專利名稱：利用電子束輻射抑制廢氣處理中在導管內(nèi)副產(chǎn)品附著的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及抑制導管內(nèi)副產(chǎn)品附著的方法，該方法有效地用于廢氣處理，其中，含有諸如SOx和/或NOx之類有毒氣體成分並添加氨的廢氣用電子束輻射，使這些有毒氣體成分轉(zhuǎn)變成副產(chǎn)品，可用作為肥料例如硫酸銨和硝酸銨。
已經(jīng)知道，處理這種含有諸如SOx和/或NOx之類有毒氣體成分的廢氣是在該廢氣中加入氨后，用電子束輻射這種廢氣以將所說有毒氣體成分轉(zhuǎn)變成硫酸銨和/或硝酸銨，然后收集得到的副產(chǎn)品。


圖1示出采用上述常規(guī)廢氣處理方法的工廠所用的典型流程和設備。將鍋爐1產(chǎn)生的廢氣冷卻，通常約到150℃，並在冷卻塔3中用冷卻水4噴淋該氣體以使冷卻塔3出口處的氣體溫度約為70℃。然后，在廢氣中加入氨，並將該混合物引入反應器7內(nèi)，在此反應器中用電子束輻射。廢氣中的SOx和NOx由于電子束的輻射而被氧化，分別生成硫酸和硝酸，再與氨反應形成諸如硫酸銨和硝酸銨之類的塵粒。含有這種塵粒的廢氣通過一導管引入副產(chǎn)品粉塵捕集器，在該捕集器中粉塵同廢氣分離，然后將經(jīng)處理過的氣體排入大氣。
在電子束輻射廢氣時，會因韌致輻射而局部產(chǎn)生X-射線。眾所周知，因韌致輻射產(chǎn)生的X-射線產(chǎn)生率是相當小的，但由于產(chǎn)生的X-射線的射程(range)大于電子束的射程，因而X-射線必須設法用如鉛或混凝土屏蔽。
圖2示出用于實施廢氣處理方法之裝置的典型輻射室的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，在該裝置中，電子束加速器和反應器7的電子輻射區(qū)8′設在由屏蔽材料(例如混凝土)構(gòu)成的輻射室13中，以屏蔽電子束輻射產(chǎn)生的X-射線。曲徑(曲折通道)15用屏蔽材料限定，用以將廢氣引入反應器7，并將從反應器7中排出的經(jīng)電子束輻射過的氣體的導管5′和9′以曲折方式沿曲徑15布置，從而可以在屏蔽X-射線的條件下進行電子束輻射。曲徑15一般以這種方式布置，即基本垂直的方向上曲折兩或三次，以防止X-射線從輻射室13中泄漏出去。
穿入屏蔽材料的X射線的能量會減弱，而其中的部分X射線會反射，反射的X-射線強度極弱，而其強度為反射前的幾百分之一至幾千分之一。因此，采用曲徑結(jié)構(gòu)，即采用基本垂直彎曲兩或三次的通路結(jié)構(gòu)，則可有效地屏蔽X射線。
將含有由電子束輻射產(chǎn)生的副產(chǎn)品塵粒的廢氣通過曲徑型導管9引入輻射室13外側(cè)的副產(chǎn)品粉塵收集器10，此導管9的結(jié)構(gòu)基本在垂直方向曲折兩或三次。在這種曲徑型導管的內(nèi)側(cè)，特別是垂直彎曲部分，發(fā)現(xiàn)有粉塵附著和沉積，這會引起正在處理的廢氣的壓力損失的增加並使操作不穩(wěn)定。
本發(fā)明的主要目的是提供一種抑制導管內(nèi)的副產(chǎn)品附著的方法。從而，可使正在處理的廢氣的壓力損失的增加得到抑制並能使廢氣處理操作穩(wěn)定。
本發(fā)明的上述目的和其它目的以及特點和優(yōu)點將通過以下說明并參照附圖將會更加明瞭。
圖1示出通過用電子束輻射來處理廢氣的方法的典型流程。
圖2示出典型的電子束輻射室的結(jié)構(gòu)。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，把從反應器出口到副產(chǎn)品粉塵收集器延伸的導管中的氣體流速設定為10米/秒或更低，則可顯著減少粉塵的附著和沉積。最好是將氣體流速設定為5米/秒或更低。
通常，從鍋爐至粉塵收集器延伸的廢氣導管被設計成使其中的廢氣流速為15～25米/秒。這是基于這樣一種想法，即如果氣體流速低，則在煤燃燒氣中含的粉塵(飄塵灰)之類的物質(zhì)可能沉降和沉積，因此氣體流速必須設定在比較高的水平，以便能保證粉塵和廢氣一起被吹出去。
起初，我們也采用了20米/秒的流速作為從電子束輻射反應器到副產(chǎn)品粉塵收集器延伸的導管中的廢氣的流速。然而副產(chǎn)品粉塵在很短時間內(nèi)就附著在導管的內(nèi)壁上。從提高效率入手，隨著效率的提高，粉塵會被吹走的觀點，因而增加了流速。但是，與我們的預計正好相反，隨著氣體流速的增加，粉塵的附著率也增加了。
對附著在導管上的副產(chǎn)品粉塵的研究表明，許多粉塵顆粒的粒徑很小(即低于亞微米級)並且這些顆粒是吸濕的，具有很強的附著趨勢?？紤]到這樣一個事實，即由電子束輻射過的廢氣所產(chǎn)生的副產(chǎn)品是具有吸濕性的并且粒徑很小的硫酸銨和/或硝酸銨，我們假定，和在導管內(nèi)側(cè)沉積和沉降的飛灰不同，副產(chǎn)品粉塵漂浮在此廢氣中並與廢氣流一起流動，附著並堆積在氣體流動為湍流處的導管壁上。
基于上述假定，盡管與有關含粉塵廢氣的導管慣用設計標準不一致，我們?nèi)匀粚怏w流速設定為10米/秒，並使廢氣按此設定的流速通過。與通常的看法相反，發(fā)現(xiàn)粉塵的附著率大大地降低了。還發(fā)現(xiàn)當氣體流速為5米/秒或更低時，粉塵基本上不附著在導管壁上。這些結(jié)果當然可以證明上述假定是正確的。
我們還研究了從反應器出口至副產(chǎn)品粉塵收集器延伸的導管的形狀，發(fā)現(xiàn)對于相同的平均流速的廢氣，矩形橫截面的導管比園形橫截面的導管能更有效地抑制粉塵的附著。盡管擔心矩形橫截面的導管在拐角處氣體的流動可能變成湍流以致助長粉塵附著和沉積，但正好相反，得到的結(jié)果卻更好。據(jù)認為在拐角處由于流速較低所產(chǎn)生的抑制的附著效果超過了由于拐角處湍流而發(fā)生附著的趨勢。
盡管在上述的現(xiàn)有技術描述中廢氣導管安排在由屏蔽材料構(gòu)成的曲徑15中，但最佳方案是將屏蔽材料構(gòu)成的曲徑本身就作為所說的廢氣導管。
發(fā)現(xiàn)附在管壁上的粉塵很容易溶于水。因而清洗導管最好采用水洗。
如圖1所示，在本廢氣處理方法中，用噴水冷卻由鍋爐產(chǎn)生的廢氣，因此，最好用沖洗導管設備排出的沖洗水來冷卻廢氣。
附在導管內(nèi)壁的粉塵可用機械方法例如用刮刀刮掉，以代替上述的水洗方法。事實上，還可以用裝在導管內(nèi)的機械裝置來除掉附著的粉塵。
經(jīng)電子束輻射后的廢氣通過導管進入副產(chǎn)品粉塵收集器?？梢詥为氂渺o電除塵器(ESP)或組合使用靜電除塵器和袋式過濾器收集粉塵。在這種情況下，采用的粉塵捕集方法可根據(jù)脫硫率、脫硝率、氨的泄漏量以及廢粉塵控制的程度來確定。
下面將用實施例更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明並不受此實施例的限制。
實施例
將含SOx(1600ppm)和NOx(350ppm)的廢氣(8000Nm3/小時)冷卻到70℃，然后引入反應器，在反應器中以1.8Mrad(毫拉德)的劑量的電子束輻射。經(jīng)過這樣輻射后廢氣通過導管(在圖2中用序號9′表示)引導入靜電除塵器，在靜電除塵器里，將得到的粉塵分離，並將處理過的氣體排入大氣。脫硫和脫硝率均為90%左右。從輻射過的廢氣中抽樣(1200Nm3/小時)並引入不同的導管中，見表1。對每種導管和氣體流速進行約150小時的實驗運行。結(jié)束試驗后，測量附在每個導管內(nèi)壁上的副產(chǎn)品厚度。結(jié)果示于表1。
表1導管形狀氣體流速副產(chǎn)品的沉積厚度園形約20米／秒約30毫米(直徑＝15cm)園形約10米／秒約3毫米(直徑＝21cm)園形約5米／秒基本上無沉積(直徑＝30m)園形約3米／秒基本上無沉積(直徑＝39m)方形約10米／秒約2毫米(每邊長＝19cm)按照本發(fā)明，將從電子束輻射反應器到至少第一個副產(chǎn)品粉塵收集器延伸的導管中的廢氣流速設定在10米/秒或更低，就能夠抑制所產(chǎn)生的粉塵在導管內(nèi)側(cè)的附著和沉積，這樣便可以抑制被處理廢氣的壓力損失增加，并使廢氣處理工藝能穩(wěn)定運行。
權(quán)利要求
1.在一種廢氣處理方法中，即在電子束輻射之前或之后，在廢氣中加入氨的廢氣處理方法中，一種抑制在導管內(nèi)側(cè)的副產(chǎn)品附著的方法，該方法包括從反應器至少直到第一個副產(chǎn)品收集器以10米/秒或更低的流速供給廢氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所說廢氣的流速為5米/秒或更低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在電子束輻射之后，廢氣經(jīng)過矩形橫截面的導管，至少遠到第一個副產(chǎn)品的捕集器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的方法，其中，將由屏蔽X-射線的材料構(gòu)成的曲徑用作在電子束輻射之后流經(jīng)廢氣的導管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述之方法，其中，附在導管上的粉塵用設在導管內(nèi)的除塵裝置除掉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中將水洗型除塵裝置用作為去除附在導管上的粉塵的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在電子束輻射之前，用除塵裝置產(chǎn)生的沖洗水冷卻所說的廢氣。
全文摘要
在廢氣中添加氨并用電子束輻射該廢氣的廢氣處理方法中，通過饋送在電子束輻射之后的廢氣，該廢氣以10米/秒或更低的流速，最好是5米/秒或更低的流速，至少送入第一個副產(chǎn)品收集器，來抑制在導管內(nèi)側(cè)的副產(chǎn)品的附著，總導管可以是矩形截面的。以此可抑制被處理廢氣的壓力損失的增加，并使廢氣處理過程穩(wěn)定運行。
文檔編號B01D53/56GK1032745SQ8810744
公開日1989年5月10日 申請日期1988年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月30日
發(fā)明者青木慎治, 前澤章彥 申請人:株式會社荏原制作所