劉金龍等

摘 要：密實度是捆型秸稈的重要參數(shù)，在運輸過程中對其散捆率、完整性有一定影響。本文通過振動模擬試驗、實際路況試驗并結(jié)合理論分析，研究了捆型小麥秸稈運輸前后密實度的變化。試驗表明，秸稈捆經(jīng)過振動模擬試驗、實際路況試驗后，秸稈捆密實度均值和標(biāo)準(zhǔn)差都會變小，會使得完整性降低、散捆率升高。

關(guān)鍵詞：密實度 捆型秸稈 散捆率 完整性

中圖分類號：G71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0206-02

秸稈直燃發(fā)電能夠?qū)⒔斩挼托紵D(zhuǎn)化為集中高效燃燒，能避免秸稈隨處焚燒現(xiàn)象，對防治環(huán)境污染有一定作用，是秸稈能源化利用的一種重要方式[1，2]。秸稈分布廣、密度低、體積大、收獲季節(jié)性強等特點，使秸稈的持續(xù)供應(yīng)成為秸稈直燃發(fā)電發(fā)展的主要瓶頸[3，4]。為保證秸稈的持續(xù)供應(yīng)，需將秸稈進行打捆以提高存儲運輸效率。密實度、散捆率、完整性是秸稈捆在運輸和儲藏中需要考慮的三個指標(biāo)。其中，密實度是指秸稈捆內(nèi)秸稈所充實的程度；散捆率是指一定數(shù)量的秸稈捆中散捆捆型占總數(shù)的百分比（通常秸稈捆有一道繩子斷裂即認定為散捆）；完整性是指搬運和運輸前后秸稈捆內(nèi)部秸稈的損失比例。

1 秸稈捆密實度

秸稈捆密實度的大小由打捆機的性能決定，由于打捆機壓縮部件的壓力可以調(diào)節(jié)，所以密實度可以在一定范圍內(nèi)變化。密實度的設(shè)置應(yīng)綜合考慮秸稈硬度、打捆繩質(zhì)量等因素。密實度如果太大，打捆繩內(nèi)部應(yīng)力會很大，在運輸過程中可能會造成打捆繩斷裂，以致散捆率增大；密實度如果太小，一方面，單位質(zhì)量的秸稈所需捆數(shù)增大，增加了打捆成本和運輸成本；另一方面，秸稈捆內(nèi)部會很松散，運輸過程容易造成秸稈損失，以致完整性降低。對于方捆打捆機，壓縮方式為分片式壓縮，秸稈捆出現(xiàn)了密實度分布不均的情況（如圖1所示）。

2 試驗裝置與方法

2.1 試驗材料

小型方捆小麥秸稈捆，2道打捆繩，由撿拾打捆機打捆而成長85 cm，寬40 cm，高35 cm，質(zhì)量13 kg左右。

大型方捆小麥秸稈捆，6道打捆繩，由大型臥式打捆機和豎式打捆機打捆而成，長170 cm，寬115 cm，高85 cm，質(zhì)量300 kg左右。

2.2 試驗裝置

撿拾打捆機：THB1060型，上海世達爾現(xiàn)代農(nóng)機有限公司生產(chǎn)。

臥式打捆機：HFJWD-100型，山東臨清市弘發(fā)棉麻機械制造公司生產(chǎn)。

豎式打捆機：YK2-40CK型，山東省臨清市鳴宇機械制造有限公司生產(chǎn)。

振動試驗臺：TPJ型，濟南試金集團有限公司生產(chǎn)。

密實度計：TYD-2型，浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)。

2.3 試驗方法

由于目前沒有專用的秸稈捆密實度測量儀，本試驗采用測量土壤硬度和緊實度的土壤硬度計。TYD-2型土壤硬度計的測量部分為45 mm的前端為圓錐形的鐵質(zhì)長桿探頭，測量時，將探頭插入被測物體，儀器會自動記錄下探頭所受力的最大值。

本試驗采用五點測量法（LW面、LH面、WH面每個面的中心和距離四個頂點10 mm處）。對于小型方捆秸稈捆，LW面探頭的插入長度為20 mm，LH面探頭的插入長度為24 mm，WH面探頭的插入長度為45 mm。而對于大型方捆秸稈捆，各面探頭均為全部插入（45 mm）。振動試驗采用小型方捆秸稈捆，實際路況試驗采用大型方捆秸稈捆。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 振動模擬試驗

將小型方捆秸稈捆放置在振動試驗臺的振動平臺上，用尼龍繩將其扎緊，使秸稈捆在振動時與振動平臺無相對運動。根據(jù)物流行業(yè)的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)，將振動試驗臺的振幅設(shè)置為10 mm，振動頻率設(shè)置為4 Hz。

由于振動試驗臺尺寸的限制，選取2個小型方捆小麥秸稈捆為試驗對象，在振動試驗臺上的放置方向如圖3、圖4所示，振動時間為30 min，振動方向為上下振動。2個秸稈捆的參數(shù)見表1。在振動前后，分別用密實度計對秸稈捆1和秸稈捆2各面5個測點測量密實度，取平均值，振動前后秸稈捆密實度均值變化如圖5、圖6所示，振動前后秸稈捆密實度標(biāo)準(zhǔn)差變化如圖7、圖8所示。

（1）秸稈捆1和秸稈捆2密實度均值減小（如圖5、圖6所示），其原因為：小型秸稈捆由撿拾打捆機打捆而成，其松散程度和繩子的應(yīng)力要遠小于大型秸稈捆，在經(jīng)過振動試驗后，秸稈捆有向外膨脹的趨勢，秸稈捆體積略有增大，使得秸稈捆內(nèi)部秸稈間隙增大、充實程度降低，所以各測點密實度均值減小。

（2）秸稈捆1和秸稈捆2密實度標(biāo)準(zhǔn)差減?。ㄈ鐖D7、圖8所示），原因為高密實度區(qū)域會對低密實度區(qū)域產(chǎn)生擠壓的作用，使得低密實度區(qū)域的密實度增大；同時，高密實度區(qū)域會有膨脹的趨勢，使得自身密實度減小，導(dǎo)致秸稈捆內(nèi)各點密實度差異性減小，密實度標(biāo)準(zhǔn)差變小。

3.2 實際路況試驗

在實際路況條件下，由于運輸?shù)姆奖愫瓦\輸成本的限制，小型方捆秸稈捆大多數(shù)都被重新打成大型方捆秸稈捆，選取大型方捆小麥秸稈捆為試驗對象。大型方捆秸稈捆的打捆設(shè)備主要有兩種：一種是臥式打捆機；另一種是豎式打捆機。

臥式打捆機和豎式打捆機由于壓縮方向的不同，所打的捆密實度的分布也不太相同。豎式打捆機的秸稈捆為豎直放置，壓縮方向為單側(cè)向下壓縮，同時采用分片式壓縮，所以豎直放置的秸稈捆的密實度出現(xiàn)了從上到下密實度逐漸增大的趨勢；而臥式打捆機的壓縮方向為水平方向（平行于L方向），壓縮方向為兩側(cè)向中間壓縮，同時采用分片式壓縮，所打的秸稈捆密實度分布和撿拾打捆機所打的小型方捆類似。

分別以臥式打捆機和豎式打捆機所打大型方捆秸稈捆為試驗對象，運輸起點為河南省周口市太康縣，運輸終點為國能鹿邑生物發(fā)電有限公司，用密實度計對運輸前后對大型方捆秸稈捆各面的密實度進行測量，各面為5個測點取平均值，試驗方法與振動試驗相同，密實度均值變化如圖11、圖12所示，密實度標(biāo)準(zhǔn)差變化如圖13、圖14所示。大型方捆秸稈捆在運輸后密實度均值與密實度標(biāo)準(zhǔn)差都變小，這和振動試驗的試驗結(jié)果一致。在運輸過程中，秸稈捆高密實度區(qū)域會對低密實度區(qū)域產(chǎn)生擠壓的作用，使得低密實度區(qū)域的密實度增大；同時，高密實度區(qū)域會有膨脹的趨勢，使得自身密實度減小，所以秸稈捆密實度均值變小。同時，由于秸稈捆不斷振動，高密實度區(qū)域和低密實度區(qū)域內(nèi)部各點密實度的差異性也會減小，所以秸稈捆密實度標(biāo)準(zhǔn)差也變小。

4 結(jié)論

振動試驗臺模擬試驗和實際路況試驗均表明，小型方捆秸稈捆和大型方捆秸稈捆在經(jīng)過振動后，各面密實度減小，且各點密實度差異性也減小，會導(dǎo)致完整性降低；在運輸過程中，秸稈捆體積有膨脹的趨勢，使得打捆繩張力增大，會導(dǎo)致散捆率升高。

參考文獻

[1] 馬洪儒，蘇宜虎.生物質(zhì)直接燃燒技術(shù)研究探討[J].農(nóng)機化研究，2007（8）：155-158.

[2] 劉建禹，翟國勛，陳榮耀.生物質(zhì)燃料直接燃燒過程特性的分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，32（3）：290-294.

[3] 張培遠.國內(nèi)外秸稈發(fā)電的比較研究[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[4] 張展，王利生，張培棟.區(qū)域秸稈資源最優(yōu)化收集路徑與運輸成本分析[J].可再生能源，2009，27（3）：102-106.endprint