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发布者:普天宁普防雷 发布时间:2014-2-18 阅读:2808次 
航天科技治霾:用火箭发动机技术将废气烧干净

来源:中国航天报 发布时间:2014-2-18 11:28:38

 

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大年初一,雾霾给了留守在北京的人们一个下马威。尽管随后几天,天气不错,但从根儿上治理雾霾的声音还是越来越响亮。

  

在寻找治霾的方法时,有人瞄向了航天技术。

  

航天技术真能治霾吗?

  

有人怀疑,笔者却说:有谱。

  

案例直击 尾气中硫磺接近“全回收”

  

说有谱,是因为有例子摆在眼前:

  

2008年,陕西延长石油(集团)延安炼油厂应用了中国航天科技集团六院北京11所(以下简称北京11所)的焚烧环保技术,成为全国炼油行业第一家厂区废气脱硫脱硝、尾气排放达标的炼油生产企业。

  

2010年,陕西延长石油(集团)延安石油化工厂同样在硫磺回收装置含氨废气处理工段使用了北京11所焚烧环保技术,厂区废气脱硫脱硝、尾气排放达标。

  

2012年,鄂尔多斯国泰化工有限公司使用了CLAUS硫磺回收工艺+尾气处理技术,该技术为美国FLUOR公司和北京11所共同开发,其尾气中硫磺回收率达到99.99%,接近“全回收”。

  

细心的读者可能已发现三个案例的共同点:使用了北京11所的焚烧环保等技术,能够最大程度地对尾气进行脱硫或脱硝。

  

工业上的含硫、含氨的废气,很容易成为引起雾霾的主要元素:硫酸和硝酸,必须进行治理后才能排放到环境中,而北京11所的焚烧环保等技术是从火箭发动机技术转化而来。

  

从这个角度来讲,航天技术治理雾霾有谱。

  

技术追踪 火箭发动机的“喷”和“混”

  

那么,航天人用的是火箭发动机的什么技术呢?

  

在火箭的尾部,有几个像大钟状的物体,它们就是火箭发动机的喷管。

  

携带液体燃料的火箭发动机,它的燃料和氧化剂分别存储在不同的贮箱里。火箭需要启动时,通过火箭发动机的喷注器,让液体燃料和氧化剂喷出,在极短的时间内充分混合,点火燃烧,并引导产生的高温高压气体以极快的速度喷射出去,从而产生强大的推力。

  

“太空中没有氧气,氧化剂和燃料都靠火箭自身携带。”北京11所工程师袁宇说,“每一克都极其珍贵,丝毫不能浪费。”

  

要想不浪费,必须让燃料和氧化剂精确地混合,才能充分燃烧,对于液体火箭发动机来说,这种混合可不容易。

  

“首先,火箭发动机里流量非常大,每秒钟要烧掉几十上百公斤推进剂。”袁宇介绍,“其次,不能提前混合好,那样会引起爆炸,留给混合的时间极其短暂,仅有几毫秒,要在燃料和氧化剂喷出的一霎那间完成。最后留给燃烧反应的时间也非常短暂,从喷入燃烧室到变成气体喷出,中间停留的时间也不到10毫秒。”

  

于是,科学家们想出了火箭发动机喷嘴技术,该技术能让氧化剂和燃料通过不同的喷嘴,在以极高的速度喷射而出的同时,瞬间实现充分混合。

  

“要喷得巧妙,才能混合得均匀。”袁宇说,“通过喷和混,精确地控制燃料和氧化剂混合的速度及流量分布,让燃料和氧化剂在极短的时间内烧得干干净净。”

  

说到这,对怎样利用航天技术治理雾霾,可能有人已经猜到了几分。

  

治霾解析 让废气烧得干干净净

  

“正是利用的这两点:混和喷。”北京11所研究员崔晓兰介绍,“混指充分混合后让其充分燃烧,基于火箭发动机技术,让含硫和含氨的废气高温氧化或分解,进一步转化或降低毒性,变成可以回收或低毒性的物质,然后排放到大气中。”

  

据悉,该过程首先利用专门的计算软件,依据废气的成分进行热力计算,然后在特制的燃烧炉中,精确地控制进入其中的废气和空气的流量,让废气和空气的混合比达到一定精确的水准,这样废气就能充分燃烧,得到需要的烟气组分。

  

“再就是喷,它可以是另一种脱硫方式。”崔晓兰说,“依托液体火箭发动机燃烧与控制技术,对含硫有机废液废气焚烧后产生的烟气,以氨水作为脱硫剂对烟气进行喷淋洗涤,同时产生副产品硫铵溶液。”

  

喷淋控制得非常均匀,不仅可以有效脱除烟气中的SO2,副产品硫铵还可以用于化肥生产原料,该反应产生的水溶液能够循环利用,因此可以尽最大可能地减少工业废水的排放。

  

是不是貌似很简单?记者也曾这样疑惑过。

  

但是崔晓兰这样回答:“会者的确不难,但是还有很多国家没有掌握这项技术。而且如果能够利用这个原理,把汽车发动机上的喷雾装置设计得更精确,混合比控制得更好,燃料就会完全燃烧干净,不会出现废气,更别说黑尾巴啦。”

  
(来源:中国航天报 作者:高艺明 袁志勇 责任编辑:张永)

 

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