生物質能源存在著分散性和能量密度較低的缺點，其規模利用和高效利用存在困難，因此經濟效益較差，這也是生物質能源目前尚未成為商品能源的主要原因之一。農林剩余物也存在同樣的問題，其熱值及熱效率較低，體積較大，不易運輸，直接燃燒的熱效率僅為10%～30%，因此作為高效潔凈燃料必須將其加工成型。
1、農林剩余物壓縮利用技術研究現狀
生物質壓縮成型技術是將各類松散的生物質原料在加熱或不加熱的狀態下用機械加壓的方法，使原來松散的原料壓縮成具有一定形狀和強度、密度較大的成型燃料。
生物質原料中含有纖維素、半纖維素、木質素、樹脂和蠟等物質。在常溫下木質素的主要部分不溶于有機溶劑，屬于非晶體，沒有熔點，有軟化點，當溫度為70～110℃時軟化，具有粘性。當溫度達到200～300℃時成熔融狀，粘性高，此時加以一定的壓力使植物質各部分粘結在模具內成型。生物質原料可在不用粘結劑的條件下熱壓成型．是因為有木質素的存在。
1.1成型工藝
生物質壓縮成型技術發展至今，已開發出多種成型工藝和成型顆粒機械（比如秸稈顆粒機、木屑顆粒機等）。根據工藝特征，可分為：濕壓成型、熱壓成型和炭化成型。
1.1.1濕壓成型工藝
有一定腐化程度的纖維類原料，其纖維較為柔軟、濕潤皺裂并部分降解，易于壓縮成型。利用簡單的模具，將降解后的農林剩余物中的水分擠壓出來，即可形成低密度的壓縮成型燃料塊。研究表明，該工藝得到的生物質成型燃料，在25%的含水率下的平均熱值約為23kj/kg，該類燃料被稱為“綠色炭”或“綠色燃料”。低廉的成本與簡單的工藝使其在市場上具有一定的競爭力。但這一工藝存在嚴重的不足，烘干費用高，成型件磨損較快，成品強度較低，易松散，多數產品燃燒性能較差。
1.1.2熱壓成型工藝
熱壓成型是目前使用最普遍的生物質壓縮成型工藝。其工藝流程為：原料粉碎干燥混合（原料預熱）熱壓成型 冷卻包裝。熱壓成型工藝根據流程的不同細分為非預熱熱壓成型工藝和預熱熱壓成型工藝兩類。原料的種類、含水率、粒度、成型溫度、成型壓力、成型方式、成型模具的形狀和尺寸及生產規模等因素都會對成型過程和產品的性能產生一定的影響。而擠壓成型是其中影響最大的一環，也是整個工藝中最為關鍵的步驟。
1.1.3炭化成型工藝
根據工藝流程不同，炭化成型工藝分為兩類：一類是先成型后炭化，其工藝流程為：原料→粉碎干燥→成型→炭化 冷卻包裝；另一類是先炭化后成型，其工藝流程為：原料→粉碎除雜→炭化→混合膠黏劑成品干燥、包裝。先炭化后成型時由于原料的纖維結構在炭化過程中受到破壞，纖維素、半纖維素、木質素等受熱裂解轉換成炭并釋放出揮發分，其中包括可凝性和不可凝性兩種組分，因而原料更易擠壓成型，成型部件的機械磨損和擠壓加工過程中的功率消耗明顯降低。炭化后的原料在擠壓成型后強度較差，容易破碎，一般要通過加入一定量的粘結劑來增加其強度，改善其在儲存、運輸和使用中的穩定性與密實度。此外還可通過提高成型壓力的方法來保證成型塊的儲存和使用性能，但這將提高生產成本。從成型燃料的熱值、環保性及總造價方面考慮，目前較多地應用熱壓成型工藝。
2、成型設備的研究現狀
國外對生物質（包括農林剩余物）壓縮成型技術的研究較早，在20世紀30年代美國就開始研究生物質壓縮成型技術，成功研制出螺旋擠壓成型設備。20世紀50年代至80年代日本在引進壓縮成型技術的基礎上進行了改進，研制成功棒狀燃料成型技術與顆粒成型燃料成型技術及相應燃燒設備，并在此基礎上發展成日本壓縮成型燃料工業體系。早在1984年，日本的生物質壓縮成型燃料生產廠家達到172家之多，生產總量達2.6×105t。芬蘭、比利時、法國、德國、意大利等國在20世紀70年代后期，鑒于世界能源危機和石油價格上漲，開始重視壓縮成型燃料技術的研究。20世紀80年代，亞洲的泰國、印度、菲律賓等國也都先后開始研究并研制了加粘結劑的生物質壓縮成型顆粒機。
我國生物質壓縮技術始于“七五”計劃期間，現己達到工業化生產規模。由于各國產業情況不同，國外的技術與設備并不完全適合我國的產業需求。在引進國外先進技術的基礎上，結合我國實際情況改進和研制適合我國使用的成型技術和設備，目前已研制成功并投入生產的主要成型設備有：螺旋擠壓式成型顆粒機、活塞沖壓式成型顆粒機和壓輥式顆粒成型顆粒機三種。
2.1螺旋擠壓式成型顆粒機
螺旋擠壓式成型顆粒機利用螺桿擠壓生物質，靠外部加熱，維持成型溫度為150～300℃，使木質素、纖維素等軟化，將生物質擠壓成棒狀。成型燃料形狀通常為直徑50～60mm或80-90mm的空心燃料棒，成型燃料的長度可根據使用要求進行調節。
螺旋擠壓機通常存在擠壓頭易磨損的問題。湯輝、高宇明等針對這一問題，對螺旋擠壓機進行了重新設計，螺旋軸及葉片采用耐高溫、耐磨材質的沉淀硬化不銹鋼，并從結構上考慮了檢修方便、更換容易，提高了螺旋擠壓機的生產效率。
螺旋擠壓機的螺旋軸容易出現卡死現象，嚴重影響擠壓機的連續生產性能。嚴永林通過對生物質固化成型技術的成型原理和工藝過程的分析，提出在飛輪和螺旋軸之間增加齒輪減速機構，這一措施可使螺旋軸在相同功率條件下獲得更大的扭矩，從而避免卡死。
中國林業科學研究院林產化學工業研究所研制成功了螺旋擠壓式棒狀燃料成型顆粒機。西北農林科技大學研制出了JX7.5、JX11和SZJ80A_種植物燃料成型顆粒機。
欒明奕、王文、李清泉將遠紅外加熱技術應用到生物質成型燃料擠壓成型顆粒機上，并采用雙螺桿設計，在國內處于領先地位。
2.2活塞沖壓式成型顆粒機
活塞沖壓式成型顆粒機按驅動動力的不同分為兩類：一類是用發動機或電動機通過機械傳動驅動成型顆粒機的，即機械驅動活塞式成型顆粒機，通過曲柄連桿機構帶動沖桿做高速往返運動，產生沖壓力將生物質壓縮成型；另一類是用液壓機械驅動的，即液壓驅動活塞式成型顆粒機。這類成型顆粒機通常不用電加熱，成型物密度稍低，容易松散。
中國農業機械化科學研究院研制了CYJ-35型沖壓式成型顆粒機，河南農業大學研制了PB-I型沖壓式成型顆粒機等。河南農業大學1999年對HPB-I型生物質成型顆粒機進行了應用研究，研制出往復式活塞雙向擠壓成型顆粒機構。該成型顆粒機由于采用了雙向擠壓技術，顯著提高了易損件的使用壽命，同時大大降低了單位產品能耗，提高了生產效率，經濟效益和環保效益明顯，推廣前景廣闊。
2.3壓輥式成型顆粒機
壓輥式成型顆粒機主要用于生產顆粒狀成型燃料，成型顆粒機的基本部件由壓輥和壓模組成，其中壓輥可以繞軸轉動，壓輥的外周加工有齒或槽，用于壓緊原料而不致打滑。壓模有圓盤形或圓環形兩種。原料進入壓輥和壓模之間，在壓輥的作用下被壓入成型孔內。用壓輥式成型顆粒機生產顆粒成型燃料一般不需要外部加熱，可根據原料狀況添加少量粘結劑，對原料的含水率要求較寬，一般在10%～40%均能很好成型。
黑龍江省畜牧機械化研究所于曉波等對9KL-380型秸稈飼料壓塊機進行了結構與生產的試驗研究，通過分析不同壓輥直徑以及原料含水率對成型塊質量及生產率的影響，進而確定設備的最佳結構參數與物料的最佳成型水分范圍。
清華大學清潔能源研究與教育中心以車戰斌為主的研究小組，在2004年通過對生物質原料纖維結構的研究和分析，研制出了常溫成型顆粒燃料生產設備。該設備可將自然干燥含水率狀態下細小顆�；蚶w維狀原料壓制成顆粒燃料。由于原料只需自然干燥，大大降低了能耗與生產成本，其生產的顆粒成型燃料強度、熱值均大于國外同類產品，具有良好的推廣前景。
針對成型設備存在的各種問題，我國學者做了大量試驗研究，改進了設備的關鍵部件，綜合各類型設備的優點，相互借鑒，解決了生產中存在的突出問題。但生產率低的問題仍未得到有效解決，同時與生物質成型燃料相配套的專用燃燒設備仍需改進，整個產業的協調仍需進一步完善。在原料、設備、市場等各方面的推動下，壓縮成型技術將得到長足的發展。
3、結論
農林剩余物作為生物質能源的重要組成部分，已在逐漸替代化石能源。壓縮成型技術是實現其高效利用的重要途徑。本文從工藝、成型設備和燃燒設備三方面介紹了該技術的應用情況和研究進展。我國在此領域起步較晚，與國際先進水平還存在一定差距。在政府相關政策支持下，通過引進先進的技術和設備，加速農林剩余物致密轉化的科研攻關和產業化建設，農林剩余物將成為化石能源的有效替代。
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