生物质能源是一种可再生、环境友好型的清洁能源,被认为是化石能源的最佳替代品之一。生物质固体成型技术是生物质能源转化与利用的主要发展方向之一,能够大幅提高生物质的密度,降低生物质的运输和储存成本。针对传统的生物质压缩成型技术存在的需要高温高压、额外添加粘接剂、添加剂导致污染等一系列问题,课题组创造性地将双超声应用到生物质的压缩成型过程中,提出了一种双超声同步压缩生物质成型的新工艺方法。该工艺既不必对生物质进行高温蒸汽加热或额外添加粘接剂,也无需高压力,仅仅在常温、低压力和无添加剂条件下进行压缩,具有良好的应用前景。本文着重对双超声同步压缩生物质实验平台、超声振子以及双超声同步压缩生物质工艺等进行了如下的研究：首先通过分析双超声同步压缩生物质机床与传统的生物质压缩成型技术的差异,归纳总结机床的结构设计要求,进行了机床的总体结构布局与机床的总体控制布局设计,然后再结合机床具体的工艺参数、性能指标、主要参数,对机床的三维模型进行优化,最终完成双超声同步压缩生物质机床的加工与装配。其次根据一维纵振理论,对换能器、变幅杆和工具头进行了理论设计,然后利用有限元分析软件ANSYS Workbench对超声振子进行了模态分析。最后研究了在双超声辅助振动压缩生物质的过程中,压缩时间、预压力、生物质质量和生物质含水率等因素对压块密度、压块松弛密度的影响,然后利用正交实验研究了各个因素对压块密度影响的大小程度,并通过计算在不同压缩条件下压块的松弛比,直观地反映了在不同的压缩条件下压块松弛密度的松弛程度。得到的结论如下：1)各工艺参数对压块密度的影响程度依次为：压缩时间>生物质重量>预压力>生物质含水率。最合适的超声压缩工艺条件为：压缩时间为50s、预压力为25psi、生物质重量为1.0g、生物质含水率为15%。在优化条件下,压块的密度为1.366x103kg/m3。2)在不同的压缩时间、不同的预压力、不同的生物质质量和不同的生物质含水率下,压块的松弛密度随放置时间的变化都是逐渐减小的,但松弛密度减小的程度不同；压块的松弛比分别在压缩时间为30s、预压力为25psi、生物质质量为1.0g、生物质含水率为20%时达到最大。