1、螺旋挤压式成型颗粒机的种类
按螺旋杆的数量可分为单螺旋杆式、双螺旋杆式和多螺旋杆式成型颗粒机。单螺旋杆式使用得较多；双螺旋杆式成型颗粒机采用的是2个相互啮合的变螺距螺旋杆，成型套筒为“8”字形结构。双螺旋杆式和多螺旋杆式因结构复杂在生物质成型颗粒机上应用较少，主要用在其他物料的成型加工。
按螺旋杆螺距的变化不同可分为等螺距螺旋杆式和变螺距螺旋杆式成型颗粒机。采用变螺距螺旋杆，可以缩短成型套筒的长度。但螺旋杆制造工艺复杂，成本高。
按成型产品的截面形状可分为空心圆形和空心多边形（四方、五方、六方等）成型颗粒机。通过在螺旋杆的末端设置一段圆形截面的锥状长度，可使成型后的成型颗粒燃料中心呈空心状。通过改变螺旋杆成型套筒内壁的截面形状，可以使成型颗粒燃料的表面形状呈四方、五方、六方等形状。
2、结构组成与工作过程螺旋挤压式生物质成型颗粒机主要由电动机、传动部分、进料机构、螺旋杆、成型套筒和电热控制等几部分组成，其中螺旋杆和成型套筒为主要工作部件。
工作时，收集通过切碎或粉碎的生物质原料，由上料机、皮带输送机或人工将原料均匀送到成型颗粒机上方的进料斗中，经进料预压后沿螺旋杆直径方向进入螺旋杆前端的螺旋槽中，在螺旋杆的连续转动推挤和高温高压作用下，将生物质原料挤压成一定的密度，从成型套筒和保型筒内排出即成一定形状的燃料产品。
3、主要工作部件
（1）螺旋杆
1)螺旋杆的结构
在成型过程中，生物质原料的输送和压缩是由螺旋杆和成型套筒配合完成的。螺旋杆的结构形状与几何尺寸对原料的成型有很大的影响，在螺旋杆的全长上分为进料段和压缩段，进料段通常采用圆柱形等螺距螺旋；压缩段通常采用具有一定锥度的等螺距或变螺距的螺旋。螺旋杆的压缩段是在较高温度和高压力下工作，螺旋杆与物料始终处于干摩擦状态，这就是导致螺旋杆磨损速度非常快的主要原因。
2)螺旋杆的磨损
当螺旋杆磨损到一定程度时，螺旋叶片顶部直径变小，叶片厚度变薄，高度减小，螺旋杆与成型套筒配合间隙增大，产生的挤压力变小，有时物料还会从螺旋杆与成型套筒的大间隙中反喷至进料口，致使成型速度变慢，生产率降低，成型效果变差。螺旋杆磨损严重时，还会造成挤不出料，出现“放炮”现象，甚至折断螺旋杆。
3)螺旋杆减磨措施
在螺旋杆的压缩段即螺旋杆头部最后一圈螺旋叶片承受的压力最大，磨损也最为严重，只要解决了这部分的磨损，整个螺旋杆的磨损问题也就解决了。变螺距螺旋杆因制造工艺复杂，成本高而很少使用。等螺距螺旋杆在成型过程中也主要是最前端的一个螺距起压缩作用而磨损严重，为了延长使用寿命，解决螺旋杆头部磨损严重的问题，第一种方法是对螺旋杆头进行局部热处理，使其表面硬化。例如，采用喷焊钨钴合金、堆焊618或炭化钨焊条堆焊、局部炭化钨喷涂或局部渗硼处理以及振动堆焊等方法对螺旋杆磨损严重部位进行强化处理。但通过这些方法进行处理后螺旋杆的使用寿命并没有得到有效提高，且成本高，用户很难接受。第二种方法是把磨损最严重的螺旋杆前部用耐磨材料做成可拆卸的活动螺旋头，磨损后仅更换活动螺旋头，螺旋本体还可继续使用。第三种方法是螺旋杆头部最后的一圈螺旋叶片的形状向轴根部逐渐收缩，以便使这种压力由后部的叶片承担一部分。除此之外，后部的螺旋槽内也应堆焊耐磨材料，使叶片与螺旋杆之间有较大的过渡圆角，以增强这部分叶片的强度和耐磨性。螺旋杆的长度不宜太长和太短，以螺旋杆直径76 mm为例，螺旋杆长度以350mm左右右为宜。螺旋杆头部没有螺旋的光轴部分长度应根据原料的种类和成型颗粒燃料的要求来确定，它的作用是使成型后的燃料棒呈空心状，通常成型木屑类原料选短一些，成型秸秆类原料或成型后需炭化的燃料可适当选长一些。
（2）成型套筒
1)成型套筒的结构
成型套筒（前端）与螺旋杆之间应有良好的尺寸配合，由于螺旋杆的安装是采用悬臂轴的形式，因此这种尺寸配合应保证螺旋杆在旋转时不能与成型套筒内壁相碰为宜。生物质原料在成型挤压推进过程中，主要是靠螺旋杆的转动推进生物质逐层成型的，螺旋杆的前段和头部在整个推挤过程中与生物质之间做高速相对运动，增加了单位产品的能耗。由于生物质原料自身的特性和螺旋杆产生的综合作用力（轴向、径向和切向）会使一部分物料黏附在螺旋杆叶道内或成型套筒内壁上形成黏滞物，黏滞物的运动与螺旋杆以及成型套筒内壁之间产生了摩擦，这两种摩擦所产生的摩擦力都可以分解为轴向摩擦力和切向摩擦力。为防止黏滞物在成型套筒内只随螺旋杆转动而不推料，必须增加物料与成型套筒内壁的切向摩擦阻力和减少轴向摩擦阻力，因此，在成型套筒内壁开有若干个纵向沟槽。成型套筒内壁最佳的沟槽结构形式、数量以及长度应根据螺旋杆的结构形式、成型的生物质原料种类与物理特性，以及螺旋杆的转速等实际情况来确定。
成型套筒的前端与螺旋杆配合工作，套筒内壁呈一定锥度，成型套筒中后段内壁的截面尺寸基本恒定，除对成型颗粒燃料起保压保型作用外，也是成型颗粒燃料的出口，它决定了成型后成型颗粒燃料的外部形状。螺旋杆挤压成型后成型颗粒燃料的外部形状除了圆形以外，还有四方、六方等多种形状。
2)成型套筒减磨措施
成型套筒的材料采用较多的是45号钢、球墨铸铁和各种耐磨合金材料。为延长成型套筒的使用寿命，可采取以下措施：①成型套筒的保型段加工成可调结构'通过调整保型筒出口直径的大小达到调节成型阻力的目的，保证成型所需的压力，延长套筒的使用寿命，这种结构在活塞冲压式成型颗粒机的保型筒上应用最多；②在成型套筒内壁压50进行局部耐磨材料喷涂，提高耐磨性能，延长使用寿命；成型套筒与进料套筒连接时，在压紧圈内加若干个A型和B型薄垫圈，待成型套筒压缩段磨损到不能正常工作时，取下一个A型垫圈，增添一个B型垫圈，相当于成型套筒压缩区前移了一个垫圈厚度的距离，继续保持与螺旋杆的间隙，相应延长了成型套筒的使用时间；④成型套筒磨损最快的锥形筒部分采用拆分方法进行加工，做成的活动耐磨衬套镶嵌在成型套筒压缩段，锥形筒磨损后可单独拆换，套筒中后段作保型筒使用。
这样一来，成型颗粒机使用一段时间需更换磨损件时，只需更换螺旋杆头和锥形筒部分即可，不必将整体螺旋杆和整体成型套筒全部更换，可节省部分维修费用，充分延长螺旋杆主体和成型套筒保型筒的使用寿命，从而降低生物质成型颗粒燃料的成型成本。
（3）加热装置
加热装置的一个主要作用是用于成型颗粒机启动时的预热。螺旋式生物质成型颗粒机的加热方式有多种，分外部加热和内部加热、电加热和蒸汽加热，所用的加热装置的结构形式也很多，如电热管式加热圈、筒式加热圈、铸铝加热圈等。
对加热装置的一般要求是：有一定的加热功率，加热速度快，加热温度可调，保温性能好，安全可靠，使用寿命长。中小型成型颗粒机大都采用外部加热的方式，大型成型颗粒机多采用内部加热或蒸汽加热方式。
稳定成型温度是加热装置的另一个主要作用。螺旋式生物质成型颗粒机成型加工时，螺旋杆与原料、原料与成型套筒之间会产生大量的摩擦热，使成型部件和成型原料升高一定的温度，这一温度很难维持正常成型。若没有外部热源辅助加热，会造成冷机启动困难，正常成型难以保证所需的木质素软化温度，增加成型颗粒机的耗能和成型部件的磨损。
4、性能特点
螺旋挤压式成型颗粒机的主要优点是：结构简单，操作方便，体积小，占地少，机器产品价格低，对木屑类生物质原料成型效果较好，可得到空心截面棒状或多边形状的成型颗粒燃料产品，非常适合制作炭化燃料。缺点是螺旋杆和成型套筒的磨损速度较快，使用寿命都较低，单位产品能耗较高，高达125 kW·h/t，对农作物秸秆类的生物质原料成型效果较差，经济效益不突出；设备配套性能差，自动化程度较低等，难以形成规模效益，不便于大规模商业化利用。所以目前螺旋挤压式成型颗粒机成型加工后的各种棒状燃料产品主要还是用来制作机制木炭，以满足农业、畜牧业、冶金、环保、工厂、实验、饭店、民用烧烤等需求，如图6. 52所示。
4、大直径螺旋挤压式成型颗粒机
大直径螺旋杆由于螺旋杆直径较大，在转速一定的条件下，进料量和推进速度都比较快，产生的阻力更大，对成型正常的生物质原料螺旋杆的磨损速度会更快。因此，大直径螺旋挤压式成型颗粒机动力消耗大，主要磨损件的使用寿命低，对原料的适应性较差，但生产率高，可实现多孔出料，结构简单，设备费用低。
为提高大直径螺旋式成型颗粒机对原料的适应性，延长主要磨损件的使用寿命，降低能量消耗。目前市场上的大直径螺旋式成型颗粒机大都用于以“熟料”为主的生物质原料的成型。生物质原料经过喷洒某种添加剂、发酵、过腹、提取加工后，原料中的木质素、纤维素已经软化，机械特性（抗压强度、韧性、硬度、弹性等）显著降低，内部的粗纤维等成分已经发生变化，且添加成分分布均匀，生物质的颗粒色泽变深，表面柔滑，成为“熟料”。挤压成型这类生物质时基本上能弥补各类成型颗粒机的主要缺陷，采用大直径螺旋式挤压成型颗粒机恰好能发挥自身的优势，可大大提高成型效率，有效地降低成型过程的阻力和成型能耗，延长螺旋杆和成型套筒的使用寿命。
大直径螺旋挤压式成型颗粒机对牛粪、糠醛渣、醋渣、酒渣、菇类基质等生物质“熟料”有很好的成型效果。可快速将牛粪挤压成燃料棒，解决粪便污染问题，图6. 53所示的是大直径螺旋挤压式成型颗粒机外形图，除能对上述原料进行成型加工外，还用于以煤粉、煤泥为主要成分的煤棒、煤块、煤颗粒燃料的成型加工。
6、主要技术性能与特征
螺旋挤压式成型颗粒机的主要技术性能与特征参考范围见下表。
| 技术性能与特征 | 参考范围 | 说明 |
| 要求原料粒度/mm | 3～5 | 生物质原料的粒度越细小，越利于成型，但会剧增粉碎耗能 |
| 原料含水率/% | 8～12 | 生物质原料的含水率过高或过低成型效果都会变差 |
| 产品直径/mm | 50～70 | 产品呈空心棒状居多，大螺旋、多孔成型“熟料”直径较小，形状为实心棒状 |
| 产品密度/（g/mm3） | 1.1～1.4 | 密度太小，炭化后的炭棒易开裂，密度太大，会使成型耗能剧增 |
| 生产率/（t/h） | 0.2～0.5 | 一般生产率较低，大螺旋、多孔成型机的生产率较高 |
| 单位产品能耗/（kw·h/t） | ＞100 | 螺旋挤压式成型能耗一直较高，“熟料”成型能耗可大大降低 |
| 螺旋杆的转速/（r/min） | 300～350 | 螺旋杆的转速不宜太高，否则成型耗能剧增 |
| 螺旋杆使用寿命/h | 50～80 | 一般材料的螺旋杆使用寿命较低，“熟料”成型使用寿命可大大提高 |
| 成型套筒使用寿命/h | 200～300 | 成型套筒的使用寿命一般是螺旋杆使用寿命的3～5倍 |
| 成型方式 | 热压成型 | 一般采用外部加热，热压成型可减小成型阻力，降低成型能耗 |
| 动力传动形式 | V型带 | V形带传动采用居多，螺旋轴前增加一级齿轮传动可增加挤压力，避免卡死现象 |
| 对原料的适应性 | 木屑类 | 螺旋挤压式成型机对木屑类成型效果好，大直径螺旋式成型机适合成型“熟料” |
