稻壳生物质资源利用技术研究进展

一一产经透视　生物质能在我国农村的发展和应用研究　储呈阳　（华北电力大学【北京】电气与电子工程学院，北京　１０２２０６）　【摘要】我国农村生物质资源丰富，土地辽阔，如何利用廉价的生物质资源，因地制宜地依靠现有的科学技术，用清洁能源部　分地替代化石能源或缓解化石能源在利用中的不足，减少农村因露地直接燃烧秸秆、禽类粪便对环境造成的污染，研究适合农村　发展和利用的生物质能，使农民因废物利用而获利，并由此获得一项新兴的产业而长期经营下去，是这篇文章重点讨论的问题。　【关键词】生物质能；农村；发展　一、我国农村现有生物质能源利用的现状　我国耕地面积为１８．３７亿亩，盐碱地约１４．８７亿亩。农民　是土地真正意义上的主人和耕种者，多年来我国农村多实行自　由式耕种方法，种什么，种多少，都取决于农民。对于耕种非粮　生物质能源的原材料如：蓖麻、甜高梁、木薯、麻疯树、棕榈、苏　子等，缺乏统筹安排，农业产业化格局还没有形成，一部分未耕　土地还没有得到合理的利用，在农村发展生物质能有很大的潜　力；多年来我国政府大力倡导在满足城镇居民口粮的基础上，　挖掘闲散地，规模化种植非粮生物质可燃原料，针对农村具体　情况，合理安排土地资源，走可持续发展的高效、低碳、环保之　路，经过努力目前已经初见成效；我国从南到北建立了很多非　粮生物质燃料的原材料生产示范基地，加快了农业结构调整的　进度；我国农村传统的能源转换形式是直接燃烧秸秆类农作　物，用于取暖、烧饭，这种极为落后的高污染、低热量的能源利　用方式，造成资源浪费和严重的环境污染。目前适合我国农村　生物质能发展的非粮物质有很多，按照生物质的特点及转化方　式可分为固体燃料、液体燃料、气体燃料三种。　二、固体生物质燃料　固体生物质燃料是指农作物秸秆、薪柴、乔木、谷壳等可燃　性物质。我国农作物仅秸秆一项年产量就可达到７亿吨，稻壳、　蔗渣等农业加工残余物０．８４亿吨，薪柴及林业加工废料１．５８　亿吨。在可开发的生物质资源中，能源作物的种植和开发潜力　很大，农作物秸秆有４０％作为饲料、肥料和工业原料，尚有　６０％可用于能源开发利用，约相当２．１亿吨的标准煤；薪柴也　是重要生物质资源，有４０％林业剩余物可以利用，约相当０．３　亿吨的标准煤；大量的农业副产品的剩余物、废弃物，蕴藏着巨　大的生物质能源，为生物质能的利用开辟了一条重要途径。　目前我们采取一种新技术，将秸秆、稻壳去湿、去杂土，在　一定温度和压力下压缩成块状、棒状、颗粒状等成型燃料。提高　了其运输和储存能力，改善秸秆燃烧性能，提高利用效益。在我　国农村，对生物质资源比较集中的地区，可以就地取材，减少成　本。利用小型生物质发电设施，通过燃烧秸秆和灌木屑发电，既　可做到废物利用，又可以降低发电过程对环境的污染。另外，现　有农村电厂利用木材屑和农作物的残余物与煤的混合燃烧是　比较现实的一项技术，这样提高了农林废弃物的利用率，也降　低了纯燃煤对大气的污染，缓解人们对化石能源的依赖。我国　在秸秆固体成型的生产和应用方面已经初步形成了一定的规　模，主要以锯末和秸秆、稻壳、灌木为原料，满足农村居民的生　活用能、农机具用能和发电用能等。近些年来国家出台一系列　政策，采取综合性补助的方式，支持从事秸秆成型燃料的农村　加工企业，尤其鼓励农村小型生物质电厂的建设。目前开展的　一般生物质直接燃烧发电，这项技术相对较为简单很容易掌　握，适合在农村发展。我国技术人员开发出适合村镇使用的小　型生物质发电设备，利用稻壳、秸秆作原料，因地制宜地走适合　村镇发展电力（ｖｉｌｌａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ）的道路，在农村节能减　排中做出了贡献。　三、液体生物质燃料　生物液体燃料是指生物乙醇、生物柴油，它作为化石能源　石油的替代品，是液体燃料中理想的选择。液体生物燃料来源　于可再生能源，温室气体净排放几乎是零，是理想的朝阳产业。　我们研制的以玉米、甘蔗、甜菜、豆类、食用油为第一代生物燃　料原料的生产技术已经被淘汰。以秸秆类、谷壳类、甘薯、蓖麻　等为原料的非粮生物燃料生产技术已经形成，而这类原料取于　农村、用于农村，成本低廉，可以形成规模化生产。产品如有剩　余还可以作为商品燃油的形式卖给城市居民，增加农民收入。　以秸秆、谷壳、麻疯树、甘薯、苏子、亚麻等农业废弃物、非粮植　物为原料的第二代生物燃料被公认为具有巨大的替代石油的　潜力，据有广阔的市场发展前景。　我国农村因地制宜发展生物质能源经济。目前开发的非粮　农作物中，甜高粱是首选之一，我国北方各省已经种植４３９万　公顷。甜高粱耐旱、耐盐碱，是高能作物，每亩甜高粱能收获粮　食０．３吨，富含糖份的茎秆５吨，秸秆榨糖４６０￣６６０斤，秸秆　粉渣还可以造纸，是高产、多用的农作物。我国北方１８个省份　约５亿亩盐碱地适合种植甜高粱，具有生产２０００万吨甜高粱　燃料乙醇的潜力。目前用甜高粱制造乙醇，多采用固体发酵法，　即把高粱秸秆粉碎，仅用４０小时即可发酵成乙醇，我国农村实　现甜高粱燃料乙醇的商业化生产指日可待；福建大面积种植的　油料植物山苍子、油莎草、油茶油桐、乌桕等，是生物质燃料的　重要供给地。这些作物都朝着矮、密、丰、早、无公害栽培的方向　发展；湖北省将在十一五末建成木本油料基地２００万亩，种植　油茶、油桐等示范园；海南的油橄榄、油椰子示范园也已建成，　仅椰子一项就种植６８．６万亩，年产椰子２．２６亿个，占全国椰　企业导报２０１２年第１５期　

行业信息　５３　今后将分别在智索水俣制造所开发多晶硅和氯硅烷的制造技术；在东邦钛茅崎工厂开发　锌和氯的回收技术；在新日矿集团研究所开发分析技术。计划在向客户提供多晶硅等样品的　同时，进行事前评测。　出资比例方面，智索为５０％，新日矿控股为３０％，东邦钛为２０％。公司员工人数约为　５Ｏ人。　我国将实施高纯硅材料专项　

为促进高纯硅材料产业发展，满足我国微电子产业和光伏发电产业的发展需求，国家发　改委决定于２００７年组织实施高纯硅材料高技术产业化重大专项。　为提高电子级硅材料的生产效率、降低生产成本，该专项将重点开发改良西门子生产过　程中还原炉系统、氢化系统、尾气干法回收系统，以及全过程自动化控制技术等关键技术和　装备的产业化，使还原炉单炉产量达到５ｔ以上，还原电耗小于１５０度／千克；氢化系统处理　能力达到５０００千克／／Ｊ＇，ａ＇－ｌ以上；尾气干法回收系统处理能力达到６０００立方米／／Ｊ、时以上，各　组分回收率达到９８％以上；实现全自动控制连续稳定生产８０００／Ｊ，，Ｎ，－Ｊ＂以上。生产的电子级高　纯硅材料质量８５％以上达到电子级ｌ级水平。　为实现低成本太阳能级高纯硅材料的规模化生产，专项将重点开发物理法制备高纯硅材　料生产成套技术产业化，使物理法规模化生产的高纯硅材料纯度达到６Ｎ以上，光伏电池组　件转换效率达到１５％左右，寿命达到２０年以上。同时，为促进低成本太阳能电池的广泛应　用，该专项还将开发薄膜太阳能电池材料等非晶材料产业化。　在高纯硅材料产品的标准制订方面，我国将重点开发高纯硅材料成分、性能对光伏特性　及组件寿命等方面的研究，提出太阳能电池用高纯硅材料产品标准体系形成我国太阳能级高　纯硅材料工艺技术、检测分析和产品标准，引导太阳能高纯硅材料产业技术发展。　

水玻璃膨胀蛭石制品　

水玻璃膨胀蛭石制品（简称水玻璃蛭石制品），系以膨胀蛭石为主体材料，以水玻璃（又　名硅酸钠）为胶结材料，以氟硅酸钠为促凝剂，按一定配合比拌和均匀加压成型后干燥、焙　烧而成。它可以根据需要，制成各种不同规格和开关的制品，用为工业与民用建筑中围护结　构的以及热工冷藏设备和各种工业中各种管道高温窑炉的保温绝热吸声材料，其性能的优劣　与水玻璃的用量、水玻璃溶液的比重、膨胀蛭石的颗料级配、氟硅酸钢的掺时以及制作方法、　养护条件等均有关系。　

1生物质(稻壳、秸杆)气化内燃发电技术及8300生物质发电机组性能

第一部分 生物质（稻壳、秸杆）气化内燃发电技术

一、生物质发电技术概述

人类进入21世纪，长期依赖石油、煤、天然气等化石能带来的源能源危机和环境污染日益突现。生物质能作为一种可替代传统化石能源的清洁的可再生的能源越来越受到重视。 生物质能是太阳能的一种，是植物通过光合作用，将太阳能转变成化学能贮存在植物体内，常见的且便于利用的生物质有树皮、木屑、农作物秸秆、稻壳、蔗渣、果壳等。通常作法是将生物质以燃烧、气化或发酵等方式，直接或间接的把植物体内贮存的生物质能转变成电能。生物质能能够以有形的方式有效存储，与风电、光电等相比较，生物质发电的电能质量好，不具有波动性和间歇性。用这些废弃的农林作物副产品产生能源用来发电，不但可以解决一定程度的能源短缺，还能解决一定程度的环境污染，变废为宝。把农业生产原本的“开环产业链”转变成“闭环产业链”，形成一个几乎没有任何废弃物外排的、自我循环的良性闭环，能够消纳处理农业生产的全部废弃物；燃烧后的灰分，以肥料的形式还田；秸秆等燃料成本作为生物质发电企业的主要支出，又直接流向农民。 利用这些生物质气进行发电，在不产生污染的情况下把生物质能转化为电能，达到从低品位能源获取高品位能源的目的，是一项综合利用及节能环保项目，减少环境污染，降低大气温室效应，同时燃烧生物质气可出售CERS指标，获得额外收益。 普遍采用的生物质发电形式有三种，第一种是将生物质直接在锅炉中燃烧产生蒸汽，驱动汽轮机带动发电机发电。第二种是将生物质气化炉内热解，产生可燃的生物质气驱动内燃机带动发电机发电。第三种方式是将生物质发酵使其产生沼气，利用沼气驱动内燃机带动发电机发电。 二、生物质燃烧蒸汽锅炉发电与生物质气化发电的综合比较 生物质燃烧蒸汽锅炉发电与生物质气化发电是目前利用生物质能源的两种主要方式，各有其利弊与适用性。下面以稻壳为源料发电为例对这两种技术进行比较： 1、技术原理的不同及由此带来的污染问题

我国稻壳现状分析及在建筑工程中的应用探讨

白启敬;吴宝;赵飞;闫彭亮;霍中中

【摘 要】稻壳是地球上丰富的生物质资源,每年产量巨大,目前尚未找到理想的开发途径,如何提高稻壳的利用率一直是国内外学者研究的重点.对国内稻壳的物化特点、年产量、潜在的环境危害、处理途径与应用情况进行了分析.结合国内外对于稻壳的利用途径,将稻壳及其附属产品—稻壳灰用于化工工业、粮食、建筑工程领域对于提高稻壳的利用率与降低工程成本起到重大作用.

【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》

【年(卷),期】2018(036)003

【总页数】6页(P28-33)

【关键词】稻壳;物化特点;产量;应用

【作 者】白启敬;吴宝;赵飞;闫彭亮;霍中中

【作者单位】河北建筑工程学院,河北张家口075000;河北建筑工程学院,河北张家口075000;河北建筑工程学院,河北张家口075000;河北建筑工程学院,河北张家口075000;河北建筑工程学院,河北张家口075000

【正文语种】中 文

【中图分类】TU5

0 引 言

稻壳是水稻加工的主要副产品，产量巨大，长期堆积对道路交通与环境危害大，占用大量土地且易自燃[1].目前尚未找到稻壳资源化利用的有效途径，除了很小一部分用于生物发电、制备水玻璃、制备活性炭、动物饲料、酿酒发酵外[2]，其余的基本上被丢弃在田地，既浪费了资源，又对环境构成了潜在的危害.

2000-2016年期间国内外对稻壳的研究主要涉及稻壳中活性成分的提取、研究以及稻壳酶解的相关研究，与早期的研究相比现阶段对稻壳综合利用方面研究明显增加[3].面对国内稻壳利用的严峻形势，结合稻壳的物化特点，研究的热点主要集中在化工工业、粮食、建筑工程等领域.本文拟就稻壳及其燃烧产物在建筑工程方面的应用和开发利用问题进行分析，为开发和利用废弃的资源提供参考.

1 稻壳及稻壳灰的特性及化学矿物组成

稻壳是以无机二氧化硅与有机纤维为主要成分的天然复合材料，它是由木质化的外层和纤维、脉管及薄壁组织组成，稻壳中的硅主要存在于外表层及表皮毛中，内部及内表层中硅含量很低.稻壳由内颖、外颖，护颖和小穗轴等几部分组成[4]，具有良好的韧性、表面坚硬、高热值、多孔性以及质地粗糙等特点.通过表1、2可已看出，稻壳最突出的特点是导热系数低，仅为0.06 W/m·K，接近高效保温材料(凡平均温度不高于350 ℃时导热系数不大于0.05 W/m·K以下的材料为高效保温材料).