文章作者：刘武胜 王克鹏 段 勇0 引言生物质能是全球重要的可再生能源，技术成熟，应用广泛，在应对全球气候变化、能源供需矛盾、保护生态环境等方面发挥着重要作用，是继石油、煤炭、天然气之后的第四大能源，成为国际能源转型的重要力量。我国农林生物质资源丰富，能源化利用潜力大，全国农作物秸秆年产生量约为8 亿吨，除部分作为造纸原料和畜牧饲料外，大约3.4 亿吨可作为燃料使用，折合约1.7亿吨标准煤；林木枝桠和林业废弃物年可获得量约9 亿吨，大约3.5 亿吨可作为能源利用，折合约2 亿吨标准煤，具有大规模开发利用的物质基础。丹麦是世界上最早应用秸秆发电的国家，自1988年建成世界上第一座秸秆直燃发电厂以来，截止到目前已建立了130 家秸秆发电厂，并向瑞典、芬兰、西班牙等多个欧洲国家提供技术和设备。其中，利用丹麦技术位于英国坎贝斯的生物质能发电厂是目前世界上最大的秸秆发电厂，装机容量达到3.8 万千瓦，年消耗秸秆20万吨，秸秆包尺寸1.2 m×1.3 m×2.4 m，重约520 kg，平均密度约130 kg/m。芬兰与丹麦联合建立了世界最大的农林废弃物循环流化床发电厂，既能完全烧煤，又能完全烧农林废弃物，通常混燃农林废弃物的比例为50%，秸秆包尺寸为0.71 m×3 m、重约450 kg 的圆捆。由此可见，丹麦的秸秆发电技术已走向世界，并被联合国列为重点推广项目。秸秆储运体系建设对保障秸秆离田产业化利用具有不可替代的作用。发达国家的秸秆收储运已形成了与秸秆综合利用产业相衔接、与农业技术发展相适宜、与农业产业经营相结合、与农业装备相配套的技术装备体系，实现了大面积、机械化、专业化、自动化作业，满足了秸秆原料化、能源化等产业化发展需要。我国秸秆收储运体系处于起步阶段，缺乏合适的技术与规模。据统计，2017 年业内65% 的企业实现了盈利，但真正盈利的企业并不多，大部分企业盈利仅两三百万元。20% 的企业处于盈亏平衡点，还有15% 的企业亏损。大部分秸秆发电企业生产经营困难重重，究其原因是秸秆发电技术落后导致。在通常情况下，燃料分为黄色秸秆和灰色秸秆两种。黄色秸秆主要是指玉米秸秆、小麦秸秆、稻草、树叶等；灰色秸秆主要是指棉花秸秆、树枝、荆条等木质秸秆。黄色秸秆由于密度小、体积大的特性，输送难度更大。秸秆发电中黄杆利用率少，大部分企业不愿烧黄杆，原因是燃料收集困难、燃料供应链不稳定。因此，燃料的收储运成为秸秆发电企业盈利与否的关键。另外，厂内燃料库储运装备仍在使用通用起重运输设备，缺乏针对秸秆包储运的专用设备，更缺乏自动化、智能化储运技术。因此，加强秸秆包燃料收储运技术研发，研制秸秆包燃料库储运技术与装备，满足秸秆发电工程燃料的储运需求，是秸秆发电项目实现燃料储运高效、自动、智能、经济、环保理念的关键。1 秸秆包燃料库储运工艺流程在秸秆包燃料库内，主要由库管系统自动安排库区码放并指挥秸秆包抓具起重机自动完成卸车上料或卸车入库、出库上料、倒库、拼库等工作。1）秸秆包卸车后上料如图1 所示，该工艺流程为半自动卸车→测湿、称重并报表管理→分包平台上料→分包→链板输送→破碎机。图1 包型秸秆发电工艺流程2）秸秆包卸车后入库存储（出库、盘库、理库）该工艺流程包括入库、出库上料、到库、拼库、盘库、理库等工作。其中，入库流程为半自动卸车（见图2、图3）→测湿、称重并报表管理→入库码垛（见图4）；出库上料流程为出库（见图5）→分包平台上料→分包→链板输送→破碎机（见图6）；倒库流程为利用卸车或上料的空闲时间，将距离上料平台较远的秸秆包倒运到较近的库区，利于快速上料，提高工作效率；拼库流程为将拣选卸车的非整列秸秆包单独码放在拼包库区，自动拼接成整列秸秆包，用于上料；盘库、理库的流程为盘点库存、整理库存。秸秆包码放时间达到极限时，为防止下层堆放的秸秆包被压变形、秸秆垛歪斜、倒塌，需将下层的秸秆包倒垛到上层存放或优先出库。图2 秸秆包运输入场图3 秸秆包卸车图4 秸秆包入库、码垛图5 秸秆包上料图6 分包平台- 整列分包输送2 秸秆包燃料库储运系统关键技术与装备2.1 秸秆库自动化、智能储存管理系统秸秆库自动化、智能储存管理系统包括无货架秸秆包储存库智能管理、秸秆包储运设备调度和监控系统，主要技术参数和功能有堆码层数（6 ～ 9 层）、堆码区域分配（标准料区、拣选拼包料区、理货区域，见图7）、出库方式（先进先出、就近出库）和库管内容（根据包型尺寸智能分区、堆放时间监控、湿度监控、拣选拼包）等。秸秆包自动化、智能化储运系统集成地管理、协调和调度秸秆存储区和储运设备的活动，并及时与外部输送等其他系统交换信息。主要用于稻草、麦秸、玉米秸等包型黄色秸秆的装卸、储运，具有出入库管理、料区分配、包型判断、拣选拼包码放、堆放时间判断、倒库分配、湿度监控、故障诊断等识别和判断功能，结合秸秆包抓具起重机拣选、测湿、称重、故障自动诊断，以及分包平台整列分包、智能跟进等储运设备的智能化，实现储运系统自动卸车、自动上料、自动出入库、自动盘库、自动拣选拼库、自动倒垛、自动定期清库等工艺流程，实现燃料库区的智能化管理和储运设备的智能化调度。图7 秸秆包库区堆码布置图2.2 智能化双列秸秆包抓具起重机秸秆包抓具起重机主要用于稻草、麦秸、玉米秸等黄色秸秆包（捆）的装卸、储运，需要完成运输车的卸车、输送线上料和秸秆库的存储等作业流程，有的还需要秸秆包的湿度检测和称重计量及秸秆库的报表统计功能，为了提高生产效率、降低操作员劳动强度，一般需要全自动控制或半自动控制功能。其主要技术参数：起重量为12.5t、14 t；跨度为20.5 m、22.5 m、31.5 m；工作级别为A8；操作方式为手动+ 半自动+ 全自动；抓取包数为2×4 包、2×5 包、2×7 包。全自动控制是指多台起重机和多跨秸秆库的控制系统在与秸秆库交通控制、运输车停车定位、输送设备上料信号、运输车司机操作终端信息、与中控DCS 的信息传递等联合控制的基础上，使起重机具有自动卸车、自动直接上料、自动入库储存、自动出库上料、自动倒垛、自动定期清库、自动报表统计等功能。另外，还有拣选卸车、秸秆包包长可调、自动分包计量、秸秆包湿度自动分包检测、湿度超标秸秆包的自动释放、故障自动诊断与报警等功能用于更高要求的项目。2.3 整列分包输送的分包平台及跟进链板输送系统整列分包输送的分包平台及跟进链板输送系统（见图8 ～图10）的主要技术参数：分包数量为2×4 包、2×5 包、2×7 包整列输送，分包速度为跟进破碎机速度。秸秆包为双包并列运输，储存的宽度为2.4 m 左右，破碎机的破碎能力和动力无法承受如此宽度的双包破碎。整列移动分包装置包括分包平台、过渡链板机和喂料链板机，实现最大外形尺寸的双包并列运输和单包破碎节省破碎机能源消耗的自动化输送工艺。分包平台由两台链板机并行排列，合并而成。每台链板机带有单独的平移装置，将秸秆起重机并列吊运的秸秆包分成单列对准下游的过渡链板机，再经过喂料链板机直接为破碎机进行单包供料。喂料链板机运行速度与破碎机进料速度一致，连续向破碎机均匀供料。智能跟进过渡链板机可适应多种包形尺寸并具有快速接收上游分包平台的间歇性来料，快速向喂料链板机输出，智能跟进消除两次分包作业间隔产生的秸秆包间隙，还能根据破碎机的破碎生产率和喂料阻力调节喂料速度，实现秸秆包连续、均匀地进入破碎机，保证破碎效果。图8 分包平台、链板机布置图9 整列分包平台、链板机图10 整列分包、等待上料2.4 智能化秸秆包抓具及无线传输与遥控技术针对我国道路运输限界尺寸和车辆的现状，研制可适应多种包形尺寸并具有可伸缩调整（见图11）、称重检测、掉包检测、湿度检测、拣选功能（见图12）的秸秆包抓具，抓具采用智能监控技术（见图13）、故障诊断与远程在线监控技术、无线通讯及遥控技术、贸易计量级称重技术。图11 秸秆包长度可调节图12 拣选卸车图13 无线传输、智能监控3 秸秆包燃料库储运系统应用前景秸秆发电是典型的分布式能源，是新时代生态文明建设和生态环境保护中不可或缺的刚性需求和源生动力，是惠农兴农的民生工程，是乡村振兴、精准扶贫的重要手段，是推动农村能源革命的重要抓手，是发展绿色生态农业和农业循环经济的重要支撑，是县域燃煤清洁替代、清洁供热的最佳选择，是城乡基础设施的重要组成部分，具有环境保护和普惠民生的天然属性，有利于开辟农名就业新渠道，增加农民收入，提高农村生活水平，有利于农村和谐社会的建设，在农林废弃物资源化利用、大气污染防治、改善生态环境、清洁供热、乡村振兴、解决“三农”问题、精准扶贫、城镇化建设、节能减排、绿色能源推广等方面发挥了重要作用，为贯彻落实国家五大发展新理念，实现“绿水青山就是金山银山”的战略构想，为建设生态文明、建设美丽中国、全面建成小康社会做出新的重大贡献，具有显著的社会和环境效益。目前，各国政府广泛重视开发和利用秸秆发电技术，纷纷制定相应的发展计划，将秸秆发电作为21 世纪可再生能源的发展重点。我国相关部门及各省市均制定了发展规划或产业、装备政策。秸秆燃料自动化、智能化储运装备，可以建立健全秸秆收集、储运、加工、利用的完成产业体系，推进农林生物质发电规模化、专业化、产业化发展，显著提高农林生物质能源在可再生能源中的比重，促进能源结构调整和现代农业、林业发展。秸秆燃料储运装备充分考虑我国生物质燃料的多样性、投资的可行性，形成了规模化生产和工业化应用。符合可复制、可推广、可持续的“三可”推广模式，符合国家产业、科技、能源和环保政策，具有更大的市场需求，具备更广阔的推广应用前景。参考文献[1] 蒋大华，孙康泰，亓伟，等. 我国生物质发电产业现状及建议[J]. 可再生能源，2014，32(4)：542-546.[2] 孙宁，王飞，孙仁华，等. 国外农作物秸秆主要利用方式与经验借鉴[J]. 中国人口资源与环境，2016(S1)：469-474.[3] 谢忠泉，宋小斌，刘尧. 生物发电黄色秸秆输送系统的研究[J]. 起重运输机械，2009（12）：5-7.[4] 生物质能发展“十三五”规划. 国能新能[2016]291 号.[5] 关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见. 工信部节[2017]250 号令.作 者：刘武胜电子邮箱：13901374876@163.com收稿日期：2018-10-29举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章历史最大规模绿证交易完成交割、助力实现我国“碳中和”目标预见2021：《2021年中国垃圾发电产业图谱》(附市场现状、区域结构、竞争格局等)2020年中国双胞蘑菇产业市场现状与竞争格局分析江苏、河南集中度高清洁煤电有了新目标丨煤电转型增效系列报道③2021年种地有何补助？农民种地有啥补贴？
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