履带式残留物粉碎机.doc

回收修剪残留物的新型粉碎机L.雷基亚，M.达欧，M.瑞美迪欧缇，E.辞尼，M.维埃里P.le Cascine15，50144，意大利佛罗伦萨，佛罗伦萨大学，农业和林业工程2006年9月15日收到。 2008年4月1日修订。2008年5月2日接受。2008年6月16日在网上公布。 摘要 本文说明由锡耶纳省资助的SO.L.E.AGRI项目(“在农业中可持续发展的木材能源链”)和意大利政府机构、大学和研究所资助的普林斯顿2005-2006“意大利生物质能源链的研究”的一些结果。强调了使用农业残留物作为可再生能源给经济和环境带来便利。这项工作首先考虑农业收割时残差物的能源利用，然后考虑它的包装和供应管理。源于修剪残留物的固体生物燃料产品最主要的目标是降低收割和运输成本。因此，实验研究了在不同农场利用同时可以收获、粉碎和包装修剪残留的创新粉碎机器。这些实验已经测试在山地和丘陵地形的橄榄园、葡萄园。这种机器在不同工作条件下取得了良好的结果。密集的机械化收获意味着低的成产成本，同时保证了整个能量链的组织包装. 关键词生物能量；固体燃料；修剪残留物；收割；木材碎片1.简介 能源成本的增加，环境的保护和昂贵的农业土地引起了托斯卡尼蒂地区利用葡萄园、橄榄园的修剪残留物作为替代能源参考文献1、2、3,4和5。使用农业残留物呈现的一些问题： 1.通常手工镰刀收割已经实现，然后把残留物在农场的附近焚烧。因此，为了促进经济可持续发展，农场必须使用一种可以有效降低成本,同时能有个包装优化阶段相一致的机器。2.为了保证减少运输距离和提高供应链的管理，修剪碎片的储存必须预先考虑有足够的位置和需要的体积。这项工作考虑关于生产的上述几方面参考文献6,7,8、9和10，修剪残留物的包装和供应链管理参考文献 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 和 18。农林业工程部门已经对可能同时收获、粉碎和包装修剪残留物进行评估。农林业工程部门和意大利罗贝尔 S.p.A（意大利博洛尼亚莫利内拉）已经在山地和丘陵地形尝试和发展一种使所有的修剪残留物收获、粉碎和包装再放到大袋子里面的机器。这种机器促进一个创新的进程链，能减少成本和对环境的影响19。2.材料和方法2.1.操作机器的描述 意大利罗贝尔TRP-RT 145 的操作能力已经在不同的气候地形上测试，例如葡萄园、橄榄园、榛园、桃子、猕猴桃和李子的果园。 这种粉碎机器是部分携带，见图.1，利用三点连接机构装在拖拉机的后轴上；它携带有一个升起和拾取修剪残留物装置。这些残留物在一个旋转锤子装置里面碎成很小很薄的小木片；这种尺寸的小木片能允许在使用一种旋转刀片式鼓风装置的作用下提升和运输。这种运输装置由一个矩形管状卸货弯管组成，能使粉碎的残留物装到一个四点悬挂的大袋子里，由液压提升装置驱动。图.1 粉碎机意大利罗贝尔TRP-RT 145. 工作部分由一个安装粉碎器的拖拉机组成，只需要一个操作员驾驶拖拉机，卸下装满的袋子再重新装上空袋子。木材残留物必须是在有适当宽度的道路上被收获，为了使机器表现的更充分，车载的袋装包装系统要有利于工作的连续性：一旦粉碎过程已经完成满袋必须被收集。 此外，袋子的形状和防水面料保护碎片的生物量免受雨淋，有利于空气干燥。所有这些特点明显提高工作能力。一旦满袋被收集，用机器的液压升降机把他们挤到一辆拖拉机上；除此之外，他们平行六面体的形状和结构节省运输和存储的空间。2.2 测试描述测试进行在托斯卡尼蒂地区不同条件的丘陵橄榄园上。见下表1：1. 干燥的修剪残留物料堆，特征是小半径的，拾取在不是多石和自然草地的橄榄园。2. 湿润的修剪残留物料堆，特征是小半径的，拾取在多石的橄榄园。3. 湿润的散放的修剪残留物，特征是大半径的，拾取在多石的橄榄园（见图2）。图2 测试在不是堆放且大半径的的修剪残留物的多石橄榄园。 表1.不同条件下橄榄园中测试的描述测试实验1实验2实验3农场莫特派地 ( 意大利.非.卡斯特利那)芬特如托里 (意大利.司.卡斯特利那)芬特如托里 (意大利.司.卡斯特利那)日期26/08/200508/02/200608/02/2006拖拉机轮式拖拉机FIAT 涡轮增压DT 85 90履带拖拉机 新荷兰 TK80A履带拖拉机 新荷兰 TK80A土壤类型少石自然草地多石多石坡度 (%)123030种植布局5 m7 m6 m3 m6 m3 m修剪类型夏季修剪冬季修剪冬季修剪堆积的残留物是是不是残留物最大的半径尺寸 (m)0.040.040.08a 这种修剪只有机器测试下才被完成。 为了计算运行速度、产量和能力，测试已经考虑考橄榄树丛的排列长度、操作次数（见表2和表3）和没有被收集修剪残留物。测试工作长度 (m)工作时间 (s)注释额外时间 (s)运行速度(m s1)实际速度 (m s1)1-O18.5142低斜坡2110.130.0524.0208高斜坡1700.120.0621.0138低斜坡1940.150.0633.7202高斜坡2400.170.08136.5945既有低斜坡又有高斜坡7950.140.172-O85.0214高斜坡600.390.3185.0245低斜坡670.340.2785.0186高斜坡550.460.3567.0213低斜坡1250.310.193-O27.5160低斜坡1300.170.0930.0180高斜坡670.170.1214.034低斜坡900.410.11表3.橄榄园测试的工作参数测试测试1-O测试2-O测试3-O平均数平均包质量(kg)96.8094.0098.0096.30橄榄园面积 (m2)192.501932.00429.00851.20修建密度 (kg m2)0.500.050.230.30有效工作时间 (s)174011656611,189有效工作能力 (公吨h1)0.200.290.530.34工作面积 (m2 s1)0.111.650.650.72 袋重量和耗油量已经被测试；木材碎片的水分和密度已经在实验室中被决定好。所有测试值显示在表4。 表4.为了橄榄园测试在实验室中测量的木材碎片的水分和密度。真实密度 水分残留物样本木材重量 (g)水体积(cm3)木材体积 (cm3)密度(kg m3)湿木重量(g)干木重量(g)水重(g)水分(%)1.实验 1-O11.409.252.1518.862.实验1-O11.519.082.4321.113.实验 1-O12.509.622.8823.044.实验 1-O11.168.432.7324.465.实验 1-O9.136.922.2124.216.实验2-O146.5183716389818.4711.706.7736.657.实验 2-O134.8484815288521.1412.988.1638.608.实验2-O138.1285214893016.5710.436.1437.05平均139.8284515590513.989.804.1828.00在表2中的一些测试值在每个试验中的测试和计算表明：只有考虑移动和粉碎时间（工作时间）工作速度才能被计算，同时真正的速度还要把换袋、机器的换向和因为技术控制停止时间还有人员休息额外时间（附加时间）考虑进去。因此，平均测试值和机器的性能参数见表3，同时计算有效的工作能力。 在开始工作前，为了测试柴油机燃料消耗的体积拖拉机要重新被加油：产生500千克木材碎片需要消耗2.63升或5.27千克每立方厘米。表4显示实验室确定的粉碎残留物的密度和水分，利用一个改进的水槽获得木材样本的体积测试值：粉碎的残留物放在水槽里面随后将其充满水；水槽容积和测量的水的体积之差计算的就是木材样本的体积。取木材样本的质量和体积之比获得实际密度。水分测量值已经通过把木材样本放置在378开尔文电炉中干燥24小时前后的质量差测量出来。3. 结果与讨论测量值和操作参数显示这种粉碎机能在各种条件下工作:不同的地域类型（多石的或少石的，自然草地或非自然草地），不同的坡度，不同的种植布局，而且，实验测量的工作能力不依赖于不同的坡度条件。粉碎机器有能力避免地形上的石头，从而减少结构上的破坏。考虑到所获得的结果，罗贝利 TRP-RT 145机器适合基安蒂的形态特征或类似领域。性能测试表明只需要一个手工操作员收获和包装修剪残差残留物，从而保持工作的连续性。此外，这种粉碎机器拥有能和其它可用的商业化型号媲美的工作能力，还能包装修剪残留物为运输和储存做准备。燃油消耗量主要取决于拖拉机的使用，同时收割和切削过程不需要很多能量。修剪残留物碎片的尺寸和含水量适合直接和有效的能源利用，特别是温水生产。4. 结论实验证实重新获得修剪残留物保证经济和环境可持续发展的木材能源链很有可能实现19.实际上，只有一个机器同时允许修剪残留物的收获、粉碎和包装。这一特点意味着生产的生物燃料更低的成本,提高整个农业能源链经济的可持续发展。 特别是，为修剪15490 kJ橄榄收获与切削操作只需要2.2106 kJ柴油及修剪12560 kJ葡萄为1.1105 kJ柴油。这些结果证实在一个典型的基安蒂农场，木材能源链活力和经济的可持续发展。此外,有效的组织,也是整个能源供应链的保证。大袋中修剪残留物的包装允许一个更好组织不同阶段的农业能源链。收集的大袋子留在现场,因为袋包装的特点可以在包装之后的一段时间里保护包含在其中的生物量;因为使用的大袋和他们的形状，决定了运输和仓储阶段减少要求的体积。试验还展示了在不同地域类型和操作条件下:根据残留物分布，工作速度变化范围从每秒0.5米至每秒1米，另外没有被收集的生物量在1 - 2%这个最小范围。虽然如此,粉碎机器的使用必须评估考虑，同样生物燃料特性需要特定的能量转换植物。木头碎片的质量可以改变不同的生物量类型和物理特性(即尺寸)。尤其是木头碎片的大小取决于残留物水分和类型还有粉碎机器的力学特性:因此,只有经过已经被修正质量水平的木屑和残留物的特性进行了鉴定，相适应的粉碎机器才能被选中。参考文献1专用能源使用作物:农场生物能源项目ARSIA N.6/2004笔记2brunetti N，Dentico G使用葡萄和橄榄修剪物压缩能源经验演示：收集、干燥，密实、热工。1983年9月28日至30日意大利巴里的第38届全国代表大会。3CINI，E，F Garbati Pegna，雷基亚L 。意大利中部农场在使用用于能源生产木材中带来的便利。2005年11月9至11日，突尼斯哈马马特的德拉Mcanisation国际农业代表大会。 4CINI，E，F Nizzi格里芬，在基安蒂独立研究雷基亚的能源供应公司，给农业机械和食品厂的“技术创新”，2006年6月5至6日在Anacarpi的会议。5卡拉布里亚地区SOAT 研究树木和作物能源残留的工作室。n.21/2001年在卡拉布里亚和西西里岛卡塔尼亚6CNR农业机械化研究所DelmastroR.Omarv 的TF160和报告310 TF220，。1991年，在意大利都灵7帕里L。一个创新的修剪收割机，2004年5月10-14日罗马第二届世界生物能源、工业和气候保护大会。8帕里L。2004年5月12日罗马国家机械化收获的生物农业和林业生物能源会议。9PECA联办，Hevin C收集在葡萄牙和法国的葡萄树剪枝圆形打包机。1992年第七届欧洲对生物能源和工业的会议。10R.斯皮内利机器网站收集到农业残留物的信息，14（2004）。11Friedley J，TH Burkhardt将森林生物质致密成圆形大包。农业机械学刊，1981。12P. Guarella 葡萄园和橄榄园剪枝在大包中的收集和包装农业工程学报，39（1994）13Lehtikangas P, Jrjis R. 包中残留物的记录存储。第十届欧洲生物能源的生物质能源和工业会议，维尔茨堡，1998年6月。14J.A. Miles 一种对能源的恢复采伐剩余物的新方法。美国加州大学戴维斯分校（1983）。15新的