以华北产量较大的玉米秸秆、大豆秸秆为原料，采用HPB—III改进型生物质
秸秆压块机，就大粒径秸千1：粒度、含水率等对成型密度、抗水性影响因素进行了研究。结果发现，原料含水率在8％～15％时均很容易压缩成型，在12％左右成型效果最佳，成型密度接近或大于1g•cm。经抗水性试验发现其耐水浸蚀性能好，玉米秸秆成型燃料最长达300h，便于储存、处理及运输。从成型燃料专用燃烧设备燃烧试验看到，该成型燃料燃烧充分，燃烧效率超过98％，最高燃烧温度1100℃以上，燃烧过程飞灰少，不结渣或轻微结渣。
目前，不少农村大量燃用液化气、煤炭等矿物能源燃料，使得农林废弃物、农作物秸秆、糠渣、谷壳的剩余量越来越大。这些废弃生物质体积密度小，占用空间大，到处堆积，销毁处理不易，掩埋困难，荒烧又会严重破坏农业生态环境。为此，科研人员研究了多种生物质处理及再利用技术，其中生物质压缩成型就是比较成熟的技术之一。生物质秸秆收割后经过干燥、粉碎，再经生物质成型设备挤压成棒状、块状或颗粒等成型燃料，其密度可达0.8～1.35g•cm，体积压缩比7～10倍，便于储存、处理和运输。
现有的国内外生物质成型工艺绝大多数要先将秸秆粉碎至极为细小的颗粒或粉末，然后经成型设备压缩成型，否则不能成型或难以成型。作者利用河南农业大学研制的HPB—III型生物质秸秆成型设备进行粗大秸秆挤压成型试验，将原料的粒度大大放宽，粗大玉米秸秆只需简单切碎，对麦秸、豆秸、稻壳、花生壳等直径小于1cm、长度小于25cIn的大粒径松软生物质秸秆，不需要粉碎便可输入成型机挤压出成型燃料。
不但降低了粉碎秸秆的能耗，减少了生产环节，还有效地提高了生产效率。由于挤压时高温高压调整了原生物质含水率，改变了其分子结构，成型后生物质内部空隙率大大减少，挥发分被浓缩，容积密度增大，从而改善了生物质颗粒燃料的燃烧特性。
1、试验材料与方法
1.1准备试验原料
试验采用河南农业大学科教园提供的本年度收割成熟玉米秸秆、大豆秸秆，自然风干至含水率25％以下，然后应用改进的卧式锤片粉碎机将玉米秸秆切碎，要求粉碎后秸秆长度不大于25cm便可入仓备用；大豆秸秆抽出籽粒时已被太阳光干燥，碾压后绝大部分秸秆粒度已满足成型要求，可不粉碎。试验前将原料从仓库取出分组晾晒或用烤箱烘干，使含水率分别控制在8％、12％、15％、18％和21％，用塑料袋分装、密封待用。
1.2主要试验设备
1.2.1成型设备
主要包括电机、液压系统、活塞冲杆、成型套简和电加热圈等部分。
1.2.2生物质燃烧锅炉
采用河南农业大学农业部可再生能源重点实验室自行研制的88kW生物质成型燃料锅炉对成型燃料的燃烧性能进行测试。
1.2.3其他仪器和设备
IRT-2000A手持式快速红外测温仪；KM9106综合烟气分析仪；3012H型自动烟尘测试仪；游标卡尺、秒表、烘干箱、磅称、电子天平等。
2试验结果与讨论
2.1含水率对松弛密度的影响
在合适的温度及压力下压缩的成型燃料，原料含水率会对其成型密度产生影响。成型块推出压模后含水率会发生变化，随着放置时间的延长而趋于相近。
2.2成型燃料的抗水性
成型燃料的抗水能力是评价其稳定性的一个重要指标，耐水浸能力差的成型燃料会给运输、储存带来麻烦，需要增加防水防潮投资。试验证明大粒径秸秆加工成型燃料的耐水性优于细小粉粒加工而成的成型燃料，而且抗冲击能力强。
2.3燃烧特性试验
经试验测得成型燃料与原生物质的化学性质没有明显的变化，只是物理结构重新调整，导致燃烧特性出现较大的差异。根据GB／T15137—1994(32业锅炉节能监测方法》、GB5468—91《锅炉烟尘测试方法》及GWPB3—1999(锅炉大气污染物排放标准》，参照国家标准GB212—91《煤的工业分析方法》和GB5186《生物质燃料发热量测试方法》，对该生物质成型燃料成分分析以及发热量、灰分、燃烧性能、环保指标等进行测验。
2.3.1成型燃料工业及化学分析
参照国家标准GB212—91《煤的工业分析方法》和GB5186(生物质燃料发热量测试方法》，对成型燃料进行工业分析和元素分析，所得各成分空气干燥基的质量百分比及发热量见表2与表3。可以看出，生物质成型燃料的挥发分远远高于煤，灰分和含碳量小于煤，这些特点决定了生物质秸秆成型燃料燃烧时与煤相比具有易燃烧、低污染等特性。
2.3.2秸秆成型燃料燃烧性能
为了取得真实的燃烧效果、可靠的试验数据，本试验采用在实用锅炉中进行燃烧性能试验的方式，所用锅炉为河南农业大学农业部可再生能源重点实验室自行研制的生物质成型燃料专用锅炉。该生物质成型燃料锅炉采用双层炉排、风机强制对流、上燃下吸式燃烧，属于常压热水锅炉，设计功率88kW，每小时燃烧消耗成型燃料20～27kg。
2.3.2.1点火性能
取含水率8％的2种成型燃料各100kg，每次试验取其中一种20kg左右加入上炉膛，用少许稻草引燃。秸秆成型燃料特点是挥发分高而空隙率低、结构密实，其组织结构限制挥发分由内向外的析出速度，热量由外向内的传播速度减慢，由于与氧接触面减少，使得点火所需的氧原生物质点火有所减少，因此其点火性能比原生物质有所降低，但远远高于型煤的点火性能。总的说来，生物质成型燃料的点火特性更趋于生物质点火特性，影响成型燃料点火的主要因素有松弛密度、生物质种类、成型燃料几何尺寸等，松弛密度越小、燃料挥发分越高而空隙率越低点火越容易，反之点火性能降低。无论何种成型燃料，其点火时间均比型煤引燃时间短数倍，其点火温度与原生物质相比略有提高，但远低于型煤。
2.3.2.2燃烧过程
秸秆成型燃料燃烧时，它仍不失生物质秸秆的燃烧特性。整个燃烧过程大致为挥发物燃烧——表面焦炭过渡区燃烧——渗透扩散燃烧——灰块形成4个阶段。其实质属于静态渗透式扩散燃烧。
首先，成型燃料燃表面可燃挥发物析出并开始燃烧，进行可燃气体和氧气的热化学反应，此时燃烧属于动力区：燃烧持续10min左右，可燃挥发物燃烧速度较快，形成蓝色并略带浅橙色的中长火焰；随后，成型燃料表层部分的碳开始燃烧，外焰红色加重，成橙红色火焰，燃烧速度变慢；燃烧又持续10min左右，红色渐褪，蓝色、橙色变多，渐渐形成蓝色外焰包围着黄色火苗的火焰；又燃烧5min左右，火苗蓝色变少，火焰变短，这时明火较多，形成红色火焰。
接着，燃烧逐渐向成型燃料更深层——焦炭层渗透扩散，进人静态渗透区：CO气体向外扩散，不断与O2结合生成CO2，大约经过15min后，成型燃料表面生成薄灰壳，外层包围着蓝色短火焰，蓝色火焰又被内部溢出的挥发分燃烧形成的黄色长火焰包围；随着时间的推移，成型燃料进一步向更深层发展，在层内主要进行碳燃烧(即C+O2=CO)，在燃料表面进行一氧化碳的燃烧(即CO+O2=CO2)，这时蓝色火焰消失，形成红色的中长火焰，火焰逐渐变短。这一阶段燃烧温度达到最高，大约持续30min。
最后，燃料中剩余碳继续燃烧：这时可燃物基本燃尽，燃料块形成一个整体的火球，随着燃料继续燃烧，火焰逐渐变短，火焰颜色逐渐变暗，直至灰球表面看不出火焰，灰球变成一团暗红色灰块，然后封火保温并记录试验数据。
2.3.2.3烟尘及结渣分析
待成型燃料充分燃烧后，应用KM9106综合烟气分析仪测得烟尘中的CO、CO2、SO2、NOx体积百分比分别为CO<0.3％。
燃烧灰渣与结渣情况也是衡量燃料优劣的重要参数。由于秸秆灰分低，秸秆成型燃料燃烧后灰渣所占比例一般不超过其重量的10％。燃料燃烧时如果结渣严重则降低燃料燃烧效率，不利于锅炉正常运行。结渣性能除了受生长秸秆的土质1．05g·cm的成型燃料燃烧时，由于燃料密度大，燃烧持续时间长，造成炉膛中心温度较高，容易结渣，但结渣率与型煤相比仍然是很小的。
