1、棉稈壓縮成型過程
棉稈壓縮成型技術(shù)就是將松散、無固定形狀的原料壓縮成具有規(guī)則形狀、密度較大的固體成型燃料和碳化產(chǎn)品。經(jīng)過粉碎、干燥、混合、擠壓成型、包裝等一系列工藝。
1.1壓縮成型原理
植物細(xì)胞中除含有纖維素、半纖維素，還含有木質(zhì)素（木素），木素是具有芳香族特性的結(jié)構(gòu)單體，為丙烷型的立體結(jié)構(gòu)高分子化合物。木素屬非晶體，沒有熔點(diǎn)但有軟化點(diǎn)，當(dāng)溫度為70℃～110℃時，開始軟化，粘合力增加，在溫度達(dá)到200℃～30℃時熔融。因此，松散的物料在一定的壓力和溫度下，就以熔融的木質(zhì)素為粘合劑與纖維素緊密粘接并與相鄰顆粒互相膠接，冷卻后即固化為棉稈壓塊，富通新能源生產(chǎn)銷售的秸稈壓塊機(jī)專業(yè)壓制塊狀顆粒燃料。
2、壓縮成型條件
2.1 原料的含水率
當(dāng)原料水分過高時，加熱過程中產(chǎn)生的蒸汽不能順利地從燃料中心孔排出，造成表面開裂，嚴(yán)重時產(chǎn)生爆鳴，但含水率太低成型也很困難，這是因為微量水份對木素的軟化、塑化有促進(jìn)作用。
從表1可以得到這樣的結(jié)論，棉稈成型的適宜含水率范圍為6%~10%，
2.2成型溫度
過低的溫度(<200C)傳入出料筒內(nèi)的熱量很少，不足以使原料中木素塑化，加大原料與出料筒之間的磨擦，造成出料筒堵塞，無法成型；過高的溫度(>280℃)原料分解嚴(yán)重，輸送過快，不能形成有效的壓力，也無法成型。總之，成型溫度一般控制在240℃～260℃之間．
3、壓縮成型的工藝
棉稈燃料壓縮成型工藝從廣義上，可以劃分為常溫壓縮成型，熱壓成型，碳化成型三種主要形式。
3.1 常溫壓縮成型
也叫濕壓成型。利用簡單的杠桿和木模，將部分降解后棉稈原料的水分?jǐn)D出，即可形成低密度的壓縮成型燃料塊，熱值為29.3MJ/kg-33.5MJ/kg，被稱為“綠色碳”。
3.2 熱壓成型
其工藝過程一般可分為：原料粉碎_干燥混合_擠壓成型_冷卻_包裝等幾個環(huán)節(jié)。
3.3 碳化成型
碳化成型工藝包括先碳化后成型和先成型后碳化兩種。現(xiàn)分別介紹：
先碳化后成型
先將棉稈原料碳化為粉粒狀木炭，然后再添加一定量的粘合劑，用壓縮成型機(jī)擠壓成一定規(guī)格和形狀的成型木炭。其工藝流程如下：原料_粉碎除雜_炭化_添加粘合劑_擠壓成型_成品干燥_包裝。由于原料纖維結(jié)構(gòu)在擠壓過程中受到破壞，高分子組分受熱裂解轉(zhuǎn)換成炭并且釋放出揮發(fā)份（包括可燃?xì)怏w、木醋素和焦油等），使其擠壓成型特性得到改善。
先成型后碳化
用壓縮成型機(jī)將松散破細(xì)的棉稈壓縮成具有一定密度和形狀的燃料棒，然后用碳化爐將燃料棒碳化為機(jī)制木炭。其工藝流程為：原料→粉碎→干燥→成型→碳化→冷卻→包裝。
3.4各種壓縮成型工藝的比較
加熱可增加原料的塑性。棉稈在壓縮時，采用加熱方法更容易使原料成型。溫度增加，原料的流動性明顯增加。因而，熱壓成型工藝是目前得到最普遍應(yīng)用的工藝形式。碳化雖不是生物質(zhì)固化成型技術(shù)不可或缺的，但在很多情況下卻是主要的輔助手段。
4、壓縮成型裝置
壓縮成型裝置包括干燥設(shè)備、固化成型設(shè)備和碳化設(shè)備。
4.1干燥設(shè)備
因為生物質(zhì)壓縮成型要求原料的含水率低于10%，所以原料干燥是必不可少的步驟。干燥方式一般采用氣流式干燥，其熱源為生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙道氣，在煙道氣溫度最高處加熱，干燥管路的長度不少于30m。
4.2熱壓成型工藝機(jī)組主要有螺桿擠壓式成型機(jī)、沖壓成型機(jī)和壓輥式成型機(jī)等幾種形式。
4.2.1 螺桿擠壓式成型機(jī)
利用螺桿擠壓棉稈，靠外部加熱，維持成型溫度150℃～300℃，使木質(zhì)素、纖維素軟化，擠壓成棉稈壓塊。啟動時，成型部件和物料溫度低于成型溫度，因此，需要電熱元件加熱成型部件。運(yùn)行中，根據(jù)成型部件溫度變化，由溫度控制器自動控制溫度于設(shè)定溫度。為避免成型過程中原料水分快速汽化造成成型塊的快速開裂和“放炮”現(xiàn)象發(fā)生，一般將原料的含水率控制在8%~12%之間，成型壓力的大小隨原料和所要求成型塊密度的不同而異.一般在4900Pa～12740Pa之間，成型燃料形狀通常為50mm～60mm的空心燃料棒。
4.2.2 沖壓式成型機(jī)
沖壓式成型機(jī)分為機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式?jīng)_壓式成型機(jī)是利用飛輪存儲的能量通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)，帶動活塞壓塊，將松散的棉稈沖壓成棉稈壓塊。液壓式?jīng)_壓成型機(jī)是利用液壓油缸所提供的壓力，帶動沖壓活塞把棉稈沖壓成型。沖壓式成型機(jī)通常用于生產(chǎn)實(shí)心燃料棒或燃料塊。其中液壓式?jīng)_壓成型機(jī)對原料的含水率要求不高，允許原料的含水率高達(dá)20%左右。
4.2.3壓輥式成型機(jī)
壓輥式成型機(jī)的基本工作部件由壓輥和壓模組成。其中，壓輥可以繞自己的軸轉(zhuǎn)動。壓輥的外周加工有齒或槽，用于壓緊原料而不至于打滑。壓模有圓盤形和圓環(huán)形兩種，壓模上加工有成型孔，原料進(jìn)入壓輥和壓模之間，在壓輥的作用下被壓入成型孔內(nèi)。從成型孔內(nèi)壓出的原料就變成圓柱形或棱柱形，最后用切斷刀切成顆粒狀成型燃料。用壓輥式成型機(jī)生產(chǎn)顆粒狀成型燃料一般不需要外部加熱，可根據(jù)原料狀況添加少量的粘結(jié)劑。
5、結(jié)束語
以棉稈為原料進(jìn)行燃料壓縮成型，原料來源廣泛，所需機(jī)組并不復(fù)雜，可以減少空氣污染，有顯著的生態(tài)環(huán)保效益。根據(jù)目前能源的利用現(xiàn)狀及未來可再生資源的趨勢，棉稈從收集、粉碎、成型到燃燒在中國農(nóng)村、城鎮(zhèn)中實(shí)行產(chǎn)業(yè)化有著廣闊的應(yīng)用前景。
