生物質燃料成型機（
秸稈壓塊機、
木屑顆粒機）是將秸稈轉換為成型燃料的必備設備，其關鍵部件環模的設計極為重要。環模的主要參數有環模直徑、環模有效壓制寬度、環模轉速、壓輥直徑和環模材料。
1、環模參數確定
1.1環模直徑和有效寬度
首先根據國內外制粒機參數及優先數列確定環模直徑系列為：250、300、320、350、400、420、508、558、678、768mm等；其對應功率為15、22、37、55、75/90、90/110、132/160、180/200、220t250、280/315kW;再根據等有效壓制面積與等功率之比值（一般為14~22cm2/kW），確定其環模有效寬度（有效寬度是指環模中間與壓棍接觸部分寬度）。
1.2環模轉速
環模轉速與機器本身的幾何參數（壓輥個數、模孔直徑和深度等）有關，根據資料和多年來國內制粒機的技術參數以及對國外樣機的數據檢測，對于采用兩個壓輥的環模制粒機來說，環模內徑處線速度(也稱為環模線速度)4～8m/s較為適宜。線速度將影響擠壓區內的料層厚度及物料通過模孔的時間，進而影響制粒機產量和顆粒質量。線速度過高，相同產量條件下環模每轉產出的顆粒少，擠壓區內料層薄，軸向料層分布不均勻，有可能使擠壓區內的物料形成斷層，制出的顆粒松軟，軸向壓出顆粒長度不勻，粉料多，而且對于水分含量較高的物料還容易打滑，甚至根本不能制粒；線速度過低，雖然制出的顆粒質量好，但產量較低，生產成本提高。
1.3壓輥直徑
顆粒形成的基本原理是通過環模和壓輥之間的相互擠壓力來克服物料通過模孔的阻力，從而達到制粒的目的。在環模相同的情況下，壓棍直徑越大，環模和壓棍之間形成的三角擠壓范圍就越大，越有利于擠壓作用。理論上講，單輥的壓輥直徑可做得最大，擠壓時間、擠出效果也最好，但在機器運轉時，壓輥和壓模之間的作用力在主軸、主軸軸承和空軸之間傳遞，所以單輥制粒機的主軸、主軸軸承和空軸等機械結構比較粗大，只有在小型實驗室制粒機及難于制粒的大型秸稈壓塊機中采用。雙壓輥制粒機兩壓輥之間的擠壓力在主軸頭上平衡，壓模上的反作用力相互抵消，設備上的主軸（主軸軸承處）、主軸軸承和空軸等受力小，機械結構緊湊，是實際中使用最多的機型。根據經驗確定壓輥外徑與壓模內徑之比為0.475，圓整后確定壓輥直徑。三輥制粒機的三輥之間受力也能平衡，但壓輥和壓模內徑比不大。對用于秸稈、木屑等纖維狀物料的制粒機，壓輥之間不平衡力與壓模上的反作用力之差需要主軸、主軸軸承和空軸來抵消，所以主軸（主軸軸承處）、主軸軸承、空軸、環模和壓棍的結構都要加強。
2、顆粒機環模材料選擇
在確定了環模的尺寸參數后，還要進行環模材料的選擇，材料的性能直接影響環模的強度、耐磨性和抗腐蝕能力。
常見的環模材料主要有碳素結構鋼、合金結構鋼和不銹鋼三種。碳素結構鋼主要有45鋼，其熱處理硬度一般為HRC45~50，耐磨性和抗腐蝕性都較差，現在基本上被淘汰。合金結構鋼主要有20CrMnTi材料，其經過表面滲碳等熱處理后，硬度在HRC50以上，并具有良好的力學性能，由此類材料制造的環模強度高，耐磨性好，但缺點是抗腐蝕性差。雖然單只環模成本較低，但使用時噸料生產成本高于不銹鋼環模，現也逐漸被淘汰。不銹鋼材料主要為4Cr13，其剛度和韌性都較好，熱處理采用整體淬火，硬度大于HRC50，并具有良好的耐磨性和抗腐蝕性，使用壽命較長，噸料環模費用最低。
3、成型區受力分析
根據以上分析確定的一組環模參數如下：D=350mm，
d=150mm. h=10mm, W=110mm, N=55kW,n=50r/min.
為了驗證環模設計的合理性，我們對其進行模型簡化，如圖l所示。
從圖1中可以看出，CDE為料壓縮區，CD為環模在壓縮區內弧線，該部分承受壓縮過程中物料對環模的徑向正壓力和切向摩擦力。壓縮區為兩段圓弧與一段直線構成的區域。該區域間隙較小，其壓力變形曲線如圖2所示。，
環模在壓縮區受力呈現的是一種小曲率接近直線的變化趨勢，其受力簡化模型如圖3所示。從圖3中可知C點壓力為零，D點壓力最大，C、D兩點間壓力隨0變化而變化。物料在環模寬度方向基本無變化。根據相關理論和簡化模型可得出下列各式：
式中：f為壓輥與物料之間的摩擦系數，對生物質秸稈粉碎顆粒，f=0.15 -0.25，此處取f=0.2；m為壓輥的數量，此處取雙輥，m=2;e為壓縮區的角度，經計算得θ＝170。
將式(1)、式(2)，式(3)聯立后，再將已知條件代入，得：Po-52.47MPa
由圖2可知，要使秸稈原料被壓縮成型，需要的最低成型壓力為P=40MPa，Po=52.47MPa≥P，因此，物料受到的壓力能夠使其成型。
