浅谈我国秸秆收集技术与秸秆收储运运行模式

浅谈我国秸秆收集技术与秸秆收储运运行模式作者：江苏省农业机械试验鉴定站刘艳艳摘要：本文针对我国目前秸秆收获机械现状，搜集现有资料简要概括了目前水稻、小麦、玉米等主要农作物秸秆收集技术与装备，提出了三种秸秆收储运运行模式并对其进行了初步探讨，为秸秆收储运体系提供参考依据。关键词：秸秆、收集、收储运模式、打捆机0前言我国每年的秸秆量为7亿吨左右，除一部分秸秆用于能源化、饲料化、肥料化外，仍有1/3秸秆尚未得到利用。这些未被利用的秸秆大部分采用简单的处理方式-焚烧，大量的秸秆资源被浪费。秸秆焚烧不但不能给农民创益，而且会造成严重的大气污染以及空中、地面的交通问题，此外秸秆焚烧还容易引发火灾，威胁人们的生命财产安全以及破坏土壤结构，降低还田质量，不利于农村的可持续发展战略。我国农作物秸秆资源量大、类多而且分散分布广、收获季节性强、即地保存性差、收集费时费工、堆放密度低、贮存占地面积大、易燃、易霉，目前依靠传统收集技术与手段,已经无法实现秸秆的快速收集更难以满足工业化利用的规模。现阶段我国秸秆收集储运机械化整体水平还比较低。关键技术环节和装备尚处于起步阶段，已经成为严重制约农作物秸秆规模化、商品化、产业化利用的主要瓶颈。无论是饲料加工、有机肥加工、造纸、饲料化处理、气化处理还是秸秆发电，农作物秸秆的综合利用首先需要解决的问题就是秸秆收集问题，无法提供有效的机械进行收集，秸秆的综合利用就无从谈起，鉴于秸秆的相对利用价值和经济价值，发展使用成本较低的收集机械是目前我国急需解决的问题。1我国主要农作物秸秆收集技术发展现状我国从70年代末期开始从美国、法国和当时的西德等国引进捡拾压捆机，采用捡拾压捆工艺收获牧草和秸秆，与此同时开始自行研制国产捡拾压捆机。20世纪80年代初研制成功并在吉林、江苏和内蒙古等地投入生产和使用。我国秸秆收获机械的真正起步大约在2000年左右，从德国CLAAS公司、美国CNH（凯斯-纽荷兰）公司、美国JOHNDEERE（约翰迪尔）公司引入小方捆打捆机开始，我国陆续研发了小圆捆打捆机、正牵引小方捆打捆机、侧牵引小方捆打捆机以及二次压缩机等产品，高密度大方捆和大圆捆打捆机目前国内还是空白。由于起步较晚，加之研究经费不足、生产手段较为落后，产品性能及可靠性偏低，与之相配套的设备严重不足，除搂草设备国内有少量生产外，其他相关设备基本属于空白。由于小型打捆机自身结构的限制，密度的大幅度提高是极其困难的，继续研发与之相配套的高密度二次压缩机，以减少运输和储藏成本也是亟待解决的问题。1.1水稻、小麦秸秆收集技术与装备发展我国目前对水稻、小麦秸秆的处理一种是秸秆直接粉碎还田，采用带秸秆切碎和抛撒功能的联合收割机或者在全喂入联合收割机出草口处装配专门的秸秆切碎抛撒装置进行联合收获作业，一次性完成水稻切割喂入、脱粒清选、收集装箱、秸秆切碎抛撒等多道作业工序。我国目前对水稻、小麦秸秆的主要收集方式如下：（1）采用打捆机设备将其在田间直接收集打捆（现在秸秆收获普遍使用的设备是直径60、80、120cm的捡拾圆捆设备和截面尺寸36X46cm的小型捡拾方捆设备）或者先采用打捆机设备将秸秆收集，然后再采用固定式打包机（打捆机）将收集的秸秆进一步压缩，便于秸秆运输和储存。目前国内有很多厂家生产打捆机设备。如河南豪丰机械制造有限公司（9YK-1.7方草捆压捆机9YKS-1.5根茬收割方捆压捆机）、上海苜邦机电制造有限公司（9KF系列的方草捆压捆机）、上海世达尔现代农机有限公司（THB系列的方草捆打捆机）、沈阳方科机械制造有限公司（江苏苏欣农机连锁）（FSB系列的方草捆打捆机）、中国农业机械化科学研究院（9YFQ-1600方捆打捆机）、中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院（9FYQ跨行式秸秆捡拾打捆机）。固定式打包机（打捆机）生产企业有中国农业机械化科学研究院（4YFY-60秸秆打捆机）、江苏朝阳机械有限公司（CYDB-4000双箱秸秆打包机（压捆））以及现代农装科技股份有限公司（YD-40固定式液压打包机）等，如下图1所示。HB-2060型捡拾压捆机THB-2060型捡拾压捆机4YFY-60秸秆打捆机秸秆的圆捆打捆机设备秸秆的圆捆打捆机设备液压秸秆打包机图1不同企业打捆机（压捆机、打包机）图1中的上海世达尔现代农机有限公司的THB-2060型捡拾压捆机以及秸秆圆捆打捆机设备主要是在田间完成水稻或者小麦的秸秆收集工作。临清市嘉禾机械制造有限公司液压秸秆打包机以及中国农业机械化科学研究院4YFY-60秸秆打捆机主要是将田间收集的秸秆做进一步处理，便于秸秆运输储存，这是秸秆收集两类典型代表设备。（2）采用自走式秸秆捡拾打捆机设备。前面提到的水稻小麦秸秆捡拾打捆机都需要拖拉机配套动力提供牵引力，目前江苏常发锋陵农业装备有限公司正在研制生产一种自走式的秸秆捡拾打捆机。它是在山西省侯马市西新城农机厂生产的4ZSK-2000型自走式麦草打捆机的基础上研制的。如图2所示。这种自走式捡拾打捆机采用了专用底盘、自带动力，解决了现有秸秆打捆机不自带动力问题，而且样机前面带有秸秆茬修剪装置的专用割台，解决秸秆高留茬问题。整机外形比现有牵引式打捆机大幅缩小以增强小田块的通过性，通过把打捆机集成到专门的研制底盘上，缩小外形尺寸，提高操纵舒适性。目前此样机还未推广使用，只是试行阶段。（3）移动式秸秆制粒机样机。移动式的秸秆制粒机或者移动式的秸秆收集压缩成型机实现起来比较困难，目前没有成功的机型。有这方面的专利以及有些企业对此种样机进行了试制研究。专利号为200720157753.9就是一种移动式秸秆即时收集压缩成型机实用新型。主要由拖拉机、秸秆收集装置、秸秆粉碎装置、风力传送装置、除尘装置、秸秆成型结构以及成型棒料收集器组成。1.2玉米秸秆收集技术与装备发展目前我国玉米秸秆利用方式主要有三种：一种为青贮饲料；另一种是粉碎还田；第三种为收集利用。前两种技术采用的设备可分为玉米青贮收割机图3和玉米联合收获机图4。玉米青饲收割机技术已经非常成熟，除了与拖拉机配套的悬挂式、牵引式等机械外,还有自走式联合收获设备。玉米秸秆粗壮、高大、节硬、表皮密实,在摘穗时水分含量较高不适合直接打捆作业是造成玉米秸秆机械收获的关键因素。我国玉米秸秆收集还主要以人工为主,机械化收集研究刚刚起步。现有的研究技术主要集中在固定式打捆，采用用于废品收集的液压式打捆机，采用人工上料、人工穿绳捆扎，但是此种方式人工劳动强度高，生产率太低且成本高。另一种方式就是通过玉米联合收获机作业将摘完穗的玉米秸秆切碎或调质,放置田间自然晾干，当秸秆降至合适的水分时利用捡拾打捆机、大方捆打捆机或圆捆机进行收获。最近几年来有关单位也从国外引进了方捆打捆设备进行试验或者采用技术相对成熟的国产小型打捆设备进行改造。但是普遍存在着缠绕、堵塞工作部件、结构强度不足、捆型不整、密度低、可靠性不高的问题。针对我国一年一熟、一年两熟种植区的不同农艺和自然干燥条件,要下力度研究玉米秸秆收集的实用技术，从系统工程的角度出发解决玉米联合收获技术、秸秆收获技术相互配套的问题，填补玉米秸秆收集等机具空白。2我国秸秆的收储运发展模式我国具有丰富的农作物秸秆资源。由于秸秆分布分散、收获季节性强，秸秆收集、储存和运输成为秸秆大规模利用的主要瓶颈。因此，如何建立合理、高效的秸秆收储运体系是秸秆生物质能产业发展必须首先解决的关键问题。本节通研究江苏图2自走式秸秆捡拾打捆机丹阳云华农业机械有限公司直燃发电示范项目、中节能宿迁秸秆直燃发电示范项目、国能射阳秸秆直燃发电示范项目、保利协鑫的宝应秸秆直燃发电示范项目等秸秆收储运体系，总结出了三种具有代表性的秸秆收储运模式：一是发电部门自行运作模式；二是以秸秆经纪人为主体的分散型收储运模式；三是以专业秸秆收储公司为主体的集约型收储运模式。2.1发电厂自行运作模式发电厂自行运作模式是电厂刚刚初建，电厂设备、规模以及相对的配套设施相对简单情况下发电厂自行对秸秆原料进行收集、晾晒、储存、保管、运输等工作的运作模式。此模式是在农作物秸秆产量集中的地区，分布的服务半径为50km以内的秸秆收购点，在收购点进行原料的初加工（压缩、打捆），并设定一定规模的初级贮存场，以打完捆的原料进行码垛储存；在发电厂建设二级原料贮存场，以储备正常生产二个星期需要原料的量，保证安全生产。在安全管理上，以防火、防霉为首要因素。江苏丹阳云华机械有限公司刚刚运作还不完善，秸秆收储采用了此种模式。2.2分散型收储运模式分散型收储运模式主要以秸秆经纪人为主体，由秸秆经纪人把分散农户组织起来，为企业常年提供秸秆原料。发电企业从周边农村挑选有经济头脑、有启动资金的农民，培育为秸秆经纪人，专门负责秸秆原料的收集、晾晒、储存、保管、运输等任务，由一批秸秆经纪人负责为企业提供秸秆原料。秸秆经纪人一般采取两种方式收购秸秆：一是经纪人自己购置运输车辆，设立简易储料场．从农户手中收购秸秆，存放在储料场，定期向发电企业供应原料；二是秸秆经纪人培育一批秸秆收购户，并定期预支给收购户周转资金，用来收购秸秆、购买手扶拖拉机等农用运输工具，由这些收购户常年走村串巷收购秸秆，并负责直接运送到发电厂。由经纪人负责与电厂定期结算，并与小散户们进行利润分红。2.3集约型收储运模式集约型秸秆收储运模式主要以专业秸秆收储公司为主体，负责原料的收集、晾晒、储存、保管、运输等任务。并按照发电企业规定的统一质量标准，对农户或秸秆经纪人交售秸秆的含水、含沙和霉变程度进行质检、称重、支付货款、打捆（标准捆）、堆垛、统一防潮、防火和保存。秸秆收储公司，一般是以乡镇为中心，按照一定储量规模，在一定区域范围内，分散设立一个或若干个秸秆收储点，形成一个收储网络系统，调控秸秆收储量并按电厂原料使用需求，及时、保质、保量运送秸秆到厂。秸秆收储公司对秸秆实行分散收集、统一储运管理。以现有农户或秸秆经纪人作为秸秆的主要收集者，将秸秆收集、晾晒后，按照收储公司的要求统一运送到秸秆收储点进行储存、保管。还有些收储公司通过培育秸秆农民合作组织。与合作组织签订合同，规定收购的数量、质量、价格等内容，由专业合作组织把分散农户组织起来，负责原料收集、预处理和小规模储存，然后根据需要定期运送到收储站．逐步形成从农民合作组织到秸秆收储公司再到发电企业这样一个秸秆收储运体系，保证了原料的长期有效供应。2.4发电厂自行运作模式、分散型收储运模式、集约型收储运模式的优缺点采用发电厂自行运作模式，发电企业原料的供应不会受制于秸秆经纪人，省去了秸秆供应商、秸秆经纪人等很多环节，发电厂不受秸秆供应商、秸秆经纪人限制，保证了秸秆收购价以及秸秆供应的稳定性。缺点是发电厂需要一定的人力物力和财力投入，需要自己投资购买秸秆收集设备并需要对秸秆进行压缩打捆等预处理工作，还需要建立初级、二级收贮点以及必要的防雨、防潮、防火和防雷等设施建设。此外此种模式在秸秆集中范围50Km以内建立秸秆收购点，受地域限制明显。采用分散型收储运模式，将收储运分散问题转移到广大农村和农户来解决，将收晒储存问题化整为零解决。发电企业不需投资建设收储运系统，大大降低了发电企业的投资、管理和维护成本。但这种模式的缺点是发电企业的原料供应在很大程度上受制于秸秆经纪人，而秸秆经纪人不隶属于任何组织，管理相对松散。随着发电企业数量的增加和规模的扩大，秸秆需求量增加，企业之间存在原料竞争，秸秆经纪人为了追求最大利润，会随机抬高收购价，或将秸秆送到其他竞争性企业，而发电企业为了确保原料的常年供应，不得不抬高收购价，致使原料成本大幅度增加，甚至面临因原料缺乏而停产的危机。采用集约型收储运模式。秸秆收储运公司需要建设大型秸秆收储站，占用土地多，还要进行防雨、防潮、防火和防雷等设施建设，并需投人大量人力、物力进行日常维护和管理，一次性投资较大，折旧费用和财务费用等固定成本较高。但秸秆发电企业通过与收储公司签订供货合同。使秸秆的供应变成企业法人之间的商业活动。从根本上解决了秸秆供应的随意性和风险．能够确保秸秆原料的长期稳定供应。而且秸秆收储公司采用先进的设备和技术对秸秆原料进行质检、粉碎、打捆等，确保秸