林木生物质资源集料物流系统及装备配置

第40卷第11期林业机械与木工设备Vol 402012年11月FORESTRY MACHINERY WOOdWOrKINg equIPmentNov.2012试验与研究林木生物质资源集料物流系统及装备配置吴兆迁1,牛晓华1,史延辉l中国林业科学研究院林业新技术硏究所,北京10001;2:国家林业局哈尔滨林业机械硏究所,黑龙江哈尔滨150086;3.黑龙江省亚布力林业局亮河苗圃,黑龙江尚志150633)摘要:林木生物质资源收集及运输过程是典型的物流系统工程,是我囯生物质能源开发试验、试点示范和产业化研究的瓶颈问题。概述了林木生物质资源集料物流系统的定乂、系统要素、系统模式的建立,給岀了林木生物质资源集料物流系统的装备配置。关键词:林木生物质;物流系统;粉碎机;装备配置中图分类号:TS64;S216文献标识码:A文章编号: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前言随着近年来我国经济的快速发展,能源短缺问题日益严重。生物质资源的开发利用是我国能源战提到生物质资源的开发利用,人们就会想到生物略的重要组成部分。林木生物质资源作为我国最大质如何变成柴油、酒精、沼气,生物发电和生物基新材的可再生碳资源,存量丰富、开发潜力巨大。提高资料等高新技术。其实这些技术我国在“十一五”期间就源利用率,开发利用多种可再生能源势在必行。目已经取得了很大的进展和突破,现在的关键问题是如前,我国现有乔木林中大部分是中幼林面积1.05亿何高效、低成本地把林木生物质资源收集起来并加以hm,其中近5000hm2急需开展抚育经营。据有关利用。原料收集、处理、运输过程是典型的物流系统工专家分析测算,这5000万hm2中幼林如果按照常规程,这是生物质资源开发利用的基础和前提,也是我国生长,到2020年可增加森林蓄积量14亿m;如果进H煤化工加森林蓄积效途径之的林木枝丫基金项目:林业公益性行业科研专项经费项目“高品质生物基剩余物,这些剩余物如不有效快速回收,不仅会造成燃料油定向催化合成产业化技术”(201204801)资源的巨大浪费,而且还极易引发森林病虫害和火第1期吴兆迁,等:林木生物质资源集料物流系统及装备配置9灾。在我国大约有占全树近50%的树根和树冠被扔(3)资金要素。没有资金谈物流系统没有任何意义。在伐区得不到有效利用,全国每年可收集的伐区剩余12.2支撑要素物约有2亿t。林木生物质资源集料物流系统是建立在林区居民身边的,是需要他们直接参与的生产活(1)设施要素。设施是组成林木生物质资源集料处动,是可以为林区提供最熟悉、最直接、最可靠的就理物流系统运行的基础物资条件,包括林区道路、桥业和增收方式。开展林木生物质资源集料物流技术梁、加工场地、仓储设施、能源设施等。的硏究对充分高效利用有限的林木资源,净化环境2)装备要素。物流装备在很大程度上决定了系统优化资源消费结构,构建资源节约型的经济发展模的运行效率,如枝条归集机械、碎化设备、装卸机械、运式和加强社会主义新农村建设,促进人与自然和谐输设备、储存设备等发展,实现我国经济、社会的可持续发展具有长远(3)信息网络要素。信息是现代物流系统的灵魂,性、全局性、根本性的战略意义。其是指与系统运行有关的资金信息、生产信息、传送环1林木生物质资源集料物流系统概述境等。123功能要素1.1系统定义林木生物质资源集料物流系统是指为达到高效、低(1)加工处理要素。为了提高物流系统整体的运转成本收集利用林木生物质资源而设计的相互作用各要效率,需要进行枝条归集打捆、粉碎,林果脱壳、去翅等素的统一体,是在适宜的作业季节、立地条件,由所需要加工作业运转的林木资源、采集机具、打捆机具、碎化设备、运输(2)运输要素。包括林地运输、短途运输、长途运输等。工具、道路设施、燃料、人员及通信等所构成的系统(3)储存要素。包括枝条晾晒、散料储存等。124软要素12系统要素般要素软要素是指保证林木生物质资源集料物流系统真正运转起来的组织管理、标准化体系、政策法规、技术(1)人员要素。人是林木生物质资源集料物流系统水平等软件的影响因素的主要因素,是系统设计、实施的主体。包括作业人员、设计人员、管理人员等,他们的工作态度、专业知识和1.3系统模式基本技能是系统运行优劣的决定因素。根据物流系统规划与设计的影响因素和所要遵循(2)物料要素。物料是指森林抚育剩余物、薪炭材、的基本原则,按照其常规的工作程序,结合目前我国森沙生灌木、伐区剩余物和林果等作业对象,也包括作业林抚育剩余物、伐区剩余物收集处理的现状,我们建立工具、机械、设施和消耗材料等。了林木生物质资源生物基燃料油生产物流系统模式林木资源生产生物基燃料油企业油料产品销售总经理/决策7生产前服料生销售服用生产计划采购「林业生产过◇卜-签订供应合同原料裝卸入库十仁销售计划了采购计划运输自然生产过程供技术支持「原料预处理十佣户资源管理用机具计划仓储保管牛产运输◇生产资料供应卜定向催化合成十签订销售合同收获运输画库存安排匚物料运输中国煤化工■订单处理七来料验收CNMHG匚货款支付■图1林木生物质资源生物基燃料油生产物流系统模式林业机械与木工设备第40卷其模型描述如图1所示。在20世纪80年代就进行了较为深入的研究和探该模式是由生物基燃料油生产企业和林农组成的索,并取得了宝贵经验和大量数据。其模型描述如图3广义林木生物质资源生物基燃料油生产物流系统模所示式,主导者为生物基燃料油生产企业。由于产品完全自用,所以整个生产经营系统是封闭式的,受外界因素影林木生物质资源集料物流系统装备配置响不大,接近于企业内部的生产物流。由于不同的原料生产环境差别较大,因此我们给出了以下两种狭义的2.1森林抚育剩余物集料物流系统装备配置我国目前中幼林间伐修枝作业主要使用割灌机、林木生物质资源集料物流系统模式,即生产工艺过程轻型油锯轻型油锯、修枝机、打枝剪或柴刀等机具。打捆归堆是的物流活动。森林抚育剩余物集料物流系统中的第一个结点,其位1.3.Ⅰ森林抚育剩余物集料物流系统模式置应选在施业区域的中部且农林拖拉机容易达到的地方。这个区域受地形地貌的影响,无法使用大型机械设我国急需进行抚育经营的中幼林绝大部分分布在备进行作业,因此必须以当地的广大林农为主体,应与偏远的丘陵地带,坡度较大而且较为分散,树种复杂多他们的生产实际相结合,采用枝丫收集打捆机、打捆器样。其模型描述如图2所示。等小型机械和耙子等手工机具并用的作业方式,确保1.3.2伐区剩余物集料物流系统模式整个系统正常运行碎化处理是物流系统中的第二个结点,其位置应伐区剩余物的材积和原条基本相等,它们都可以选在几个第一结点的中部,并且要设在大型运输汽车用于生物质能源的开发。在森林生长全过程的资源容易达到及最好是有动力电的地方。该结点的运行以中,除了原条用于木材加工,其他都属剩余物,这些剩生物质油料生产企业为主体,关键是要配置高效、适用余物都可以用于生物质能源的开发。由于我国林业六的枝丫粉碎设备和相应的散料运输车辆。大工程的实施,天然林采伐作业基本停止,目前的采原料存储是物流系统中的第三个结点,其位置选伐作业都是在人工林地进行。人工林大多地形平坦,择应适于油料生产企业。第一结点与第二结点之间的树种单一,而且较为集中,比较适于进行大规模机械物流输送单元为树捆,经过晾晒和集中打捆处理后属化作业于减量物流;第二结点与第三结点之间的物流输送单伐区剩氽物主要由两部分组成,一是枝丫和树元为集装散料,经过碎化处理后也属于减量物流,这样头(冠),二是伐根。对于这些资源的回收利用,我国物流效率将会提高。物流系统的设备配置情况如图4中幼林间伐修枝(打捆归堆)=短程运输→(碎化处理)长途运输→(原料存储)→油料生产图2森林抚育剩余物集料物流系统模式伐区枝丫、树头结点归集晾晒伐区现场长途运输→(原料存储)油料生产碎化处理伐区树根挖掘清理、劈根晾晒图3伐区剩余物集料物流系统模式自然干燥点占中幼林间伐修枝=(打捆归堆)短途运输=(碎化处理Y中国煤化工油料生产CNMHG割灌机、修枝机打捆器或耙子拖拉机+拖车枝丫粉碎机机、袋载机打枝剪或柴刀枝丫收集、打捆机农用汽车图4森林抚育剩余物集料物流系统装备配置模式第1期吴兆迁,等:林木生物质资源集料物流系统及装备配置所伐区现场碎化处理是伐区剩余物集料物流系统中的第一个结点,其位置应在大型运输汽车容易达到的22伐区剩余物集料物流系统装备配置地方,这里一般没有动力电。该结点的运行还是以生物伐区枝丫、树头归集晾晒,树根挖掘清理、劈根晾质燃料油生产企业为主体,需要配置高效、适用的移动晒可以使用枝丫收集机、移动式绞盘机、起重臂、伐根式枝丫粉碎设备和散料运输车辆。挖掘机、清理机、劈根机等机械设备进行作业,对于机物流系统中的第二个结点为原料存储,该物流系械无法达到的地形复杂区域,可以采用牛马套和人工统的设备配置情况如图5所示。挖掘的方式进行辅助作业。自然干燥枝丫收集机、牛马套伐区枝丫树头移动式绞盘机、起重臂命归集晾晒自然干燥/伐区现场长途运输|●原料存储●油料伐根挖掘机挖根工具伐区树根挖掘移动式粉碎机散料运输车输送机、装载机伐根清理机、劈根机清理劈根晾晒图5伐区剩余物集料物流系统装备配置模式[3]胡永举,吉淑娥道路运输业综合能力评价指标体系的建立[J」3结束语森林工程,2006,22(3):69-724]任锡源物流经理360°全程序工作手册[M]北京:中国经济出版(1)物流系统的综合性特点决定了物流系统工程社,2007:7-8的规划及设计必须与我国国情相结合,必须与社会主5]王新利中国农村物流M北京:中国农业出版社,2005:122义新农村建设、现代林业建设相结合;坚持以生态建设为主的林业发展战略,积极推动生态文化建设,坚持以6]马岩林间剩余物热电联产综合开发模式研究J木材加工机改革作为根本动力,建设发达的林业产业体系。械,2006,17(5):11-13(2)物流系统的实践性特点决定了物流系统工程7木片生产工艺课题组伐区枝丫木片生产工艺的研究[林业机械,1988(5):14-18的规划与设计必须与生产实际相结合,对于薪炭林、沙[8]牟娌娜,肖生苓,商务智能在物流应用中的探讨J.森林工程生灌木林集料处理物流系统模式来说,目前还只是停留007,23(5):90-9在理论研究和规划设计阶段。要想收集利用这些宝贵的[9]吴兆迁,等林业生物质资源集料处理物流系统初探]木材加生物质资源,国家和相关企业应投入资金进行深入研工机械,2007,18(6):21-24.究和试验示范,进一步优化系统模式,研发配套设备。第一作者简介:吴兆迁(1961-),男,硕士,副研究员,中国(3)林木生物质资源回收利用的最大成本是运输林业科学研究院林业新技术研究所代首席专家,多年从事营成本。木质物料是密度较低的物质,运输时要占用相当林机械设计与理论研究工作,电话:18950001传00451大的容积,运输车辆往往达不到额定载量。同时,物料86665195,e-mail:wuzq1234@126.com,Ahe:http://www.mpjxw还含有大量水分,这些水分随同整个物流过程形成了cm无效运输,而且水分还容易使原料在物流过程中变质。国内外已有的经验表明,采用本文所提出的减量物流系统模式可以节约运费约50%,对于伐区剩余物集料处理物流系统模式而言,还可以多回收伐区剩余枝丫约参考文献中国煤化工1]王之泰新编现代物流学[M]北京:首都经贸大学出版社,2005:CNMHG67-82[2]张国栋生物质能源:林业发展的新领域[N]绿色中国,200612-11