稻米生物质能源开发与利用

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1、粮食与饲料工业2005,No.7碾米工业1CEREAL&FEEDINDUSTRY稻米生物质能源的开发与利用金增辉(江苏苏州湘城米厂,江苏苏州215128)摘要:稻米是一种具有潜在开发与利用前景的生物质能源,其转化的途径是利用稻壳、稻草作为燃料和发电,利用不宜食用的高酸价米糠油制取生物柴油,陈化粮制取燃料乙醇。详细介绍了稻壳、高酸价米糠、陈化粮的主要特征和参数以及转化为能源的方法。关键词:能源;稻米;稻壳;米糠;生物柴油;燃料乙醇中图分类号:TS210.9文献标识码:A文章编号:1003-6202(2005)07-0001-03我国石油、煤、天燃气等矿产资源十分紧缺,特别是

2、石稻壳约含80%的可燃物质,是一种生物质的能源。稻壳油。2000年,我国石油剩余探明储量为32.7亿t,年产石油燃料的工业分析数据见表2。1.6亿t,消费2.06亿t。按此数据,我国石油储量仅可稳产表2稻壳燃料的工业分析21年,而且产需还存在5000万t缺口。因此,开发利用新能名称数值源,实现能源供给多元化,特别是寻找可再生、环保型能源,水分/%6.000对保证我国可持续发展至关重要。灰分/%16.920[1]稻米是一种具有潜在开发前景的生物质能源。我国挥发物/%51.980是稻米生产大国,稻谷年产量约为1.9亿t,占全球稻谷生产固定炭/%25.100-113400总量的

3、34%,居世界首位。低位发热值/kJ·kg开发利用稻米能源,与其作为一种重要的粮食资源并不稻壳含纤维素和木质素的复合物70%,其挥发物高达矛盾。稻米能源的开发利用,其实质是将传统的稻米生产及52%左右,稻壳的着火温度最低为340℃,一般在400℃左右,产后加工过程中所产出的副产品,加以合理、有效地利用,转受热后稻壳的挥发物析出迅速,燃烧猛烈。与煤的着火特性化为生物质能源。这些副产品过去或作为“废弃物”,或仅作相比,稻壳的预热时间短。当稻壳挥发分大部分析出后,剩下低效利用。利用稻壳和稻草(秸秆)作燃料、发电,用高酸价的稻壳半焦燃烧速度缓慢,因而燃尽时间并不比煤短。米糠油制取

4、生物柴油,用陈化粮制取燃料乙醇,发展生物质稻壳作为燃料的主要技术途径见图1。能源有利于缓解矿产能源短缺的压力。1稻壳生物质能转化为热能、电能稻壳约占稻谷籽粒质量的1/6～1/5。稻壳的主要化学成分:粗纤维35.5%～45.6%,多缩戊糖(五碳糖聚合物)16.0%～22.01%,木质素21.6%～26.6%,灰分13.0%～29.0%,水分6.0%～15.0%。稻壳的特性参数见表1。表1稻壳的特性参数名称数值名称数值粒径范围/mm0～10临界流化速度/m·s-10.5当量平均粒径/mm1.6悬浮速度/m·s-12.0～3.5-3122.90导热系数/W·(m·℃)-10.2

5、09自然堆积密度/kg·m-3500.00真实密度/kg·m图1稻壳作为燃料的主要技术途径稻壳表面粗糙,有许多针状或钩状的茸毛。谷粒间易产此外,稻壳经螺旋挤压机高压、高温(270±10)℃处理,生卡塞、搭桥,流动性差,属于不易流化的物料。稻壳中的木压制成稻壳炭棒。稻壳炭棒为六面体棒状,表面呈黑色,内质素与其它农作物废弃物中的木质素相比,最大的区别是富3芯呈黄褐色,发热值为21600MJ/m,约为木柴的2倍;密度含SiO2并含少量的K、P等元素。与秸秆相比,稻壳灰的熔大约为稻壳的12倍,木柴的2倍;经受碰撞而不致断裂,便点较高,不易结焦。收稿日期:2005-03-09作者简

6、介:金增辉(1943-),男,工程师,从事粮食加工工程研究。2金增辉:稻米生物质能源的开发与利用/2005年第7期于堆放、运输。加工100kg稻壳炭棒的能耗约为可能成倍增高。虽然对出机米糠可进行稳定化处理,不过对12.14kW·h。这种稻壳炭棒可直接燃烧。50t/d以下的小米厂配置米糠挤压膨化保鲜机,在现行的经据文献报道,印度生产的箱式稻壳燃烧炉,能产出70～营体制下显然是不现实的。120℃热混合气(空气烟道气),可用于稻谷烘干或向蒸谷米对于高酸价米糠毛油,经过多次碱炼脱酸,可以将酸价车间供热。经检测,烟气中含3%的CO2,18%的O2,其余为降低到食用米糠油的标准限值之

7、内。一般认为酸价与中性N2,未检出CO,用于烘干不会对稻谷产生污染。油脂损失的炼耗比为1∶1.3～1∶1.5,从投入产出来看,这会近年日本用煤气发生炉将稻壳转化为CO、H2、O2和得不偿失;如果毛油的过氧化值超过限值,则目前尚无降低CH4的混合可燃气体,CH4含量高达40%。过氧化值的有效技术。随着科学技术的进步,稻壳能源转化新技术不断被开20世纪末,世界各国竞相开发、生产生物柴油,在有些国[2]发。如利用现代生物技术(酶技术),将稻壳中的纤维素、半家生物柴油已实用化。我国利用高酸价米糠制取生物柴纤维素(多缩戊糖)降解为糖质,