我国的生物质致密成型设备虽然种类齐全,但由于没有关键成型技术的突破和创新,存在生产能耗高,成型模具磨损快等技术瓶颈,致使转化成本较高,严重制约了生物质资源的规模化利用。本文提出了一种柱塞式环模颗粒成型原理,创新地将生物质活塞挤压式成型和环模颗粒成型方式结合在一起,利用压辊上的柱塞体和环模成型孔在同向旋转中组成的啮合挤压副,仅对成型孔内的生物质物料进行压缩致密成型,避免了模具与成型孔外物料的强烈接触、摩擦,减少了物料在非有效成型过程中的能耗,同时有效减缓了成型模具的磨损。首先,本文对生物质常温开式成型机理进行分析研究,确定了适合于柱塞式环模颗粒成型机构的开式直孔结构及具体设计参数。然后,对柱塞式环模颗粒成型机构的具体实施进行了研究,确定了柱塞式压辊与环模之间的传动方式,以及各部件的安装布局,并对成型机构的主要结构设计参数进行了计算。最后,根据项目课题技术指标,使用CAD/CAE软件Solidworks设计出生物质常温柱塞式环模颗粒成型机一台。在成型样机多转速空载试验运行中,成型机构工作效果良好；在对锯末、碎纸屑进行实际压缩成型试验中,运行半小时后,固体颗粒燃料的成型质量趋于稳定,密度达到0.8g/cm3以上,满足生物质固体燃料储存、运输、使用的要求,整机实际运行效果较好,初步达到设计目标,验证了柱塞式环模颗粒成型机理的可行性和实用性。