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《農作物稭稈收集模式與裝備》

我國在生物質能源利用上進展迅速,其中農作物稭稈的好了是財富,用不好反成為垃圾、禍害。這裏想就農作物稭稈收儲運的模式與裝備問題與大家探討、交流、分享。

壹、我國農作物稭稈情況

我國生物質資源比較廣泛,在森林、草原、耕田裏都有大量未被利用資源。林區的樹下殘枝,灌木(包含檸條、刺槐、竹柳等);草地資源比可耕地的農作物稭稈數量還要豐富;據統計,我國農作物稭稈年產量為7億噸,占全球稭稈年產量29億噸的24%,列世界之首,合標準煤3.53億噸。其中水稻、小麥、大豆、玉米、薯類等糧食作物的稭稈占總量的89%,花生、油菜籽、芝麻向日葵等油料作物稭稈占總量的8%,棉花、甘蔗稭稈占總量的3%。

? 稭稈的含義。稭稈應該指含水量在30%以下的作物莖稈, 含水量在30-67%應統稱為黃儲,含水量在67%以上稱為青貯。如果混為壹談對稭稈總量估算差距甚大,對政策制定會產生誤差。

例如:黑龍江目前擁有2.2億畝耕地,按照現行谷草比的數據計算可產稭稈1.37億噸。但實際上,黑龍江有近億畝的玉米種植,平均畝(每畝666.67平方米)產量為650公斤,實際收集到的玉米稭稈每畝只有400公斤,與籽實的比例為1:0.65,遠遠低於標準測算的1:1.86。造成差異的原因是,收割玉米時莖稈含水量壹般在55%左右,再者根茬部分是不可回收的,因此差異甚大。

壹般糧食作物的稭稈的水分大於30%會迅速發燒腐爛,從現行的收集情況來看,每畝可收集稭稈產量為:玉米稭稈400公斤,小麥稭稈200公斤,水稻稭稈300公斤,大豆稭稈250公斤。我國糧食產量為6.6億噸,稭稈產量也是6-7億噸,總的可回收量為1:1。

稭稈的利用率。稭稈的利用率並不像各地報告成績那樣,達到了80以上,粗略估計,目前我國直接還田作為肥料(15%)、作為飼料(15%)、用於發電、氣化等新型能源(4%)、作為建材等工業原料(1%)、作為食用菌的基料(1%)、薪柴(10%)、廢棄或露天焚燒(56%),這組數據還是比較可信的,也就是說我國每年至少有50-60%以上(4億多噸)的稭稈浪費掉了。

究其原因,除了稭我國的稈綜合利用途徑不多以外,稭稈收集能力不足是整個產業的瓶頸,遠遠達不到像收集糧食那樣的做到顆粒歸倉。

二、稭稈收集現狀

目前稭稈處理是動力主要以環保禁燒為主,農業部門主抓工作,提倡稭稈處理以農用為主,大力還田,之後再做好稭稈的其他利用。稭稈處理方式主要是“還田”和“離田”兩種形式。

稭稈還田。由於稭稈還田來的快,易於實現,得到地方政府的主推。但是還田還有壹些問題沒有得到很好的解決,大量稭稈混合在土壤表層,導致土壤松散,容重下降,結構性變差,形成“稭稈土”。“稭稈土”為病蟲害提供“溫床”,增加蟲害發生率;影響種子發芽、著根;出現“吊根”現象,影響作物早期生長;抗旱、抗倒伏能力差;稭稈碳氮比高,稭稈腐解時與苗爭奪氮源。在北方,漫長的冬季滿足不了稭稈腐熟的溫度和濕度兩個基本條件,覆蓋還田、參混還田都無法升溫,濕度也很難達到60%,不具備腐熟的條件。所以,即使稭稈還田也應該通過收集處理後,再進行過腹還田、堆漚還田、碳化還田等方式進行,壹味全量還田、直接還田等方式會造成農業危害。農墾企業因為有大農機可以深翻35公分還田,但是地方農業沒有這個能力,所以不宜直接還田。

稭稈離田。主要是打捆收集模式。

1、錘撿式撿拾器打捆機,采用錘片和旋刀通過2000轉以上高速旋轉,打碎地面上的莖稈,利用負壓將碎稭稈撿拾起來。這種方式不用摟草機集條,撿拾的比較幹凈,可以處理地面的根茬,但是耗能高、撿拾效率低,壹般每小時只能撿拾1-2噸,單機每天只能收集30畝左右,無法進行大規模作業,只適合小型牧場收集飼料所用。

2、彈齒撿拾的效率較高,配合摟草機,每小時能撿拾30畝左右;壹般作業流程是:收割稭稈後晾曬降水,用摟草機將集條,再用打捆機撿拾打捆,還要用撿捆拖車或抓草機將草捆離田,之後在儲料場碼垛或運輸到用料單位。這種模式因為效率較高,在國內普遍采用。

打捆機分成小方捆、大園捆、大方捆幾種型號,小方捆相對效率低,密度低,壹般捆重20-30公斤,需要人工撿捆裝車,牽引動力在60馬力左右,適於小型地塊,北方已經很少使用了。大圓捆機最為普遍,捆型直徑1.25米,長1.2-1.5米,單捆重量壹般200-300公斤,用網、繩定型,動力在130馬力左右。壹般國產的園捆機價格在18萬左右,進口的需要40多萬元。大方捆打捆機,由於可以不停車作業效率最高,適合大地塊作業,捆重達到400公斤,打捆機的價格壹般在110-170萬元之間,配套動力在230馬力以上,整體重量達到17噸,不適於重茬的夏收作業。

目前國家有購機補貼政策,壹般都在60%以下。

3、其他的幾種收集方式:根據地型不同,作物不同還有壹些不同的稭稈收集方式。

山區、丘陵地帶,不便於稭稈收集設備進入,只能采用人工收割離田的方式。

稻田區容易陷車,有的廠家采用履帶式的設備,也有些廠家在改造成自行走式的打包機,降低轉彎半徑,提高機動能力。

對於半幹的黃儲,有的使用頸穗兼收機,這樣可以收到含雜率低的原料,但效率較低,收集的物料因為水分過高不易儲藏,壹般做裹包處理或用於沼氣或制肥的原料。

收集青貯時壹般采用圓盤收割臺,粉碎後噴到接料的拖車中運送到料場,也有打包後裹膜、灌“腸”方式儲存的。

今年東北有些農戶使用集草籠子,用鏟車和拖拉機或推、或拉,依靠稭稈與地面的摩擦將稭稈裝進“籠子”中。這種辦法是硬性拖拽,耗能大,再者將地面的腐殖土、殘雪等都參合到稭稈堆裏,稭稈品質很差;推滿壹籠子後無法再行搬運,還沒能真正做到離田;稻田等有田埂的地塊無法作業,在雪地打滑也無法作業。

打捆機作業普遍存在的問題。

彈齒打捆機是國外收集飼草使用的,引入到國內收集麥稈、稻桿還可以,如果去收玉米稭稈、豆桿,作業效率和損壞率都不如人意,更不用說收集棉桿、葵花桿、玉米整桿了,尤其在東北壟作狀態下,問題更多。

首先,網繩成本較高,也有網繩汙染。

其次,由於結構問題,濾土效果不好,壹般含土量在15%左右,原料的品質較低。會帶走壹定量的耕層表土,經過2~3次稭稈收集所帶走的土壤,就相當東北黑土區等地區壹年的土壤輕度侵蝕。

再者需要二次撿捆離田作業,這個過程中對土地進行反復碾壓。

還有,在東北稭稈收集作業時間短,冬季會因為雪的融化產生設備打滑或粘粘,不能正常作業。在麥產區作業也僅有5天的時間,使用效率低。

撿凈率低,在東北壟作情況下,總會有2-4個壟溝裏的稭稈撿不幹凈,形成農戶稱謂的趟底子,仍然會影響整地和播種。

設備結構復雜容易損壞。打捆機結構復雜,運動部件多,在壟地作業塵土大,傳統的護圈、凸輪機構極易損壞,沒有修復能力的將無法保證正常作業。

三、新的稭稈收儲運模式

針對上訴問題,需要找到更適合我國國情的稭稈收集方式和裝備,下面介紹壹種新型的稭稈收集方式。

1、基本要求是:

1)收集效率高,每天(10小時計算)單機作業要在300畝以上。

2)收集成本低,每畝地收集成本12元以下。

3)收凈率高,每畝稭稈殘留在,8%以下。

4)含雜率低,稭稈的含雜(含土)率要在5%以下。

5)故障率低,連續工作70小時沒有較大故障,維修簡便,不誤農時。

6)可收集各種稭稈,可兼收矮桿的小麥、大豆,高桿的玉米以及棉桿、葵花桿等。

7)可以壹次性離田,不必二次撿捆作業。

稭稈收集要符合高密度離田的原則,最好是在田間地頭就可以現場生產優質原料。

2、以下幾種模式可以借鑒:

1)現場制粒模式。德國克羅尼公司生產的壹款可以在田間邊收集邊制粒的拖車,在撿拾收集的同時利用旋沖原理,用對輥壓制出稭稈顆粒,每小時產量達到5噸,這種方式堪稱稭稈收集的終極。但是也有設備昂貴,對含水、含雜較高的稭稈也無法現場成型的問題,重車在地裏邊收集邊制粒能耗較大。

2)散草收集模式。草場和儲料場距離很近時比較合理,目前東北地區的五常牛家晨能、吉林農安華能等生物質發電廠,優先收集散料。散料有收購價格低、便於檢驗、不用拆包等優點。壹臺17.5米長的掛車,裝車時用裝載機壓實,每車可以裝載19噸散稭稈,比只能裝73大園捆,重量16噸的板車還要多。以後,稭稈的收集和利用的地點會越來越近,散料在收集後可以直接加工利用,尤其是生物質壓塊、制粒等項目。

3)散草撿拾+現場壓捆模式。在稭稈收集地離使用地點大於10公裏時,可以利用散草撿拾車快速將稭稈運到地頭,然後用移動壓捆機在地頭直接壓制高密度的大方捆。壹般每捆重量達到400公斤,密度達到250公斤/立方米,便於儲存和運輸。壹般用系繩的壓捆機,每天可壓制60噸以上;用套袋的壓捆機每天生產100噸的大方捆。運輸時每臺17.5米長的掛車可裝載35噸的稭稈,運輸成本大大降低。

幾種散草撿拾裝備:

1、稭稈收集機(稭稈撿拾拖車)

1)設備功能。稭稈收集機(拖車)車廂以40立方為主,稭稈收集機由撿拾器、拖車、卸料裝置組成。

撿拾器:采用專利產品,其特點是無凸輪、無護圈結構,該結構目前在世界上尚無先例,這種結構可以把彈齒布置成螺旋狀工作平穩可靠;也可以做成密齒,專門撿拾粉碎後的稭稈;做成鼓型撿拾器是專門為了壹次性撿凈北方壟溝裏的稭稈設計的。新型撿拾器的主要優點是,撿拾量增大,故障率低,維修方便,更換彈齒只用2分鐘(原來最少20分鐘)。

餵入輥配有彈震濾雜裝置,最大限度的過濾泥土和積雪。濾雜功能可以使稭稈收集機(拖車)能夠在雪中作業,冬天作業時間較長,可以收到5倍於秋季(打捆機)的稭稈,由於上凍以後,不怕壓地,含土率低,能收集到高品質的稭稈,經濟價值很高。

車廂部分:采用剛性半軸獨立懸掛,配農用寬胎,做到防陷車,不壓地,適合農田作業,撿拾器可以升高60公分以上,便於過埂,尤其適用稻田稭稈收集。車輛配置的液壓鏈板傳動機構,通過背壓推壓稭稈時有壓實作用,卸車僅用1分鐘;全車動作用PLC控制操作,作業只需1人進行操作。

卸料裝置:采用液壓馬達驅動鏈板卸料,每車卸料只需要1分鐘。

2)收集效率:稭稈收集機由於作業時不停車、不纏網效率很高,每天(10小時計算)可以收集玉米稭稈120噸,作業面積300畝;撿拾壹車稭稈(40立方)僅用十幾分鐘,在含水30%情況下,重量為5噸,相當於20個大園捆。

3)收集量,因為冬季可以雪上作業,單車收集100天可以得到1.2萬噸稭稈,相當於2萬多畝地,是打捆機(秋季每臺作業2千噸,4千畝)的5-6倍,可節省大量的設備采購費用。

4)作業成本:稭稈收集機(拖車)將散料收集到地頭,每畝的油耗4-5元,人工1.5元/畝,如果忽略設備折舊,每畝成本只需要6-7元,核計每噸約為不足20元,是稭稈離田成本最低的壹種。而園捆打捆機將稭稈收集到地頭每噸在70元左右。

5)設備價格:稭稈收集機(拖車)目前售價為20萬元,如果能得到政府補貼支持將會得到更好的推廣應用。該車可以作為農用車輛全年使用。

6)其他優勢:沒有網的汙染;做到車過地清,免除了二次撿包作業,可以馬上進行秋整地,做到不誤農時。冬季作業可緩解農忙。

2、稭稈撿拾過濾揉搓機。該設備有撿拾、上料、濾雜、揉搓等功能,撿拾的稭稈經過濾雜和揉搓,噴出飼料級的稭稈。效率每小時10噸以上,通過調整過濾輥濾網定刀,降低稭稈含雜率,調整揉搓機定刀調整揉搓的細度,是壹種做飼料級原料的高效裝備。

3、移動液壓壓捆機。可有柴油機、電機、拖拉機驅動,可以在現場作業,現場就可以生產高密度的大方包,遙控操作,有送料倉和預壓倉,取消了切刀,做到主缸動作壹次就能壓制壹捆,效率很高;配有套包的機型可以每天壓制100噸的稭稈。

固定園捆壓捆機。可以在草料堆現場壓制大圓捆,每天達到120噸。

利用稭稈收集機、稭稈撿拾濾雜揉搓機、移動液壓壓捆機等設備,可以形成移動的工廠,在田間地頭生產高品質的散草、高密度草捆和現場壓塊、制粒。這種模式可以高效、經濟、高品質的現場處理農作物稭稈。

四、發展方向

稭稈收儲運體系運行將會像糧食體系壹樣運營,稭稈收集時有完善的跨區服務隊伍,有健全的經紀人制度,社會資源市場化調配,有稭稈資源平臺,有稭稈網上銀行。

稭稈收集符合高密度離田的原則,按照高效、低成本、設備配套、裝備維修率低、稭稈品質高、稭稈收凈率高的要求,應用新型的裝備和適用的收儲運模式。做到稭稈收儲運全程的機械化。

做到簡化稭稈收集流程,用撿拾拖車作業,做到車過地清,馬上可以進行整地作業。稭稈加工屬地化,在地頭、現場進行加工,包括壓捆和壓塊(制粒)。

建立完善的稭稈收儲運體系,由於稭稈密度低和糧食儲放不同,需要在現場設置儲料場,村級儲料點,鄉級儲料中心,結合用料單位需求有計劃的調度。

裝備村級化,達到每個村屯都能配置壹套稭稈回收裝備,每個縣級地區都有稭稈加工使用企業。

哈爾濱萬客生物質科技有限公司

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