利用纳米微细水颗粒的吸附去除方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 在地球上的对流层、生命生态系统的自然界中，水起到核心作用。本发明的特征在 于，其为利用纳米微细水的特性与在海洋表面的自然界的空气净化机构的系统。
[0002] 本发明涉及一种通过向装置内喷射纳米微细水簇，使纳米微细水簇与燃烧废气中 含有的二氧化碳气体分子等相结合，从而去除在燃烧废气中所含的二氧化碳气体、煤尘、 N0X、SOx等的方法及其装置。本发明的特征在于，所述二氧化碳气体、煤尘、N0X、SO x等被去 除的新鲜空气为高密度且作为燃烧用而进行提供。
【背景技术】
[0003] 对于来自火力发电厂的燃烧废气的二氧化碳气体的分离回收技术问题而言，从防 止地球温室效应的观点来看，削减二氧化碳气体的排放量成为首要课题。尤其是包含于火 力发电厂的燃烧废气中的二氧化碳气体的量占全世界二氧化碳气体排放量的四分之一以 上。通过1000MW级燃煤时的燃烧废气所排放的二氧化碳气体量每年预计为600万吨。
[0004] 根据国际能源机构（IEA)在2007年发布的资料，全世界的总发电量为19756TWH， 其中41%为燃煤发电。另外，世界的总二氧化碳气体量的41%为由发电厂排放的废气量。 其中，燃煤占60%。煤炭的可采储量大约为8475亿吨，即使按照现行的约65亿吨计算年消 耗量，也能满足100年以上的需求，由于可廉价且长期稳定地进行供应，因此煤炭毋庸置疑 地成为目前一次能源的主流。
[0005] 作为文明技术，人类所研发出的燃烧设备的应用非常广泛（汽车、火力发电、船用 发动机、发电机、冷暖型热水器、军舰等）。
[0006] (1)燃烧用燃料的开发，可以说是诞生了以飞机为首的卓越的技术革命。但是， 如果从燃烧效率这一点来看，则实际在火力发电厂为45%~55%、在船用发动机为30%~ 40%、军舰为30%~40%，均很低。甚至到汽车，仅为17%~20%，其效率异常低。
[0007] (2)燃烧用燃料的技术革新，可以说是根据例如在飞机中使用混合燃料（重油、煤 油等），通过喷雾泵将混合燃料的粒径细分为1 μ m~10 μ m，通过缩小粒径使燃料的表面积 扩大至天文数值，从而降低燃烧爆炸点。
[0008] (3) -般来说，包含火力发电厂的燃气轮机等在内，对于燃烧空气，不进行处理且 不控制一年四季时刻变化的温度湿度的情况下只安装简单的过滤器，由此直接作为燃烧空 气输送至发动机。
[0009] (4)对于燃气涡轮发动机，目前正在进行着在1981年所提出的AHAT (Advanced Humi d Air Turbine)即在燃烧用空气中添加水气并谋求润轮的高效率化的研究。但是，现 实当中该水气喷雾的微细水的粒径，平均粒径被较大地平均化为14 μ m，从而喷雾后各个水 颗粒立即相互结合而结露，因此无法称之为有效的燃烧空气。在AHAT的发电机效率的目标 为KKMW输出中，55%被称为目标值。
[0010] (5)在以往的思考方法中为了提高普遍应用的发动机的内部热效率，为了增加效 率，数值上的推进力由除以燃烧消耗量的值来决定，但作为使其增加的方法，通过提高压缩 机的压缩效率而增加密度（空气重量）或者提高燃烧温度。这两点既为当前采用的方法。
[0011] (6)普遍应用的发动机的原动力，在被导入至使用于空气加速的发动机之前和所 喷射的空气的动能，与空气重量和空气速度的平方的积成比例。因此，可以说如何增加空气 重量才是当前的课题。
[0012] (7)关于空气密度，如以下所示的值。Iatm
[0013] 干球温度 -50°C 空气密度 1.534kg/m 3
[0014] 干球温度 （TC 空气密度 1.293kg/m 3
[0015] 干球温度 +20°C 空气密度 1.205kg/m 3
[0016] 如上所示，Iatm时的密度，在温度较低的状态下，空气重量值显示较高值。
[0017] 图11显示latm、100kpa、纳米微细水混入状态99%的空气重量值。
[0018] 以二氧化碳气体为代表的地球温室效应气体的应对措施，是刻不容缓的首要课 题，在日本经济产业省的计划中作为其分离回收后的应对技术推算行地质封存技术。本技 术作为以往的课题仅在捕集中限定应用范围，是向非拘限含水层（非结构性含水层）的二 氧化碳气体的从以往开始提倡的封存方法。但是，还被指出在不具有捕集结构的地层中二 氧化碳气体显示怎样的变化，未知部分较多，今后有必要更进一步的研究开发。
[0019] (华盛顿共同社）2013年5月10日，美国国家海洋和大气管理局（NOAA)公布，在 夏威夷的莫纳罗亚观测站（Mauna Loa Observatory)观测的大气中二氧化碳（CO2)的平均 浓度于9日第一次超过了自1958年开始观测以来的400ppm大关，创下了最高纪录。该观 测站的数据是准确掌握大气状态的国际标准指标。为了免遭地球温室效应的严重灾害，需 要将含有CO 2的温室效应气体浓度控制在450ppm以下，而所述观测值又向危险水准靠近了 一步。
[0020] 在国际社会中，围绕温室效应气体的排放，为制定可以替代京都议定书的框架不 断进行着交涉，然而根本看不到各国接受大幅削减的势头。由自由主义的科学家组织的美 国担忧科学家联盟发表声明警告，如果不尽快减少CO 2排放，酷热及暴风雨、干旱等异常气 象将会常态化。
[0021] (大气中的C02浓度）作为主要的温室效应气体的二氧化碳（CO2)，通过火山及土 壤等而排放并被植物及大海吸收。产业革命以后，伴随着化石燃料的使用人为排放也逐渐 增加，因此在大气中的CO 2浓度从约280ppm急剧上升至靠近400ppm的水平。浓度始终在 变化，在一年当中排放量超过吸收量的春季为最高，秋季降低（华盛顿共同社）。
[0022] 据NOAA报道，该观测站的观测结果至本月4日为止的一周时间内创下了平均 399. 58ppm的纪录。浓度在5日以后伴随变化而上升，9日达到400. 03ppm。去年的同期为 约397ppm，而十年前的同期为约379ppm。该观测站的海拔高度为3397m，很难受到人类活动 的影响。如果恒定地超过400ppm，则在曾经发生全球温室效应的500万~300万年前的上 新世时期以来为第一次。
[0023] 去年春天，在日本及阿拉斯加等月平均浓度超过了 400ppm，然而该观测站的观测 值比它低了一些。
[0024] 根据地球温室效应相关的国际研究小组*GCP在C0P19的召开中发表的报告，以化 石燃料、水泥生产为排放源的二氧化碳气体与视为温室效应气体的排放水平指标年的1990 年相比增加了 58%。另外，在GCP的报告中，关于以从经济活动的推算为基准的2013年的 二氧化碳气体排放量，预计与上年相比增加2. I %，将达到360亿吨。2012年、2013年的增 加率略低于过去10年的平均值2. 7%。
[0025] 中国的二氧化碳气体排放量与上一年相比增加了 5. 9%，占2012年世界范围内二 氧化碳气体排放量增加部分的70%。2012年煤炭火力发电占中国能源消耗的68%。此外， 2012年的二氧化碳气体排放量明显增加的还有日本与德国（分别增长6. 8%、1. 8%)，这是 由于从核能发电转变为煤炭火力发电的缘故。另外，印度急剧增长了 7. 7%，这主要是由于 煤炭火力发电10. 2%的增幅。
[0026] 2013年9月，美国环境保护局（EPA)发表了以新建发电厂为对象的废气限制法案。 根据该法案，煤炭火力发电厂将每IMW时的二氧化碳排放量限制在1100磅（500kg)以内。 该上限与现代煤炭火力发电厂的排放量相比少700磅。并且，为了达到该标准，只有使用在 二氧化碳气体向大气排放之前进行回收的最新技术的方法。另外，其为包括今后以现有发 电厂为对象的二氧化碳气体削减在内的计划。但是，在新建发电厂的情况下，在技术上也很 难开展工作。
[0027] 所谓为了满足EPA新标准而必要的新技术，即为所谓的二氧化碳气体回收封存 (CCS)技术，然而没有1处地方在商业运转的发电厂中加以导入。在目前建设中的发电厂中 导入CCS设施的，仅有密西西比州。这些在580MW的发电厂中将煤炭气化之后，回收65%的 被排放的二氧化碳气体。将运行至2014年5月。关于该发电厂的建设费用，当初的预算为 29亿美元，但是目前已增加到47亿美元。
[0028] 作为二氧化碳气体的分离、回收技术，根据每一种用途进行开发。在这里介绍5 种。
[0029] 1)化学吸收法· ??在二氧化碳气体浓度为9~14%左右的火力发电厂，应用本 方式，这是将溶液作为吸收液加以利用的方式；
[0030] 2)物理吸收法· ??在煤炭气化联合发电（IGCC)中比较有利，在高压、低温下使 用吸收液并进行物理吸收；
[0031] 3)膜分离法· ??适用于二氧化碳气体浓度为24~27%左右的水泥、钢铁厂，是 利用仅使CO2通过的膜进行筛选的方式；
[0032] 4)深冷分离法·