專利名稱：用電子束照射處理煙道氣的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種處理煙道氣的裝置。采用這種裝置，使原料煙道氣與氨混合并用電子束照射以除去氮氧化物和/或硫氧化物。
常規上，通過在反應器入口的上游或附近注入氨以使氨在煙道氣中長時間停留，或者通過用沖孔金屬來混合氣體，來改善煙道氣中氨的擴散和混合。
人們普遍認為，脫硝反應和脫硫反應幾乎同時進行且脫硝效率低主要是由于氨的不充分混合和擴散。這就是為什么沒有人想到在更接近于電子束照射區域的位置加入氨的原因。
隨著近期有關煙道氣中漏氨濃度的更嚴格的法規的實施，控制漏氨已有必要。然而，實際上，在現有技術中，為保證脫硝和脫硫反應在預定方向上進行，提供過量的氨。但過量氨的加入造成煙道氣中殘留的氨量的增加。由于有關煙道氣排放的近期法規不僅要求控制排氣中的NOx，SOx和灰塵，而且要求控制漏氨，已有必要在適宜位置以所需的最低量注入氨，以保證脫硝和脫硫反應所需的效率。
本發明的目的是提供一種用電子束照射處理煙道氣的裝置。它將氨的加入量降低至必需的最低量以同時滿足兩個要求，一個是改進脫硝效率，另一個是將漏氨降低至幾十個ppm。
為達此目的，加入氨的位置用距電子束照射區域的距離表示，接近而不是遠離反應器中的照射區域。這對降低漏氨濃度至一低水平也是有效的。如果氨自常規位置處加入，在溫度范圍為60—80℃時，將首先發生脫硫反應，接著是脫硝反應；因此，在提供的煙道氣到達照射區域以前，加入的一部分氨按熱化學脫硫反應消耗掉。另一方面，氨過量越多，脫硝的效率越高，而實際上，加入的一部分氨在脫硫反應中消耗且脫硝反應的進行并不象期望的那樣徹底。這是脫硝效率比脫硫效率低的原因。
附

圖1是用于檢驗本發明裝置性能的設備流程圖；附圖2是表明氨加入位置與脫硝和脫硫效率的關系的圖示；附圖3是表明氨加入位置與漏氨濃度關系的圖示；附圖4是表明性能檢驗中的所采用的氨加入位置的圖示；附圖5是表明根據本發明的典型氨加入位置的圖示；附圖6是表明按本發明中電子束球形發散性調整的氨加入位置的平面圖；附圖7是與附圖6相對應的平面圖。
本發明中，在煙道氣氣流方向上反應器所用電子束的中心的上游位置處加入氨。該位置不大于2.5倍電子束范圍，優選不大于2.0倍，更優選不大于1.5倍，最優選半至1倍電子束范圍。考慮到各種因素諸如煙道氣的狀態、預定的脫硝和脫硫效率和裝置的限制，氨可用下列任何一種方式提供(1)僅提供氨；(2)氨和空氣一同提供；(3)氨和水一同提供；(4)氨、空氣和水都提供。從操作角度看，優選以加熱的氨和干空氣(優選1大氣壓下有-15℃或更低的露點)混合物形式提供稀釋的氨。通過按照電子束的球形發散性裝配的管提供氨也是有效的。
如已論述的那樣，常規上為增強氨在煙道氣中的擴散和混合，在反應器中煙道氣氣流的上游位置處加入氨。然而，這導致脫硫反應比脫硝反應進行得快，而且加入的一部分氨被消耗，阻礙了后一反應的進行，從而降低其效率。
本發明通過在煙道氣氣流方向上反應器所用電子束的中心的上游位置處加入氨解決了這個問題。該位置不大于2.5倍電子束范圍，優選不大于2.0倍，更優選不大于1.5倍，最優選半至1倍電子束范圍。如果采用這種布置，原本會在脫硫反應中消耗的氨量會降低，相應地增加了用于脫硝反應的氨量。從而實現脫硝效率的改進。然而，如果在大于2.5倍電子束范圍的位置加入氨，就不能達到本發明預期的效果。另一方面，如果在過于接近電子束照射區域的位置處加入氨，所用電子束的一部分會照射到一些氨進料管上，這不僅造成電子束能量的損失，而且被電子束照射到的氨進料管會變得很熱，以至必須使用有安全要求的特殊設備。
提供下列實施列是為了進一步闡述本發明，但決不能為了限制本發明。
在截面為1100mmH×1000mmW的反應器13中(參見附圖4)，通過電子束發生器11產生的電子束的照射來處理煙道氣。通過進料管12提供用干空氣(在1大氣壓下，露點為-15℃)稀釋了約100倍的氨。在保持電子束照射條件恒定的條件下，在煙道氣逆流距離為1100mm(等于附圖4中14所指明的電子束范圍，它的取值考慮了在0.5Mev加速電壓下自電子束發生器11產生的電子束的照射區域中的窗造成的電子束損失)，1500m和4000m三個位置處加入氨。可以達到的脫硝和脫硫效率被計算出來。檢驗條件列于表1，檢驗設備的整體布置示于附圖1。
參見附圖1，鍋爐1中產生的含有SOx和/或NOx的煙道氣在冷卻塔2中冷卻，引入也通過進料管3提供氨的反應器4。用電子束發生器5產生的電子束照射煙道氣，以使SOx和NOx分別轉化成固態的硫酸銨和硝酸銨。它們相繼被電力沉淀器6和袋濾器7截留。此后，清潔氣通過排氣通風機8和煙囪9排到大氣中。
表1
檢驗結果示于表2和附圖2和3。
表2
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很明顯，當在反應器中距電子束中心逆流方向上不大于2.5倍電子束范圍，優選不大于2.0倍，更優選不大于1.5倍，最優選0.5至1.0倍電子束范圍的位置處加入氨時，脫硝效率改進而漏氨量降低了。在檢驗范圍內，脫硫效率可與現有技術中所達到的值相比。
能被電壓E(0.01MeV＜2.5MeV)下加速的電子穿透的給定介質的最大厚度被稱為“范圍”，它用下面的經驗公式表示R＝(0.412·E1.56－0.0954lnE)/ρ其中R是電子的范圍(cm)，E是加速電壓(MeV)，ρ是介質的密度(g/cm3)。
加速電壓為0.5—1.0MeV，不考慮電子束發生器產生的電子束通過窗引起的能量損失時的“范圍”的計算結果示于表3。在此例中，考慮到電子束散射和窗引起的能量損失，在加速電壓為0.5MeV時，電子束范圍假設為1100mm。
表3
根據本發明，在煙道氣氣流方向上反應器所用電子束的中心的上游位置處加入氨。該位置不大于2.5倍電子束范圍，優選不大于2.0倍，更優選不大于1.5倍，最優選0.5至1.0倍電子束范圍。這對改進脫硝效率是有效的，而且將漏氨濃度降至幾十個ppm。結果，如果所用電子束發生器有相同輸出功率，在本發明中可將現有技術中不超過80％的脫硝效率提高到85—90％。這意味著，即使降低電子束發生器的輸出功率，也能達到可與現有技術裝置相比的脫硝效率。進而降低用電子束照射處理煙道氣的裝置的操作費用。這給用電子束照射處理煙道氣的已有優點又增加了能耗低的優勢。
權利要求
1.處理煙道氣的裝置，采用該裝置使原料煙道氣與氨混合并用電子束照射以除去氮氧化物和/或硫氧化物，其特征在于在煙道氣氣流中反應器所用電子束的中心的上游不大于2.5倍電子束范圍的位置處加入氨。
2.根據權利要求1的裝置，其中的距離是不高于2.0倍電子束范圍。
3.根據權利要求1的裝置，其中的距離是不高于1.5倍電子束范圍。
4.根據權利要求1的裝置，其中的距離是半至1倍電子束范圍。
5.根據權利要求1的裝置，其中氨是以下列任何一種方式提供的(1)僅提供氨；(2)氨和空氣一同提供；(3)氨和水一同提供；(4)氨、空氣和水都提供。
6.根據前面任何一項權利要求的裝置，其中通過按所用電子束的球形發散性裝配的管提供氨。
7.根據權利要求5的裝置，其中氨和空氣一同提供，為了稀釋氨，將其與1大氣壓下露點為-15℃或更低的干空氣混合。
全文摘要
在用電子束照射處理煙道氣的改進型裝置中，在煙道氣氣流方向上反應器所用電子束的中心的上游位置處加入氨。該位置不大于2.5倍電子束范圍，通過按照電子束的球形發散性裝配的管提供氨也是有效的。此裝置將氨的加入量降至必需的最低量以同時滿足兩個要求，一個是改進脫硝效率，另一個是將漏氨降低至幾十個ppm。
文檔編號B01D53/34GK1125633SQ95115279
公開日1996年7月3日 申請日期1995年8月15日 優先權日1994年8月16日
發明者野本正雄, 藤田健二, 林英生 申請人:株式會社荏原制作所