专利名称：利用电子束辐射抑制废气处理中在导管内副产品附着的方法
技术领域：
本发明涉及抑制导管内副产品附着的方法，该方法有效地用于废气处理，其中，含有诸如SOx和/或NOx之类有毒气体成分並添加氨的废气用电子束辐射，使这些有毒气体成分转变成副产品，可用作为肥料例如硫酸铵和硝酸铵。
已经知道，处理这种含有诸如SOx和/或NOx之类有毒气体成分的废气是在该废气中加入氨后，用电子束辐射这种废气以将所说有毒气体成分转变成硫酸铵和/或硝酸铵，然后收集得到的副产品。
图1示出采用上述常规废气处理方法的工厂所用的典型流程和设备。将锅炉1产生的废气冷却，通常约到150℃，並在冷却塔3中用冷却水4喷淋该气体以使冷却塔3出口处的气体温度约为70℃。然后，在废气中加入氨，並将该混合物引入反应器7内，在此反应器中用电子束辐射。废气中的SOx和NOx由于电子束的辐射而被氧化，分别生成硫酸和硝酸，再与氨反应形成诸如硫酸铵和硝酸铵之类的尘粒。含有这种尘粒的废气通过一导管引入副产品粉尘捕集器，在该捕集器中粉尘同废气分离，然后将经处理过的气体排入大气。
在电子束辐射废气时，会因韧致辐射而局部产生X-射线。众所周知，因韧致辐射产生的X-射线产生率是相当小的，但由于产生的X-射线的射程(range)大于电子束的射程，因而X-射线必须设法用如铅或混凝土屏蔽。
图2示出用于实施废气处理方法之装置的典型辐射室的结构图。如图2所示，在该装置中，电子束加速器和反应器7的电子辐射区8′设在由屏蔽材料(例如混凝土)构成的辐射室13中，以屏蔽电子束辐射产生的X-射线。曲径(曲折通道)15用屏蔽材料限定，用以将废气引入反应器7，并将从反应器7中排出的经电子束辐射过的气体的导管5′和9′以曲折方式沿曲径15布置，从而可以在屏蔽X-射线的条件下进行电子束辐射。曲径15一般以这种方式布置，即基本垂直的方向上曲折两或三次，以防止X-射线从辐射室13中泄漏出去。
穿入屏蔽材料的X射线的能量会减弱，而其中的部分X射线会反射，反射的X-射线强度极弱，而其强度为反射前的几百分之一至几千分之一。因此，采用曲径结构，即采用基本垂直弯曲两或三次的通路结构，则可有效地屏蔽X射线。
将含有由电子束辐射产生的副产品尘粒的废气通过曲径型导管9引入辐射室13外侧的副产品粉尘收集器10，此导管9的结构基本在垂直方向曲折两或三次。在这种曲径型导管的内侧，特别是垂直弯曲部分，发现有粉尘附着和沉积，这会引起正在处理的废气的压力损失的增加並使操作不稳定。
本发明的主要目的是提供一种抑制导管内的副产品附着的方法。从而，可使正在处理的废气的压力损失的增加得到抑制並能使废气处理操作稳定。
本发明的上述目的和其它目的以及特点和优点将通过以下说明并参照附图将会更加明瞭。
图1示出通过用电子束辐射来处理废气的方法的典型流程。
图2示出典型的电子束辐射室的结构。
业已发现，把从反应器出口到副产品粉尘收集器延伸的导管中的气体流速设定为10米/秒或更低，则可显著减少粉尘的附着和沉积。最好是将气体流速设定为5米/秒或更低。
通常，从锅炉至粉尘收集器延伸的废气导管被设计成使其中的废气流速为15～25米/秒。这是基于这样一种想法，即如果气体流速低，则在煤燃烧气中含的粉尘(飘尘灰)之类的物质可能沉降和沉积，因此气体流速必须设定在比较高的水平，以便能保证粉尘和废气一起被吹出去。
起初，我们也采用了20米/秒的流速作为从电子束辐射反应器到副产品粉尘收集器延伸的导管中的废气的流速。然而副产品粉尘在很短时间内就附着在导管的内壁上。从提高效率入手，随着效率的提高，粉尘会被吹走的观点，因而增加了流速。但是，与我们的预计正好相反，随着气体流速的增加，粉尘的附着率也增加了。
对附着在导管上的副产品粉尘的研究表明，许多粉尘颗粒的粒径很小(即低于亚微米级)並且这些颗粒是吸湿的，具有很强的附着趋势。考虑到这样一个事实，即由电子束辐射过的废气所产生的副产品是具有吸湿性的并且粒径很小的硫酸铵和/或硝酸铵，我们假定，和在导管内侧沉积和沉降的飞灰不同，副产品粉尘漂浮在此废气中並与废气流一起流动，附着並堆积在气体流动为湍流处的导管壁上。
基于上述假定，尽管与有关含粉尘废气的导管惯用设计标准不一致，我们仍然将气体流速设定为10米/秒，並使废气按此设定的流速通过。与通常的看法相反，发现粉尘的附着率大大地降低了。还发现当气体流速为5米/秒或更低时，粉尘基本上不附着在导管壁上。这些结果当然可以证明上述假定是正确的。
我们还研究了从反应器出口至副产品粉尘收集器延伸的导管的形状，发现对于相同的平均流速的废气，矩形横截面的导管比园形横截面的导管能更有效地抑制粉尘的附着。尽管担心矩形横截面的导管在拐角处气体的流动可能变成湍流以致助长粉尘附着和沉积，但正好相反，得到的结果却更好。据认为在拐角处由于流速较低所产生的抑制的附着效果超过了由于拐角处湍流而发生附着的趋势。
尽管在上述的现有技术描述中废气导管安排在由屏蔽材料构成的曲径15中，但最佳方案是将屏蔽材料构成的曲径本身就作为所说的废气导管。
发现附在管壁上的粉尘很容易溶于水。因而清洗导管最好采用水洗。
如图1所示，在本废气处理方法中，用喷水冷却由锅炉产生的废气，因此，最好用冲洗导管设备排出的冲洗水来冷却废气。
附在导管内壁的粉尘可用机械方法例如用刮刀刮掉，以代替上述的水洗方法。事实上，还可以用装在导管内的机械装置来除掉附着的粉尘。
经电子束辐射后的废气通过导管进入副产品粉尘收集器。可以单独用静电除尘器(ESP)或组合使用静电除尘器和袋式过滤器收集粉尘。在这种情况下，采用的粉尘捕集方法可根据脱硫率、脱硝率、氨的泄漏量以及废粉尘控制的程度来确定。
下面将用实施例更详细地描述本发明。然而，本发明並不受此实施例的限制。
实施例
将含SOx(1600ppm)和NOx(350ppm)的废气(8000Nm3/小时)冷却到70℃，然后引入反应器，在反应器中以1.8Mrad(毫拉德)的剂量的电子束辐射。经过这样辐射后废气通过导管(在图2中用序号9′表示)引导入静电除尘器，在静电除尘器里，将得到的粉尘分离，並将处理过的气体排入大气。脱硫和脱硝率均为90%左右。从辐射过的废气中抽样(1200Nm3/小时)並引入不同的导管中，见表1。对每种导管和气体流速进行约150小时的实验运行。结束试验后，测量附在每个导管内壁上的副产品厚度。结果示于表1。
表1导管形状气体流速副产品的沉积厚度园形约20米／秒约30毫米(直径＝15cm)园形约10米／秒约3毫米(直径＝21cm)园形约5米／秒基本上无沉积(直径＝30m)园形约3米／秒基本上无沉积(直径＝39m)方形约10米／秒约2毫米(每边长＝19cm)按照本发明，将从电子束辐射反应器到至少第一个副产品粉尘收集器延伸的导管中的废气流速设定在10米/秒或更低，就能够抑制所产生的粉尘在导管内侧的附着和沉积，这样便可以抑制被处理废气的压力损失增加，并使废气处理工艺能稳定运行。
权利要求
1.在一种废气处理方法中，即在电子束辐射之前或之后，在废气中加入氨的废气处理方法中，一种抑制在导管内侧的副产品附着的方法，该方法包括从反应器至少直到第一个副产品收集器以10米/秒或更低的流速供给废气。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所说废气的流速为5米/秒或更低。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在电子束辐射之后，废气经过矩形横截面的导管，至少远到第一个副产品的捕集器。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其中，将由屏蔽X-射线的材料构成的曲径用作在电子束辐射之后流经废气的导管。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述之方法，其中，附在导管上的粉尘用设在导管内的除尘装置除掉。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将水洗型除尘装置用作为去除附在导管上的粉尘的装置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在电子束辐射之前，用除尘装置产生的冲洗水冷却所说的废气。
全文摘要
在废气中添加氨并用电子束辐射该废气的废气处理方法中，通过馈送在电子束辐射之后的废气，该废气以10米/秒或更低的流速，最好是5米/秒或更低的流速，至少送入第一个副产品收集器，来抑制在导管内侧的副产品的附着，总导管可以是矩形截面的。以此可抑制被处理废气的压力损失的增加，并使废气处理过程稳定运行。
文档编号B01D53/56GK1032745SQ8810744
公开日1989年5月10日 申请日期1988年10月29日 优先权日1987年10月30日
发明者青木慎治, 前泽章彦 申请人:株式会社荏原制作所