本文以棉秆等硬茎秆为研究对象，研究秸秆原料特性和压缩特性，成型块的松弛特性与粘接成型机理；对柱塞式压缩成型设备进行方案设计。
(1)试验分析秸秆原料的力学特性和物理化学性能。棉秆、桑枝的灰分含量小，含硫量低，作为生物质燃料具有明显的优点。木质素含量较高，热压成型有利于提高成型的粘接力。剪切强度大于麦秆等软茎秆，与高级木材的剪切强度相当，切碎时必须充分考虑其具有较大剪切强度的特点。
(2)试验研究了棉秆高密度压缩成型的规律，切碎棉秆压缩成型可分为3个阶段：松散阶段、过渡阶段和压紧阶段，建立了压缩过程中压缩密度与压力的数学模型方程。研究了压缩比能受压力、粒度和含水率变化的影响。在初始密度相同的条件下，随着压力增大，压缩比能增大，但在压紧阶段，压缩比能增加对提高棉秆的压缩密度效累不明显，在最大压力相同条件下，粒度越小或含水率越低，压缩比能也越小。
(3)试验研究了压力、温度、粒度和含水率变化对成型块松弛特性的影响。随着压力增大，成型块的松弛密度增大，松弛比相应减小。棉秆常温压缩比加温压缩的松弛比大，但温度在120～180℃范围内变化时，成型块的松弛比变化不明显。棉秆的切碎粒度越小，松弛比越小。但粒度在0～10 mm变化时，松弛密度没有明显差异。棉秆的含水率越低，松弛比越大，耐久性也越差，过于干燥的物料难以压缩成型。另外，从物理特性和生化特性等方面揭示了成型块的粘结机理。
(4)在比较现有成型工艺、成型设备的基础上，提出了预热成型新工艺，确定了秸秆预热成型的工艺参数，设计了柱塞式压缩成型装置。
