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生物法解决火电厂排放废气问题

更新时间:2014-08-21 08:54 来源: 作者: 阅读:2577 网友评论0

      近期,环境问题凸显。总结开来,归为两点,一是能源短缺,二是环境污染问题。
 
    让国民建立环境保护意识固然重要,但是,环境污染问题、能源短缺问题从根本来说是发展经济带来的。工厂产生的污染是环境污染的最重要的组成部分.
 
    我们现代使用最广泛的能源是电能,而我国的电能主要由火力发电提供,火力发电厂简称火电厂,是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂,它的基本生产过程是:燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽,将燃料的化学能转变成热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,热能转换成机械能,然后汽轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能。据资料显示,我国火力发电主要以燃煤为主,占80%左右。
 
    燃煤电厂的废气主要来源于锅炉燃烧产生的烟气、气力输灰系统中间灰库排气和煤场产生的含尘废气,以及煤场、原煤破碎及煤输送所产生的煤尘。其中,锅炉燃烧产生的烟气量和其所含的污染物排放量远远大于其他废气,这是污染治理的重点。锅炉燃烧产生的烟气中的污染物有飞灰、SO2、NOx、CO、CO2、少量的氟化物和氯化物。它们所占的比率取决于煤炭中的矿物质组成,主要污染物是飞灰、煤尘、SO2和NOx。锅炉燃烧产生的烟气排放量大,排气温度高。由此带来了巨大的碳排放,引起温室效应。  如果把火电厂产生的废气通过转化装置,除去固体废物,并将其中的CO2转化为能源,就可以既从源头上消除了温室气体CO2,又一定程度上解决了能源问题。
 
    太阳能是万能之源,我们运用的诸多能源,都是太阳能经过多级传递而剩余的。我们都知道,能量每传播一级,都要有不少的损耗。并且,我们只靠植物或极少的工具来接收并不可观量的太阳能,所以,能源紧缺是一定会出现的!而且,不管你用不用太阳能,它都在那里,不会有任何改变,你不用,就散失了。所以,何不更充分地运用太阳能呢?  前几天,在新闻中得知,科学家希望富集空气中的CO2,  并运用碳单质还原成CO,从而经过一系列有机反应,转化为油脂。我认为,这个想法有四个不足,第一是富集空气中的CO2并不容易,需要耗费大量的原料及能量,第二是还原反应要耗很多能,由化学反应机理及能量守恒定律,耗得能是要大于有机生成物的能量的,得不偿失,第三是化学催化剂催化反应效率较低,可行性并不高,第四是完成这些反应需要很大的厂房,占用地质资源,很耗费经费。但是这个想法给人无限的启迪。  我们在欣赏大自然的杰作之时,还需要更好地运用这些杰作,比如说光合作用,植物们通过上亿年的进化,逐步形成适应大自然,即客观条件的本能,如果我们对这些本能加以利用,不仅可以达到我们的目的,更可以很轻松、很容易达到实现本能所需要的条件,因为这些条件往往是大自然的现状,这样可以很大程度地减少开支,并且对这些本能的运用,能够大大地减小对环境的污染、也能对太阳能更充分的加以运用。
 
    我提出的“Recycle Energy”概念,很多人可能会有疑问,能量只能逐级转递,不能循环,何来循环能源?其实,我们并不是让能量“转圈”,而是通过物质循环,让这种物质携带、传递能量。这种物质,即为温室气体二氧化碳,它可利用,原因是它含有碳元素,可以实现无机、有机的转换,利用它的好处,在于可以很大程度上减少它在大气中的含量,使CO2循环起来,而不在大气中积累,可以很好地解决环境问题之全球变暖问题。  CO2这种物质,是植物的“食物”,我们可以运用植物来固定太阳能。但是这样,需要转移大量的植物作为工业原料,开销较大,且植物是生命,我们还需去维护它,并且,最重要的是,植物自己也需要能量,这样会使产量降低。  所以,我们可以运用生物酶技术。
 
    第一步,我们需要提取生物酶,来源即为小球藻,这种生物,是一种球形单细胞淡水藻类,直径3~8微米,是地球上最早的生命之一,出现在20多亿年前,基因始终没有变化,是一种高效的光合植物,大约为一般植物光合强度的20倍,以光合自养生长繁殖,分布极广。
 
    我们首先取阳光下茁壮成长的小球藻,放于培养基上培养,其繁殖力旺盛,大约几个小时就需要扩大培养。
 
    第二步,“取酶”,先研磨、搅碎小球藻,最后用离心机分离,提出小球藻的叶绿素与光合作用相关的酶,并纯化,不用很精密。
 
    第三步,装“箱”,将精密活性炭加入泡沫金属内部,将酶与光合色素以份装至泡沫金属表面,运用固定工艺进行固定。(注:一份的量为小球藻比例的整数倍,且具体倍数由实验测的最高效率决定)  将这几步工业化生产,制备较大规模的CO2吸收器,置于工厂中和植被较少的空地。这个吸收器,要设计得可以兼容能量的收集装置,即收集糖分流程。
 
    这样,我们就可以一边整治CO2排量问题,一边解决能源问题。
 
    从本课中,我学习到处理废气的具体方法,由于火力发电排出的气体中有大量粉尘,直接与微生物接触将直接降低反应速率,同时也可能会造成催化剂中毒。所以第一步将是气态除尘操作。课上,老师讲了重力沉降、袋滤除尘等方式,我认为,重力沉降过慢,可以做预处理,同时也可以降低气体流速和温度,起到缓冲作用,然后将初步除尘气体进入旋风除尘器,进一步除尘,最后运用袋式除尘器,以致最终除尘。当然,这只是一个构思,最终的工艺,将在实验后确定。  排放气体中,除去固体粉尘,还有二氧化硫、氮氧化物,同样可以使微生物及催化剂中毒,降低使用寿命和处理速率,本课中的吸附知识就派上用场,我们可以选用活性炭吸附剂,除去废气中的二氧化硫和氮氧化物,并且使用多通道,保证催化剂的再生过程。
 
    经过这些步骤的废气,其中的二氧化碳得到了富集,就可以进入生物转化装置了。该装置中,我们运用生物质能装置的相关知识,就可以设计转化二氧化碳为能源的工艺了。
    
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