第40卷第11期林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備Vol 402012年11月FORESTRY MACHINERY WOOdWOrKINg equIPmentNov.2012試驗(yàn)與研究林木生物質(zhì)資源集料物流系統(tǒng)及裝備配置吳兆遷1,牛曉華1,史延輝l中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)硏究所,北京10001;2:國(guó)家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機(jī)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(yùn)輸過(guò)程是典型的物流系統(tǒng)工程,是我囯生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)試驗(yàn)、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(tǒng)的定乂、系統(tǒng)要素、系統(tǒng)模式的建立,給岀了林木生物質(zhì)資源集料物流系統(tǒng)的裝備配置。關(guān)鍵詞:林木生物質(zhì);物流系統(tǒng);粉碎機(jī);裝備配置中圖分類(lèi)號(hào):TS64;S216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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前言隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重。生物質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用是我國(guó)能源戰(zhàn)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(guó)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(guó)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(shì)在必行。目已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展和突破,現(xiàn)在的關(guān)鍵問(wèn)題是如前,我國(guó)現(xiàn)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(jù)有關(guān)利用。原料收集、處理、運(yùn)輸過(guò)程是典型的物流系統(tǒng)工專(zhuān)家分析測(cè)算,這5000萬(wàn)hm2中幼林如果按照常規(guī)程,這是生物質(zhì)資源開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)和前提,也是我國(guó)生長(zhǎng),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(xiàng)目:林業(yè)公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)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(fèi),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(tǒng)及裝備配置9災(zāi)。在我國(guó)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(tǒng)沒(méi)有任何意義。在伐區(qū)得不到有效利用,全國(guó)每年可收集的伐區(qū)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(tǒng)是建立在林區(qū)居民身邊的,是需要他們直接參與的生產(chǎn)活(1)設(shè)施要素。設(shè)施是組成林木生物質(zhì)資源集料處動(dòng),是可以為林區(qū)提供最熟悉、最直接、最可靠的就理物流系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)物資條件,包括林區(qū)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(cāng)儲(chǔ)設(shè)施、能源設(shè)施等。的硏究對(duì)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(tǒng)優(yōu)化資源消費(fèi)結(jié)構(gòu),構(gòu)建資源節(jié)約型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模的運(yùn)行效率,如枝條歸集機(jī)械、碎化設(shè)備、裝卸機(jī)械、運(yùn)式和加強(qiáng)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè),促進(jìn)人與自然和諧輸設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備等發(fā)展,實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有長(zhǎng)遠(yuǎn)(3)信息網(wǎng)絡(luò)要素。信息是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的靈魂,性、全局性、根本性的戰(zhàn)略意義。其是指與系統(tǒng)運(yùn)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(tǒng)概述境等。123功能要素1.1系統(tǒng)定義林木生物質(zhì)資源集料物流系統(tǒng)是指為達(dá)到高效、低(1)加工處理要素。為了提高物流系統(tǒng)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)成本收集利用林木生物質(zhì)資源而設(shè)計(jì)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(tǒng)一體,是在適宜的作業(yè)季節(jié)、立地條件,由所需要加工作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的林木資源、采集機(jī)具、打捆機(jī)具、碎化設(shè)備、運(yùn)輸(2)運(yùn)輸要素。包括林地運(yùn)輸、短途運(yùn)輸、長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)?。工具、道路設(shè)施、燃料、人員及通信等所構(gòu)成的系統(tǒng)(3)儲(chǔ)存要素。包括枝條晾曬、散料儲(chǔ)存等。124軟要素12系統(tǒng)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(tǒng)真正運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)的組織管理、標(biāo)準(zhǔn)化體系、政策法規(guī)、技術(shù)(1)人員要素。人是林木生物質(zhì)資源集料物流系統(tǒng)水平等軟件的影響因素的主要因素,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)施的主體。包括作業(yè)人員、設(shè)計(jì)人員、管理人員等,他們的工作態(tài)度、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和1.3系統(tǒng)模式基本技能是系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)劣的決定因素。根據(jù)物流系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)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(guī)的工作程序,結(jié)合目前我國(guó)森沙生灌木、伐區(qū)剩余物和林果等作業(yè)對(duì)象,也包括作業(yè)林撫育剩余物、伐區(qū)剩余物收集處理的現(xiàn)狀,我們建立工具、機(jī)械、設(shè)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(tǒng)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(jì)劃采購(gòu)「林業(yè)生產(chǎn)過(guò)◇卜-簽訂供應(yīng)合同原料裝卸入庫(kù)十仁銷(xiāo)售計(jì)劃了采購(gòu)計(jì)劃運(yùn)輸自然生產(chǎn)過(guò)程供技術(shù)支持「原料預(yù)處理十傭戶資源管理用機(jī)具計(jì)劃倉(cāng)儲(chǔ)保管牛產(chǎn)運(yùn)輸◇生產(chǎn)資料供應(yīng)卜定向催化合成十簽訂銷(xiāo)售合同收獲運(yùn)輸畫(huà)庫(kù)存安排匚物料運(yùn)輸中國(guó)煤化工■訂單處理七來(lái)料驗(yàn)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(tǒng)模式林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備第40卷其模型描述如圖1所示。在20世紀(jì)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(nóng)組成的索,并取得了寶貴經(jīng)驗(yàn)和大量數(shù)據(jù)。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(tǒng)模所示式,主導(dǎo)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(tǒng)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(tǒng)裝備配置響不大,接近于企業(yè)內(nèi)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(tǒng)裝備配置我國(guó)目前中幼林間伐修枝作業(yè)主要使用割灌機(jī)、林木生物質(zhì)資源集料物流系統(tǒng)模式,即生產(chǎn)工藝過(guò)程輕型油鋸輕型油鋸、修枝機(jī)、打枝剪或柴刀等機(jī)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(tǒng)中的第一個(gè)結(jié)點(diǎn),其位1.3.Ⅰ森林撫育剩余物集料物流系統(tǒng)模式置應(yīng)選在施業(yè)區(qū)域的中部且農(nóng)林拖拉機(jī)容易達(dá)到的地方。這個(gè)區(qū)域受地形地貌的影響,無(wú)法使用大型機(jī)械設(shè)我國(guó)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(dāng)?shù)氐膹V大林農(nóng)為主體,應(yīng)與偏遠(yuǎn)的丘陵地帶,坡度較大而且較為分散,樹(shù)種復(fù)雜多他們的生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,采用枝丫收集打捆機(jī)、打捆器樣。其模型描述如圖2所示。等小型機(jī)械和耙子等手工機(jī)具并用的作業(yè)方式,確保1.3.2伐區(qū)剩余物集料物流系統(tǒng)模式整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行碎化處理是物流系統(tǒng)中的第二個(gè)結(jié)點(diǎn),其位置應(yīng)伐區(qū)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(jié)點(diǎn)的中部,并且要設(shè)在大型運(yùn)輸汽車(chē)用于生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)。在森林生長(zhǎng)全過(guò)程的資源容易達(dá)到及最好是有動(dòng)力電的地方。該結(jié)點(diǎn)的運(yùn)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(guó)林業(yè)六的枝丫粉碎設(shè)備和相應(yīng)的散料運(yùn)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(chǔ)是物流系統(tǒng)中的第三個(gè)結(jié)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(yīng)適于油料生產(chǎn)企業(yè)。第一結(jié)點(diǎn)與第二結(jié)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(guī)模機(jī)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(jié)點(diǎn)與第三結(jié)點(diǎn)之間的物流輸送單伐區(qū)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(duì)于這些資源的回收利用,我國(guó)物流效率將會(huì)提高。物流系統(tǒng)的設(shè)備配置情況如圖4中幼林間伐修枝(打捆歸堆)=短程運(yùn)輸→(碎化處理)長(zhǎng)途運(yùn)輸→(原料存儲(chǔ))→油料生產(chǎn)圖2森林撫育剩余物集料物流系統(tǒng)模式伐區(qū)枝丫、樹(shù)頭結(jié)點(diǎn)歸集晾曬伐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)途運(yùn)輸→(原料存儲(chǔ))油料生產(chǎn)碎化處理伐區(qū)樹(shù)根挖掘清理、劈根晾曬圖3伐區(qū)剩余物集料物流系統(tǒng)模式自然干燥點(diǎn)占中幼林間伐修枝=(打捆歸堆)短途運(yùn)輸=(碎化處理Y中國(guó)煤化工油料生產(chǎn)CNMHG割灌機(jī)、修枝機(jī)打捆器或耙子拖拉機(jī)+拖車(chē)枝丫粉碎機(jī)機(jī)、袋載機(jī)打枝剪或柴刀枝丫收集、打捆機(jī)農(nóng)用汽車(chē)圖4森林撫育剩余物集料物流系統(tǒng)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(tǒng)及裝備配置所伐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)碎化處理是伐區(qū)剩余物集料物流系統(tǒng)中的第一個(gè)結(jié)點(diǎn),其位置應(yīng)在大型運(yùn)輸汽車(chē)容易達(dá)到的22伐區(qū)剩余物集料物流系統(tǒng)裝備配置地方,這里一般沒(méi)有動(dòng)力電。該結(jié)點(diǎn)的運(yùn)行還是以生物伐區(qū)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(jī)、移動(dòng)式絞盤(pán)機(jī)、起重臂、伐根式枝丫粉碎設(shè)備和散料運(yùn)輸車(chē)輛。挖掘機(jī)、清理機(jī)、劈根機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行作業(yè),對(duì)于機(jī)物流系統(tǒng)中的第二個(gè)結(jié)點(diǎn)為原料存儲(chǔ),該物流系械無(wú)法達(dá)到的地形復(fù)雜區(qū)域,可以采用牛馬套和人工統(tǒng)的設(shè)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(jī)、牛馬套伐區(qū)枝丫樹(shù)頭移動(dòng)式絞盤(pán)機(jī)、起重臂命歸集晾曬自然干燥/伐區(qū)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)途運(yùn)輸|●原料存儲(chǔ)●油料伐根挖掘機(jī)挖根工具伐區(qū)樹(shù)根挖掘移動(dòng)式粉碎機(jī)散料運(yùn)輸車(chē)輸送機(jī)、裝載機(jī)伐根清理機(jī)、劈根機(jī)清理劈根晾曬圖5伐區(qū)剩余物集料物流系統(tǒng)裝備配置模式[3]胡永舉,吉淑娥道路運(yùn)輸業(yè)綜合能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立[J」3結(jié)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(cè)[M]北京:中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版(1)物流系統(tǒng)的綜合性特點(diǎn)決定了物流系統(tǒng)工程社,2007:7-8的規(guī)劃及設(shè)計(jì)必須與我國(guó)國(guó)情相結(jié)合,必須與社會(huì)主5]王新利中國(guó)農(nóng)村物流M北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2005:122義新農(nóng)村建設(shè)、現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)相結(jié)合;堅(jiān)持以生態(tài)建設(shè)為主的林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,積極推動(dòng)生態(tài)文化建設(shè),堅(jiān)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(jī)改革作為根本動(dòng)力,建設(shè)發(fā)達(dá)的林業(yè)產(chǎn)業(yè)體系。械,2006,17(5):11-13(2)物流系統(tǒng)的實(shí)踐性特點(diǎn)決定了物流系統(tǒng)工程7木片生產(chǎn)工藝課題組伐區(qū)枝丫木片生產(chǎn)工藝的研究[林業(yè)機(jī)械,1988(5):14-18的規(guī)劃與設(shè)計(jì)必須與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合,對(duì)于薪炭林、沙[8]牟娌娜,肖生苓,商務(wù)智能在物流應(yīng)用中的探討J.森林工程生灌木林集料處理物流系統(tǒng)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(guī)劃設(shè)計(jì)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(tǒng)初探]木材加生物質(zhì)資源,國(guó)家和相關(guān)企業(yè)應(yīng)投入資金進(jìn)行深入研工機(jī)械,2007,18(6):21-24.究和試驗(yàn)示范,進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)模式,研發(fā)配套設(shè)備。第一作者簡(jiǎn)介:吳兆遷(1961-),男,碩士,副研究員,中國(guó)(3)林木生物質(zhì)資源回收利用的最大成本是運(yùn)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(yíng)成本。木質(zhì)物料是密度較低的物質(zhì),運(yùn)輸時(shí)要占用相當(dāng)林機(jī)械設(shè)計(jì)與理論研究工作,電話:18950001傳00451大的容積,運(yùn)輸車(chē)輛往往達(dá)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(yùn)輸,而且水分還容易使原料在物流過(guò)程中變質(zhì)。國(guó)內(nèi)外已有的經(jīng)驗(yàn)表明,采用本文所提出的減量物流系統(tǒng)模式可以節(jié)約運(yùn)費(fèi)約50%,對(duì)于伐區(qū)剩余物集料處理物流系統(tǒng)模式而言,還可以多回收伐區(qū)剩余枝丫約參考文獻(xiàn)中國(guó)煤化工1]王之泰新編現(xiàn)代物流學(xué)[M]北京:首都經(jīng)貿(mào)大學(xué)出版社,2005:CNMHG67-82[2]張國(guó)棟生物質(zhì)能源:林業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域[N]綠色中國(guó),200612-11