煤、石油、天然气等化石燃料日益枯竭,且化石燃料的燃烧给环境带来了诸多问题。生物质能具有可再生性、无污染性等优点,成为近年来研究和开发的热点。开展生物质固化成型技术领域内的研究具有重要的现实意义。本文以《国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAD30B0205)))为支撑,以‘轻便低能耗可移动生物质燃料成型系统的研发’为主要内容,以对辊柱塞式成型机为研究对象,进行了如下相关研究：(1)对生物质常温开模致密成型机理及其影响因素进行了详细地分析和说明,为对辊柱塞式成型机的研制奠定了坚实的理论基础。(2)基于活塞冲压式成型机能耗较低、生产率较低和模辊式成型机生产率较高、能耗较高的特点,提出了生物质固化成型领域内的一种新型对辊式成型方式,即压辊的圆周上均布了一系列柱塞,运行过程中,压辊柱塞与成型辊模孔相互啮合,压辊柱塞仅对成型辊模孔的物料进行挤压,有效避免了成型孔外的生物质物料受到压辊的挤压与摩擦,并据此设计和制造了样机,通过试验,验证了该成型方式的可行性。试验结果表明,该成型机各项指标均达到生物质颗粒燃料的标准要求,实现了连续稳定生产。本研究提出的生物质常温致密成型方法,对降低传统生物质成型机的能耗和减小成型机关键零部件的磨损上具有一定的启示。(3)鉴于对辊柱塞式成型机物料成型过程中的材料非线性、几何非线性和边界条件非线性问题,基于非线性有限元分析软件ABAQUS对对辊柱塞式成型机制粒过程进行了数值模拟研究。同时,为找出传统对辊式成型方式能耗高的原因,基于ABAQUS非线性有限元分析软件,对两种对辊式成型技术分别进行了比较研究,数值模拟结果表明,传统对辊式成型方式的最大应力发生在压辊与成型辊未开孔的接触处,而对辊柱塞式成型方式的最大应力发生在压辊柱塞的底部。因此,相比传统对辊式成型方式,对辊柱塞式成型方式更容易使进入成型辊模孔的物料发生塑性变形,减少不必要的能耗损失。(4)基于Design-Expert BBD试验设计方法,探索了成型参数对成型结果的影响规律和最优对辊柱塞式成型机成型参数,建立了试验因素对试验指标的回归方程,结果表明：对辊柱塞式成型机采用锯末为原料制粒时,最优成型参数为：含水率15.5%、成型模具长径比5.3、成型辊转速47.25r/min。在此条件下,成型颗粒密度和成型机生产率分别可达到1.17g/cm3、75kg/h;成型颗粒密度试验值与预测值最大相对误差为0.426%,成型机生产率最大相对误差为2.733%,吻合程度较高。