《农作物秸秆收集模式与装备》

        我国在生物质能源利用上进展迅速，其中农作物秸秆的好了是财富，用不好反成为垃圾、祸害。这里想就农作物秸秆收储运的模式与装备问题与大家探讨、交流、分享。

一、我国农作物秸秆情况

        我国生物质资源比较广泛，在森林、草原、耕田里都有大量未被利用资源。林区的树下残枝，灌木（包含柠条、刺槐、竹柳等）；草地资源比可耕地的农作物秸秆数量还要丰富；据统计，我国农作物秸秆年产量为7亿吨，占全球秸秆年产量29亿吨的24%，列世界之首，合标准煤3.53亿吨。其中水稻、小麦、大豆、玉米、薯类等粮食作物的秸秆占总量的89%，花生、油菜籽、芝麻向日葵等油料作物秸秆占总量的8%，棉花、甘蔗秸秆占总量的3%。

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      秸秆的含义。秸秆应该指含水量在30%以下的作物茎秆， 含水量在30-67%应统称为黄储，含水量在67%以上称为青贮。如果混为一谈对秸秆总量估算差距甚大，对政策制定会产生误差。

        例如：黑龙江目前拥有2.2亿亩耕地，按照现行谷草比的数据计算可产秸秆1.37亿吨。但实际上，黑龙江有近亿亩的玉米种植，平均亩（每亩666.67平方米）产量为650公斤，实际收集到的玉米秸秆每亩只有400公斤，与籽实的比例为1:0.65，远远低于标准测算的1:1.86。造成差异的原因是，收割玉米时茎秆含水量一般在55%左右，再者根茬部分是不可回收的，因此差异甚大。

        一般粮食作物的秸秆的水分大于30%会迅速发烧腐烂，从现行的收集情况来看，每亩可收集秸秆产量为：玉米秸秆400公斤，小麦秸秆200公斤，水稻秸秆300公斤，大豆秸秆250公斤。我国粮食产量为6.6亿吨，秸秆产量也是6-7亿吨，总的可回收量为1:1。

        秸秆的利用率。秸秆的利用率并不像各地报告成绩那样，达到了80以上，粗略估计，目前我国直接还田作为肥料(15%)、作为饲料(15%)、用于发电、气化等新型能源（4%）、作为建材等工业原料(1%)、作为食用菌的基料(1%)、薪柴（10%）、废弃或露天焚烧(56%)，这组数据还是比较可信的，也就是说我国每年至少有50-60%以上（4亿多吨）的秸秆浪费掉了。

        究其原因，除了秸我国的秆综合利用途径不多以外，秸秆收集能力不足是整个产业的瓶颈，远远达不到像收集粮食那样的做到颗粒归仓。

二、秸秆收集现状

        目前秸秆处理是动力主要以环保禁烧为主，农业部门主抓工作，提倡秸秆处理以农用为主，大力还田，之后再做好秸秆的其他利用。秸秆处理方式主要是“还田”和“离田”两种形式。

        秸秆还田。由于秸秆还田来的快，易于实现，得到地方政府的主推。但是还田还有一些问题没有得到很好的解决，大量秸秆混合在土壤表层，导致土壤松散，容重下降，结构性变差，形成“秸秆土”。“秸秆土”为病虫害提供“温床”，增加虫害发生率；影响种子发芽、着根；出现“吊根”现象，影响作物早期生长；抗旱、抗倒伏能力差；秸秆碳氮比高，秸秆腐解时与苗争夺氮源。在北方，漫长的冬季满足不了秸秆腐熟的温度和湿度两个基本条件，覆盖还田、参混还田都无法升温，湿度也很难达到60%，不具备腐熟的条件。所以，即使秸秆还田也应该通过收集处理后，再进行过腹还田、堆沤还田、碳化还田等方式进行，一味全量还田、直接还田等方式会造成农业危害。农垦企业因为有大农机可以深翻35公分还田，但是地方农业没有这个能力，所以不宜直接还田。

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        秸秆离田。主要是打捆收集模式。

        1、锤捡式捡拾器打捆机，采用锤片和旋刀通过2000转以上高速旋转，打碎地面上的茎秆，利用负压将碎秸秆捡拾起来。这种方式不用搂草机集条，捡拾的比较干净，可以处理地面的根茬，但是耗能高、捡拾效率低，一般每小时只能捡拾1-2吨，单机每天只能收集30亩左右，无法进行大规模作业，只适合小型牧场收集饲料所用。

        2、弹齿捡拾的效率较高，配合搂草机，每小时能捡拾30亩左右；一般作业流程是：收割秸秆后晾晒降水，用搂草机将集条，再用打捆机捡拾打捆，还要用捡捆拖车或抓草机将草捆离田，之后在储料场码垛或运输到用料单位。这种模式因为效率较高，在国内普遍采用。

        打捆机分成小方捆、大园捆、大方捆几种型号，小方捆相对效率低，密度低，一般捆重20-30公斤，需要人工捡捆装车，牵引动力在60马力左右，适于小型地块，北方已经很少使用了。大圆捆机最为普遍，捆型直径1.25米，长1.2-1.5米，单捆重量一般200-300公斤，用网、绳定型，动力在130马力左右。一般国产的园捆机价格在18万左右，进口的需要40多万元。大方捆打捆机，由于可以不停车作业效率最高，适合大地块作业，捆重达到400公斤，打捆机的价格一般在110-170万元之间，配套动力在230马力以上，整体重量达到17吨，不适于重茬的夏收作业。

        目前国家有购机补贴政策，一般都在60%以下。

        3、其他的几种收集方式：根据地型不同，作物不同还有一些不同的秸秆收集方式。

        山区、丘陵地带，不便于秸秆收集设备进入，只能采用人工收割离田的方式。

        稻田区容易陷车，有的厂家采用履带式的设备，也有些厂家在改造成自行走式的打包机，降低转弯半径，提高机动能力。

        对于半干的黄储，有的使用颈穗兼收机，这样可以收到含杂率低的原料，但效率较低，收集的物料因为水分过高不易储藏，一般做裹包处理或用于沼气或制肥的原料。

        收集青贮时一般采用圆盘收割台，粉碎后喷到接料的拖车中运送到料场，也有打包后裹膜、灌“肠”方式储存的。

        今年东北有些农户使用集草笼子，用铲车和拖拉机或推、或拉，依靠秸秆与地面的摩擦将秸秆装进“笼子”中。这种办法是硬性拖拽，耗能大，再者将地面的腐殖土、残雪等都参合到秸秆堆里，秸秆品质很差；推满一笼子后无法再行搬运，还没能真正做到离田；稻田等有田埂的地块无法作业，在雪地打滑也无法作业。

        打捆机作业普遍存在的问题。

        弹齿打捆机是国外收集饲草使用的，引入到国内收集麦秆、稻杆还可以，如果去收玉米秸秆、豆杆，作业效率和损坏率都不如人意，更不用说收集棉杆、葵花杆、玉米整杆了，尤其在东北垄作状态下，问题更多。

        首先，网绳成本较高，也有网绳污染。

        其次，由于结构问题，滤土效果不好，一般含土量在15%左右，原料的品质较低。会带走一定量的耕层表土，经过2～3次秸秆收集所带走的土壤，就相当东北黑土区等地区一年的土壤轻度侵蚀。

        再者需要二次捡捆离田作业，这个过程中对土地进行反复碾压。

        还有，在东北秸秆收集作业时间短，冬季会因为雪的融化产生设备打滑或粘粘，不能正常作业。在麦产区作业也仅有5天的时间，使用效率低。

        捡净率低，在东北垄作情况下，总会有2-4个垄沟里的秸秆捡不干净，形成农户称谓的趟底子，仍然会影响整地和播种。

        设备结构复杂容易损坏。打捆机结构复杂，运动部件多，在垄地作业尘土大，传统的护圈、凸轮机构极易损坏，没有修复能力的将无法保证正常作业。

三、新的秸秆收储运模式

        针对上诉问题，需要找到更适合我国国情的秸秆收集方式和装备，下面介绍一种新型的秸秆收集方式。

        1、基本要求是：

        1）收集效率高，每天（10小时计算）单机作业要在300亩以上。

        2）收集成本低，每亩地收集成本12元以下。

        3）收净率高，每亩秸秆残留在,8%以下。

        4）含杂率低，秸秆的含杂（含土）率要在5%以下。

        5）故障率低，连续工作70小时没有较大故障，维修简便，不误农时。

        6）可收集各种秸秆，可兼收矮杆的小麦、大豆，高杆的玉米以及棉杆、葵花杆等。

        7）可以一次性离田，不必二次捡捆作业。

        秸秆收集要符合高密度离田的原则，最好是在田间地头就可以现场生产优质原料。

        2、以下几种模式可以借鉴：

        1）现场制粒模式。德国克罗尼公司生产的一款可以在田间边收集边制粒的拖车，在捡拾收集的同时利用旋冲原理，用对辊压制出秸秆颗粒，每小时产量达到5吨，这种方式堪称秸秆收集的终极。但是也有设备昂贵，对含水、含杂较高的秸秆也无法现场成型的问题，重车在地里边收集边制粒能耗较大。

        2）散草收集模式。草场和储料场距离很近时比较合理，目前东北地区的五常牛家晨能、吉林农安华能等生物质发电厂，优先收集散料。散料有收购价格低、便于检验、不用拆包等优点。一台17.5米长的挂车，装车时用装载机压实，每车可以装载19吨散秸秆，比只能装73大园捆，重量16吨的板车还要多。以后，秸秆的收集和利用的地点会越来越近，散料在收集后可以直接加工利用，尤其是生物质压块、制粒等项目。

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        3）散草捡拾+现场压捆模式。在秸秆收集地离使用地点大于10公里时，可以利用散草捡拾车快速将秸秆运到地头，然后用移动压捆机在地头直接压制高密度的大方捆。一般每捆重量达到400公斤，密度达到250公斤/立方米，便于储存和运输。一般用系绳的压捆机，每天可压制60吨以上；用套袋的压捆机每天生产100吨的大方捆。运输时每台17.5米长的挂车可装载35吨的秸秆，运输成本大大降低。

        几种散草捡拾装备：

        1、秸秆收集机（秸秆捡拾拖车）

        1）设备功能。秸秆收集机（拖车）车厢以40立方为主，秸秆收集机由捡拾器、拖车、卸料装置组成。

        捡拾器：采用专利产品，其特点是无凸轮、无护圈结构，该结构目前在世界上尚无先例，这种结构可以把弹齿布置成螺旋状工作平稳可靠；也可以做成密齿，专门捡拾粉碎后的秸秆；做成鼓型捡拾器是专门为了一次性捡净北方垄沟里的秸秆设计的。新型捡拾器的主要优点是，捡拾量增大，故障率低，维修方便，更换弹齿只用2分钟（原来最少20分钟）。

        喂入辊配有弹震滤杂装置，最大限度的过滤泥土和积雪。滤杂功能可以使秸秆收集机（拖车）能够在雪中作业，冬天作业时间较长，可以收到5倍于秋季（打捆机）的秸秆，由于上冻以后，不怕压地，含土率低，能收集到高品质的秸秆，经济价值很高。

        车厢部分：采用刚性半轴独立悬挂，配农用宽胎，做到防陷车，不压地，适合农田作业，捡拾器可以升高60公分以上，便于过埂，尤其适用稻田秸秆收集。车辆配置的液压链板传动机构，通过背压推压秸秆时有压实作用，卸车仅用1分钟；全车动作用PLC控制操作，作业只需1人进行操作。

        卸料装置：采用液压马达驱动链板卸料，每车卸料只需要1分钟。

        2）收集效率：秸秆收集机由于作业时不停车、不缠网效率很高，每天（10小时计算）可以收集玉米秸秆120吨，作业面积300亩；捡拾一车秸秆（40立方）仅用十几分钟，在含水30%情况下，重量为5吨，相当于20个大园捆。

        3）收集量，因为冬季可以雪上作业，单车收集100天可以得到1.2万吨秸秆，相当于2万多亩地，是打捆机（秋季每台作业2千吨，4千亩）的5-6倍，可节省大量的设备采购费用。

        4）作业成本：秸秆收集机（拖车）将散料收集到地头，每亩的油耗4-5元，人工1.5元/亩，如果忽略设备折旧，每亩成本只需要6-7元，核计每吨约为不足20元，是秸秆离田成本最低的一种。而园捆打捆机将秸秆收集到地头每吨在70元左右。

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        5）设备价格：秸秆收集机（拖车）目前售价为20万元，如果能得到政府补贴支持将会得到更好的推广应用。该车可以作为农用车辆全年使用。

        6）其他优势：没有网的污染；做到车过地清，免除了二次捡包作业，可以马上进行秋整地，做到不误农时。冬季作业可缓解农忙。

        2、秸秆捡拾过滤揉搓机。该设备有捡拾、上料、滤杂、揉搓等功能，捡拾的秸秆经过滤杂和揉搓，喷出饲料级的秸秆。效率每小时10吨以上，通过调整过滤辊滤网定刀，降低秸秆含杂率，调整揉搓机定刀调整揉搓的细度，是一种做饲料级原料的高效装备。

        3、移动液压压捆机。可有柴油机、电机、拖拉机驱动，可以在现场作业，现场就可以生产高密度的大方包，遥控操作，有送料仓和预压仓，取消了切刀，做到主缸动作一次就能压制一捆，效率很高；配有套包的机型可以每天压制100吨的秸秆。

        固定园捆压捆机。可以在草料堆现场压制大圆捆，每天达到120吨。

        利用秸秆收集机、秸秆捡拾滤杂揉搓机、移动液压压捆机等设备，可以形成移动的工厂，在田间地头生产高品质的散草、高密度草捆和现场压块、制粒。这种模式可以高效、经济、高品质的现场处理农作物秸秆。

四、发展方向

        秸秆收储运体系运行将会像粮食体系一样运营，秸秆收集时有完善的跨区服务队伍，有健全的经纪人制度，社会资源市场化调配，有秸秆资源平台，有秸秆网上银行。

        秸秆收集符合高密度离田的原则，按照高效、低成本、设备配套、装备维修率低、秸秆品质高、秸秆收净率高的要求，应用新型的装备和适用的收储运模式。做到秸秆收储运全程的机械化。

        做到简化秸秆收集流程，用捡拾拖车作业，做到车过地清，马上可以进行整地作业。秸秆加工属地化，在地头、现场进行加工，包括压捆和压块（制粒）。

        建立完善的秸秆收储运体系，由于秸秆密度低和粮食储放不同，需要在现场设置储料场，村级储料点，乡级储料中心，结合用料单位需求有计划的调度。

        装备村级化，达到每个村屯都能配置一套秸秆回收装备，每个县级地区都有秸秆加工使用企业。

    哈尔滨万客生物质科技有限公司

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