■ 胡春雷 李孝华 何锡玉 阮旭良 王瑞霞 韩 金 杨丙生 关纪培 钱 欣 魏 兵 程远欣 谭志芳 李梦辉 刘 洋

〔1.中国棉花协会棉花工业分会，北京100000〕

〔2.全国棉花加工标准化技术委员会，北京100000〕

〔3.中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

〔4.中华棉花集团有限公司，北京100000〕

〔5.北京智棉科技有限公司，北京100000〕

〔6.山东天鹅棉业机械股份有限公司，山东济南250032〕

〔7.邯郸金狮棉机有限公司，河北邯郸056009〕

〔8.南通棉花机械有限公司，江苏南通226000〕

〔9.南通御丰塑钢包装有限公司，江苏南通226000〕

〔10.晨光生物科技集团股份有限公司，河北曲周057250〕

第一章 中国棉花加工行业历史变革

中国棉花加工包括棉机制造、棉花加工、棉副产品精深加工。主要包括轧花、剥绒、打包、榨油、浸出、棉蛋白生产及种子处理等加工环节。纵观中国棉花加工的发展史，可以概括为四个阶段，也称四次变革或是四次飞跃。随着时代的发展，当前棉花加工信息化、智能化成为行业主旋律。

一、中国棉花加工的四次变革

第一次变革是从1955年开始至20世纪70年代末，以“5571”型锯齿轧花机取代皮辊轧花机为标志，使我国棉花工业从手工作坊迈向工业化时代。

第二次变革始于改革开放后，我国借鉴美国先进加工工艺、设备和管理经验，研制并推广了“121”轧花新工艺及成套设备。伴随着装备制造企业的崛起，我国棉花加工技术装备与国际先进水平的差距明显缩小，实现了跨越式发展。

第三次变革始于2004年的棉花质量检验体制改革，伴随仪器化公检与信息化采集应用，棉花加工进入规模化、规范化、现代化、国际化时代，能力追赶发达国家。

第四次变革是2014年伴随着新疆棉花目标价格改革的实施，棉花加工进入信息化与数字化时代，大数据与信息化是这个阶段的显著特征。

二、数字变化看中国棉花加工

伴随着变革，中国棉花加工发生了翻天覆地的变化，信息化、智能化成为棉花加工的新特征。

从数量变化、数字视角回顾中国棉花加工发展历程，是政策与市场双轮驱动。计划经济时代，棉花加工基本上以国有农场、棉麻公司等为主体。1998年，棉花流通体制改革采取市场准入制，一放二分三加强，走产业化经营的道路，市场活力得到释放，市场主体显著增加。计划经济到市场经济过度时期，收购与销售价差的存在确保了投资加工厂有合理的利润，收购放开，加工企业蜂拥而至，棉花加工企业数量猛增，低水平重复投资严重，加工能力严重过剩，市场短时期内形成过度竞争、无序竞争的局面。据不完全统计，2003年末全国棉花加工企业数量已从1998年的3 900多家猛增到15 000多家（也有说法指出无资质的企业有30 000多家），无序发展、两小一土是主要特点，全国加工能力2 250万t，已达世界产量水平。

2004年初，棉花质量检验体制改革实施，采取加工环节仪器化公证检验，规范棉包包重，信息化逐包编码，制定棉花标准。2006年市场准入调整为加工资质管理，“棉花收购加工和市场管理暂行办法”的推行遏制了加工企业过度投资、无序增长的势头。新体制加工企业实现了从0到19的跨越。

2009年质量检验体制改革结束，中国的棉花加工规模、能力已经超越了美国，加工成套设备基本实现了规模化、规范化、自动化，工艺技术水平智能化也很明显。加工企业资质管理从2004年试点的19家，到2009年改革结束后基本处于稳增长状态，当年增长达到高峰，共有1 860家，合计1 928条生产线。

2011年开始的三年临时收储，企业加工利润稳定，在没有经营风险、新建加工厂受到限制的情况下，企业扩充生产线成为首选。动态进出机制下，新疆与内地加工生产线仍有增长，2012年末达到2 376条生产线，开工企业数达到最高峰的1 806家。

2014年，国家在新疆推行棉花目标价格改革试点，采取入库公检模式。加工企业真正成为市场化风险承担主体，加工企业开工率相比临时收储时期有所下降，从高峰的1 806家下降到1 789家，开工率为74%。新疆开工率最高，年均78%，有787家；2014年目标价格改革推行后有所增长，达到805家。内地参与公检开工率从2014年后逐年下降，目前维持在200多家。

2017年，国务院常务会议取消棉花加工资质认定等53项行政许可。加工企业采取事中事后监管，内地加工企业处于萎缩阶段，开工率基本保持在200多家。

伴随着目标价格改革试点的实施，有经营实力与风险控制能力的贸易企业、纺织企业逐渐涉足加工领域，以中棉集团为代表的国有棉花集团和以利华集团代表的民营企业开始采取收购兼并重组的方式收购加工企业，集团化趋势与资源掌控能力增强，套期保值、期现结合的风险防控手段更加成熟，加工企业规模化、集团化、信息化、数字化、网络化趋势明显。

图1 棉花大数据展示

第二章 我国棉花加工行业产能及存在的问题

图2 机采棉加工工艺流程

一、棉花产量产能分布概况

图3 2004-2009年全国加工生产线数量

截止到2020年3月，包含新疆自治区与新疆建设兵团在内，全国具备400型打包机及相应的棉包信息管理系统的新体制棉花加工企业累计滚动共有2 381家，合计2 726条生产线。以每条生产线年加工能力5 000 t计算，年加工能力为1 363万t，加工能力明显过剩。但受开工率的影响，考虑到加工企业的正常经营与新陈代谢，全年保证正常开工的企业维持在1 000家左右，其中2019年加工企业开工生产965家，属于正常开工情况（详见表2）。

图4 2015-2019年全国加工企业开工数量

（一）现有新体制企业空间分布整体情况

截止到2019年底，新体制加工企业分布情况如下：新疆自治区782家、948条生产线；新疆兵团224家，395条生产线；内地（包括长江流域、黄河流域）1 375家累计1 383条生产线。伴随着土地流转与产业集团化趋势，加工企业兼并重组加快，数量逐渐减少，但规模加大。新疆全年保证正常开工的企业数量812家，其中新疆自治区643家，兵团169家。

（二）新体制企业加工能力逐渐规模化与规范化

随着规模化聚集，新疆加工企业年加工能力提升，2019年新疆年加工能力在1万t以上的91家，占比11.21%；加工能力在2万t以上的14家，占比1.72%；加工能力在3万t以上的6家，占比0.74%。同时，伴随着集团化的兼并重组，出现了类似中棉集团、利华棉业、中纺棉花等一大批集团企业，资源的聚集效应显现。

表1 2019年新疆年加工能力不同的企业

二、2019年棉花产量与新体制企业加工能力分布情况

国家统计局发布的关于2019年棉花产量的公告显示全国棉花总产量为588.9万t（截止至2019年12月17日）。据I棉网统计，截止到2020年3月，2019年度新体制企业加工情况如表2所示，新疆加工量506.87万t，内地加工量12.56万t。

表2 2019年新体制企业区域分布与国家统计局统计棉花产量统计分布

三、存在问题

根据以上统计我们看到如下几个问题：

（一）加工能力过剩问题依然突出

根据国家统计局关于2019年棉花产量的公告，全国棉花种植面积333.92 hm2（5 008.8万亩），比2018年减少1.52 hm2（22.8万亩），下降0.5%。全国棉花单产1 764 kg/hm2（117.6 kg/亩），比2018年减少55.5 kg/hm2（3.7 kg/亩），下降3.1%。全国棉花总产量588.9万t，比2018年减少21.3万t，下降3.5%。新疆棉花加工企业每条生产线加工量为3 724 t，刚到加工量盈利平衡点。内地加工能力过剩问题更为突出，例如：河北地区260家企业，262条生产线，2019年参与公检的企业只有37家，开工企业数量为60家左右，开工率为23%，开工企业中有的加工期不足1个月。造成开工严重不足及设备闲置的主要原因是棉花资源的萎缩，即使加工企业想要开工，棉花资源的不足也限制企业的开工。

（二）棉花行业政策引导不平均不充分

由于新疆棉区有棉花目标价格改革的支撑，又有政策作为保护，增强了植棉的积极性，让棉农敢于种植，新疆地区的地广人稀也适合于机械化耕种，提高了效益、增加了产量，因此新疆地区开工企业和生产线的产能基本可以达到盈利平衡点。而内地棉区（长江流域、黄河流域）因为政策资金补贴不够精准，政策宣贯不够明晰，棉农对种植棉花都处于一个惯性的种植，且内地植棉土地的流转不畅，种植棉花耗费人力较大，所以影响了植棉棉农种植的积极性。

（三）内地加工企业效益不佳导致加工能力改造不足

目前加工企业普遍存在“吃不饱”问题，收购加工量不足导致企业设备更新率拉长，特别在内地企业中更加明显。之前中国棉花的加工工艺设计是以手摘棉为主的，在清杂设备配备上基本上适应于手摘棉的工艺要求。近些年随着人工费用的增长，新疆地区适用于大面积耕种的大型化机械设备正在逐步普及，机采棉品种也在逐步取代手摘棉品种，加工生产线的改造意味着加工能力的提升。据统计，截止到2019年收购加工季，北疆地区90%以上的植棉为机采棉，南疆地区也即将超过50%，同时生产线的改造也进入到中后期，新疆大部分企业完成了机采棉生产线的改造。但内地（黄河流域、长江流域）基本没有进展，加工设备依然是以2012年以前的手摘棉加工生产线为主。

（四）棉花加工质量与信息化有待进一步提高

近几年纺织企业偏爱进口棉的主要原因除价格因素外，很重要的一个原因就是进口棉质量一致性好、“三丝”少，便于配棉纺纱。目前我国的棉花市场处于两级分化状态，新疆棉由于是大面积机械化耕种和加工，棉花检验指标一致性好，受到下游纺织企业的欢迎；而内地棉受种植面积等因素的影响较大，为了强调收益，棉花加工企业在加工过程中混等混级现象严重，一致性较差导致销售难、难销售的恶性循环。同时，由于目前信息化手段的发展，棉花行业的信息化水平虽然有所提高，但是依然不足，棉花行业应该在产业政策上对信息技术进行扶持，在信息获取、收集、应用上需要扶持优质企业，使棉花行业数据，通过信息传导将质量与价值挂钩，让更多的资本方参与进来，提升整个棉花加工行业的生产布局和盈利水平。

总之，我国是世界最大的用棉国，也是主要产棉国，棉花产量约占世界总产量的24%左右，消费量约占世界总消费量的40%左右。要通过棉花行业政策的引导，让企业更新改造设备，真正培育出一大批规模大、技术水平高的棉花企业，企业数量减下来，规模和加工质量提上去。通过兼并、重组、改造等方式，对现有棉花企业进行整合，扩大企业规模，提高设备技术水平，淘汰设备落后、管理粗放的企业，培植一批实力强、技术水平高的棉花加工龙头骨干企业，实现棉花加工业由数量型向质量型的转变，提升企业的市场竞争力，并促进我国从棉花大国向棉花强国转变、纺织大国向纺织强国转变。

第三章 棉花加工标准化发展历程和标委会主要工作

一、棉花加工标准化发展历程

2008年，全国棉花加工标准化技术委员会成立。成立至今的十余年间，中国棉花加工业发生了翻天覆地的变化，也是棉花加工标准化飞跃发展变化的十余年。十几年来，标委会共制修订国标28个、产品标准16个、管理标准7个、方法标准4个、基础通用标准1个；行标52个、产品标准34个、管理标准10个、方法标准5个、基础通用标准3个。现由标委会归口的国内标准包括国家标准24项、行业标准40项。其中，强制性国家标准2项，推荐性国家标准22项。

二、2019年全国棉花加工标准化技术委员会工作

（一）充分发挥标委会的作用，顺利完成各项标准制修订任务

积极引导有条件的企业主导或参与国家、行业、地方标准的制定，2019年成功立项行业标准4项。

发挥标委会秘书处的职能作用，精心组织、细致分析、认真讨论，组织行业标准立项审评会1次；召开行业标准的讨论会4次；标准审查会4次，共计审查通过9项标准。

（二）加快国家标准外文版制定工作，助推我国棉花工业装备走向国际市场

早在2014年，棉花加工标准委员就完成了《棉花包装》国家标准英文版，不仅与国家“一带一路”倡议、“中国标准走出去”等战略协调一致，而且奠定了棉花加工业今后标准外文版翻译工作的良好开端与基础。该标准也获得了国家标准化管理委员会颁发的“标准创新贡献奖”，并且是棉花行业内第一个翻译成英文版的标准，也是中华全国供销合作总社系统内第一个完成的英文版标准。标准翻译工作具有开创性，是我国棉机设备、包装材料开拓国际市场的技术文件，对提高进口纺织用棉质量起到积极作用，有利于我国与世界其它国家进一步开展棉花加工技术与标准化交流。

2019年，标委会成功立项GB/T 32340-2015《棉花包装聚酯捆扎带》、GB/T 35187-2017《棉包信息管理技术规程》、GB/T 21308-2007《皮棉清理机》等3项国家标准外文版，其中《棉花包装聚酯捆扎带》已经通过专家审查。该英文版标准的提出与实施将为促进我国与“一带一路”沿线产棉国进行棉花包装材料技术交流提供技术支撑，对推动我国新型棉花包装材料走向国际棉花包装市场发挥积极作用。

（三）参与国际标准投票，提高我国棉花标准在国际上的话语权

ISO组织就ISO/CD 8115-1:2019《棉包—第1部分：尺寸和密度》和ISO/CD 8115-3:2019《棉包—第3部分：包装和标记》两项标准向棉花加工标准委员会提出征求意见。鉴于我国棉花包装的技术水平和使用现状，棉花加工标准委员秘书处积极与ISO国际标准化组织沟通，提出对这两项国际标准的修改意见，在国际标准层面发出我们自己的声音。

（四）推进标准实施效果评价试点工作

对重点标准实施效果进行评价，跟踪调研关键标准的实施情况。通过开展评价工作，以问题和需求为导向，以强化标准实施补齐标准化全过程管理短板为目标，掌握标准实施状况，及时发现标准、标准体系在实施过程中的不足，有利于及时修订标准、完善体系建设，进而有效提升标准的适用性和先进性，有效促进标准实施效益的最大化。通过试点，一方面对具体标准的整体执行情况、技术内容、实施效果开展评价，另一方面为研究建立评价方法、评价机制，全面推进标准实施效果评价积累经验。

（五）组织标准宣贯和开展“世界标准日”系列活动

棉花加工标准委员会秘书处以标准讨论会和行业重点网站相结合的形式组织开展宣传“世界标准日”系列活动。标准是现代工业发展的技术基础，没有标准就没有大规模的现代化生产，没有先进标准就难以形成产业竞争优势大力实施标准化战略。努力打造一个技术水平高、创新能力强、国际化程度深的新型技术标准体系，发挥好标准在衡量和引导产业高质量发展方面的标尺和标杆作用，担当起促进棉花加工业高质量发展的重任。

（六）积极开展标准宣贯工作，增强全社会标准意识

棉花加工标准委员会强化宣传培训工作，增强全社会标准意识。2019年共组织标准宣贯5次，“标准化基础知识”培训、“棉花加工新技术与标准化知识”培训、“棉花加工标准委员立项评估与实施效果评价”宣贯培训、“《棉花加工企业基本技术条件》（GB/T 18353-2018）等国家行业标准”专项宣贯培训，共计培训人员400余人次。

（七）探索推进行业棉花品牌体系建设，开展《棉花品牌价值评价》标准项目的前期研究

品牌竞争已经成为世界棉花贸易的主要焦点，如何有效评价棉花品牌，进而提出品牌管理改进建议是品牌所有者及管理者关注的核心问题。

（八）积极参加标准化培训，不断提升标准制修订工作业务水平

棉花加工标准委员会秘书处积极参加标准化培训班，通过对新法、新规、常见问题解答等培训和交流，收获满满，增强对农业标准化工作的认识，提高了对实际工作中处理问题的能力。秘书处积极参加“供销合作社系统标准质量和品牌工作专题培训班”，将高质量发展作为标委会今后工作的核心目标。

第四章 棉花加工机械发展现状及存在的问题

一、锯齿轧花机发展现状及存在问题

随着我国棉花加工产业的飞速发展，加工设备及工艺也日趋完善，锯齿轧花机作为轧花厂最主要的加工设备，对加工工艺配置以及皮棉质量具有重要的作用。目前，我国锯齿轧花机的种类繁多，其型号的区分主要以锯片的数量为主，而锯片的数量与产量相关。按锯片数量的多少来划分，我国锯齿轧花机目前主要有96片、98片、126片、158片、168片、171片、187片、199片等多种型号，片数由少到多的渐进也是我国轧花机逐步发展的主要特征；按锯片的片距大小划分，主要可分为19.4 mm、17 mm、16 mm等多种。96片、98片、126片等小型锯齿轧花机因其操作简单、工艺配置灵活、加工质量好、加工效率较低等特点主要应用在加工手摘棉的内地小型轧花厂；158片、168片、171片、187片、199片等大型锯齿轧花机主要应用于新疆建设兵团加工机采棉的大型轧花厂。国产轧花机由于其操作简单方便、价格低、适轧性强、加工皮棉外观形态好，纤维损伤低等优点受到国内外轧花厂的欢迎，不仅在国内轧花厂广泛使用，而且已经出口到印度、巴基斯坦、乌兹别克斯坦等20多个国家和地区。

当前影响国内棉花加工行业发展的主要问题是产能普遍较低，我国轧花机经过三十多年的发展，单条生产线产能平均在30包/h左右，而国外已经达到50包/h～60包/h，加工周期较长一般为80天～100天。由于国内棉花主产区在北疆，加工中后期气温骤降雨雪增多，生产线加工效率、加工质量大大降低、能耗增大、工人工作环境十分恶劣，因此，影响了国内棉花加工行业的健康发展。目前国内轧花机主要有以下缺点：一是台时产能较低（2 t以下），在高产3 t以上的技术还属于空白，亚洲产量最大的山东天鹅棉业机械股份有限公司生产的MY199锯齿轧花机与世界上产量最大美国切诺基公司生产的244片轧花机还有不小的差距；二是参数需要人工调整，必须等设备停机后才能进行且调整数据不精确，而以美国为首的先进发达国家己基本实现智能化；三是由于棉花加工季节性强、人员流动大，对工人技术水平要求高，影响了生产效率。

国内轧花机下一步的研究方向是智能、高效轧花装备关键技术的研发，打破国外在一些关键技术上的垄断。通过研发可以根据加工籽棉的含水、含杂、颜色级等关键数据以及棉卷运转状况等，在线精确调整轧花机参数的大型智能锯齿轧花机，使设备工作参数始终处于最佳运行状态，达到提高皮棉质量、提高设备效率的目的；也可以接入Uster在线检测、智能控制、信息化管理系统，根据Uster籽棉和皮棉监测站检测数据，实现自动分析并智能调控；提高生产线加工能力，使整个生产线高效运行，平均产能达到50包/h～60包/h，将以新疆为代表的棉花主产区加工周期由当前80天～100天缩短到50天以内，既可以满足现代棉花加工设备大型化、生产规模化、管理集约化的需求，又推动了国内棉花加工行业实现智慧、高效、绿色发展。

二、籽（皮）棉清理机发展现状及存在问题

（一）籽（皮）棉清理机发展现状

1.棉花异纤棉叶清理机。

因为我国机采棉种植采用地膜覆盖技术，所以造成机采棉中含有大量的塑料地膜、滴灌带及棉叶等杂质。这些杂质经过生产线多级清理后被轧成更小的碎片与棉纤维混杂在一起很难清理，这些杂质既影响了轧花厂皮棉的销售价格，也影响了纺织厂布匹的品质。

近年来，棉机制造企业持续对籽棉异性纤维识别、清除等相关技术进行了研究并取得了相关技术突破。通过承担国家“十二五”科技支撑计划项目，邯郸金狮棉机推出了升级换代的新型异性纤维清理设备，其核心机理是设计了多层次的清杂机构，利用双通道缠绕机构清除滴灌带、地膜等长三丝；利用多个开松辊筒，把籽棉充分开松并抛射出去，使籽棉形成沸腾状态，利用气力分选原理清除细小地膜、毛发等异性纤维。

2.倾斜式籽棉清理机。

倾斜式籽棉清理机主要是用于机采棉加工的高效籽棉清理设备，能够清除籽棉中的叶杂、尘土及不孕籽等杂质。常用的型号有MQZQ-8、MQZQ-10、MQZQ-12、MQZQ-15、MQZQ-20，有效工作宽度为2 000 mm、2 500 mm、3 200 mm、3 600 mm、3 950 mm等。

3.回收式籽棉清理机。

回收式籽棉清理机是具有回收功能的籽棉清理设备。回收式籽棉清理机主要型号有有MHZQ-8 MHZQ-10 MHZQ-12、MHZQ-15 MHZQ-20等系列，有效工作宽度为2 000 mm、2 500 mm、3 200 mm、3 600 mm、3 950 mm等。

4.清铃机。

清铃机是为适用机采棉而研制的籽棉清理设备，可有效地清除籽棉中的棉铃、棉壳、棉秆、僵瓣棉、硬杂及尘杂等杂质。清铃机主要有MQZL-8、MQZL-10、MQZL-12、MQZL-15、MQZL-20 等型号，有效工作宽度为2 000 mm、2 500 mm、3 200 mm、3 600 mm、3 950 mm等。2019年邯郸金狮棉机相继推出升级换代的新型清理机，通过结构创新提高了清铃清杂效率，降低了纤维损伤。其核心的设计理念是加大U型齿条辊筒直径，合理布局排杂尘棒，在一次钩拉纤维的工况下扩大了排杂空间，达到提高清铃清杂效率、降低纤维损伤的目的。同时优化喂料开松机构，提高籽棉在设备中的均匀性，提升清铃清杂效率。

5.组合式籽棉清理机。

随着机采棉快速推广，原手摘棉加工工艺生产线需要进行技术改造，受到老厂房的高度和宽度限制，为减少基建投资成本，我国棉机制造企业适时推出了多种籽清机组合清理机系列，以满足不同轧花厂的技改需求。其品种主要有双回收式籽棉清理机、回收倾斜式籽棉清理机、清铃回收式籽棉清理机。主要产品型号按处理量分为10 t/h、12 t/h、15 t/h、20 t/h等几种，有效工作宽度为2 500 mm、3 200 mm、3 600 mm、3 950 mm等。各单元主要技术性能指标与单机性能指标相当。

6.皮棉清理机。

皮棉清理机是用于清除皮棉中的杂质与疵点，改善皮棉的外观形态，提高皮棉质量的设备，与锯齿轧花机配套使用。皮棉清理机根据脱棉方式不同，主要有毛刷式皮棉清理机和气流式皮棉清理机，根据刺辊直径不同，主要有φ400和φ600等主要规格，有效工作宽度为2 000 mm、2 600 mm、3 000 mm等规格。根据主要结构不同，有不带给棉板和带给棉板两种结构，满足轧花厂不同配套需求。

（二）机采清理设备存在的问题

中国机采棉清理工艺及设备经过20余年的不断发展，技术性能水平不断提升，未来的棉花加工设备将围绕如何提高棉花加工质量，实现棉花加工信息化、智能化方面进一步创新与发展。未来的棉机制造企业将向制造精密化、服务标准化、技术市场全球化的方向发展。未来的棉花加工企业将向适度的生产规模、合理的加工能力、科学的管理手段、节能、环保的方向不断进步。

第五章 棉花调湿成套设备发展现状及存在问题

一、棉花调湿意义及调湿原理

回潮率是影响棉花加工品质的关键因素之一。由于籽棉回潮率过大会使棉纤维与杂质及棉纤维与机械表面的摩擦力增大，造成籽棉清理效率较低和设备堵塞；籽棉回潮率过低，棉纤维在外力作用下易折断，造成棉纤维长度降低、短绒率增加，因此，在棉花加工过程中，为了确保棉花加工品质，棉花调湿十分重要。

棉花调湿包括棉花烘干和棉花加湿两部分。棉花烘干是利用棉纤维的放湿性能和空气容纳水分的能力，以干热空气为介质，利用热空气与棉纤维之间的温度差、湿度差和压强差，迫使纤维中的吸附水分子逐渐向外转移。棉花加湿是棉花烘干的反作用，利用棉纤维的吸湿性能，以湿热空气为介质，利用湿热空气与棉纤维之间的温度差、湿度差和压强差，迫使水分子向棉纤维逐渐转移。

二、棉花调湿成套设备现状

目前，棉花调湿成套设备主要由棉花调湿热源、棉花调湿设备和棉花回潮率在线检测与控制设备等三部分组成。

（一）棉花调湿热源现状

棉花调湿热源为棉花调湿系统提供干热空气。现阶段棉花调湿热源主要包括燃煤热风炉、天然气热风炉、生物质热风炉和电热风炉等几种类型。随着我国环境保护力度的逐渐增大，棉花加工企业普遍使用的燃煤热风炉正逐步被替代，为此，自2017/2018棉花年度起天然气热风炉、电热风炉和生物质热风炉在棉花加工行业得到逐步应用。通过近几年来市场的选择，电热风炉以其配套安装需求少、安装方便、使用简便等优点，逐渐成为棉花调湿热源的发展趋势。

电热风炉按其电加热元件形式主要分为翅片管式电热风炉和光管式电热风炉两种形式。翅片管式电热风炉具有热交换效率高、空气流通受热均匀等优点，但其存在着翅片钩挂纤维、粉尘易引发火情的安全隐患；光管式电热风炉具有热效率高、产生的热空气不燃烧、不爆炸、无污染、热交换均匀等特点。

（二）棉花调湿设备现状

棉花调湿设备是实现湿热空气介质与棉纤维进行水分交换的主要设备，棉花调湿设备主要包括塔式干燥设备、塔式加湿设备、储棉箱式籽棉加湿设备、集棉预压缩及回潮率再平衡装置等几种类型。其中塔式干燥设备和塔式加湿设备的结构相同，只是其工作时与棉纤维接触的空气介质不同。塔式干燥设备是通过干热空气与棉纤维接触进行放湿作用达到降低棉纤维回潮率的目的；塔式加湿设备则是通过湿热空气与棉纤维接触进行吸湿作用达到提高棉纤维回潮率的目的。储棉箱式籽棉加湿设备是在籽棉清理机（后道）的卸料口处采用高压气流喷射技术对籽棉进行预加湿，预加湿后的籽棉经配棉绞龙进入籽棉加湿箱体，在籽棉加湿箱体内对籽棉进行二次穿透加湿，其中箱式加湿装置是每台轧花机对应一台，箱式加湿机替代原有储棉箱。集棉预压缩及回潮率再平衡装置从集棉机滑道淌出的皮棉进入设备腔体内，棉胎随设备尘笼转动，尘笼表面具有一定的透风率，由热源产生的热气流进入雾化系统产生热湿气流，热湿气流在集棉风机产生的负压作用下穿过棉胎完成对皮棉的加湿。目前，塔式棉花调湿装置市场应用相对较多。

（三）棉花回潮率在线检测与控制设备现状

棉花回潮率在线检测与控制设备经过“十一五”、“十三五”国家重点研发计划等科研项目的支持以及中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所、石河子大学等相关科研院所持续的研究，相继开发了门架式籽棉回潮率在线检测装置、管道式籽棉回潮率在线检测装置、储棉箱式籽棉回潮率在线检测装置以及棉花加工质量在线检测装置，分别检测籽棉收购、籽棉输棉管道、轧花机储棉箱、皮棉集棉管道等不同棉花加工工艺环节的棉花回潮率，指导棉花加工回潮率调控。

目前，棉花回潮率在线检测与控制设备在我国新疆生产建设兵团第五师、第七师、第八师等棉花主产区得到了应用与示范，随着检测技术水平的进一步提高，应用推广范围会得到进一步扩大。

三、棉花调湿成套设备存在的问题

近二十年来，棉花调湿工艺不断丰富与发展，棉花调湿成套设备技术水平得到快速提高，但也存在着以下几个方面的问题：一是棉花加湿基础理论研究不足。棉花加湿技术发展相对较晚，棉花加湿市场需求动力不强，理论研究投入少，研究深度相对低，不能满足棉花加工行业高质量发展的需要。二是棉花调湿热源利用效率不高。大风量、伴随式的棉花调湿方式对热源利用效率相对较低，在棉花加工清洁热源改造逐步推进后，热源的改变致使调湿热源使用成本大幅提高，现有的棉花调湿热源利用效率成了限制行业快速发展的瓶颈问题。三是棉花调湿在线检测与控制技术有待进一步提高。虽然不同工艺环节、不同形式的棉花回潮率在线检测与控制技术得到了快速发展，但是其检测的精准性与稳定性仍然存在问题，限制了棉花调湿精准控制水平的提高。

第六章 棉花打包机的发展现状与存在问题

一、我国棉花加工厂使用的棉花打包机的发展现状

（一）与打包机配套的辅助设备基本齐全

与打包机配套的辅助设备有在线测水仪、自动条码机、塑料带自动捆扎设备、自动刷唛机、自动堆包机。这些配套设备的出现，提升了打包机系统的自动化程度、减少了打包机系统的操作人员、降低了棉花加工厂的安全风险。

（二）打包机的打包速度在增加

越来越多的用户选择使用快速打包机。在2009年之前，棉花加工企业大多使用25包/h的打包机或低于25包/h的打包机；2009年之后，棉花加工企业新购买的打包机中30包/h的打包机占多数，也有棉花加工企业改造原有的打包机。近几年来，棉花加工企业逐步开始使用40包/h的打包机。2019年，棉花加工企业新购买的打包机中，40包/h的打包机和30包/h的打包机各占一半，而有的棉花加工企业甚至购买了50包/h～60包/h的打包机，目前已经没有棉花加工企业购买低于30包/h的打包机。

（三）打包过程没有实现完全自动化

配套了塑料带自动捆扎设备后，在打裸包状态下，棉包离开打包机之前的打包机动作流程已经实现完全自动化；而棉包离开打包机后的缝合包装袋口还没有相应的设备，仍需要人工来完成。在打包裹包的状态下，打包机的自动化程度低于打裸包的状态。

（四）打包机的技术水平

现在的棉花打包机已经全面使用新式的、标准的液压泵、阀；配置标准的滤油、空气过滤、压力调节检测、安全报警发讯、液压油冷却、油位油温检测与显示等液压辅助元件；使用二通插装阀、A7V、A10V、A15V等系列高转速的变量柱塞泵、低噪音的T或V（VQ）系列叶片泵，另外，已经在高速打包机运用比例控制和压力实时检测。

打包机的电控系统均使用了PLC（可编程序控制器）和触摸屏，可显示打包机的工作状态、对打包机工作方式与工作参数进行调整。用户可通过触摸屏修正参数，方便地进行打裸包/打包裹包工作方式的调整；当环境温度变化后，用户还可以及时地调整机器的工作速度。除此之外，浪涌保护器、红外安全扫描仪、安全继电器、电机增加前置接触器等提高机器安全等级的元件和技术也已经运用在打包机上。

二、打包机存在的问题

（一）规范的操作维护问题

现在大多数棉花加工企业人员流动性大，缺少对打包机液压、电气原理熟悉，能够规范操作打包机、维护、维修打包机的人员，对打包机的正常使用影响较大。

（二）棉花打包机主压缩力的问题

我国的棉花加工企业中只有两家企业使用主压缩力为5 000 kN的打包机，其余均使用主压缩力为4 000 kN的打包机。棉花加工企业普遍对棉花进行烘干，棉花烘干后，当棉花含水率＜5%时，打包过程的主压缩力会超过打包机的设计压缩力（4 000 kN），使打包机超载。在北疆产棉区，因为棉花过分烘干而使打包机超载的现象比较多，所以打包机机架屡有发生损坏、开裂的现象。

（三）打包裹包的问题

打包机打包裹包增加了人工在打包机内放置包装布（袋）的过程，增加了打包机主压缩机构二次上下行的过程。同一台打包机，打包裹包的速度要比打裸包的速度低得多，打包裹包难以完全实现自动化，且对操作人员存在潜在的安全风险。

（四）打包机的技术水平问题

目前的打包机仅仅靠PLC控制，停留在不完全的自动化的水平上；智能技术的应用还处于起步阶段，打包机自我判断、诊断故障功能还处于初级阶段；没有远程数据传输功能，没有远程监控、操作功能；可靠性也不是非常高。

三、打包机的发展趋势

打包机的打包速度具有明显的提升趋势，45包/h～60包/h的打包机将是今后几年棉花加工厂的普遍选择。打包机根据前道设备（轧花机）的皮棉产量信号和自身工作参数信号，自我调整修正打包机的工作速度、工作节拍（步骤）的智能调速技术也将运用于打包机。

第七章 棉花收获机发展现状、问题和发展趋势

长期以来，棉花都是我国重要经济作物之一，棉花生产在中国处于重要地位。据统计，近十年来全国棉花种植面积一直维持在333.33万hm2（5 000万亩）左右，年产棉花500万t以上，位居世界前列。随着中国人口老龄化的加剧、城镇化进程的加快，以及大量农村适龄劳动力进城务工或自行创业，农村劳动力出现了相对短缺的局面，农业用工成本不断攀升，在农忙季节尤其突出。拾花工严重短缺导致人工成本越来越高，致使棉花成熟后不能及时采摘，出现棉花丰产不丰收的局面，“拾花难”成为阻碍棉花产业发展的瓶颈。

一、发展现状

我国棉花机械化生产起步晚、发展快，但目前机械化程度低。产品主要有三行采棉机、五行采棉机、六行采棉机等机型，国内采棉机生产企业主要有山东天鹅棉业机械股份有限公司、中国铁建重工集团有限公司、新疆钵施然农业机械科技有限公司、星光农机股份有限公司、北京现代农装等。目前采棉机在生产中应用比较成熟的是美国约翰·迪尔公司、凯斯公司生产的水平摘锭自走式采棉机，覆盖了美国、澳洲、巴西及以色列等世界主要产棉区，水平摘锭式采棉机以自动化程度高、适应性强、作业性能好，处于技术领先地位，适宜采收棉株高80 cm～120 cm，株形大，棉桃较松散，吐絮率高的棉花；机采籽棉含杂率低，采净率高达93%以上，落地棉少；生产率及作业速度高，一般为5.67 km/h～6.71 km/h。

二、存在的问题

虽然国产采棉机在CAN总线控制系统、液压传动控制系统、可控的连续均匀排喂棉技术等技术难题有一定的突破，机采棉采净率显著提高、含杂率降低，但由于大型联合采棉机技术含量高、投资规模大，国内企业缺少相关的研究基础，国产采棉机与国外采棉机还有很大的差距。主要表现在以下几个方面：国内采摘头采摘效率低，平均采摘速度5 km/h，美国迪尔公司最新采摘速度为7.1 km/h；同时国产采摘头可靠性不高，调整困难。国产采棉机全部为箱式散花采棉机，对自动打包及控制系统技术处于空白状态，高效打包采棉机长期被美国迪尔公司垄断，对我国采用饥饿营销、捆绑销售等模式（六行打包采棉机单台售价由460万元涨到630万元），严重制约了我国棉花产业的健康发展；国内变速箱一般为机械式换挡为主，少数农机使用了自动液力变速箱，但是载重达到35 t以上的农机，国内技术还处于空白亟待突破。

三、发展趋势

国产采棉机下一步的研究方向是高效打包采棉机的研发，其具有以下优点：可实现田间采棉和机载打模一次完成，实现连续不间断的田间采棉作业，在采摘作业时间上平均可以节约20%～30%，大幅度提高棉花采摘效率；节约了田间采摘作业时需要的人力和打模机等相关配套的设备；适应全天候条件下的采摘作业，具有抗风、运输过程中不易破损等特点，有利于棉花纤维和棉花种子的保护、减少三丝的混入等具有巨大的性能优势和效益优势。通过开展大型打包采棉机自主研发，掌握关键技术和共性技术，打破国外垄断，提高产业的核心竞争力具有重大战略意义。

第八章 棉花新型包装材料发展现状

棉花新型包装材料（聚酯捆扎带、聚乙烯套袋）作为棉花质量检验体制改革中包装方面的一个重大创新，已经被社会各界广泛认可，为国家棉花质量检验体制改革做出了重大贡献。棉花新型包装材料自进入棉花包装市场以来，改变了我国传统的包装材料历史，经过十余年数千家棉花加工单位的持续应用，大大地降低了棉花包装材料成本，加速了中国棉花包装与发达国家棉花包装的接轨，达到了国际先进水平。棉花新型包装材料在其使用的十六年间，取得了众多成果。

我国是产棉大国，新疆区域又是我国的产棉大区，近年来新疆棉花产量所占比例逐年提高，2019年度已经达到84.9%（国内棉花总产量588.9万t，其中新疆棉500.2万t）。由于棉花新型包装材料的性价比高、操作简单，因此，已经连续多年在新疆棉花包装市场做到100%的覆盖。

一、规范棉花包装行业，形成国家标准、行业标准，紧密跟踪国际标准

2007年首次将新型棉花包装材料纳入GB 6975-2007《棉花包装》强制性国家标准；陆续制定GH/T 1089-2013《棉花包装用聚乙烯套袋》行业标准、GB 32340-2015《棉花包装聚酯捆扎带》国家标准10项，修订GB 6975-2013《棉花包装》强制性国家标准，同时上报WTO备案并获得通过；组建全国棉花加工标准化技术委员会棉花包装材料工作组。2019年9月，国际标准化组织下发了关于“ISO/CD 8115-3：2019棉包—第三部分：包装和标记”CD阶段投票意见征集的通知，积极配合棉花加工标准委员会对上述标准提出了技术性修改意见。

二、推动棉花包装行业“一带一路”标准战略工作，技术指标达到国际水平

棉花新型包装材料在国际上应用广泛，尤其是美国、澳大利亚等产棉大国已经超过67%的包装使用了棉花新型包装材料。经过多年的技术提升，中国的棉花聚酯捆扎带单相断裂强力达到10 500 N（美标10 022 N），接头拉断力达到9 270 N（美标8 686 N），聚乙烯套袋设有自由开合的透气孔，增加了套袋的透气性，其技术指标已经超过了国际标准。而在中亚、非洲等地区的众多产棉国也已经在使用中国制造的棉花新型包装材料，其高性能指标已被中亚国家的棉花包装国家标准所采纳。特别是乌兹别克斯坦O’z DSt-841国家标准做出了相应的修订，引入了中国棉花包装的高强度指标（单根断裂强力与街头拉断力）。为推动棉花包装材料在一带一路线上的技术标准体系对接，通过两年的努力，现已完成《棉花包装聚酯捆扎带》国家标准外文版的立项（计划编号：W20190362）及送审工作。

三、提高棉花包装质量，形成行业自律

为确保棉花包装材料质量符合国家及行业标准，提高涉棉企业对包装材料的鉴别能力，建立包装材料市场的诚信体系，行业中主要的22家棉花新型包装材料生产企业组建“棉花包装材料自律委员会”，认真执行相干法律法规和标准，强化诚信意识和服务理念，提高标准宣传力度，重视客户反馈信息的搜集与整理，加大产品研发、改进力度，及时处理涉棉企业的包装问题。

四、降低棉花加工单位生产成本，保证棉花质量

2008年～2019年12年间，新疆皮棉总产量4 300万t，即需要棉花新型包装材料19 350万套，新型棉花包装材料的使用为新疆棉花加工单位节约了包装材料费用11.61亿元，人工5.76亿元，合计共节约了17.37亿元。同时棉花新型包装材料提高了棉花加工单位及纺织企业生产时的安全系数，杜绝了钢丝上锈污染棉花的问题。

五、紧跟国家政策，大力发展循环经济

根据“国务院关于加快发展循环经济的若干意见”的文件中“必须大力发展循环经济，按照‘减量化、再利用、资源化’原则，采取各种有效措施，以尽可能少的资源消耗和尽可能小的环境代价，取得最大的经济产出和最少的废物排放，实现经济、环境和社会效益相统一”精神，开发了“利用废弃塑料再生新型棉花包装材料”并进行产业化生产，每年使用回收雪碧瓶、矿泉水瓶等再生资源1.5万t左右，新型棉花包装材料可反复循环使用。截止2019年，共利用再生资源18万t，节约了至少50万t优质钢材，为环境保护做出了贡献。

六、为铁路运输部门降低运输安全隐患

据有关部门统计，2006年～2008年3年间，运输出疆棉花发生火灾事故原因认定中，有84.2%是由棉花包的铁丝或铁丝搭扣间相互摩擦起火所致。符合棉花包装要求的新型棉花包装材料的使用则杜绝了铁路运输火灾的发生。

随着棉花新型包装材料的不断推广深入，我们将进一步加强棉花包装方面的标准宣贯力度，加强对棉花新型包装材料的使用技术指导，规范作业标准，开展行业自律接受监督，开发功能型棉花新型包装材料，调整包装形式，以推动新疆棉花产业健康稳定发展。

第九章 棉副产品及深加工产业现状及存在的问题

我国是世界产棉大国，棉籽作为棉花的副产品，2019年我国棉籽产量约750万t。其中油厂消耗约670万t，牧场消耗约50万t～70万t，剩余15万t～20万t用作种子，棉籽再加工所占比例高达90%。棉籽再加工产品主要有棉籽油、棉籽蛋白（棉粕）、棉籽壳、棉短绒等产品，进一步深加工可以得到棉籽低聚糖、醋酸棉酚等产品。

正常棉籽加工工艺为：毛棉籽经脱绒机脱绒后成为光棉籽，同时得到棉短绒，光棉籽再经剥壳机剥壳得到棉壳，剥壳后的棉仁经过软化提油得到棉籽油。脱脂后的棉籽仁脱酚或不脱酚，得到脱酚棉籽蛋白和棉粕。深加工的企业，在棉籽仁脱酚产生的脱酚液中可以提取出棉籽低聚糖、棉酚，棉酚可以加工成醋酸棉酚。

一、棉籽加工的各产品市场用途

棉短绒每年产量达75万t，主要用于棉浆粕、精制棉、硝化棉、币纸浆。现行国标棉短绒分类要求高，不符合棉籽加工厂直接产出的棉短绒，需要再制定更符合工业生产的相关标准。

棉籽壳每年产量达180万t～200万t，被广泛应用于食用菌种植和畜禽饲料行业，是食用菌的万能培养基，是银耳、木耳、平菇、姬菇、茶树菇、金针菇等食药用菌的主要原材料之一，同时还是畜禽养殖的好饲料。另外还可以制备成各种形态的多孔碳材料，在新能源和环保领域有广阔的应用前景。目前，正在积极制定行业标准。

棉籽蛋白（棉粕）是一种高蛋白饲料原料，年产量340万t左右。根据加工方式不同分为低温脱酚棉籽蛋白和高温棉籽粕。其中棉粕主要由三种规格，分别为42%、46%和50%，市场容量达300万t～330万t，50%脱酚棉籽蛋白容量约15万t。近些年，更高含量的60%蛋白也开拓出一部分市场，其容量和50%棉籽蛋白相当，成为今后发展的方向。棉蛋白超微粉用作医药方面发酵培养基也成为棉籽蛋白的一大重要用途。

棉籽蛋白产品系列多，蛋白含量高，在饲料应用方面已和豆粕平分秋色。但相应的标准不配套，由于棉籽粕仅有国家标准，脱酚棉籽蛋白行业标准也已不符合现行产业和卫生要求，因此棉籽蛋白系列产品标准亟需制定行业以上的标准来规范市场。

棉籽油年产量有80万t，是一种大宗食用油，行业内相关标准体系已比较完善。受传统观念影响，棉籽油在我国属于低端油种，目前各加工企业多数仅加工到三级油，加工到二级、一级的棉籽油多数被掺兑到调和油中。在国外，棉籽油比较耐煎炸，价格上是比一级大豆油还贵的油种。

图6 植物蛋白生产工艺流程简图

棉籽低聚糖是一种新食品原料，具有改善和调节肠道功能，棉籽中含糖量在3%。棉籽低聚糖在饲料中的应用也有相关报道。为提高产品附加值，油脂和蛋白厂家对脱酚液进行初级处理可以制备出棉籽低聚糖半成品，相应标准的出台也有助于油脂和蛋白加工厂提升生产技能和转化成果。

棉酚在棉仁中的含量比较高，可以提取出来用于生产避孕药物。但当前无论行业内生产、需求市场开发都未正常开展，仅晨光生物科技集团进行了提取试生产。

二、棉籽加工行业现状及问题

棉籽加工在我国是个传统产业，很多棉油厂都是从日加工50 t～60 t的小加工作坊逐步发展起来的，在2010年前后，国内棉籽加工企业最多时达到400多家，80%的企业日加工能力不足300 t。经过近几年的洗牌，仍在经营的棉籽加工企业不到150家。棉籽加工逐步由家族式、小规模向公司式、大规模过渡，现在加工能力达到300 t以上的企业，加工量占到全国加工量的80%以上，但棉籽加工行业仍面临以下问题。

（一）棉籽加工行业工艺传统、技术进步较慢

棉籽产业小，不像大豆行业比较大，国内没有规模型企业进入深入研究改进提升棉籽加工工艺。各小型企业研发投入不足，加工自动化、工艺先进性、质量控制等方面亟待提升。

（二）产品升级提升较慢

脱酚棉籽蛋白作为棉籽加工行业内新的高附加值产品，作为棉粕的升级产品仍属于粕类小品种，缺少广泛系统的应用性效果研究。饲料客户接受比较慢，同时也受行业内企业追逐行情利润不注重行业发展的思想影响，整体使得棉籽加工行业产品升级提升慢。

（三）棉籽深加工不足，高附加值产品投入研究不足

当前国内仍是以加工传统的棉短绒、棉粕、棉油、棉壳为主，棉籽中含有的棉子糖、棉酚等深加工产品开发较慢，较好的增值产品没有开发出应有价值。当前国内仅晨光生物科技集团对棉籽加工进行了深入研究开发，试生产出了低聚棉子糖、醋酸棉酚等新产品，行业内没有其他企业对新产品进行研发。

（四）小行业密切受大产业关联，受大宗商品行情影响较大

棉籽加工受大豆加工、食用油生产行业影响较大，农产品行情波动剧烈，行情波动对企业的影响远大于潜在价值提升的影响，使得行业内企业更注重行情经营。

（五）传统行业、业内元老型人士对质量管控、品牌建设意识不强，亟需推动完善标准体系

现有棉副产品标准体系有的已跟不上产业发展，还需要继续完善。棉籽蛋白因产品生产工艺、用途、规格不同，现有标准体系中专有产品标准缺失，现行标准和饲料卫生标准已不符，亟需完善和升级棉籽蛋白类产品标准；另外用作培养基发酵的棉籽蛋白粉标准也需要制定。从油脂和蛋白加工厂直接产出的棉短绒、棉籽低聚糖等需要制定标准和食品加工企业对接。同时，随着技术进步和棉籽产品的推广，棉籽油、脱酚棉籽蛋白、棉籽壳和棉短绒已出口，也有相应国标外文版和制定国际标准的需求。

在国内，棉籽加工属于粮油加工类的小产业，我国油粕资源较少，历史传统上就只进行了加工开发，而国外如美国、印度、巴西等其他产棉国，加工技术、加工规模以及对棉籽加工的研究水平还不如我国先进。但是该行业仍需向标准规范化、规模化发展，改进工艺技术，开发有效成分产品，提升加工附加价值。☆