美國在20世紀30年代就開始研究壓縮成型燃料技術及燃燒技術，研制了螺旋壓縮機及相應的燃燒設備，并在1976年開發(fā)了生物質顆粒及成型燃燒設備。日本在20世紀30年代開始研究機械活塞式成型技術處理木材廢棄物，1954年研制成棒狀燃料成型機及相應的燃燒設備，1983年前后從美國引進顆粒成型燃料成型技術及相應燃燒設備，并發(fā)展成了日本壓縮成型及燃燒的工業(yè)體系。70年代后期，由于出現世界能源危機，石油價格上漲，西歐一些國家（荷蘭、瑞典、比利時、芬蘭、丹麥等）開始重視壓縮成型技術及燃燒技術的研究，各國先后有了沖壓式成型機、顆粒成型等各類成型機及配套的燃燒設備。亞洲一些國家（泰國、印度、韓國和菲律賓等）在20世紀80年代已建了不少生物質固化、炭化專業(yè)生產廠，并研制出相應的燃燒設備。日本、美國及歐洲一些國家生物質成型燃料燃燒設備已經定型，并形成了產業(yè)化，在加熱、供暖、干燥、發(fā)電等領域已普遍推廣應用，富通新能源生產銷售木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質燃料成型機械設備，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料出售。
我國的生物質固化技術開始于“七五”期間，現已達到工業(yè)化生產規(guī)模。從20世紀80年代引進螺旋推進式秸稈成型機，生物質壓縮成型技術的研究開發(fā)己有二十多年的歷史，陜西省武功縣輕工機械廠研制的螺旋推進式秸稈成型機，遼寧省能源研究所研制的顆粒成型機，南京林產化工研究所研制的多功能成型機，河南農業(yè)大學機電工程學院研制的活塞式液壓成型機，在國內都已形成了產業(yè)化。20世紀90年代以來，我國部分省市能源部門、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及個體生產者積極引進成型技術，創(chuàng)辦生產企業(yè)，全國先后40多個中小型企業(yè)開展了這方面的工作，并進行了產業(yè)化生產，形成了固化成型的良好勢頭。目前國內已開發(fā)完成的固化成型設備有2大類：棒狀成型機和顆粒狀成型機，并且主要是螺旋擠壓式成型機和液壓沖壓式成型機。但國產成型加工設備在設計制造及引進過程中，關鍵技術難以解決，對生物質成型燃料燃燒理論及燃燒特性方面的研究不夠深入，先進的生物質成型燃料專用燃燒設備少，這些都不同程度地存在著技術及工藝方面的問題，這就有待于去深入研究探索、試驗、開發(fā)。盡管生物質成型設備還存在著一定的問題，但生物質成型燃料有許多獨特優(yōu)點：①便于儲存、運輸：②使用方便、衛(wèi)生；③燃燒效率高；④是清潔能源，有利于環(huán)保。因此，生物質成型燃料在我國一些地區(qū)已進行批量生產，并形成研究、生產、開發(fā)的良好勢頭。在我國未來的能源消耗中，生物質成型燃料將占有越來越大的份額。
查找相關文獻資，目前科研人員研究的主要內容是以下幾個方面：(1)生物質壓縮成型工藝研究，具體的分為常溫濕壓成型、熱壓成型和炭化成型和冷壓態(tài)成型，而目前使用最多的壓縮成型技術是熱壓成型工藝。(2)成型設備的研究，具體的包括螺旋擠壓式成型機、活塞沖壓式成型機和壓輥式顆粒成型機，成型設備的不同，成型燃料的形狀也不同，具體的分為棒狀，塊狀和顆粒狀。目前研究最多的是棒狀和顆粒狀成型燃料。(3)成型過程中影響因素的研究，具體如下：①成型過程中的含水率要求，并且對于常見的生物質都給出了一個適當的參考范圍；②成型壓力對成型燃料理化性能的影響，并且也得出了相應的變化規(guī)律；③成型過程中粒徑對成型燃料的影響。對于成型過程中的加熱溫度，含水率變化時對成型溫度的影響，研究的相對較少，據所查的資料，還沒有給出一個適合的變化規(guī)律。目前研究的對象主要是玉米桿、小麥桿等北方產的作物，對于稻草，稻殼的研究還有待進一步的加深。因此在本次研究中，這是筆者重點研究的一部分內容。
本課題研究的主要內容為生物質固體成型燃料的成型、物理特性、燃燒特性分析。
本課題中，固體成型燃料的原料為木材加工剩余物、芒草、稻殼和稻草。木材加工剩余物主要是木材企業(yè)的廢棄物，本課題試驗使用的木材加工剩余物是楊樹木屑，隨著楊樹產業(yè)的不斷發(fā)展，僅江蘇省就有800;6以上的企業(yè)是以楊樹為主要生產原料，楊樹來源是江蘇蘇北地區(qū)。芒草作為江西鄱陽湖地區(qū)盛產的秸稈類物質，在當地每年有著豐富的產量，目前的用途主要是當作燃料進行直接燃燒。南京林業(yè)大學對芒草當作人造板的原料進行了長期的研究，目前已準備工業(yè)化生產，芒草的葉子部分和一些不合格的芒草不能當作人造板的原料，但可作為能源燃料的原料，原料來源是豐富的，試驗用的芒草是當年收割的。試驗中使用的稻殼取自南京市溧水縣。稻草是取白南京市六合區(qū)農村地區(qū)。根據目前生物質固體成型燃料工藝和設備，制作固體成型燃料的原料一般要求粒徑在1cm以下，含水率不超過15%，稻殼和木屑完全符合要求。芒草和秸稈要經過粉碎和干燥等工藝處理。每年一到收獲的季節(jié)，秸稈就在田里直接焚燒，不僅浪費了大量的能源，還造成了環(huán)境污染。因此將農林廢棄物經過處理后制作成固體成型燃料，是利用這些廢棄物的有效途徑之一。
在本課題的試驗過程中，試驗因子及其因子水平的設置依據為：
(1)參考固體成型燃料的已有研究成果：
(2)依據木材企業(yè)木廢料形態(tài)與特性；
(3)依據木材企業(yè)原料種類、能源利用的現狀：
(4)依據糧食加工企業(yè)稻殼的形態(tài)與特性；
(5)根據農作物秸稈的現有的使用情況；
成型燃料的物理品質受原料種類、原料的粉碎粒度、原料含水率、成型壓力、成型溫度、壓模幾何形狀、保型時間等眾多因素的影響，目前人們主要是研究原料的種類、原料的粉碎粒度、原料含水率、成型壓力、壓模幾何形狀、保型時間等因素，并且得出了相應的變化規(guī)律。在本次課題中，在預備試驗中發(fā)現原料的含水率、成型溫度和原料粒徑對生物質燃料能否成型影響顯著，因此在本次試驗中試驗因子選取為含水率、成型溫度和原料粒徑。
本課題研究的主要內容包括以下幾個方面：
(1)生物質成型燃料工藝參數的研究
在生物質固體成型燃料的成型試驗中，結合已有的固體成型燃料的研究結果，本文主要分析木材加工剩余物、芒草、稻殼和稻草這四種原料、不同含水率、不同粒徑級（稻殼除外）及成型過程中的加熱溫度對固體成型燃料成型的影響，為固體成型燃料的成型技術提供理論依據。目前科研人員研究結果表明：成型壓力對成型效果有著顯著的影響，因此筆者在本次試驗中沒有把成型壓力作為一個影響因素。在作粒徑對固體成型燃料的成型影響試驗中，將木材加工剩余物、芒草和稻草的粒徑級別分為0～10mm，10～20mm，20～30mm;材料的含水率范圍選取5.5%～15%，成型過程中的加熱溫度選取為110℃～260℃。
(2)生物質成型燃料物理特性的研究
固體成型燃料成型以后，對燃料進行物理性能試驗研究。生物質成型燃料的松弛密度和耐久性是評價生物質成型燃料品質的重要性能指標，耐久性一般包括生物質成型燃料的抗跌碎性、抗變形性、抗?jié)B水性和平衡含水率（抗吸濕性）等幾個指標。由于成型燃料在存儲、運輸和使用過程中要滿足一定的要求，這就對成型燃料的物理性能有著一定的要求。因此在本次試驗中，主要是根據成型燃料在存儲、運輸和使用過程中的要求，選定成型燃料物理特性的測試項目，主要是對固體成型燃料的松弛密度、抗跌碎性和抗?jié)B水性進行研究，得出原料的含水率、加熱溫度和粒徑大小對生物質成型燃料物理性能的影響規(guī)律，為成型設備的研制及生產過程中的控制提供基礎參數。
(3)成型燃料燃燒特性的研究
本文對固體成型燃料的燃燒特性方面的研究，主要包括對四種原料的發(fā)熱量、影響燃燒速率因素的研究、灰熔點，同時本文使用熱分析天平研究木材加工剩余物、芒草、稻殼和稻草的TG、DTG、DTA曲線，分析固體成型燃料的燃燒動力學特性，確定四種原料的著火點。通過本文的試驗研究掌握生物質固體成型燃料燃燒特性的基本數據和規(guī)律，從而為使用固體成型燃料和相關燃燒設備的設計提供理論依據。在固體成型燃料的發(fā)熱量試驗中，本文主要測定了四種固體成型燃料的發(fā)熱量，這是作為一個燃料必須具備的一個基礎數據。在固體成型燃料燃燒速度的試驗中，本文主要考慮不同的材料、不同的爐膛溫度、不同的通風量和不同的成型燃料質量對固體成型燃料燃燒速度的影響，成型燃料質量的不同，反映的是不同的比表面積對燃燒速率的影響。在固體成型燃料的灰熔點試驗中，本文主要研究固體成型燃料燃燒后的灰分進行灰熔點的測定。由于原料總類的不同，同種原料生長地的不同，都會對燃料的灰熔點產生影響�；胰埸c測定的目的，是為了合理選擇成型燃料的燃燒設備和燃燒方式，為燃燒設備的研制提供基礎數據，富通新能源不但生產生產銷售木屑顆粒機、秸稈壓塊機等生物質燃料成型機械設備，同時我們還大量銷售楊木木屑和玉米秸稈顆粒燃料。
