北起院“生物質(zhì)燃料自動(dòng)化、智能化儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲2020 年機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)

項(xiàng)目主要完成單位：北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司

項(xiàng)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(qiáng) 胡曉飛 趙文迪 步超

一、項(xiàng)目背景

本世紀(jì)初，國內(nèi)散裝秸稈發(fā)電使用通用設(shè)備完成廠內(nèi)儲(chǔ)運(yùn)、上料，有的消耗化石能源、運(yùn)營成本高、夜間易發(fā)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(xù)供料。秸稈包發(fā)電則完全沒有廠內(nèi)秸稈包儲(chǔ)運(yùn)、上料專用設(shè)備。

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

本項(xiàng)目的實(shí)施一是通過研制廠內(nèi)秸稈包儲(chǔ)運(yùn)裝備系統(tǒng)，解決了廠內(nèi)秸稈包儲(chǔ)運(yùn)無裝備可用問題，二是針對(duì)散裝秸稈發(fā)電項(xiàng)目研制覆蓋干料棚、露天料場、秸稈庫等復(fù)雜料區(qū)專用儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，解決了散裝秸稈儲(chǔ)運(yùn)無專用系統(tǒng)可用的問題。課題成果滿足生物質(zhì)發(fā)電廠燃料儲(chǔ)運(yùn)方式自動(dòng)化、智能化需求，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)發(fā)電廠燃料儲(chǔ)運(yùn)和上料工藝流程全覆蓋，填補(bǔ)國內(nèi)空白，并實(shí)現(xiàn)出口，總體達(dá)到同類技術(shù)國際先進(jìn)水平。

二、項(xiàng)目主要技術(shù)內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)

本項(xiàng)目是以關(guān)鍵技術(shù)研究為引領(lǐng)，以關(guān)鍵樣機(jī)產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新為目標(biāo)，并通過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，成功開發(fā)出秸稈包儲(chǔ)運(yùn)裝備系統(tǒng)和散裝秸稈復(fù)雜料區(qū)專用儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)兩套解決方案，形成一系列研發(fā)創(chuàng)新成果，包括：

（一）創(chuàng)立了國內(nèi)秸稈發(fā)電工程全覆蓋的廠內(nèi)燃料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)與工藝

研發(fā)的4 種燃料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，包括智能管理、調(diào)度、監(jiān)控系統(tǒng)和儲(chǔ)運(yùn)工藝。滿足所有秸稈發(fā)電工程廠內(nèi)燃料儲(chǔ)運(yùn)需求，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)燃料儲(chǔ)運(yùn)工藝全覆蓋。

第一個(gè)是國內(nèi)首個(gè)秸稈包燃料庫智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，管理2～3 個(gè)料區(qū)和秸稈包起重機(jī)、分包平臺(tái)等16 臺(tái)左右設(shè)備。

第二個(gè)是干料棚散秸稈儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，管理2 個(gè)料區(qū)、4 臺(tái)橋式起重機(jī)、多個(gè)料斗和皮帶機(jī)。

第三個(gè)是露天料場散秸稈儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，管理2～4 個(gè)料區(qū)、多臺(tái)門式起重機(jī)和數(shù)條皮帶機(jī)。

第四個(gè)是國內(nèi)首次采用的散秸稈庫儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，管理1 個(gè)料區(qū)、2～4 臺(tái)起重機(jī)和多個(gè)卸料門和料斗。特點(diǎn)是無轉(zhuǎn)載點(diǎn)、燃料直接入爐。

（二）開發(fā)了4 種關(guān)鍵裝備及2 種關(guān)鍵部件，滿足工藝全覆蓋需求

第一種是國內(nèi)首臺(tái)套智能控制雙列秸稈包抓具起重機(jī)系列，配合貨車長度、寬度，雙列整層起吊8～14 個(gè)秸稈包。

第二種是國內(nèi)首臺(tái)套全自動(dòng)散秸稈橋式抓斗起重機(jī)系列，在干料棚和散秸稈庫中使用。

第三種是國內(nèi)首臺(tái)套自動(dòng)控制散秸稈大跨度門式抓斗起重機(jī)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(gòu)造。

第四種是國內(nèi)首臺(tái)套整列分包平臺(tái)和自動(dòng)跟進(jìn)鏈板輸送系統(tǒng)，確保雙列整層秸稈包的快速吊運(yùn)和分包后單列無間斷連續(xù)供料。

兩種關(guān)鍵部件：第一個(gè)是國內(nèi)首臺(tái)套秸稈包抓具系列，可適合多種秸稈包尺寸、多種秸稈包運(yùn)輸車，具有稱重、濕度檢測(cè)、揀選、掉包檢測(cè)等多種功能。第二個(gè)是散秸稈液壓抓斗系列，首次采用無線遙控、數(shù)據(jù)信號(hào)無線傳輸，具有貿(mào)易級(jí)稱量精度和抓斗傾斜等智能監(jiān)控。

秸稈包儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

單秸稈橋機(jī)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

散秸稈龍門儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)

（三）實(shí)施了廠內(nèi)燃料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行

研發(fā)的各種儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)包括無人值守、全自動(dòng)運(yùn)行的秸稈包燃料庫智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)；有人值守、全自動(dòng)運(yùn)行干料棚散和露天料場散秸稈儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)；無人值守、全自動(dòng)運(yùn)行的散秸稈庫儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。

秸稈包發(fā)電依靠碼垛數(shù)據(jù)庫指揮儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行，散裝秸稈發(fā)電依據(jù)激光料位掃描裝置指揮儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行。有人值守是指未封閉的工作區(qū)域無法避免外部人員、車輛擅自闖入時(shí)，值班人員需要通過視頻監(jiān)控關(guān)注廠區(qū)作業(yè)安全。為保證自動(dòng)化運(yùn)行，開發(fā)了柔性防搖擺系統(tǒng)和大區(qū)域三維精確定位系統(tǒng)輔助于設(shè)備精細(xì)化管控。

（四）實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)燃料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的智能化

研制的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)具有故障自動(dòng)診斷與報(bào)警、遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)與運(yùn)維功能：包括超濕、掉包、抓具傾斜等40 余個(gè)故障進(jìn)行自動(dòng)診斷與代碼報(bào)警，并給出故障位置、原因、檢修方法。通過互聯(lián)網(wǎng)可對(duì)每個(gè)系統(tǒng)或每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和運(yùn)維。

其它智能技術(shù)包括防止秸稈包久壓潰散、倒塌，根據(jù)入庫時(shí)間、碼放位置和含水率進(jìn)行智能倒庫；通過分包計(jì)量的重量和濕度，監(jiān)測(cè)貨物重量異常，避免夾帶石塊等雜物。

散裝秸稈根據(jù)各堆放區(qū)域、燃料成分進(jìn)行自動(dòng)拌料，確保入爐燃料成分均勻。

項(xiàng)目部分成果獲得中國發(fā)明專利獎(jiǎng)4 項(xiàng)，實(shí)用新型專利23 項(xiàng)，軟件著作權(quán)5 項(xiàng)，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1 項(xiàng)，發(fā)表論文16 篇。中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織專家鑒定認(rèn)為項(xiàng)目的成果填補(bǔ)國內(nèi)空白，并實(shí)現(xiàn)出口，總體達(dá)到同類技術(shù)國際先進(jìn)水平。

三、項(xiàng)目主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，研發(fā)出滿足生物質(zhì)發(fā)電廠燃料儲(chǔ)運(yùn)方式自動(dòng)化、智能化需求的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)發(fā)電廠燃料儲(chǔ)運(yùn)和上料工藝流程全覆蓋。其技術(shù)水平與歐洲頂級(jí)農(nóng)林生物質(zhì)處理領(lǐng)域的設(shè)備制造商芬蘭Kone、德國Demag 比較，本項(xiàng)目成果技術(shù)處于同等水平，在防搖定位、秸稈包抓具適應(yīng)性、鏈板分包效率、稱量精度和性價(jià)比等方面占優(yōu)。

至今，我司在秸稈包儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)領(lǐng)域持續(xù)領(lǐng)跑國內(nèi)市場，在國內(nèi)共計(jì)27 個(gè)項(xiàng)目中承擔(dān)25 個(gè)，市場占比92.6%。在散秸稈發(fā)電領(lǐng)域，我司市場份額過半，其中全自動(dòng)散秸稈儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)市場占比為100%，并跟隨丹麥秸稈發(fā)電企業(yè)出口國外。

四、項(xiàng)目的推廣應(yīng)用

至2020 年8 月，簽約全國13 個(gè)省市47 個(gè)工程項(xiàng)目，投運(yùn)46 個(gè)。其中全自動(dòng)散秸稈儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)出口巴基斯坦和古巴。

另外，秸稈包儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)已跨界應(yīng)用到造紙廠小麥秸打包秸稈原料庫。

五、項(xiàng)目的社會(huì)效益和推動(dòng)作用

通過本項(xiàng)目實(shí)施，彰顯了農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電具有環(huán)境保護(hù)和普惠民生的天然屬性，是環(huán)保工程、再生能源工程、民生工程、“三農(nóng)”工程。具有顯著的社會(huì)和環(huán)境效益。

同時(shí)對(duì)行業(yè)和企業(yè)來說推動(dòng)作用有兩個(gè)方面，其一是在推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步方面：引領(lǐng)儲(chǔ)運(yùn)裝備系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化的技術(shù)進(jìn)步，推進(jìn)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電規(guī)模化、專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為智能生物質(zhì)電廠奠定了基礎(chǔ)。其二是在提高行業(yè)競爭力方面：2007 年國內(nèi)第一個(gè)打包秸稈發(fā)電項(xiàng)目國際招標(biāo)，我司以全自動(dòng)、價(jià)格適中、適合國情、性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)擊敗芬蘭Kone 等歐美著名企業(yè)中標(biāo)，至今持續(xù)領(lǐng)跑國內(nèi)市場。