如何从烟气中去除水分
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井干了，才知道水的可贵。托马斯。富勒
人口压力、气候变化和森林砍伐正在使人类最渴望的资源变得稀缺。让我们探索另一种方法来扩充这一资源。
当你燃烧化石燃料或碳氢化合物燃料时，燃料中的氢和空气中的氧的放热燃烧反应产生了水。这些水以蒸汽的形式随烟气一起排出。在煤的燃烧过程中，煤中的水分增加了水量。
在化石燃料发电厂中，产生的水量远远大于蒸汽循环的补充量。如果人们能够经济地收集这些水，并将其用于蒸汽循环和发电厂的其他公用事业应用，就可以大大减轻区域水平衡的压力。这将是低降雨量地区和沙漠经济体的福音。
多少水?
氢的燃烧，即放热反应，产生热和水。产生的水量几乎是氢气重量的9倍。
- 烟煤含有约3%的氢，加上煤中12%的水分，每公斤煤产生约0.388公斤水。一个500兆瓦的电厂每小时消耗约300吨煤，每小时产生116吨水。即使有50%的产量，烟道气水回收系统可以满足蒸汽循环补充水的要求。
- 天然气含有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。下行蒸汽轮机循环需要每小时50吨的补充水。产率达到50%的烟气水回收系统，不仅满足蒸汽循环补料，而且满足一部分循环水补料。
- 燃料油中含有13%的氢，这意味着1公斤燃料油在燃烧过程中会产生1.16公斤的水。
捕获水的三种方法
用目前的技术从烟气中捕获水可能不经济。然而，发展和必要性将使它在未来成为可能。采用较清洁和低温废气的联合循环装置是水回收的首选方案。
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发电厂的新标准。
使用热交换器来冷凝水。
热交换器使用工厂循环水，或作为蒸汽冷凝循环的一部分，将烟气冷却到露点以下的温度，在40°C的范围内。冷凝水的收集增加了工厂的水源。
- 由于烟道气体的体积非常大，因此，仅从部分烟道气体中冷却和捕获水可能是可行的。
- 额外的冷却水、寄生电力和资本投资是主要的经济考虑因素。
- 除去烟气中的酸性成分，如在120°C范围内凝结的SO2和NOx，需要两个阶段的回收。
- 第一级酸性冷凝液被送到废物处理。
- 热交换器采用耐酸性腐蚀材料。
使用干燥剂吸收水分。
另一种方法是用干燥剂吸收水分。烟气通过吸收塔中的液体喷雾。干燥剂会吸收水分。闪烁释放水和再生干燥剂。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集方法。只允许水分子渗透的纳米膜管是关键。这就像一个固态系统。这不会对辅助系统造成不适当的压力，并且可以直接输送纯净的水，无需任何进一步的处理。
- 纳米膜管仍处于研制阶段。就像现在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。