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生物质和生物能源
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评论
修剪收获的当前和创新技术：审查
aCREA意大利马里兰州蒙特罗通多工程和农业食品加工研究中心
bCIRCE西班牙萨拉戈萨能源资源与消费研究中心
a r t i c l e i n f o
文章历史：
2017年4月27日收到2017年8月19日修订版
2017年9月22日接受
2017年10月4日在线提供
关键词：收获修剪粉碎机
打包机
农业残留机械化
摘 要
修剪残留物可以提供显着量的生物质，尽管它们很少用作替代化石燃料的可再生资源。 开发这些残留物需要建立一个可持续和具有成本效益的供应链，其中残留物的收集和初步处理起着至关重要的作用。 这项研究是对欧洲收获修剪技术的详细和准确的调查。 在决定了主要收获技术和欧洲制造商的分销之后，调查详细介绍了主要的工具组：碎纸机，碎木机和打包机。 对于每个组，讨论最重要的配置以及机器的主要特性。 一些主要的创新是详细的（模块化机器，不间断打包机，生物质致密化），可以提高产品质量和链条的经济可持续性。
copy;2017 Elsevier Ltd.保留所有权利。
内容
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- 介绍 398
- 修剪收集和燃料质量 399
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修剪管理 399
- 传统的处理 399
- 合理利用修剪：收割技术 400
- 破碎机 400
- 削片机 402
- 打包机 403
- 与修剪相结合的前修剪 406
- 在场地边上修剪的固定碎片 407
- 一个挑战性的选择 407
- 未来的观点 407
- 结论 408
注意 409
致谢 409
参考 409
Web引用 410
- 介绍
*通讯作者。
电子邮件地址：alessandro.suardi@crea.gov.it （A. Suardi）。
欧洲永久性农作物的残余物是能源和工业用可再生生物质的大量储存库。 该
目前由永久性作物覆盖的10.6 Mha产生13 Tg
https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2017.09.014 0961-9534 /copy;2017 Elsevier Ltd.保留所有权利。
（烘干基础）修剪。 但是，这种生物质来源的合理使用受到阻碍[1,2]。 首先通过增加表面，预测从传统系统到密集系统的转换以及对燃料生物质需求的增长[1,3e5]。 其次，使用修剪和发展可持续物流链以产生能源，存在各种障碍[6,7].
修剪（果树的枝条和枝条）被认为是一个问题，而不是一个机会，因此它不被使用或不正确地处置[8].
有关使用化石燃料及其消耗的环境问题促使可持续利用可再生能源的文化变革。 因此，在大多数欧洲国家制定了更严格的修剪规定[2] 已经导致了对修复复苏的重新兴趣。 在过去的十五年里，一些学者已经确定了用于收获，加工和传递修剪残留物的成本效益技术。 事实上，收获是影响修剪供应链产品质量，物流链类型和经济可持续性的关键阶段。 实际上，多年来，许多机器制造商已经开发了用于收集修剪残留物的专用工具[9e14].
便于收获和加工的设备
农业修剪已经上市，许多制造商提供了针对特定收割链的不同模型。 目前这项工作的目的是提供从基础设备到现有技术的收获修剪技术的全面概述。
- 修剪收集和燃料质量
生物质的来源以及供应链中使用的技术影响着木质生物质的质量。 除了与生物质特性（如水分，灰分，叶子含量和化学组成）有关的方面外，粉碎和储存对其他重要参数如污染物（土壤，石头），颗粒大小和体积密度，这可能会影响生物质的质量。 粉碎被开发用于打包，其中更加稳定和延长存储时间的方法由于这一额外步骤的成本而减少。
生物质损失和污染直接与提取装置的调节有关。 低捡拾机构有助于减少损失，但会增加土壤颗粒的入口，从而损害燃油质量[15]。 据报道，粉碎的材料的灰分含量高于直接从树木直接采集的分支材料，并且灰分也是导致热值降低的原因以及由于结渣，腐蚀导致的许多严重的发电厂问题和结垢[16].
生物量损失也可能是机器工作宽度和缺乏合适的放耙的结果。 正如Acampora等人所假设的那样。[15] 堆放宽度和机器工作宽度之间的不匹配会导致生物量的高损失，但是在大量修剪时（例如橄榄果园的修剪），构建狭窄的堆放可能会很困难。 当拾取器的高度过高时，为了防止土壤污染，损失也会增加。
切削装置的形状，尺寸，数量和类型以及机器设置可能会大大改变原料质量[17e19]。 不正确的粉碎会导致严重的木质燃料问题，如高干物质损失，高灰分含量，能源价值降低和自燃[20]。 木质生物质的粒度分布在生产高品质燃料中起着举足轻重的作用，因为它直接影响了堆积密度，存储行为和运输成本，并且还可以创造
加热装置的燃料供给出现问题。 颗粒大小从根本上决定于机器的设计和设置，并且可以作为机器性能的产品质量基准[21]。 使用错误的机器可能会导致尺寸不均匀，大尺寸或尺寸过小的颗粒比例过高，并且任何降低一个等级的尝试都可能导致另一个类别的不希望的增加，即使使用了Rening设备[13,15,22].
除了粒径之外，修剪的粉碎必须考虑到木片的形态。 最常用的碎纸机生产的木材颗粒具有去毛边的端部，与由碎裂产生的均质碎片不同。 这种差异在储存过程中具有显着的意义，因为切碎机的不洁切割可能导致生物质更容易降解和发酵。 在储存和干燥过程中木质燃料的所有类型的生物和化学变化导致燃料性质的变化。 但是，使用削片机也可能导致较低的芯片质量。 在木材能量链中已经观察到这种情况，刀具的磨损改变了切屑质量和机器的生产率[22]。 当刀不锋利时，削片机倾向于打破木头而不是切割木头，从而生产出超大尺寸的木材颗粒[22].
随着供应体系在不同国家和不同工厂体系中的变化，质量的作用变得更加明显。 质量控制的一个重要目标是降低质量变化，并尽可能获得均质产品[16,19].
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修剪管理
- 传统的处理
修剪阶段产生分支，芽和芽，然后留在田间。 在欧洲的几个地区，最大的木头修剪用于清理木材。 农民通常从厚树枝获得直径大于50毫米的复木[14]。 他们用链锯进行切割，然后手动或用拖车收集再生木材，然后将其放在田边。 用于恢复原状的修剪主要在小型种植园进行，供自我消费或当地市场使用。
由于欧洲缺乏一个组织良好的修剪生物质供应链，修剪残留物（lt;50毫米）没有真正的市场。 因此，修剪并留在地面上的小树枝和枝条通常不会被收集，切割和用于能源生产（不包括稀有情况），但通常由农民以两种方式处理：
- 将它们从果园中取出，然后堆放，丢弃或堆放在焚烧场的旁边;
- 它们被覆盖并留在土壤中。
分枝去除阶段通常由装备有叉子或类似装置的拖拉机执行，所述装置将修剪过的分枝向下推到行的边缘。
覆膜后，修剪也可以留在土壤中。 通常使用锤式碎石机（也称为锤式割草机或简单的抹土机）将枝状体粉碎成小块。 这些机器通过三点悬挂装置安装在拖拉机后部，并与拖拉机的取力器（PTO）一起提供。
在极少数情况下，为了能源的目的，还可以使用特殊机器对小直径的修枝进行回收，这些机器能够碎片，切碎或捆绑树突，从而可以将其运输，储存并用于特别是用于生产热量的特定锅炉。
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- 合理利用修剪：收割技术
越来越多的人提出更加环境可持续地使用修剪来代替露天燃烧[2,5,14]。 此外，受生物质需求增加的驱动[3,4] 以及通过修剪可获得的干物质的潜在数量，各欧洲项目都集中在组织和实施能源生产的修剪供应链[23e26].
收获修剪通常需要一到两遍[7]。 这种差异取决于需要铺放分枝以促进收集并最大限度地减少生物量损失。 如果枝条和枝条在修剪过程中在传播中扩散，则需要先进行机械放牧，然后再进行第二轮收割。 修枝耙是将修枝后的枝条引导到中间的机器，从而使切碎或清洁更容易。 这些工具由拖拉机的动力输出轴驱动，由钢弹簧尖制成的清扫转子组成，可用于不同种类的果园，无论地面如何。 这些类型的设备可以高速运行（5公里每小时-1），但它们需要每行两次，即在两个方向上，以创建修剪的堆料。 否则，当相同的拖拉机配备收割机和割晒机时，可实现更高的集成度，从而能够一次收集生物质。 该系统可以由安装在拖拉机前部并由液压发动机驱动的清扫转子（通常两个由柔软的，但高度耐用的塑料条制成）组成。 使用液压系统时，通常可以调整转子之间的距离。
一些修剪收割机可以配备两个液压
为了延长机器的收集能力，安装在搓纸辊两侧的刈草刷。 在我们的个人经验中，这个最后的系统更适合于已经存在的小型条纹，尽管其结果对于所有类型的修剪都不是很有效。
综上所述，被认为适合收获修剪的供应链包括可以单独进行或与生物质处理整合的堆放。 在第二步中，修剪工作由碎纸机，碎木机或打包机处理。 所有
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