生物质成型燃料是生物质经脱水、粉碎、成型等工序制备成的致密固体燃料,其热值相当于中质烟煤,是一种清洁无污染的优质代煤燃料。随着一次能源的减少,生物质固体燃料的使用将更加广泛。但目前我国生物质成型燃料生产仍处在试点示范阶段,成型设备存在可靠性能差、模具磨损严重、设备能耗过高、原料适应能力差等问题,成为制约秸秆成型燃料规模化和产业化发展的瓶颈。本文以黑龙江应用技术研究与开发计划项目“2t/h秸杆块状燃料化生产线关键技术研究(GC13B603)”为依托,以降低能耗、延长模具使用寿命和增强物料适应性为目标,研究设计一种新型闭式对辊生物质压块机,对于促进生物质成型燃料产业化发展和技术进步具有重要意义。本文通过理论研究生物质压缩成型过程、压缩成型特性曲线、生物质压缩成型方式以及生物质压缩成型的主要影响因素;通过开、闭式压缩对比试验证实在相同条件下,闭式成型所需的压力小于开式成型;通过正交试验分析原料的含水率、粒度、成型压力和压缩时间对生物质闭式压缩成型的影响,为生物质压块机的设计提供理论依据和技术支持。通过理论研究和结构力学分析方法,对闭式对辊生物质压块机的给料机、螺旋压缩机、增压装置、对辊挤压装置和机架等关键零部件进行结构设计,完成闭式对辊生物质压块机的整体结构设计,通过滚动磨擦和滑动磨擦相结合的成型结构降低能耗。应用有限元分析方法,对闭式对辊生物质压块机的关键零部件进行有限元静力分析研究;对分析结果中发现的零部件薄弱结构,进行结构优化,并重新进行静力分析,验证设计的合理性。进行闭式对辊生物质压块机的样机试验,结果表明压块机的生产率、吨能耗、成型率和压块的密度等各项性能指标均达到行业标准要求。