生物法解決火電廠排放廢氣問題
更新時(shí)間：2014-08-21 08:54
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近期，環(huán)境問題凸顯。總結(jié)開來，歸為兩點(diǎn)，一是能源短缺，二是環(huán)境污染問題。
讓國民建立環(huán)境保護(hù)意識固然重要，但是，環(huán)境污染問題、能源短缺問題從根本來說是發(fā)展經(jīng)濟(jì)帶來的。工廠產(chǎn)生的污染是環(huán)境污染的最重要的組成部分.
我們現(xiàn)代使用最廣泛的能源是電能，而我國的電能主要由火力發(fā)電提供，火力發(fā)電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣作為燃料生產(chǎn)電能的工廠，它的基本生產(chǎn)過程是：燃料在鍋爐中燃燒加熱水使成蒸汽，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，蒸汽壓力推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。據(jù)資料顯示，我國火力發(fā)電主要以燃煤為主，占80%左右。
燃煤電廠的廢氣主要來源于鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣、氣力輸灰系統(tǒng)中間灰?guī)炫艢夂兔簣霎a(chǎn)生的含塵廢氣，以及煤場、原煤破碎及煤輸送所產(chǎn)生的煤塵。其中，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量和其所含的污染物排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他廢氣，這是污染治理的重點(diǎn)。鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣中的污染物有飛灰、SO2、NOx、CO、CO2、少量的氟化物和氯化物。它們所占的比率取決于煤炭中的礦物質(zhì)組成，主要污染物是飛灰、煤塵、SO2和NOx。鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣排放量大，排氣溫度高。由此帶來了巨大的碳排放，引起溫室效應(yīng)。 如果把火電廠產(chǎn)生的廢氣通過轉(zhuǎn)化裝置，除去固體廢物，并將其中的CO2轉(zhuǎn)化為能源，就可以既從源頭上消除了溫室氣體CO2，又一定程度上解決了能源問題。
太陽能是萬能之源，我們運(yùn)用的諸多能源，都是太陽能經(jīng)過多級傳遞而剩余的。我們都知道，能量每傳播一級，都要有不少的損耗。并且，我們只靠植物或極少的工具來接收并不可觀量的太陽能，所以，能源緊缺是一定會出現(xiàn)的！而且，不管你用不用太陽能，它都在那里，不會有任何改變，你不用，就散失了。所以，何不更充分地運(yùn)用太陽能呢？ 前幾天，在新聞中得知，科學(xué)家希望富集空氣中的CO2， 并運(yùn)用碳單質(zhì)還原成CO，從而經(jīng)過一系列有機(jī)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為油脂。我認(rèn)為，這個(gè)想法有四個(gè)不足，第一是富集空氣中的CO2并不容易，需要耗費(fèi)大量的原料及能量，第二是還原反應(yīng)要耗很多能，由化學(xué)反應(yīng)機(jī)理及能量守恒定律，耗得能是要大于有機(jī)生成物的能量的，得不償失，第三是化學(xué)催化劑催化反應(yīng)效率較低，可行性并不高，第四是完成這些反應(yīng)需要很大的廠房，占用地質(zhì)資源，很耗費(fèi)經(jīng)費(fèi)。但是這個(gè)想法給人無限的啟迪。 我們在欣賞大自然的杰作之時(shí)，還需要更好地運(yùn)用這些杰作，比如說光合作用，植物們通過上億年的進(jìn)化，逐步形成適應(yīng)大自然，即客觀條件的本能，如果我們對這些本能加以利用，不僅可以達(dá)到我們的目的，更可以很輕松、很容易達(dá)到實(shí)現(xiàn)本能所需要的條件，因?yàn)檫@些條件往往是大自然的現(xiàn)狀，這樣可以很大程度地減少開支，并且對這些本能的運(yùn)用，能夠大大地減小對環(huán)境的污染、也能對太陽能更充分的加以運(yùn)用。
我提出的“Recycle Energy”概念，很多人可能會有疑問，能量只能逐級轉(zhuǎn)遞，不能循環(huán)，何來循環(huán)能源？其實(shí)，我們并不是讓能量“轉(zhuǎn)圈”，而是通過物質(zhì)循環(huán)，讓這種物質(zhì)攜帶、傳遞能量。這種物質(zhì)，即為溫室氣體二氧化碳，它可利用，原因是它含有碳元素，可以實(shí)現(xiàn)無機(jī)、有機(jī)的轉(zhuǎn)換，利用它的好處，在于可以很大程度上減少它在大氣中的含量，使CO2循環(huán)起來，而不在大氣中積累，可以很好地解決環(huán)境問題之全球變暖問題。 CO2這種物質(zhì)，是植物的“食物”，我們可以運(yùn)用植物來固定太陽能。但是這樣，需要轉(zhuǎn)移大量的植物作為工業(yè)原料，開銷較大，且植物是生命，我們還需去維護(hù)它，并且，最重要的是，植物自己也需要能量，這樣會使產(chǎn)量降低。 所以，我們可以運(yùn)用生物酶技術(shù)。
第一步，我們需要提取生物酶，來源即為小球藻，這種生物，是一種球形單細(xì)胞淡水藻類，直徑3～8微米，是地球上最早的生命之一，出現(xiàn)在20多億年前，基因始終沒有變化，是一種高效的光合植物，大約為一般植物光合強(qiáng)度的20倍，以光合自養(yǎng)生長繁殖，分布極廣。
我們首先取陽光下茁壯成長的小球藻，放于培養(yǎng)基上培養(yǎng)，其繁殖力旺盛，大約幾個(gè)小時(shí)就需要擴(kuò)大培養(yǎng)。
第二步，“取酶”，先研磨、攪碎小球藻，最后用離心機(jī)分離，提出小球藻的葉綠素與光合作用相關(guān)的酶，并純化，不用很精密。
第三步，裝“箱”，將精密活性炭加入泡沫金屬內(nèi)部，將酶與光合色素以份裝至泡沫金屬表面，運(yùn)用固定工藝進(jìn)行固定。（注：一份的量為小球藻比例的整數(shù)倍，且具體倍數(shù)由實(shí)驗(yàn)測的最高效率決定） 將這幾步工業(yè)化生產(chǎn)，制備較大規(guī)模的CO2吸收器，置于工廠中和植被較少的空地。這個(gè)吸收器，要設(shè)計(jì)得可以兼容能量的收集裝置，即收集糖分流程。
這樣，我們就可以一邊整治CO2排量問題，一邊解決能源問題。
從本課中，我學(xué)習(xí)到處理廢氣的具體方法，由于火力發(fā)電排出的氣體中有大量粉塵，直接與微生物接觸將直接降低反應(yīng)速率，同時(shí)也可能會造成催化劑中毒。所以第一步將是氣態(tài)除塵操作。課上，老師講了重力沉降、袋濾除塵等方式，我認(rèn)為，重力沉降過慢，可以做預(yù)處理，同時(shí)也可以降低氣體流速和溫度，起到緩沖作用，然后將初步除塵氣體進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，進(jìn)一步除塵，最后運(yùn)用袋式除塵器，以致最終除塵。當(dāng)然，這只是一個(gè)構(gòu)思，最終的工藝，將在實(shí)驗(yàn)后確定。 排放氣體中，除去固體粉塵，還有二氧化硫、氮氧化物，同樣可以使微生物及催化劑中毒，降低使用壽命和處理速率，本課中的吸附知識就派上用場，我們可以選用活性炭吸附劑，除去廢氣中的二氧化硫和氮氧化物，并且使用多通道，保證催化劑的再生過程。
經(jīng)過這些步驟的廢氣，其中的二氧化碳得到了富集，就可以進(jìn)入生物轉(zhuǎn)化裝置了。該裝置中，我們運(yùn)用生物質(zhì)能裝置的相關(guān)知識，就可以設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化二氧化碳為能源的工藝了。
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