CN1125633A - 用电子束照射处理烟道气的装置 - Google Patents
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Abstract
在用电子束照射处理烟道气的改进型装置中，在烟道气气流方向上反应器所用电子束的中心的上游位置处加入氨。该位置不大于2.5倍电子束范围，通过按照电子束的球形发散性装配的管提供氨也是有效的。此装置将氨的加入量降至必需的最低量以同时满足两个要求，一个是改进脱硝效率，另一个是将漏氨降低至几十个ppm。
Description
本发明涉及一种处理烟道气的装置。采用这种装置，使原料烟道气与氨混合并用电子束照射以除去氮氧化物和/或硫氧化物。
常规上，通过在反应器入口的上游或附近注入氨以使氨在烟道气中长时间停留，或者通过用冲孔金属来混合气体，来改善烟道气中氨的扩散和混合。
人们普遍认为，脱硝反应和脱硫反应几乎同时进行且脱硝效率低主要是由于氨的不充分混合和扩散。这就是为什么没有人想到在更接近于电子束照射区域的位置加入氨的原因。
随着近期有关烟道气中漏氨浓度的更严格的法规的实施，控制漏氨已有必要。然而，实际上，在现有技术中，为保证脱硝和脱硫反应在预定方向上进行，提供过量的氨。但过量氨的加入造成烟道气中残留的氨量的增加。由于有关烟道气排放的近期法规不仅要求控制排气中的NOx，SOx和灰尘，而且要求控制漏氨，已有必要在适宜位置以所需的最低量注入氨，以保证脱硝和脱硫反应所需的效率。
本发明的目的是提供一种用电子束照射处理烟道气的装置。它将氨的加入量降低至必需的最低量以同时满足两个要求，一个是改进脱硝效率，另一个是将漏氨降低至几十个ppm。
为达此目的，加入氨的位置用距电子束照射区域的距离表示，接近而不是远离反应器中的照射区域。这对降低漏氨浓度至一低水平也是有效的。如果氨自常规位置处加入，在温度范围为60—80℃时，将首先发生脱硫反应，接着是脱硝反应；因此，在提供的烟道气到达照射区域以前，加入的一部分氨按热化学脱硫反应消耗掉。另一方面，氨过量越多，脱硝的效率越高，而实际上，加入的一部分氨在脱硫反应中消耗且脱硝反应的进行并不象期望的那样彻底。这是脱硝效率比脱硫效率低的原因。
附图1是用于检验本发明装置性能的设备流程图；
附图2是表明氨加入位置与脱硝和脱硫效率的关系的图示；
附图3是表明氨加入位置与漏氨浓度关系的图示；
附图4是表明性能检验中的所采用的氨加入位置的图示；
附图5是表明根据本发明的典型氨加入位置的图示；
附图6是表明按本发明中电子束球形发散性调整的氨加入位置的平面图；
附图7是与附图6相对应的平面图。
本发明中，在烟道气气流方向上反应器所用电子束的中心的上游位置处加入氨。该位置不大于2.5倍电子束范围，优选不大于2.0倍，更优选不大于1.5倍，最优选半至1倍电子束范围。考虑到各种因素诸如烟道气的状态、预定的脱硝和脱硫效率和装置的限制，氨可用下列任何一种方式提供：(1)仅提供氨；(2)氨和空气一同提供；(3)氨和水一同提供；(4)氨、空气和水都提供。从操作角度看，优选以加热的氨和干空气(优选1大气压下有-15℃或更低的露点)混合物形式提供稀释的氨。通过按照电子束的球形发散性装配的管提供氨也是有效的。
如已论述的那样，常规上为增强氨在烟道气中的扩散和混合，在反应器中烟道气气流的上游位置处加入氨。然而，这导致脱硫反应比脱硝反应进行得快，而且加入的一部分氨被消耗，阻碍了后一反应的进行，从而降低其效率。
本发明通过在烟道气气流方向上反应器所用电子束的中心的上游位置处加入氨解决了这个问题。该位置不大于2.5倍电子束范围，优选不大于2.0倍，更优选不大于1.5倍，最优选半至1倍电子束范围。如果采用这种布置，原本会在脱硫反应中消耗的氨量会降低，相应地增加了用于脱硝反应的氨量。从而实现脱硝效率的改进。然而，如果在大于2.5倍电子束范围的位置加入氨，就不能达到本发明预期的效果。另一方面，如果在过于接近电子束照射区域的位置处加入氨，所用电子束的一部分会照射到一些氨进料管上，这不仅造成电子束能量的损失，而且被电子束照射到的氨进料管会变得很热，以至必须使用有安全要求的特殊设备。
提供下列实施列是为了进一步阐述本发明，但决不能为了限制本发明。
在截面为1100mmH×1000mmW的反应器13中(参见附图4)，通过电子束发生器11产生的电子束的照射来处理烟道气。通过进料管12提供用干空气(在1大气压下，露点为-15℃)稀释了约100倍的氨。在保持电子束照射条件恒定的条件下，在烟道气逆流距离为1100mm(等于附图4中14所指明的电子束范围，它的取值考虑了在0.5Mev加速电压下自电子束发生器11产生的电子束的照射区域中的窗造成的电子束损失)，1500m和4000m三个位置处加入氨。可以达到的脱硝和脱硫效率被计算出来。检验条件列于表1，检验设备的整体布置示于附图1。
参见附图1，锅炉1中产生的含有SOx和/或NOx的烟道气在冷却塔2中冷却，引入也通过进料管3提供氨的反应器4。用电子束发生器5产生的电子束照射烟道气，以使SOx和NOx分别转化成固态的硫酸铵和硝酸铵。它们相继被电力沉淀器6和袋滤器7截留。此后，清洁气通过排气通风机8和烟囱9排到大气中。
表 1
检验结果示于表2和附图2和3。
| 参数 | 值 | |
| 烟道气流量 m3/h (N.T.P.，干) | 1600 | |
| 加速电压 | 0.5 | |
| 电流 | 25.0 | |
| 烟道气的组成 | NOx，ppmV(干) | 170-190 |
| SO2，ppmV(干) | 700-800 | |
| O2，％(湿) | 8-9 | |
| H2O，％(湿) | 9-10 | |
| CO2，％(湿) | 9-10 | |
| N2，％(湿) | 71-74 | |
表 2
| 参数 | 加氨位置 mm | |||||
| 550 | 1100 | 1500 | 2200 | 2750 | 4000 | |
| 入口NOx干) | 177 | 170 | 183 | 175 | 181 | 179 |
| 出口NOx(干) | 22 | 17 | 33 | 37 | 45 | 51 |
| 入口SO2(干) | 780 | 800 | 790 | 790 | 800 | 770 |
| 出口SO2(干) | 55 | 56 | 55 | 55 | 56 | 54 |
| 脱硝效率，％ | 88 | 90 | 82 | 79 | 75 | 72 |
| 脱硫效率，％ | 93 | 93 | 94 | 93 | 93 | 93 |
| I漏氨(干) | 19 | 15 | 21 | 25 | 29 | 38 |
很明显，当在反应器中距电子束中心逆流方向上不大于2.5倍电子束范围，优选不大于2.0倍，更优选不大于1.5倍，最优选0.5至1.0倍电子束范围的位置处加入氨时，脱硝效率改进而漏氨量降低了。在检验范围内，脱硫效率可与现有技术中所达到的值相比。
能被电压E(0.01MeV＜2.5MeV)下加速的电子穿透的给定介质的最大厚度被称为“范围”，它用下面的经验公式表示：
R＝(0.412·E1.56－0.0954lnE)/ρ其中R是电子的范围(cm)，E是加速电压(MeV)，ρ是介质的密度(g/cm3)。
加速电压为0.5—1.0MeV，不考虑电子束发生器产生的电子束通过窗引起的能量损失时的“范围”的计算结果示于表3。在此例中，考虑到电子束散射和窗引起的能量损失，在加速电压为0.5MeV时，电子束范围假设为1100mm。
表 3
| 加速电压MeV | 范围cm |
| 0.5 | 125 |
| 0.6 | 165 |
| 0.7 | 200 |
| 0.8 | 240 |
| 0.9 | 280 |
| 1.0 | 320 |
根据本发明，在烟道气气流方向上反应器所用电子束的中心的上游位置处加入氨。该位置不大于2.5倍电子束范围，优选不大于2.0倍，更优选不大于1.5倍，最优选0.5至1.0倍电子束范围。这对改进脱硝效率是有效的，而且将漏氨浓度降至几十个ppm。结果，如果所用电子束发生器有相同输出功率，在本发明中可将现有技术中不超过80％的脱硝效率提高到85—90％。这意味着，即使降低电子束发生器的输出功率，也能达到可与现有技术装置相比的脱硝效率。进而降低用电子束照射处理烟道气的装置的操作费用。这给用电子束照射处理烟道气的已有优点又增加了能耗低的优势。
Claims (7)
1.处理烟道气的装置，采用该装置使原料烟道气与氨混合并用电子束照射以除去氮氧化物和/或硫氧化物，其特征在于在烟道气气流中反应器所用电子束的中心的上游不大于2.5倍电子束范围的位置处加入氨。
2.根据权利要求1的装置，其中的距离是不高于2.0倍电子束范围。
3.根据权利要求1的装置，其中的距离是不高于1.5倍电子束范围。
4.根据权利要求1的装置，其中的距离是半至1倍电子束范围。
5.根据权利要求1的装置，其中氨是以下列任何一种方式提供的：(1)仅提供氨；(2)氨和空气一同提供；(3)氨和水一同提供；(4)氨、空气和水都提供。
6.根据前面任何一项权利要求的装置，其中通过按所用电子束的球形发散性装配的管提供氨。
7.根据权利要求5的装置，其中氨和空气一同提供，为了稀释氨，将其与1大气压下露点为-15℃或更低的干空气混合。
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