航天科技治理雾霾 火箭发动机技术将废气烧干净

液体火箭发动机燃烧过程示意图　　

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。”