如何从烟气中去除水分
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井干方知水可贵。托马斯。富勒
人口压力、气候变化和森林砍伐正使人类最需要的资源变得稀缺。让我们探索增加这一资源的另一种方法。
当你燃烧化石燃料或碳氢燃料时，燃料中的氢和空气中的氧的放热燃烧反应会产生水。这些水随着烟道气体以蒸汽的形式排出。在煤燃烧过程中，煤中的水分增加了煤的含水量。
化石燃料发电厂的产水量远远超过蒸汽循环补充水量。如果人们能经济地捕获这些水，并将其用于蒸汽循环补充和发电厂的其他公用事业应用，就能大大降低区域水平衡的压力。这将是低降雨量地区和沙漠经济的福音。
多少水?
氢的燃烧，即放热反应，产生热量和水。产生的水量几乎是氢重量的9倍。
- 烟煤含有约3%的氢和12%的水分，每千克煤产生约0.388千克的水。一个500兆瓦的电厂每小时消耗大约300吨煤，每小时生产116吨水。烟气水回收系统即使有50%的产率，也能满足蒸汽循环补水的要求。
- 天然气中含有90%的甲烷，这意味着一公斤天然气会产生近两公斤的水。一个500兆瓦的燃气轮机工厂每小时消耗125吨天然气，产生250吨水蒸气。下蒸汽涡轮循环需要每小时补充50吨的水。50%产率的烟气水回收系统不仅满足蒸汽循环补气，而且满足部分循环水补气。
- 燃料油中含有13%的氢，这意味着一公斤燃料油在燃烧过程中会产生1.16公斤的水。
三种取水方法
用目前的技术从烟气中收集水可能不经济。然而，发展和需要将使它在未来成为可能。具有更清洁和低温废气的联合循环装置是水回收的首选。
当捕获二氧化碳的要求成为强制性要求时，烟气冷却将成为必要。将水回收与二氧化碳捕获相结合将成为新的发电厂规范。
用热交换器使水凝结。
热交换器使用工厂循环水，或作为蒸汽冷凝循环的一部分，将烟道气冷却到低于露点的温度，范围为40°C。凝结水收集增加了工厂的水源。
- 由于烟道气的体积非常大，可能只从部分烟道气中冷却和捕获水分是可行的。
- 额外的冷却水、寄生功率和资本投资是主要的经济考虑因素。
- 去除烟气中的酸性成分，如在120°C范围冷凝的SO2和NOx，需要两个阶段的回收。
- 第一级酸性冷凝水被送去进行废物处理。
- 热交换器采用耐酸性腐蚀材料。
用干燥剂吸收水分。
另一种方法是用干燥剂吸收水分。烟气通过吸收塔内的液体喷雾。干燥剂吸收水分。闪蒸释放水分并使干燥剂再生。冷却蒸汽会产生水。
- 干燥剂的成本、额外的冷却水、寄生功率和资本投资是主要的经济考虑因素。
使用纳米技术。
这是最有前途的烟气水捕获方法。纳米膜管只允许水分子渗透是关键。这就像一个固态系统。这不会对辅助系统施加过大的压力，并且可以直接提供纯净的水，无需进一步处理。
- 纳米膜管仍处于发展阶段。就像今天非常流行的反渗透膜技术一样，更高的产量将降低成本，使水回收成为现实。
随着技术的发展，从烟气中回收水将成为火电厂循环的一个组成部分，使其更加环保。
