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随着经济的不断发展,能源短缺和环境污染问题日益严峻,寻求清洁可再生能源已是全世界共同的话题。农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源,合理利用可有效减轻直接焚烧所带来的雾霾天气,避免资源的白白浪费。甘蔗叶是我国南方热带地区一种大宗的农业废弃物,其处理方式近年来颇受社会关注,相关学者针对其综合利用的科学研究也不断扩展和深入。然而,随着甘蔗叶集中规模化利用进程的不断推进,原料的供应系统尤其是收储运体系缺乏有效的运作模式以及因此而引起的原料供应不足、收集困难和利用成本高等问题制约了产业的进一步发展。本文针对甘蔗叶规模利用原料供应系统的收储运研究,主要工作如下: (1)研究了2008年~2013年我国甘蔗主产区广西、广东、海南、云南及全国的甘蔗种植总面积与产量,运用秸秆资源评价方法,计算了近6年来我国甘蔗叶可收集资源总量的拥有现状,建立了GM(1,1)动态预测模型,分析了2014年~2020年我国甘蔗叶可收集资源总量的供应潜力,其中2020年将达到2018万吨。 (2)调研了江苏省和湛江市的秸秆资源利用情况,分析了相关文献资料,研究了3种甘蔗叶的收购模式:直接收购模式、间接收购模式和市场收购模式。进行了甘蔗叶机械收集田间打捆试验,对比分析了FSB-1600型方捆机和5120型圆捆机的作业性能,得出了两机型的生产率分别为0.14hm2/h和0.15hm2/h,油耗分别为21.81kg/hm2和42.31 kg/hm2,捡拾损失率分别为14.14%和9.11%。运用农业机械化生产学相关知识,在试验数据的基础上,详细分析了两种机型的作业成本,得出FSB-1600型方捆机为作业成本为835.28元/公顷或93元/吨,5120型圆捆机的作业成本为927.69元/公顷或103元/吨。 (3)明确了甘蔗叶运输过程中的机械设备,将甘蔗叶的运输模式分为单点式运输模式和多点式运输模式。单点式运输模式下运输成本只包含初级运输成本,而多点式运输模式下运输成本则包括初级运输成本和次级运输成本。为了便于运输成本的定量计算,将两种模式的收集区域分别抽象为不同的几何形状,建立了微积分数学模型,推导了两种模式的运输成本计算公式。 (4)探讨了甘蔗叶在储存过程中关于地址选择、场地建设和堆垛管理方面的技术规范,推导了甘蔗叶储存成本的计算方法,测定了甘蔗叶在储存时间、储存环境和储存形态的不同因素水平作用下,其主要成分纤维素、木质素和半纤维素的含量变化情况。并进行了方差分析和多重比较:储存时间对甘蔗叶纤维素、半纤维素的含量影响极显著,其中存放时间为3个月的水平含量与其他各水平均存在极显著性差异,存放时间间隔为6个月的水平含量之间也存在极显著性差异,而其他水平之间则无差异,另外,储存时间对木质素含量影响显著,但规律不明显;储存环境对甘蔗叶纤维素、半纤维素的含量影响极显著,对木质素含量影响不显著;储存形态对甘蔗叶纤维素、半纤维素和木质素的含量影响均不显著。 本文系统性的总结了甘蔗叶在收集、运输和储藏过程中的装备与技术,对甘蔗叶资源收储运的理论研究和体系构建具有一定的借鉴意义。针对性的探讨了甘蔗叶收集、运输和储藏过程中每个具体环节的成本计算方法,可为甘蔗叶综合利用企业和政府相关部门提供决策依据与参考。