林木生物質(zhì)資源集料物流系統及裝備配置

第40卷第11期林業(yè)機械與木工設備Vol 402012年11月FORESTRY MACHINERY WOOdWOrKINg equIPmentNov.2012試驗與研究林木生物質(zhì)資源集料物流系統及裝備配置吳兆遷1,牛曉華1,史延輝l中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)硏究所,北京10001;2:國家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機械硏究所,黑龍江哈爾濱150086;3.黑龍江省亞布力林業(yè)局亮河苗圃,黑龍江尚志150633)摘要:林木生物質(zhì)資源收集及運輸過(guò)程是典型的物流系統工程,是我囯生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)試驗、試點(diǎn)示范和產(chǎn)業(yè)化研究的瓶頸問(wèn)題。概述了林木生物質(zhì)資源集料物流系統的定乂、系統要素、系統模式的建立,給岀了林木生物質(zhì)資源集料物流系統的裝備配置。關(guān)鍵詞:林木生物質(zhì);物流系統;粉碎機;裝備配置中圖分類(lèi)號:TS64;S216文獻標識碼:A文章編號:2095-2953(2012)11-0028-04Woody biomass Resources Collection and Logistic System andEquipment ConfigurationwU Zhao-qian, NU Xiao-hua", SHI Yan-hui2. Hard(1. Forestry New Technology Research Institute, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China;Din Research Institute of Forestry Machinery, State Forestry Administration, Harbin Heilongjiang 150086, China3. Lianghe Nursery, Heilongjiang Yabuli Forestry Bureau, Shangzhi Heilongjiang 150633, ChinaAbstract: Woody biomass resources collection and transport process is a typical logistic system engineering and a bottleneckproblem with Chinas biomass energy development and testing, pilot demonstration and industrialization research. Thedefinition, system elements, system mode establishement of the woody biomass resources collection and logistic system aresummarized, with the equipment configuration for the system presentedKey words woody biomass; logistic system; grinder; equipment configuration0前言隨著(zhù)近年來(lái)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源短缺問(wèn)題日益嚴重。生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用是我國能源戰提到生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用,人們就會(huì )想到生物略的重要組成部分。林木生物質(zhì)資源作為我國最大質(zhì)如何變成柴油、酒精、沼氣,生物發(fā)電和生物基新材的可再生碳資源,存量豐富、開(kāi)發(fā)潛力巨大。提高資料等高新技術(shù)。其實(shí)這些技術(shù)我國在“十一五”期間就源利用率,開(kāi)發(fā)利用多種可再生能源勢在必行。目已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展和突破,現在的關(guān)鍵問(wèn)題是如前,我國現有喬木林中大部分是中幼林面積1.05億何高效、低成本地把林木生物質(zhì)資源收集起來(lái)并加以hm,其中近5000hm2急需開(kāi)展撫育經(jīng)營(yíng)。據有關(guān)利用。原料收集、處理、運輸過(guò)程是典型的物流系統工專(zhuān)家分析測算,這5000萬(wàn)hm2中幼林如果按照常規程,這是生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用的基礎和前提,也是我國生長(cháng),到2020年可增加森林蓄積量14億m;如果進(jìn)H煤化工加森林蓄積效途徑之的林木枝丫基金項目:林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項經(jīng)費項目“高品質(zhì)生物基剩余物,這些剩余物如不有效快速回收,不僅會(huì )造成燃料油定向催化合成產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”(201204801)資源的巨大浪費,而且還極易引發(fā)森林病蟲(chóng)害和火第1期吳兆遷,等:林木生物質(zhì)資源集料物流系統及裝備配置9災。在我國大約有占全樹(shù)近50%的樹(shù)根和樹(shù)冠被扔(3)資金要素。沒(méi)有資金談物流系統沒(méi)有任何意義。在伐區得不到有效利用,全國每年可收集的伐區剩余12.2支撐要素物約有2億t。林木生物質(zhì)資源集料物流系統是建立在林區居民身邊的,是需要他們直接參與的生產(chǎn)活(1)設施要素。設施是組成林木生物質(zhì)資源集料處動(dòng),是可以為林區提供最熟悉、最直接、最可靠的就理物流系統運行的基礎物資條件,包括林區道路、橋業(yè)和增收方式。開(kāi)展林木生物質(zhì)資源集料物流技術(shù)梁、加工場(chǎng)地、倉儲設施、能源設施等。的硏究對充分高效利用有限的林木資源,凈化環(huán)境2)裝備要素。物流裝備在很大程度上決定了系統優(yōu)化資源消費結構,構建資源節約型的經(jīng)濟發(fā)展模的運行效率,如枝條歸集機械、碎化設備、裝卸機械、運式和加強社會(huì )主義新農村建設,促進(jìn)人與自然和諧輸設備、儲存設備等發(fā)展,實(shí)現我國經(jīng)濟、社會(huì )的可持續發(fā)展具有長(cháng)遠(3)信息網(wǎng)絡(luò )要素。信息是現代物流系統的靈魂,性、全局性、根本性的戰略意義。其是指與系統運行有關(guān)的資金信息、生產(chǎn)信息、傳送環(huán)1林木生物質(zhì)資源集料物流系統概述境等。123功能要素1.1系統定義林木生物質(zhì)資源集料物流系統是指為達到高效、低(1)加工處理要素。為了提高物流系統整體的運轉成本收集利用林木生物質(zhì)資源而設計的相互作用各要效率,需要進(jìn)行枝條歸集打捆、粉碎,林果脫殼、去翅等素的統一體,是在適宜的作業(yè)季節、立地條件,由所需要加工作業(yè)運轉的林木資源、采集機具、打捆機具、碎化設備、運輸(2)運輸要素。包括林地運輸、短途運輸、長(cháng)途運輸等。工具、道路設施、燃料、人員及通信等所構成的系統(3)儲存要素。包括枝條晾曬、散料儲存等。124軟要素12系統要素般要素軟要素是指保證林木生物質(zhì)資源集料物流系統真正運轉起來(lái)的組織管理、標準化體系、政策法規、技術(shù)(1)人員要素。人是林木生物質(zhì)資源集料物流系統水平等軟件的影響因素的主要因素,是系統設計、實(shí)施的主體。包括作業(yè)人員、設計人員、管理人員等,他們的工作態(tài)度、專(zhuān)業(yè)知識和1.3系統模式基本技能是系統運行優(yōu)劣的決定因素。根據物流系統規劃與設計的影響因素和所要遵循(2)物料要素。物料是指森林撫育剩余物、薪炭材、的基本原則,按照其常規的工作程序,結合目前我國森沙生灌木、伐區剩余物和林果等作業(yè)對象,也包括作業(yè)林撫育剩余物、伐區剩余物收集處理的現狀,我們建立工具、機械、設施和消耗材料等。了林木生物質(zhì)資源生物基燃料油生產(chǎn)物流系統模式林木資源生產(chǎn)生物基燃料油企業(yè)油料產(chǎn)品銷(xiāo)售總經(jīng)理/決策7生產(chǎn)前服料生銷(xiāo)售服用生產(chǎn)計劃采購「林業(yè)生產(chǎn)過(guò)◇卜-簽訂供應合同原料裝卸入庫十仁銷(xiāo)售計劃了采購計劃運輸自然生產(chǎn)過(guò)程供技術(shù)支持「原料預處理十傭戶(hù)資源管理用機具計劃倉儲保管牛產(chǎn)運輸◇生產(chǎn)資料供應卜定向催化合成十簽訂銷(xiāo)售合同收獲運輸畫(huà)庫存安排匚物料運輸中國煤化工■訂單處理七來(lái)料驗收CNMHG匚貨款支付■圖1林木生物質(zhì)資源生物基燃料油生產(chǎn)物流系統模式林業(yè)機械與木工設備第40卷其模型描述如圖1所示。在20世紀80年代就進(jìn)行了較為深入的研究和探該模式是由生物基燃料油生產(chǎn)企業(yè)和林農組成的索,并取得了寶貴經(jīng)驗和大量數據。其模型描述如圖3廣義林木生物質(zhì)資源生物基燃料油生產(chǎn)物流系統模所示式,主導者為生物基燃料油生產(chǎn)企業(yè)。由于產(chǎn)品完全自用,所以整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)系統是封閉式的,受外界因素影林木生物質(zhì)資源集料物流系統裝備配置響不大,接近于企業(yè)內部的生產(chǎn)物流。由于不同的原料生產(chǎn)環(huán)境差別較大,因此我們給出了以下兩種狹義的2.1森林撫育剩余物集料物流系統裝備配置我國目前中幼林間伐修枝作業(yè)主要使用割灌機、林木生物質(zhì)資源集料物流系統模式,即生產(chǎn)工藝過(guò)程輕型油鋸輕型油鋸、修枝機、打枝剪或柴刀等機具。打捆歸堆是的物流活動(dòng)。森林撫育剩余物集料物流系統中的第一個(gè)結點(diǎn),其位1.3.Ⅰ森林撫育剩余物集料物流系統模式置應選在施業(yè)區域的中部且農林拖拉機容易達到的地方。這個(gè)區域受地形地貌的影響,無(wú)法使用大型機械設我國急需進(jìn)行撫育經(jīng)營(yíng)的中幼林絕大部分分布在備進(jìn)行作業(yè),因此必須以當地的廣大林農為主體,應與偏遠的丘陵地帶,坡度較大而且較為分散,樹(shù)種復雜多他們的生產(chǎn)實(shí)際相結合,采用枝丫收集打捆機、打捆器樣。其模型描述如圖2所示。等小型機械和耙子等手工機具并用的作業(yè)方式,確保1.3.2伐區剩余物集料物流系統模式整個(gè)系統正常運行碎化處理是物流系統中的第二個(gè)結點(diǎn),其位置應伐區剩余物的材積和原條基本相等,它們都可以選在幾個(gè)第一結點(diǎn)的中部,并且要設在大型運輸汽車(chē)用于生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)。在森林生長(cháng)全過(guò)程的資源容易達到及最好是有動(dòng)力電的地方。該結點(diǎn)的運行以中,除了原條用于木材加工,其他都屬剩余物,這些剩生物質(zhì)油料生產(chǎn)企業(yè)為主體,關(guān)鍵是要配置高效、適用余物都可以用于生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)。由于我國林業(yè)六的枝丫粉碎設備和相應的散料運輸車(chē)輛。大工程的實(shí)施,天然林采伐作業(yè)基本停止,目前的采原料存儲是物流系統中的第三個(gè)結點(diǎn),其位置選伐作業(yè)都是在人工林地進(jìn)行。人工林大多地形平坦,擇應適于油料生產(chǎn)企業(yè)。第一結點(diǎn)與第二結點(diǎn)之間的樹(shù)種單一,而且較為集中,比較適于進(jìn)行大規模機械物流輸送單元為樹(shù)捆,經(jīng)過(guò)晾曬和集中打捆處理后屬化作業(yè)于減量物流;第二結點(diǎn)與第三結點(diǎn)之間的物流輸送單伐區剩氽物主要由兩部分組成,一是枝丫和樹(shù)元為集裝散料,經(jīng)過(guò)碎化處理后也屬于減量物流,這樣頭(冠),二是伐根。對于這些資源的回收利用,我國物流效率將會(huì )提高。物流系統的設備配置情況如圖4中幼林間伐修枝(打捆歸堆)=短程運輸→(碎化處理)長(cháng)途運輸→(原料存儲)→油料生產(chǎn)圖2森林撫育剩余物集料物流系統模式伐區枝丫、樹(shù)頭結點(diǎn)歸集晾曬伐區現場(chǎng)長(cháng)途運輸→(原料存儲)油料生產(chǎn)碎化處理伐區樹(shù)根挖掘清理、劈根晾曬圖3伐區剩余物集料物流系統模式自然干燥點(diǎn)占中幼林間伐修枝=(打捆歸堆)短途運輸=(碎化處理Y中國煤化工油料生產(chǎn)CNMHG割灌機、修枝機打捆器或耙子拖拉機+拖車(chē)枝丫粉碎機機、袋載機打枝剪或柴刀枝丫收集、打捆機農用汽車(chē)圖4森林撫育剩余物集料物流系統裝備配置模式第1期吳兆遷,等:林木生物質(zhì)資源集料物流系統及裝備配置所伐區現場(chǎng)碎化處理是伐區剩余物集料物流系統中的第一個(gè)結點(diǎn),其位置應在大型運輸汽車(chē)容易達到的22伐區剩余物集料物流系統裝備配置地方,這里一般沒(méi)有動(dòng)力電。該結點(diǎn)的運行還是以生物伐區枝丫、樹(shù)頭歸集晾曬,樹(shù)根挖掘清理、劈根晾質(zhì)燃料油生產(chǎn)企業(yè)為主體,需要配置高效、適用的移動(dòng)曬可以使用枝丫收集機、移動(dòng)式絞盤(pán)機、起重臂、伐根式枝丫粉碎設備和散料運輸車(chē)輛。挖掘機、清理機、劈根機等機械設備進(jìn)行作業(yè),對于機物流系統中的第二個(gè)結點(diǎn)為原料存儲,該物流系械無(wú)法達到的地形復雜區域,可以采用牛馬套和人工統的設備配置情況如圖5所示。挖掘的方式進(jìn)行輔助作業(yè)。自然干燥枝丫收集機、牛馬套伐區枝丫樹(shù)頭移動(dòng)式絞盤(pán)機、起重臂命歸集晾曬自然干燥/伐區現場(chǎng)長(cháng)途運輸|●原料存儲●油料伐根挖掘機挖根工具伐區樹(shù)根挖掘移動(dòng)式粉碎機散料運輸車(chē)輸送機、裝載機伐根清理機、劈根機清理劈根晾曬圖5伐區剩余物集料物流系統裝備配置模式[3]胡永舉,吉淑娥道路運輸業(yè)綜合能力評價(jià)指標體系的建立[J」3結束語(yǔ)森林工程,2006,22(3):69-724]任錫源物流經(jīng)理360°全程序工作手冊[M]北京:中國經(jīng)濟出版(1)物流系統的綜合性特點(diǎn)決定了物流系統工程社,2007:7-8的規劃及設計必須與我國國情相結合,必須與社會(huì )主5]王新利中國農村物流M北京:中國農業(yè)出版社,2005:122義新農村建設、現代林業(yè)建設相結合;堅持以生態(tài)建設為主的林業(yè)發(fā)展戰略,積極推動(dòng)生態(tài)文化建設,堅持以6]馬巖林間剩余物熱電聯(lián)產(chǎn)綜合開(kāi)發(fā)模式研究J木材加工機改革作為根本動(dòng)力,建設發(fā)達的林業(yè)產(chǎn)業(yè)體系。械,2006,17(5):11-13(2)物流系統的實(shí)踐性特點(diǎn)決定了物流系統工程7木片生產(chǎn)工藝課題組伐區枝丫木片生產(chǎn)工藝的研究[林業(yè)機械,1988(5):14-18的規劃與設計必須與生產(chǎn)實(shí)際相結合,對于薪炭林、沙[8]牟娌娜,肖生苓,商務(wù)智能在物流應用中的探討J.森林工程生灌木林集料處理物流系統模式來(lái)說(shuō),目前還只是停留007,23(5):90-9在理論研究和規劃設計階段。要想收集利用這些寶貴的[9]吳兆遷,等林業(yè)生物質(zhì)資源集料處理物流系統初探]木材加生物質(zhì)資源,國家和相關(guān)企業(yè)應投入資金進(jìn)行深入研工機械,2007,18(6):21-24.究和試驗示范,進(jìn)一步優(yōu)化系統模式,研發(fā)配套設備。第一作者簡(jiǎn)介:吳兆遷(1961-),男,碩士,副研究員,中國(3)林木生物質(zhì)資源回收利用的最大成本是運輸林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)研究所代首席專(zhuān)家,多年從事?tīng)I成本。木質(zhì)物料是密度較低的物質(zhì),運輸時(shí)要占用相當林機械設計與理論研究工作,電話(huà):18950001傳00451大的容積,運輸車(chē)輛往往達不到額定載量。同時(shí),物料86665195,e-mail:wuzq1234@126.com,Ahe:http://www.mpjxw還含有大量水分,這些水分隨同整個(gè)物流過(guò)程形成了cm無(wú)效運輸,而且水分還容易使原料在物流過(guò)程中變質(zhì)。國內外已有的經(jīng)驗表明,采用本文所提出的減量物流系統模式可以節約運費約50%,對于伐區剩余物集料處理物流系統模式而言,還可以多回收伐區剩余枝丫約參考文獻中國煤化工1]王之泰新編現代物流學(xué)[M]北京:首都經(jīng)貿大學(xué)出版社,2005:CNMHG67-82[2]張國棟生物質(zhì)能源:林業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域[N]綠色中國,200612-11