北起院“生物質燃料自動化、智能化儲運系統關鍵技術研究與應用”項目榮獲2020 年機械工業科技進步一等獎

項目主要完成單位：北京起重運輸機械設計研究院有限公司

項目主要完成人：劉武勝 王克鵬 吳昊罡 勾通 李勝德 李力 王輝 段勇 夏文 潘彥宏 郝偉 張強 胡曉飛 趙文迪 步超

一、項目背景

本世紀初，國內散裝秸稈發電使用通用設備完成廠內儲運、上料，有的消耗化石能源、運營成本高、夜間易發生碰撞等安全事故，有的不能滿足工作場所粉塵大、燃料容重變化大的要求，特別是效率低、不能連續供料。秸稈包發電則完全沒有廠內秸稈包儲運、上料專用設備。

秸稈發電使用打包秸稈和散裝秸稈兩種燃料，廠內燃料中轉庫主要存放3至5天的燃料，用于確保鍋爐準時、連續的供料，儲存料場模式共4 種：秸稈包儲存庫、散秸稈干料棚、露天料場和散秸稈庫。其中秸稈包儲存庫和散秸稈庫是首次采用的儲存方式，配套設備完全空白。

本項目的實施一是通過研制廠內秸稈包儲運裝備系統，解決了廠內秸稈包儲運無裝備可用問題，二是針對散裝秸稈發電項目研制覆蓋干料棚、露天料場、秸稈庫等復雜料區專用儲運系統，解決了散裝秸稈儲運無專用系統可用的問題。課題成果滿足生物質發電廠燃料儲運方式自動化、智能化需求，實現了生物質發電廠燃料儲運和上料工藝流程全覆蓋，填補國內空白，并實現出口，總體達到同類技術國際先進水平。

二、項目主要技術內容和創新點

本項目是以關鍵技術研究為引領，以關鍵樣機產品開發創新為目標，并通過系統優化設計，成功開發出秸稈包儲運裝備系統和散裝秸稈復雜料區專用儲運系統兩套解決方案，形成一系列研發創新成果，包括：

（一）創立了國內秸稈發電工程全覆蓋的廠內燃料儲運系統與工藝

研發的4 種燃料儲運系統，包括智能管理、調度、監控系統和儲運工藝。滿足所有秸稈發電工程廠內燃料儲運需求，實現廠內燃料儲運工藝全覆蓋。

第一個是國內首個秸稈包燃料庫智能儲運系統，管理2～3 個料區和秸稈包起重機、分包平臺等16 臺左右設備。

第二個是干料棚散秸稈儲運系統，管理2 個料區、4 臺橋式起重機、多個料斗和皮帶機。

第三個是露天料場散秸稈儲運系統，管理2～4 個料區、多臺門式起重機和數條皮帶機。

第四個是國內首次采用的散秸稈庫儲運系統，管理1 個料區、2～4 臺起重機和多個卸料門和料斗。特點是無轉載點、燃料直接入爐。

（二）開發了4 種關鍵裝備及2 種關鍵部件，滿足工藝全覆蓋需求

第一種是國內首臺套智能控制雙列秸稈包抓具起重機系列，配合貨車長度、寬度，雙列整層起吊8～14 個秸稈包。

第二種是國內首臺套全自動散秸稈橋式抓斗起重機系列，在干料棚和散秸稈庫中使用。

第三種是國內首臺套自動控制散秸稈大跨度門式抓斗起重機系列，包括65m、78m、90m 跨度和18m 懸臂。采用圓管桁架和箱型小板梁構造。

第四種是國內首臺套整列分包平臺和自動跟進鏈板輸送系統，確保雙列整層秸稈包的快速吊運和分包后單列無間斷連續供料。

兩種關鍵部件：第一個是國內首臺套秸稈包抓具系列，可適合多種秸稈包尺寸、多種秸稈包運輸車，具有稱重、濕度檢測、揀選、掉包檢測等多種功能。第二個是散秸稈液壓抓斗系列，首次采用無線遙控、數據信號無線傳輸，具有貿易級稱量精度和抓斗傾斜等智能監控。

秸稈包儲運系統

單秸稈橋機儲運系統

散秸稈龍門儲運系統

（三）實施了廠內燃料儲運系統的自動化運行

研發的各種儲運系統可實現包括無人值守、全自動運行的秸稈包燃料庫智能儲運系統；有人值守、全自動運行干料棚散和露天料場散秸稈儲運系統；無人值守、全自動運行的散秸稈庫儲運系統。

秸稈包發電依靠碼垛數據庫指揮儲運系統自動化運行，散裝秸稈發電依據激光料位掃描裝置指揮儲運系統自動化運行。有人值守是指未封閉的工作區域無法避免外部人員、車輛擅自闖入時，值班人員需要通過視頻監控關注廠區作業安全。為保證自動化運行，開發了柔性防搖擺系統和大區域三維精確定位系統輔助于設備精細化管控。

（四）實現了廠內燃料儲運系統的智能化

研制的儲運系統具有故障自動診斷與報警、遠程在線監測與運維功能：包括超濕、掉包、抓具傾斜等40 余個故障進行自動診斷與代碼報警，并給出故障位置、原因、檢修方法。通過互聯網可對每個系統或每臺設備進行遠程在線監測和運維。

其它智能技術包括防止秸稈包久壓潰散、倒塌，根據入庫時間、碼放位置和含水率進行智能倒庫；通過分包計量的重量和濕度，監測貨物重量異常，避免夾帶石塊等雜物。

散裝秸稈根據各堆放區域、燃料成分進行自動拌料，確保入爐燃料成分均勻。

項目部分成果獲得中國發明專利獎4 項，實用新型專利23 項，軟件著作權5 項，形成行業標準1 項，發表論文16 篇。中國機械工業聯合會組織專家鑒定認為項目的成果填補國內空白，并實現出口，總體達到同類技術國際先進水平。

三、項目主要技術經濟指標

通過本項目的實施，研發出滿足生物質發電廠燃料儲運方式自動化、智能化需求的儲運系統，實現了生物質發電廠燃料儲運和上料工藝流程全覆蓋。其技術水平與歐洲頂級農林生物質處理領域的設備制造商芬蘭Kone、德國Demag 比較，本項目成果技術處于同等水平，在防搖定位、秸稈包抓具適應性、鏈板分包效率、稱量精度和性價比等方面占優。

至今，我司在秸稈包儲運系統領域持續領跑國內市場，在國內共計27 個項目中承擔25 個，市場占比92.6%。在散秸稈發電領域，我司市場份額過半，其中全自動散秸稈儲運系統市場占比為100%，并跟隨丹麥秸稈發電企業出口國外。

四、項目的推廣應用

至2020 年8 月，簽約全國13 個省市47 個工程項目，投運46 個。其中全自動散秸稈儲運系統出口巴基斯坦和古巴。

另外，秸稈包儲運系統已跨界應用到造紙廠小麥秸打包秸稈原料庫。

五、項目的社會效益和推動作用

通過本項目實施，彰顯了農林生物質發電具有環境保護和普惠民生的天然屬性，是環保工程、再生能源工程、民生工程、“三農”工程。具有顯著的社會和環境效益。

同時對行業和企業來說推動作用有兩個方面，其一是在推動行業科技進步方面：引領儲運裝備系統自動化、智能化的技術進步，推進農林生物質發電規模化、專業化、產業化發展，為智能生物質電廠奠定了基礎。其二是在提高行業競爭力方面：2007 年國內第一個打包秸稈發電項目國際招標，我司以全自動、價格適中、適合國情、性價比等優勢擊敗芬蘭Kone 等歐美著名企業中標，至今持續領跑國內市場。