產品，每年都有數萬噸產生，據了解，天然稻殼不好燒，也不好作肥料，一直是困擾糧食加工企業的一大負擔，研究解決稻殼的合理利用，變廢為寶，意義重大．研究表明，燃燒稻殼棒比燃燒同樣的煙煤所產生的熱效率高12.05 %，而煙塵中的二氧化碳特別是二氧化硫含量卻大大降低，我國每年產生的稻殼約6000萬噸，如果稻殼棒的生產技術得到推廣，每年可節約原煤6000萬噸，小小稻殼棒蘊含著巨大商機和廣闊前景。
1、生物質顆粒燃料的成型機理
1.1生物質壓縮成型的粘結機制
    當農林廢棄物進行熱壓成型時，構成生物質的化學成分可以轉換為粘結劑，增強了成型物顆粒間的粘結力，在對生物質燃料壓縮成型的研究中認為，雖然成型物的密度和強度受溫度、含水量、壓力、添加劑等諸多因素影響，但實質上，都可以用Rumpf所述的一種或一種以上的粘結類型和粘結力來解釋生物質成型物內部的成型機制。
1.2生物質壓縮成型的粒子特性結構
    生物質的主要物質形態為不同粒徑的粒子，粒子在壓縮過程中表現出的充填特性、流動特性和壓縮特性對生物質的壓縮成型有根大的影響，通常生物質壓縮成型分為兩個階段，第一階段，在壓縮初期，較低的壓力傳遞至生物質顆粒中，使原先松散堆積的固體顆粒排列結構開始改變，生物質內部空隙率減少，第二階段，當壓力逐漸增大時，生物質大顆粒在壓力作用下破裂，變成更加細小的粒子，并發生變形或塑性流動，粒子開始充填空隙，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成型塊內部，使粒子間結合更牢固．
1.3生物質壓縮成型的電勢特性
    根據傳統的電學理論，一旦固體顆粒與液體接觸，在固體顆粒表面會發生電荷的優先吸附現象，這使固相表面帶電荷，在與固體表面接觸的周圍液體會形成相反電荷的擴散層，從而構成了雙電層．這種介于固體顆粒表面和液體內部的電勢差稱為℃電勢，它對生物質顆粒的壓縮成型起排斥作用．因此，減小℃電勢的絕對值，就可以在少加或不添加粘結劑的情況下，提高成型塊的強度。

2、生物質燃料擠壓成型機的試驗研究
2.1生物質物料熱壓成型的工藝條件
2 .1.1壓力
    旋轉的擠壓螺桿不斷地把物料向前輸送、推進和壓縮，因而在螺紋槽內，螺桿與筒壁在推進面上形成較大的壓力，此壓力的大小取決于螺桿副的幾何尺寸、物料間的磨擦性和轉速大小，用傳統的Darmell_和Mol公式計算有較大的誤差，欒明奕、王文等用實測方法得到結果表明：若壓力p小于26.73MPa時，物料不能順利成型，此為給定條件下的成型壓力。
    測試儀器為：YD-15動態應變儀；BY-2317電屏記錄儀；壓力及扭矩傳感器等．

    測試條件：物料（稻殼）含水率：15%；螺桿轉數：310r/nun;加熱溫度：288℃；螺桿導程36mm，外徑57mm。
    測試結果：扭矩T= 313NM；軸向壓力：P=26.73MPa.
2.1.2溫度
    生物質物料在擠壓、剪切、摩擦的作用下產生部分內熱，但這部分熱產生的溫度不足以使生物質物料
中的木質素軟化及熔融，故必須外加熱能進行補償．研究表明，最佳成型溫度應控制在140～180℃．
2.1.3擠壓過程滯留的時間
    物料受到強大的擠壓力時發生變形，因而在成型物料內部殘留很大的內應力，由于內應力的作用，成型物料在出口處將要迅速發生膨脹，嚴重時“放炮”，水氣連同物料一同迅速排出，為消除這種現象，需要將物料中殘存的內應力消除，解決的辦法除在螺桿導向錐體上開有兩個對稱的排氣槽之外，還要求有一定的滯留時間，一般應不少于30秒，當加熱溫度高時，時間還可以短些．
2.2成型螺桿
    螺桿是保證成型及產品質量的關鍵因素，這里僅對常用的等螺距螺桿進行分析．
2.2.1對產品密度的影響
    壓縮是成型的前提，只有螺桿和套筒之間的適當配合，才能對物料進行壓縮．壓縮段后移，螺桿和套筒之間的間隙就會增大，物料受到的阻力增加，產品密度也隨之增大，但過度后移會造成阻力太大而無法成型．實驗表明，當螺桿第一個螺紋進入套筒深度為50～60mm時，成型過程可以順利進行，而且燃料棒的密度也好．
2.2.2對成型速度的影響
    在溫度等條件一定的情況下，成型速度是由螺桿和套筒之間的尺寸配合所決定的，所以研究=者之間的尺寸配合關系是提高生產效率的關鍵，實驗結果表明，當二者配合間隙為5～6mm時，成型速度是最快的．
2.2.3成型螺桿的使用壽命
    螺桿是在較高溫度和壓力下工作的，螺桿與物料之間的干摩擦使螺桿摩擦非常快，螺桿與套筒之間的間隙逐漸增大，造成設備不能正常工作．所以解決了螺桿磨損快的問題也就解決了成型機的實用性問題．實驗結果表明，螺桿的磨損只在第一個導程范圍內，解決這部分的磨損問題，就可以延長螺桿的使用壽命，基于這樣的分析我們設計了一種帶活動螺旋頭的螺桿（選擇特殊耐磨材料制作活動螺旋頭）。經過實驗，此種螺桿的使用壽命在800h以上，這就從根本上解決了螺桿磨損快的問題．

 
   查《機械設計》P表15-2，選取軸端倒角為2×45。
3.4軸的校核
   具體校核過程省略，經校核，截面0是軸的危險截面。
4、結論
    綜上所述，影響生物質固化成型的因素是多方面的，而且各因素之間還相互制約．一般地說，物料含水率為6%～10%，成型溫度為240-260C，螺桿與套筒間隙為5-6mm，是生物質固化成型的最佳條件。
    對稻殼棒成型機理的探索及螺桿式擠壓成型機的研制成功，改變了單一的機型和解決了擠壓部件磨損嚴重、能耗高、生產率低的弊端，該技術推廣應用對開發利用生物質有積極推動作用。
    三門峽富通新能源生產銷售顆粒機、秸稈顆粒機、稻殼顆粒機、飼料顆粒機等生物質燃料飼料成型機械設備。