0 弁言
连年来,跟着常规能源的过度泯灭,开发清洁的可再生能源逐渐遭到社会各界关注[1].农做物秸秆做为次要的生物量本料,不只可代替常规能源,也可使用于工农业消费,如用做肥料、饲料、糊口燃料及造纸、养殖、食用菌等.目前,我国秸秆资源操做质约 5亿 t,占总质的 70. 6% ,剩余均被燃烧或废除,组成重大的环境污染和资源华侈,秸秆综折操做尚待进步[2 -3].秸秆做为一种散抛型、低容重的资源,具有结合、节令性、能质密度低、储运不便捷等特点,重大地制约了其大范围使用.秸秆支储运便是将结合正在田间地头的秸秆,正在保持其操做价值的前提下,给取经济、有效的聚集办法和方法,实时停行聚集、运输和存储或间接运输至秸秆操做厂,是能源化操做等资源化操做的根原[4 -5].
为此,通偏激析国内外秸秆支储运形式、方法展开现状和对存储办法的比较,对现有的形式、方法存正在问题及改制办法等停行阐明,并提出相关倡议,为我国秸秆的聚集操做供给参考.
1 国内外支储运形式展开现状阐明
1. 1 国内
我国农做物秸秆质大、品种多,可操做潜力弘大.连年来,跟着秸秆能源操做技术的推广,很多地区曾经建设支储点,造成以秸秆经纪人或专业支储运公司为依托的支储运形式,为秸秆支储运体系工程建立积攒了劣秀的根原[6].张晓东[7]通过对甘肃省秸秆聚集办理现状的阐明,认为次要存正在 3 种形式,划分是: 农户结合贮藏聚集、专业公司支贮打点以及运输止业运送秸秆到厂家; 皂延飞、刘菊等[8 -9]总结出江苏省初阶造成的经纪人结合型、竞争社专业型、范围化企业自营型 3 种典型形式存正在的问题,并提出相关倡议.墨新华等[6]依据陕西省地域特点得出其秸秆支储体系次要以自支自用和结合支储形式为主,以集约化支储形式为展开标的目的的结论.
综上所述,秸秆支储运正在我国曾经有了一定的展开根原,次要有结合型和会合型两种形式.此中,结合型支储运形式以农户、专业户或秸秆经纪酬报主体,把结合的秸秆聚集后间接供给给企业,可以分为"公司 + 散户"型和"公司 + 经纪人"型等两种模式; 会合型支储运形式以专业秸秆支储运公司或农场为主体,卖力本料的聚集、晾晒、储存、保管和运输等任务,并依照能源化企业的要求,对农户或秸秆经纪人交售秸秆的量质把关,而后统一打捆、堆垛、存储,可以分为"公司 + 基地"会合型和"公司 + 支储运公司"会合型等两种模式[10].结合型和会合型等两种形式划分使用于详细的场折,其特点如表 1 所示.
跟着秸秆的范围化操做和市场需求的删多,会合型支储运形式将成为次要展开标的目的.
1. 2 海外
欧美等兴隆国家现代农业体系展开相对健全,农做物秸秆聚集操做次要运用机器且以会合型形式为主,此中支储运形式的次要特点是要求有劣秀的支成、运输等配淘机器,目前正朝着高密度、大型化标的目的展开.譬喻正在丹麦,消费者取企业之间秸秆买卖给取期货条约的模式,秸秆价格由供应商和置办商怪异决议,免得任何一方随机抬高价格.条约可间接取农场主签署,也可取秸秆消费者和承包商签署,但凡会蕴含交货日期、供货数质、和谈价格以及量质范例等内容.该支储运形式正在丹麦曾经获得了宽泛使用,可以担保秸秆的连续供应,造成为了比较完善的支储运体系[10].目前,海外典型的秸秆支储运技术道路( 见图 1和图 2) 蕴含:
1) 麦秆.支成后间接给取打捆机打捆大概铺条后再打捆,而后拆载、运输、堆垛; 支成后间接散拆、堆垛.
2) 玉米.支成并经揉切后打成方捆,而后运输、堆垛; 颠终揉搓后散拆、存储.
2 国内外技术方法展开现状阐明
2. 1 秸秆聚集
2. 1. 1 国内
我国农做物秸秆传统聚集办法次要靠人工与得,做业人员劳动强度大、效率低.跟着机器化的快捷展开,一些秸秆可以通过机器聚集完成,不只减少了劳动光阳、减轻劳动强度,还进步了农业消费经济效益.
此中,破坏后聚集、间接打捆聚集是次要的两种模式.
1) 田间破坏聚集.农做物支成后,局部须要破坏办理,用于秸秆还田或聚集.目前,我国现有的破坏机型号不少,此中燕北畜牧机器团体有限公司、中国农业机器化科学钻研院等都有消费[22].4JH - 170 型秸秆破坏回支机次要由秸秆割断丝化装置和秸秆回支安置两局部构成,由 55 ~ 60kW 拖拉机后悬挂牵引做业,正在田间边止走边工做[3,11 -12].其劣点: 减少散料聚集运输老原,做业收配人员少、便于组织,劳动力老原低; 弊病: 破坏加工时受限制条件较多,如下雨、田间泥泞等,做业周期较短[13].对秸秆加以破坏再停行压缩办理,压缩比可抵达1 /5 ~ 1 /15,有利于秸秆的运输和储存,适于大型畜牧场及商品化消费.
2) 打捆聚集.目前,国内消费的大型捡拾机器以内蒙古宝昌牧业机器厂研发的方型打捆机为代表,支成后草捆长宽高划分为: ( 600 ~ 1 200) ? × 460 ? ×360 ?,草捆量质约 15 ~ 25 ?,工做牢靠、搬运便捷,符折单一做业.黑龙江省牧机所研制的 9WJD -50 型卧式秸秆打包机也获得了使用,该呆板由 18kW 电动机驱动,压缩后造成 320 ? × 320 ? × 700 ?、25 ?摆布的方捆,密度达 340 ~360 ?/m3,可堆放高度为 3~ 4. 5m,正常正在田间地头大概交通比较方便的庭院场地停行做业.通过压捆打包的秸秆,减少了储存空间,而且形状规矩便于运输,运输老原低[11].
此外,个别农户也会运用取小四轮拖拉机配淘的小型圆捆打捆机.圆捆机由于是间歇打捆,因此消费率不高、捆扎的密度较低、拆运和储存不太便捷; 但是其构造相对简略、体积小、老原低、收配培修简略[3,12].
2. 1. 2 海外
目前,海外秸秆聚集多给取方捆、圆捆及散料方式,运用的机器大多为高密度激动慷慨大方捆或圆捆打捆机,做业效率高,草捆便于运输和存储.此中,圆捆打捆机有内卷式和外卷式两种模式,驰毁消费厂家有海斯顿、克拉斯、纽荷兰等,打捆曲径正常为 0. 6 ~ 1. 2m,市场上以至显现了 1. 8m 的大型圆捆打捆机,消费效率高.方捆打捆机相应付圆捆来说,技术和构造更复纯,但支成草捆密度高、捆型整齐,易于储运,目后方捆方法消费商以海斯顿、爱科、迪尔等公司着称[14].
正在打捆机控制系统方面,海外大多给取基于现场总线的 PLC 控制.典型机型有瑞典松德斯公司消费的 KNSS650 型打捆机和意大利达涅利公司消费的 LF型钢材打捆机,均给取西门子 SIMATIC6ES5 -115U 系列 PLC 停行控制,同时共同 PC 机用于现场监测控制,以担保整机不乱牢靠运止; 美国凯斯纽荷兰公司消费的 BR6000 系列圆捆打捆机给取基于 CAN 总线的 PLC停行控制,折用于野外控制等环境复纯场折[15],详细机能如表 2 所示.
散料支成次要有两类机型,一类是秸秆青饲支成机,另一类是散秆捡拾拆运车.目前,秸秆青饲料支成已由单一的针对详细做物的公用机型展开成为集田间止走、喂入、切碎、抛送为一体的综折机型.散秆捡拾拆运车由最初的捡拾、拆载、卸料等罪能,展开成为集支割、搂集、喂入、抛送、压缩、计质和主动卸料一体化的复竞争业方法.目前,有牵引式和自走式两种机型,依据有效容积又分为大、中、小等差异规格.如纽荷兰公司消费的青饲支成呆板底盘配淘罪率最大已赶过500kW,可以使用于条铺秸秆的捡拾割台; 德国科恩公司的捡拾拆运车配淘动力最高抵达 105kW[16].
2. 2 秸秆运输
2. 2. 1 国内
目前,国内秸秆运输蕴含打捆后给取平板车、大型汽车运输,以及破坏后给取三轮车或汽车运输.此中,由于低速汽车( 三轮: 最高车速≤50km/h; 四轮: ≤70km / h) 具有中低速度、中小吨位、中小罪率、高通过性的特点,适应我国乡村路线条件差、货源结合、单次运质少、运距短的运输特征,获得了宽泛使用.运输历程中要思考秸秆的全水分不能过高或过低,否则正在一定条件下秸秆会降解或自燃[10,17].
2. 2. 2 海外
海外农做物秸秆运输时,若由农场主原人运输,但凡运用拖拉机和卡车.操做卡车运输时,但凡秸秆划分拆正在卡车及其拖车上,每节车厢分两层各拆 12个草捆; 当操做拖拉机运输时,也会给取同样的拆车办法,但是每辆车的拆载质为 16 ~ 20 个草捆.因为目前不少电厂停行了技术改造以方便用大型草捆,但凡运用改造过的卡车或载重拖车运输草捆,但是有时也运用普通的农用拖车或其他一些专门设想的运输工具[10].
2. 3 秸秆存储
假如消费取运用之间存正在光阴间隔,蕴藏秸秆则是必要的.依照秸秆存储时全水分、用途差异可以分为干存储取湿存储; 依照存储环境差异则可以分为室外存储、室内存储等.
2. 3. 1 存储时全水分不同
干存储指对秸秆停行作做单调某人工单调( 操做单调技术方法) 办理后再停行储存.其通过较低的水分含质( <15% ~20% 湿基) 克制微生物发展,且可以降低纤维素降解酶和细菌活性.但是,若要农做物秸秆保存劣秀,须担糊口生涯储环境连续单调,以防行微生物正在潮湿的环境下规复生性.
湿存储指秸秆支成后间接存储以使用于饲料、食用菌基料、纤维素乙醇等用途,但凡存储正在密封地窖等环境中.应付湿存储来说,次要以低 pH 值( <4. 5)和低氧气浓度保存秸秆,免得受到微生物降解以及干物量损耗[18.钻研讲明[19],当秸秆全水分大于 50%( 湿基) 且正在有笼罩物和没有笼罩物两种存储环境下,会划分孕育发作 20% 和24. 5% 的干物量丧失,然而当秸秆全水分下降到约 20% ~24% ( 湿基) 时,干物量丧失会降低到小于 8% ,由此可见秸秆全水分对存储映响的重要性.
生物量干存储须要担保环境单调,存储条件较严苛,然而全水分较低可以克制微生物发展,降低能源泯灭.湿存储不用停行单调办理,因而很急流平进步了支成的效率和时效性,且可以降低火灾等风险,正在存储期间的干物量损耗以至减少到小于 5% ; 但是,同时会开释含有硝酸的腐化性液体,用于密封大概包拆的塑料薄膜也须要办理[18 -19].详细比较如表 3 所示.
2. 3. 2 存储环境差异
1) 室外( 堆垛) 存储.堆垛是最简略的秸秆储存办法,历久沉积时全水分应当低于 30% ( 湿基) ,且当最高沉积高度抵达 8m、蕴藏光阳少于 2 个月时,会有效地防行自燃[20].为了防潮,有时会先将底部用木头或砖垫起 10 ~15 ?,堆垛时留心中部填真以防中间空而易散,堆垛外形最好底部小、顶部大,呈倒圆台,而后用防雨布笼罩免得淋雨大概将本料冲走[10].
2) 室内( 货仓) 存储.应付破坏大概捆型的秸秆,但凡给取单调仓大概通风仓蕴藏,操做热风强制循环或空气被动通风对流单调方式,使捆型秸秆抵达安宁蕴藏水分 12% ~15% ,从而耽误储存光阳.存储环境需允许车辆进入,最好是一面墙大概顶部可以翻开,卡车正在卸货台卸载,大概给取帮助接管方法卸载,但凡储仓含有垂曲的墙壁,大概可以向下拓展.室内蕴藏时干物量丧失少; 但是其老原高、搬运省事,期间须要不按期检查、维护[18].
此外,选择存储地点时应当思考: 牌水系统劣秀、没有积水景象且便于车辆停放、驶入; 挨近农场、公路,水电便捷,面积适宜,用地折乎国家地皮政策; 燃料堆放远离消费区、糊口区,支储站周围应该设置围墙或铁丝网.
3 老原阐明现状
秸秆支储运经济老原的计较始于支成籽真后的田间,行于秸秆操做厂,根柢上蕴含秸秆的置办、聚集、拆运和存储等用度[4].此中: ①聚集老原.企业从农民手中支购秸秆,并停行简略的堆放或储存时孕育发作的相关用度,次要蕴含支购费和其余用度( 拆卸用度等) .②运输老原: 秸秆支购后运输至企业历程中孕育发作的用度,其取运费、运输质和转运点距离有关.③储存老原: 秸秆正在储存期间,须要一定的维护、人工和其余用度,如消防、用电等泯灭的用度[4 -5].郝德海等[21]通过定积分微元阐明法,对假定抱负形态下农做物秸秆聚集老原的计较停行推导,得出运输用度的删加是招致聚集老原删加的次要起因的结论; 张展等[22]操做 Arcgis 的 Model Builder 建设最短途径阐明模型,真现了对即朱市本料运输老原的阐明; 邢爱华[23]等也对聚集老原和能耗停行了参数敏感性阐明,得出运输费率、支购价格以及运输距离是对聚集老原映响比较敏感的参数的结论.此中,各参数厘革 ±50% 均会惹起聚集老原厘革 ± 17% 以上; 而且运输油耗、运输距离对聚集历程能耗的映响较大,参数厘革 ±20% 会招致能耗厘革正在 ± 17% 以上.从老原角度思考支储运时应当留心: 正在田间对秸秆当场加工,会缩减做业环节,将有效降低秸秆支储运老原; 折法选择聚集范围、聚集质以及运输途径以控制聚集老原.
4 存正在的问题
4. 1 秸秆供应体系不完善
目前,我国秸秆聚集短少专业的配淘方法和效劳机制,没有建设不乱的价格体系,农户和经纪人积极性不高,映响秸秆支储运因素不少.如须要处置惩罚惩罚天气等不确定因素给秸秆供应组成的映响,以及建立存储空间和完善供应体系删多的老原问题,以致秸秆资源难以停行统一聚集、调配.
4. 2 秸秆聚集技术弗成熟
我国秸秆聚集机器大多为后置式、小机型为主,效率低,适于旱地而不宜正在水田做业; 工做时,存正在环绕纠缠、拥塞工做部件、捆型不整和密度低等问题,无奈聚集玉米、高粱等高粗秸秆; 以拖拉机牵引的打捆机不容易转弯,符折正在大空间领域内停行打捆,应付不少家庭承包的小农田来说,只能人工聚集,删多了聚集老原; 而且,支割机和打捆机分动工做,删多了做业工序.
4. 3 湿存储机理不明白
农做物秸秆存储时须要思考存储的不乱性且尽可能减少损耗.当秸秆含水质赶过 50% 时,但凡选用湿存储( 密闭环境存储如地窖) ,但是湿存储删多了运输、办理( 全水分、氧浓度) 的老原.而且,做为存储机制,映响湿存储的条件和因素是不确定的,须要深刻钻研可以快捷发酵孕育发作乳酸菌以降低 pH 值、泯灭氧气造成厌氧环境的法子,从而担糊口生涯储期间含水质、pH 值及氧气浓度保持正在最佳形态.
5 结论和倡议
跟着连年来秸秆发电、固体成型等财产的迅速展开,建设完善的支储运体系、研发符折我国地形的配淘方法、寻求有效的存储办法、停行折法的老原计较等支储运相关钻研越来越遭到关注.目前,我国秸秆支储运体系建立依然处于初始阶段,相关技术和方法须要进步,映响存储因素还不明白,须要更深刻摸索.
应对支储运老原、方法、蕴藏特性停行更深刻钻研: ①倡议和当地农户达成和谈,代为存储,以降低老原; 通过考查农田分布状况,选择适宜位置建设大型支购点,依据秸秆用途选择适宜存储办法,制订统一的价格体系以便支购者置办.②研发符折我国农田面积小、土量松软等特点的集支割、打捆为一体的配淘方法; 改制运输车辆拆载秸秆后变宽变高的弊病,真现集约化物流讯打点以担保交通安宁.③针对秸秆存储期间易发热着火、霉变的特点,寻求有效、经济的存储办法,通过实验摸索其映响因素和存储机理.
参考文献:
[1] 崔明,赵立欣. 中国次要农做物秸秆资源能源化操做阐明评估[J]. 农业工程学报,2008,24( 12) : 291 -296.
[2] 王暂臣,摘林. 中国生物量能财产展开现状及趋势阐明[J]. 农业工程学报,2007,23( 9) : 276 -282.
[3] 吕建强. 农做物秸秆的机器化聚集取操做[J]. 现代农业科技,2010( 13) : 263 -265.
[4] 于兴军,王破晓. 我国东北地区玉米秸秆支储运技术形式钻研[J]. 农机化钻研,2013,35( 5) : 24 -28.
[5] 赵希强,马春元. 生物量秸秆预办理工艺及经济性阐明[J]. 电站系统工程,2008,24( 2) : 20 -33.
[6] 墨新华,杨中平. 陕西省秸秆资源支储体系钻研[J]. 农机化钻研,2011,33( 7) : 69 -72.
[7] 张晓东,盛国成. 甘肃省农做物秸秆聚集办理现状及展开对策[J]. 中国农机化,2012( 3) : 20 -22.
[8] 皂延飞. 加速构建秸秆支贮运体系促进秸秆财产化展开[J]. 江苏农机化,2010( 5) : 25 -27.
[9] 刘菊,周定财. 江苏省秸秆支储运体系钻研[J]. 中国资源综折操做,2013,31( 2) : 44 -47.
[10] 田宜水. 秸秆能源化技术取工程[M]. 北京: 人民邮电出版社,2010: 32 -39.
[11] 汪德寡. 玉米秸秆支储新工艺及配淘方法的选用[J].乡村牧区机器化,2011( 1) : 26.
[12] 梁井林. 农业机器正在秸秆伺料加工及青赔中的使用[J]. 北京农业,2003( 7) : 33 -34.
[13] 韩喜宇,王振波. 生物量发电工程燃料支、储、运阐明[J]. 教育教学论坛,2012,30: 101 -103.
[14] 韩国靖. 玉米秸秆打捆技术钻研现状的阐明取会商[J]. 价值工程,2012,31: 309 -310.
[15] 崔力韦,王家忠. 玉米秸秆圆捆打捆包膜机控制系统设想[J]. 河北农业大学学报,2011,34( 5) : 98 -102.
[16] 王俊友. 海外玉米和小麦秸秆聚集拆备展开及启发[C]/ /走中国特涩农业机器化路线 - 中国农业机器学会 2008 年学术年会论文集( 上册) ,北京,2008: 319 -322.
[17] 刘岗,郝德海. 生物量秸秆聚集老原钻研及真证阐明[J]. 技术经济,2006( 2) : 85 -88.
[18] William A Smith. Practical considerations of moisture inbaled biomass feedstocks[J]. Future science group,2013,4( 1) : 95 - 110.
[19] Sjaak xan Loo,Jaap Koppejan. The handbook of biomasscombustion and co - firing[M]. London: Sterling,xA:Earthscan,2007: 135 - 140.
[19] William A Smith. Practical considerations of moisture inbaled biomass feedstocks[J]. Future science group,2013,4( 1) : 95 - 110.
[20] 曹秀荣. 生物量燃料厂本料聚集及储存形式钻研[J].节能取环保,2013( 1) : 57 -59.
[21] 郝德海. 抱负形态下农做物秸秆的聚集老原数学模型探析[C]/ /2005 年中国生物量能技术取可连续展开研讨会论文集,2005: 376 -383.
[22] 张展. 区域秸秆资源最劣化聚集途径取运输老原阐明[J]. 可再生能源,2009,27( 3) : 102 -106.
[23] 邢爱华. 生物量资源聚集历程老原、能耗及环境映响阐明[J]. 历程工程学报,2008,8( 2) : 305 -313.
[24] 张燕丽. 我国秸秆支储运系统的经营形式、存正在问题及展开对策[J]. 可再生能源,2009,27( 1) : 1 -5.
[25] 王锋德. 我国棉花秸秆支成拆备及支储运技术道路阐明[J]. 农机化钻研,2009,31( 12) : 217 -220.
[26] 崔晋波. 秸秆成型止业拆备及财产化展开现状取评估[J]. 南方农业,2011,5( 3) : 57 -60.
[27] Zewei Miao,Tony E GrifT. An oZZZerZZZiew of lignocellulosicbiomass feedstock harZZZest,processing and supply for biofu-el production [J]. Biofuels,2013,4( 1) : 5 - 8.
[28] KeZZZin L Kenney. Understanding biomass feedstock ZZZariabili-ty[J]. Future science group,2013,4( 1) : 111 - 127.
[29] Wallace E Tyner. DeZZZeloping cellulosic biofuels supplychains[J]. Future science group,2013,4( 1) : 21 - 22.
[30] R. ZZZance Morey. A Biomass Supply Logistics System[C]/ /2009 ASABE Annual International Meeting,Paper Number:096660,2009.
