DE3608291A1 - Verfahren zur selektiven oder simultanen abscheidung von schadstoffen aus rauchgasen durch bestrahlung der rauchgase mit elektronenstrahlen - Google Patents

Verfahren zur selektiven oder simultanen abscheidung von schadstoffen aus rauchgasen durch bestrahlung der rauchgase mit elektronenstrahlen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Der immer intensiver werdenden Nutzung der Natur und der damit fortschreitenden Belastung mit industriellen Abfällen und Schadstoffen stehen in zunehmenden Maße Anstrengungen zum Erhalt unserer natürlichen Umwelt gegenüber. Eines der herausragenden Probleme ist hierbei die Belastung von Luft, Wasser und Boden durch Luftschadstoffemissionen von Kraftwerks- und Industriefeuerungen, Verkehr und Haushaltungen. Sie tragen ihren Teil zu dem vieldiskutierten "sauren Regen", dem "Waldsterben" und den sich häufenden "Smog"- Situationen bei. Schwefeloxid (SO) und Stickstoffoxide (NO x ) werden heute hierfür als wesentliche Schadstoffe angesehen. Als Hauptverursacher sind hier Kraftwerks- und Industriefeuerungen zu nennen.
Während bei Großfeuerungsanlagen die Entstaubung der Rauchgase bereits heute weitgehend gelöst ist, stellen die Emissionen von Schwefeloxid (SO x ), insbesondere Schwefeldioxid (SO2), und Stickoxid (NO x ) noch erhebliche Probleme dar.
Ursächlich sind diese Schadstoffe bedingt bei
SO2: durch den Schwefelgehalt der Brennstoffe
NO x : durch Verbrennungsvorgänge in den Feuerungsanlagen.
Maßnahmen zur Reduktion von Schadstoffemissionen müssen daher bei Großfeuerungsanlagen am Brennstoff, der Feuerungsanlage bzw. beim Rauchgas ansetzen. Als primäre Maßnahme kommen die Verwendung schwefelarmer Brennstoffe, die Vorentschwefelung der Brennstoffe und die Verbesserung der Feuerungsanlagen in Betracht. Diese Primärmaßnahmen reichen jedoch nicht aus, um die vorgeschriebenen Grenzwerte zu erreichen. Dieses läßt sich nur durch sekundäre Maßnahmen zur Abgasreinigung, teilweise in Kombination mit Primärmaßnahmen, realisieren. Bei sekundären Maßnahmen sind die erzeugten Rauchgase selbst dem Reinigungsprozeß unterworfen.
Sekundäre Verfahren zur Rauchgasreinigung sind in vielen Varianten bekannt und z. T. eingeführt.
Historisch bedingt, wurden zunächst eine Reihe von (selektiven) Entschwefelungsverfahren entwickelt.
Nachdem man jedoch erkannt hatte, daß eine Entschwefelung nicht genügt, und die Bildung von Stickoxiden durch verbrennungstechnische Maßnahmen allein nicht hinreichend vermieden werden kann, wurden zusätzlich zur Entschwefelung sekundäre Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Rauchgasen entwickelt.
Anders als bei der früheren Rauchgasentschwefelung ist jedoch die selektive Entstickung meistens als additive Maßnahme neben der Beseitigung von SO2 und Staub zu sehen, was in der Regel hohe Kosten und einen hohen technischen Aufwand erfordert.
Den Selektivverfahren stehen konzeptionell die in neuerer Zeit entwickelten Simultanverfahren zur gleichzeitigen Abscheidung von SO2 und NO x in einer einzigen Verfahrensstufe gegenüber. Sie sind kostengünstiger als Kombinationsverfahren und verfahrenstechnisch attraktiver.
Wie Selektivverfahren arbeiten auch die meisten Simultanverfahren nach einer chemisch-thermischen Verfahrensweise. Wie diese können auch chemisch- thermische Simultanverfahren als Naß- oder Trockenverfahren realisiert werden. Eine mechanische Vorreinigung (Entstaubung) ist in der Regel erforderlich.
Eine Besonderheit unter den bisher bekannten Verfahren ist das Elektronenstrahl- Verfahren zur Rauchgasreinigung, das sogenannte EBDS-Verfahren (Electron Beam Dry Scrubber), im deutschen Sprachbereich oft auch ESV- Verfahren (Elektronenstrahlverfahren) genannt. Dieses in Japan entwickelte Verfahren arbeitet nach einem physikalisch-chemischen Prinzip. Wie bei photo-chemischen Prozessen werden die zur Abscheidung von SO x und NO x aus Rauchgasen führenden chemischen Reaktionen durch Elektronenstrahlen eingeleitet. Da das Verfahren in der Regel trocken arbeitet, kann es als physikalisch- chemisches Verfahren den Trockenverfahren zugerechnet werden. Als Absorbens wird vor allem Ammoniak NH3 verwendet.
Die zur Abscheidung von SO x und/oder NO x führenden Reaktionen lassen sich dabei in folgende Reaktionsstufen einteilen:
a) Bildung freier Radikale durch Elektronenbestrahlung (und als Folge von Begleitreaktionen)
b) Oxidation von SO2 und NO x
c) Bildung von H2SO4 und HNO3
d) Reaktion mit NH3 zu festen Ammoniumverbindungen.
Alternativ wurde auch vorgeschlagen, die Ammoniumverbindungen wieder thermisch aufzuspalten, NH3 zurückzugewinnen und von den Endprodukten (O2, N2, SO2) das erhaltene Reichgas (SO2) weiterzuverarbeiten. Auch andere Absorbtionsmittel, z. B. CaO/Ca(OH)2, wurden vorgeschlagen bzw. eingesetzt.
Das Verfahren kann sowohl zur selektiven Abscheidung einer Schadstoffkomponente als auch zur simultanen Abscheidung mehrerer Schadstoffkomponenten, insbesondere SO x und NO x , eingesetzt werden.
Der Einsatz zur - zumindestens überwiegend - selektiven Abscheidung von NO x ist als eigenständiger Prozeß oder in Verbindung mit vor- oder nachgeschalteten Rauchgasentschwefelungsanlagen möglich. Im Vergleich zur simultanen Abscheidung werden hier zur selektiven Abscheidung von NO x nur relativ geringe Bestrahlungsdosen (ca. 0,3 bis 0,8 Mrad) benötigt, sodaß der apparative Aufwand gering gehalten werden kann. Besonders einfach, attraktiv und kostengünstig ist der Einsatz des EBDS-Verfahrens zur selektiven Entstickung nach (nasser) Rauchgasentschwefelung, da hier wegen der vergleichbaren Temperaturniveaus eine sonst aufwendige Temperierung des Rauchgases entfallen kann. Bei Nachrüstung eines mit einer derartigen Rauchgasentschwefelungsanlge ausgerüsteten Kraftwerksblockes ist (im Gegensatz zum vieldiskutierten SCR- Verfahren) in der Regel keine Betriebsunterbrechung erforderlich.
Eine selektive Rauchgasentstickung mittels Elektronenbestrahlung im Anschluß an eine (vorhandene) Entstaubungs/Rauchgasentschwefelungsstufe (z. B. Kalksteinnaßwäsche mit Bindung des SO2 zu Gips) kann beispielsweise in folgenden Verfahrensschritten erfolgen:
- Analyse des "entschwefelten" Rauchgases auf NO x und Rest-SO x -Gehalt
- Zumischung von Zusätzen, insbesondere Ammoniak, entsprechend der Beladung mit NO x und Rest-SO x (stöchiometrisches Verhältnis) sowie der Analysenwerte (SO x , NO x , NH3) des gereinigten Rauchgases
- Einstellung der optimalen Reaktionstemperatur (ca. 60-90°C).
- Bestrahlung des Gemisches mit Elektronenstrahlen
- Abscheidung der Reaktionsprodukte (mit Schlauch- oder Elektrofilter)
- Analyse und Abgabe der gereinigten Rauchgase in die Atmosphäre
Das Elektronenstrahlverfahren ist jedoch auch zur simultanen Abscheidung von SO x und NO x geeignet und von japanischer Seite hierfür ursprünglich auch vorgeschlagen worden. Die für die simultane Abscheidung benötigten Bestrahlungsdosen liegen jedoch in der Regel etwas höher (ca. 0,6 bis 3,0 Mrad), sodaß der apparative Aufwand in der Regel höher ist als bei der selektiven Entstickung. Dafür entfällt jedoch die Notwendigkeit einer gesonderten Entschwefelungsstufe. Insgesamt ergibt sich ein hocheffizientes, einfaches und kostengünstiges Verfahren, das besonders bei Neubauten gegenüber den bekannten thermisch-chemischen Verfahren vorteilhaft ist.
Bei einem solchen Simultan-Verfahren kann die Rauchgasreinigung prinzipiell etwa in folgenden Verfahrensschritten erfolgen:
- Entstaubung der Rauchgase
- Analyse des Rauchgases auf NO x - und SO x -Gehalt
- Zumischung von Zusätzen, insbesondere Ammoniak entsprechend der Beladung mit NO x und SO x (stöchiometrisches Verhältnis) sowie der Analysenwerte (SO x , NO x , NH3) des gereinigten Rauchgases
- Einstellung der optimalen Reaktionstemperatur (ca. 60-90°C)
- Bestrahlung des Gemisches mit Elektronenstrahlen
- Abscheidung der Reaktionsprodukte (mit Schlauch- oder Elektrofilter)
- Analyse und Abgabe der gereinigten Rauchgase in die Atmosphäre
Eine bekannte Anlage zur Durchführung des EBDS-Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Bei dieser Anlage wird in der Bestrahlungskammer (Reactor) das Rauchgas von zwei Seiten mit je einem Elektronenbeschleuniger (600-700 kV/ 17-60 mA) üblicher Bauart (mit Scanner) bestrahlt. Die maximale Strahlleistung beträgt somit 90 kW. Als Bestrahlungskammer dient ein Reaktor mit innen etwa kreisrunden Querschnitt vom Durchmesser ca. 2,6 m. Da Form und Abmessung der Kammer in Bezug auf Elektronenstrahlenergie und Geometrie der Strahlenquelle sowie die Anordnung der Elemente zueinander vom strahlentechnologischen Gesichtspunkte wenig effizient gewählt sind, ist auch die Dosisverteilung in der Kammer sehr inhomogen, wie beispielsweise aus der die Dosisverteilung in der Reaktionskammer der EBDS-Pilotanlage zeigenden Fig. 2 zu ersehen ist.
Nachteilig sind bei den bisher bekannt gewordenen EBDS-Versuchsanlagen und Vorschlägen für Pilot- und Großanlagen
a) die ungenügende wechselseitige Abstimmung der pro Zeiteinheit anfallenden Rauchgasmenge, Bestrahlungs(Reaktions)kammer- Abmessungen und Form und der Elektronenstrahlenergie und
b) die oft hohen Absorptionsverluste in den Elektronenbeschleuniger- und/ oder Bestrahlungskammerfenstern,
c) die inhomogene Bestrahlung der Rauchgase beim Durchgang durch die Bestrahlungskammer.
All dies beeinträchtigt den energetisch/strahlentechnischen Wirkungsgrad des Verfahrens und damit seine Wirtschaftlichkeit.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem durch geeignete Verfahrenführung (Schritte), durch geeignete Wahl der Strahlenenergie und durch wechselseitige Anpassung des Strahlenfeldes an Form und Abmessungen der Rauchgaskanäle und Reaktionskammern (Bestrahlungskammern) oben genannte Nachteile vermieden werden und ein optimaler strahlentechnischer Wirkungsgrad sichergestellt wird, was gleichsam zu einer Verringerung des apparativen Aufwands und der einzusetzenden Primärenergie und damit zu einer Optimierung des Verfahrens führt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Verfahrensschritte des Anspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 33 beschrieben.
Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind aus den Unteransprüchen 34 bis 49 ersichtlich.
Charakteristisch für alle Rauchgasreinigungsverfahren ist, daß pro Zeiteinheit relativ große Rauchgasmengen bei Normaldruck anfallen und "verarbeitet" werden müssen. Bei kohlebeheizten Kraftwerken werden beispielsweise pro MWh etwa 360 kg Steinkohle benötigt und 3600 cbm Rauchgas erzeugt. Bei einem Block von 100 MWel fallen somit ca. 360 000 cbm Rauchgas stündlich an. Die linearen Abmessungen der Rauchgaskanäle betragen bis zu etwa 5 m. Bei der technischen Realisierung des Elektronenbestrahlungsverfahren muß diesen Prämissen Rechnung getragen werden. Dies gilt insbesondere auch für die Energie (KeV) der einzusetzenden Elektronenstrahlung. Sie entspricht bei den für das EBDS-Verfahren vorzugsweise infragekommenden Gleichspannungs- Beschleunigern zahlenmäßig der Beschleunigungsspannung der Elektronen (kV). Sie ist für die Durchdringungsfähigkeit der erzeugten Elektronenstrahlung entscheidend und muß mit der Dichte des Rauchgases und den Abmessungen der Bestrahlungskammer (Reaktor) abgestimmt werden.
Weiterhin ist zur berücksichtigen, daß zweckmäßigerweise
a) die Strahlenaustrittsfenster der Beschleuniger aus Gründen der mechanischen Stabilität und thermischen Belastbarkeit sowie möglichst geringer Absorptionsverluste im Elektronenstrahl aus einer etwa 30 × 10-3 mm dicken Folie aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen sollten und
b) wegen der in der Regel erforderlichen (Luft) Kühlung der Fenster mindestens eine zweite Folie gleicher Art die Reaktorgefäßwandung am Strahleintritt abschließen sollte, um - aus Gründen der Betriebssicherheit - das Strahlenaustrittsfenster der Beschleuniger nicht direkt den Einflüssen des mit Schadstoffen und Zusätzen (z. B. Ammoniak) beladenen Rauchgases auszusetzen.
Fig. 3 a zeigt den typischen Verlauf der normierten Wirkungs-/Reichweite-Beziehung bei Eintritt eines Elektronenstrahles in ein Medium. Die Strahlenwirkung an der Eintrittsstelle beträgt etwa 60% des Maximums, erreicht bei R 100 dieses Maximum (= 100%), fällt dann wieder auf 60% (R 60) und weiter auf Null (R max ) ab. Bei einseitiger Bestrahlung kann man oft nur den Bereich bis R 60 ausnutzen, wobei man zusätzlich noch den 60%-Wert der Ionisierung als Maßstab für die Bemessung der Bestrahlungsmindestdosis zugrundelegen müßte. Um nominell eine größere Schichtdicke (Masse) wirksam bestrahlen zu können, wird oft vorgeschlagen, zwei (oder auch mehr) Beschleuniger gleicher Art so anzuordnen, daß ihre Strahlenfelder sich überdecken und additiv ein zwischen 60 und 100% Wirkung liegendes Strahlenfeld entsteht (vgl. Fig. 3b).
Die Fig. 3 a und b, die die Wirkung-Reichweite-Beziehung bei Elektronenstrahlen darstellen, gelten bei Vernachlässigung der Absorptionsverluste in Strahlaustrittsfenstern und Gefäßwandungen. Bei Berücksichtigung dieser Verluste wird ein mehr oder weniger großer Teil der Ionisationskurve am Anfang unwirksam. Die relativen Verluste werden umso größer je kleiner die Elektronenenergie ist. Bei dem oben genannten Strahlenaustrittsfenster, bestehend aus zwei Titan- Folien zu je 30 × 10-3 mm Dicke ergäbe sich z. B. ein Reichweiteverlust von ca. 0,027 g/cm2 bei einseitiger (Fig. 3 a) bzw. von 0,054 g/cm2 bei doppelseitiger (Fig. 3b) Bestrahlung.
Dieser Reichweiteverlust durch Absorption in Fenster/Wandung ist in 1. Näherung von der Elektronenenergie unabhängig und fällt bei niedrigen Elektronenenergien relativ stark ins Gewicht. Unterhalb 500 keV kann er mehr als 20%, unterhalb 300 keV sogar mehr als 50% ausmachen!
Verbunden mit derartigen Reichweiteverlusten sind auch erhebliche Verluste an nutzbarer Strahlleistung. Diese ist proportional zur Fläche unterhalb der Wirkungs-Reichweite - Kurve in Bild 4. Der energetische Wirkungsgrad des Verfahrens - und damit seine Wirtschaftlichkeit - sinkt mit kleiner werdender Elektronenenergie wegen der relativ immer stärker ins Gewicht fallenden Absorptionsverluste in den Elektronenstrahlfenstern. Es ist zwar bekannt, diese Fenster durch fensterlose Ausgänge mit Vakuumdruckstufen zu ersetzen, doch kann mit vertretbarem technischem Aufwand nur ein gebündelter Strahl und nicht ein aufgefächerter Strahl, wie er allgemein für die Bestrahlung großer Volumina benötigt wird, durch eine Druckstufe geleitet werden. Um große Volumina zu bestrahlen, müßte der Strahl dann erst nach Durchgang durch die Druckstufe, d. h. im Gasraum, aufgefächert werden, was durch die Streuung der Elektronen an den Gasmolekülen erschwert wird.
Technisch sinnvoller ist es daher, mit einem bandförmigen oder bereits im Vakuum aufgefächerten Elektronenstrahl zu arbeiten, diesen durch die obengenannte Elektronenstrahlfenster in den Arbeitsraum treten zu lassen und Elektronenenergien oberhalb 500 keV, vorzugsweise im Bereich 600 bis 1000 keV, zu verwenden. Dies ist auch deshalb vorteilhaft, da hier dann die effektiven (Rest) Reichweiten bei einseitiger Bestrahlung etwa zwischen 1,5 m (600 keV) und 3,2 m (1000 keV) und bei doppelseitiger Bestrahlung etwa zwischen 2,5 m (600 keV) und 5,0 m (1000 keV) liegen und etwa mit den linearen Abmessungen der Rauchgaskanäle korrelieren. Auf diese Weise würden gleichsam
a) die Reichweite (Energie)-Verluste minimiert,
b) der energetische Wirkungsgrad des Verfahrens erhöht und
c) die Reichweite der Strahlen den üblichen linearen Abmessungen der Rauchgaskanäle angepasst werden.
Die Form der in die Rauchgaskanäle integrierten Bestrahlungskammer muß dabei in der Regel mit der durch die Erzeugung der Elektronenstrahlung und durch Streueffekte bestimmten Geometrie des Strahlenfeldes abgestimmt werden, um einen möglichst optimalen Wirkungsgrad zu erhalten.
Der Forderung nach einer möglichst guten Nutzung der eingesetzten Elektronenstrahlung steht im allgemeinen die nach einer möglichst gleichmäßigen Bestrahlung des Bestrahlungsgutes, hier Rauchgas, gegenüber. Beide Forderungen widersprechen sich in der Regel. Bei einseitiger Bestrahlung ist daher meistens nur ein Wirkungsgrad von maximal 50% erreichbar, oft auch noch weniger. Konzeptionell hat man versucht, eine möglichst homogene Bestrahlung der Rauchgase durch Aufbau eines quasihomogenen Bestrahlungsfeldes, das durch Überlagerung der Bestrahlungsfelder zweier oder mehrerer Beschleuniger gebildet wird, zu bewirken. In diesem Sinne hat man auch bei den bisher bekannten EBDS-Anlagen versucht, durch paarweisen Einsatz von "Elektronenkanonen" eine möglichst homogene Bestrahlung mit der erforderlichen Dosis zu bewirken. Dies ist jedoch nur mit einer Über- bzw. Unterstrahlung einzelner Partien des Bestrahlungsgutes (Rauchgas) und einem Verlust an Wirkungsgrad möglich.
Nimmt man beispielsweise für das EBDS-Verfahren mit Simultanabscheidung eine Bestrahlungsdosis von 1,5 Mrad (15 Kilo Gray) und einen Wirkungsgrad von 75% an, so erfordert die bei einem Kraftwerksblock von 100 MWel anfallende Rauchgasmenge eine installierte Elektronenstrahlleistung von ca. 2,5 MW. Bei einer selektiven Entstickung nach dem EBDS-Verfahren wäre - wenn man eine Bestrahlungsdosis von 0,6 Mrad (6 KiloGray) zugrunde legt - unter sonst gleichen Voraussetzungen immer noch eine installierte Elektronenstrahlleistung von etwa 1,0 MW nötig. Derartige Strahlleistungen erfordern beim heutigen Stand der Technik einen simultanen Einsatz einer Vielzahl von Elektronenbeschleunigern und/oder Bestrahlungsköpfen.
Da bekannt ist, daß beim EBDS-Verfahren die benötigte Strahlendosis nahezu unabhäng von der Dosisleistung ist, wird nach dem Erfindungsgedanken daher eine stufenweise nacheinander erfolgende Bestrahlung des Rauchgases mit Teildosen entsprechend der Stufenzahl (Beschleuniger und/oder Beschleunigerkopfzahl) und Durchmischung zwischen den einzelnen Stufen derart vorgeschlagen, daß die Gesamtdosis der gewünschten Bestrahlungsdosis entspricht (Mehrstufenbetrieb). Das Mehrstufenprinzip erlaubt einerseits eine maximale Nutzung der Elektronenstrahlung in jeder Einzelstufe, ohne ein homogenes Strahlenfeld erzeugen zu müssen, und liefert andererseits infolge der statistischen Durchmischung zwischen den einzelnen Bestrahlungsstufen mit wachsender Stufenzahl ein zunehmend homogen bestrahltes Rauchgas. Es wird hierdurch eine quasihomogene Bestrahlung bei gleichzeitig besserer Strahlnutzung (Wirkungsgrad auch unter Berücksichtigung der Fensterverluste größer als 75%) und damit eine Senkung des Energie-Einsatzes und der Kosten ermöglicht.
Um das Verfahren wirksam zu gestalten, müssen die linearen Abmessungen der Bestrahlungskammern annähernd gleich der effektiven Reichweite der eingesetzten Elektronenstrahlen sein, bzw. umgekehrt diese an die üblichen - vom Durchsatz bestimmten Abmessungen der Bestrahlungskammern - entsprechend angepaßt sein. Weiterhin sollen mindestens 2 vorzugsweise jedoch 3 oder mehr Stufen in Serie eingesetzt werden und eine Linie bilden, wobei zwischen den Stufen Mittel zur turbulenten Durchmischung des Bestrahlungsgutes vorgesehen sind (z. B. Gebläse, Impeller, Leitbleche).
Es ist selbstredend, daß bei ausreichender Zahl serieller Stufen und somit hinreichend homogener Bestrahlung zwei oder mehr dieser Serien-Einheiten (Linien) auch wieder parallel betrieben werden können, falls dies im Einzelfall zweckmässig erscheint.
Auch ist das Verfahren gemäß dem Erfindungsgedanken nicht auf den an sich bekannten Einsatz von Ammoniak als Absorbens begrenzt. Auch andere Stoffe ähnlicher Art wären denkbar, insbesondere wenn damit die erforderliche Bestrahlungsdosis gesenkt werden kann und/oder andere Reaktionsprodukte erhalten werden sollen. Eine Senkung der Dosis kann auch durch Zugabe reaktionsbeschleunigender Additive und/oder Wasserzusätze und/oder zusätzliche elektrische Felder innerhalb der Bestrahlungskammern erreicht werden. In Verbindung mit den oben genannten Maßnahmen ist damit eine weitere Steigerung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegeben.
In den Fig. 4 bis 11 sind Ausführungsbeispiele von Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Für die einander entsprechenden Bauelemente werden in den einzelnen Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die aus Fig. 4 ersichtliche Anlage weist drei in Serie geschaltete Elektronenbestrahlungseinrichtungen 1 auf, die jeweils eine Teilbestrahlungsdosis abgeben. Die Teildosen ergeben in ihrer aufsummierten Wirkung die gewünschte Gesamtbestrahlungsdosis, die z. B. auch von fünf einzelnen Elektronenbestrahlungseinrichtungen geliefert werden könnte. Nach jeder Elektronenbestrahlungseinrichtung ist eine Durchmischungseinrichtung 2 angeordnet, die das bestrahlte Rauchgasgemisch durchmischen. Bevor das Rauchgas in die erste Bestrahlungsstufe eintritt, wird es in einer Auffangvorrichtung 3 von Flugasche gereinigt und in einer Zusatzeinrichtung 4 mit z. B. Ammoniak in vorzugsweise stochiometrischen Verhältnis zu Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoffoxid (NO x ) angereichert. Eine Einrichtung 5 dient zur Temperaturregelung des Gemisches, dem nach Durchlauf der Elektronenbestrahlungs- und Durchmischungseinrichtungen 1 bzw. 2 vor dem Abzug in den mit 6 bezeichneten Schlot in einer Auffangeinrichtung 7 die Reaktionsprodukte (Ammonium-Sulfat/Nitrat) entzogen werden. Hierbei handelt es sich um pulvrige Ausfälle.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Anlage erfolgt das Abfangen der Flugasche, in der Auffangvorrichtung 3, die Zugabe der Zusätze mittels der Zusatzeinrichtung 4 und die Temperaturregelung mit Hilfe der Einrichtung 5 wiederum am Eingang der Verfahrenslinie. Hingegen wird die Abscheidung der Reaktionsprodukte (pulvrige Ausfälle) dezentral nach jeder Bestrahlungs- und Durchmischungsstufe 1 bzw. 2 durch dezentrale Einrichtungen 7 durchgeführt.
Gemäß der Ausführungsvariante nach Fig. 6 wird die Flugasche am Anfang der Verfahrenslinie abgefangen. Die pulvrigen Ausfälle werden am Ende der Verfahrenslinie ausgefällt. Der Zusatz von Zusätzen, z. B. von Ammoniak oder evtl. anderen Stoffen, die Temperaturregelung und die Bestrahlung erfolgen dezentral stufenweise.
Wiederum eine andere Variante zeigt Fig. 7. Hier wird nur die Flugasche am Eingang am Eingang der Verfahrenslinie (zentral) abgefangen, während die übrigen Verfahrensschritte modulartig aufgebaut sind und jeweils Zusatzzugabe, Temperaturregelung, Bestrahlungsteil und Abscheidung der pulvrigen Ausfälle beinhalten. Es handelt sich praktisch um eine Kombination der Anlagen aus den Fig. 5 und 6.
Bei allen Verfahrensvarianten sind selbstverständlich auch die erforderlichen Hilfs- und Meßmittel, z. B. Pumpen, Abscheider, Filter, Temperieraggregate, Meß- und Steuereinrichtungen für die Zusammensetzung des ein- und ausgehenden Rauchgases, die Reaktionstemperatur und die geregelte Zugabe der Zusätze integriert.
Die in den Fig. 4 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele zeigt Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie vornehmlich für die simultane Abscheidung von SO x und NO x in Betracht kommen. Es ist selbstredend, daß bei Einsatz der in den Fig. 4 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele zur selektiven Abscheidung von NO x vor bzw. nach einer Rauchgasentschwefelungsanlage die mit 6 bezeichneten Schlote bzw. die mit 3 bezeichneten Auffangvorrichtungen für Flugasche entfallen können, da diese in der Regel den Entschwefelungsanlagen nach- bzw. vorgeschaltet sind.
Einen speziellen Aufbauvorschlag einer Simultananlage nach dem Erfindungsgedanken für einen Kraftwerksblock 100 MWel zeigt Fig. 8, wobei die elektrischen Versorgungseinrichtungen mit 8 bezeichnet sind.
Hierbei wird von folgenden Annahmen ausgegangen:
- Feuerungsanlage für Steinkohle mit 1% S-Gehalt
- erzeugte Rauchgasmenge M = 360 000 m3/h
- Wirkungsgrad = 75%
- Rauchgasdichte g = 1,3 kg/m3
- Bestrahlungsdosis D = 1,5 Mrad
Hieraus ergibt sich die benötigte Strahlleistung L 100 der Beschleunigeranlage für einen 100 MWel-Block zu
Für die Bestrahlung werden also 2,6% der Blockleistung benötigt! Dieses wäre weniger als bei anderen chem.-therm. Rauchgasreinigungsverfahren. Die benötigte Strahlleistung von 2,6 MW könnte z. B. realisiert werden mit drei Bestrahlungsanlagen 800 KW / 1000 KW, von denen jede fünf Bestrahlungsköpfe mit einer Leistung von 800 KV / 250 mA besitzt.
Gemäß der in Fig. 8 dargestellten Anlagen können die fünf Bestrahlungsköpfe jeder Teilanlage im Sinne des Erfindungsgedankens in Serie geschaltet werden, wobei zwischen den Stufen durchgemischt wird, sodaß sie eine Teillinie für 1/3 der Rauchgasmenge bilden, d. h. 120.000 m3/h. Die drei Teillinien können dann wahlweise wiederum in Serie oder im Parallelbetrieb (wie in Fig. 8 dargestellt) gefahren werden, wobei jede Teillinie wahlweise auch unabhängig von den anderen betrieben oder stillgelegt werden kann. Dadurch ist eine individuelle Anpassung an die jeweils gefahrene Last möglich. Primär wird zunächst nur eine Linie eingesetzt; erst dann, wenn bei ausreichender Durchmischung die Kapazität der einen Linie nicht ausreicht, ist es vorgesehen, sukzessiv die anderen einzusetzen.
Bei Einsatz der in Fig. 8 gezeigten Anlage zur selektiven Entstickung kann wegen der erforderlichen niedrigeren Bestrahlungsdosis (etwa 0,6 Mrad) ein entsprechend größerer Kraftwerksblock (etwa 250 MWel) entstickt werden, bzw. es wird in diesem Fall für den vorstehend genannten Kraftwerksblock von 100 MWel nur eine der drei in Fig. 8 gezeigten Teilanlagen benötigt.
Gemäß der in Fig. 8 dargestellten Anlage können die fünf Bestrahlungsköpfe jeder Teilanlage im Sinne des Erfindungsgedankens in Serie geschaltet werden, wobei zwischen den Stufen durchmischt wird, und sie eine Teillinie für 1/3 der Rauchgasmenge bilden, d. h. 120 000 m3/h. Die drei Teillinien können dann wahlweise wiederum in Serie oder im Parallelbetrieb (wie in Fig. 8 dargestellt) gefahren werden, wobei jede Teillinie wahlweise auch unabhängig von den anderen betrieben oder stillgelegt werden kann. Dadurch ist eine individuelle Anpassung an die jeweils gefahrene Last möglich. Primär wird in Serie gefahren; erst dann, wenn bei ausreichender Durchmischung der Durchsatz des gereinigten Rauchgases nicht ausreicht, ist es vorgesehen, den Parallelbetrieb durchzuführen.
Der konstruktive Aufbau einer der in Fig. 8 beschriebenen drei Teillinien ist beispielhaft in Fig. 9 gezeigt.
Die Bestrahlungsanlage ist in separaten Räumen 9 a und 9 b untergebracht, wobei der Rauchgaskanal 10 mit den Bestrahlungskammern (11) und den dazwischenliegenden Durchmischungsstufen (2) im eigentlichen Bestrahlungsraum (9 b) unterhalb der Erdoberfläche liegt, so daß hier ein Minimum an baulichem Strahlenschutz erforderlich ist. Die Zu- und Abführung der zu behandelnden Rauchgase erfolgt - ebenfalls aus Gründen des Strahlenschutzes - aus den oberirdisch angeordneten üblichen Rauchgaskanälen über labyrinthförmig ausgebildete Schächte (12) mit der für die Streustrahlungsabschirmung erforderlichen Dicke.
Außerhalb des Bestrahlungsraumes (9 b) sind in dem rauchgaszuführenden Kanal eine Auffangvorrichtung für Flugasche und Staub (3) und eine Einrichtung zur Zugabe von Zusätzen, z. B. H2O, NH3, (4) sowie eine Temperiervorrichtung (5) der Bestrahlungsstufe vorgeschaltet. Im Ausgangskanal werden die entstandenen Reaktionsprodukte, z. B. Amonium-Sulfat/Nitrat, in der Auffangvorrichtung (7) dem Rauchgas entzogen. Es ist selbstredend, daß die Auffangvorrichtung (3) entfallen kann, falls das zugeführte Rauchgas schon vorher von Flugasche und Staub gereinigt wurde.
Zu der in Fig. 9 beschriebenen Teillinie besteht die Bestrahlungsanlage beispielhaft aus fünf Stufen mit je einem Bestrahlungskopf (1) üblicher Bauart (mit Scanner) und einer zentralen elektrischen Versorgungseinheit (8) (z. B. einem Hochspannungskaskadengenerator).Die einzelnen Bestrahlungsköpfe (1) sind äquidistant sternförmig über T-förmige Flansche (13) an die Versorgungseinheit (8) angeflanscht. Ihre äußeren Mäntel bilden einen gemeinsamen - auf Erdpotential liegenden - Druckkessel, der zwecks besserer Isolation, Kühlung und Berührungssicherheit der Hochspannungskomponenten mit Druckgas (z. B. 6 atü Schwefelhexafluorid) gefüllt ist.
Die konzentrische Anordnung der (Hochspannungs-) Versorgungseinheit und der Bestrahlungsköpfe ermöglichen einen platzsparenden, zweckmäßigen und wartungsfreundlichen Aufbau der Anlage.
Die Einstellung, Steuerung und Regelung der elektrischen Parameter (Hochspannung, Strahlstrom usw.) erfolgt für die Anlage zentral und einheitlich.
Der prinzipielle Aufbau einer der fünf Bestrahlungsstufen der in Fig. 9 beschriebenen Teillinie wird in Fig.10a und der zugeordneten Seitenansicht 10b gezeigt.
Der Bestrahlungskopf (1) besteht hier aus einer evakuierten, vielstufigen Beschleunigerröhre (14) mit einer auf negativem Hochspannungspotential (gegen Erde) angeordneten Elektronenkanone (15). In ihr werden die Elektronen erzeugt und unter Einwirkung der anliegenden Gleichspannung von vorzugsweise 600 bis 1000 kV auf die dementsprechende Energie (600 bis 1000 keV) beschleunigt. Die Hochspannungspole (16) der einzelnen Beschleunigerröhren sind bei dieser Anordnung durch konzentrisch innerhalb der flanschartigen, mit Druckgas isolierten, Verbindungen (13) liegenden Zuführungen (17) mit dem Hochspannungspol der nicht gezeigten Versorgungseinheit (8) verbunden. Bei dieser Anordnung werden die bei anderen Ausführungen oft störungsempfindlichen Kabelverbindungen vermieden und im genannten Spannungsbereich ein Höchstmaß an Betriebssicherheit erreicht.
Die in der Elektronenkanone (15) erzeugten, in der Beschleunigerröhre (14) beschleunigten Elektronenstrahlen (18) werden mittels eines Ablenkmagneten (19) im Scanner (20) aufgefächert. Die aufgefächerten Elektronenstrahlen (18 a) treten dann durch ein für Elektronenstrahlen weitgehend transparentes dünnes Fenster (21), vorzugsweise aus einer 15-30 mµ dicken Folie aus Titan oder einer Titanlegierung, in den Zwischenraum (22) und nach Durchdringen eines benachbarten zweiten Fensters (23) etwa gleicher Transparenz in die in den Rauchgaskanal integrierte Bestrahlungskammer (11) ein.
Das Doppelfenster wird im Zwischenraum (22) zwischen beiden Fenstern (21) und (23) durch einen Gasstrom (24), vorzugsweise einem Inertgas oder durch einen rauchgasfreien Luftstrom, gekühlt, im die durch teilweise Absorption der Elektronen im Fenstermaterial entstehende Wärme abzuführen. Dabei können an die Bestrahlungskammer (11) abschließenden Fenster (23), das keine (wesentliche) Druckdifferenz aufzunehmen hat, Vorrichtungen (25) vorgesehen werden, um es kontinuierlich oder diskontinuierlich während des Betriebes und/oder in Betriebspausen zu reinigen und/oder zu erneuern. Derartige Vorrichtungen (25) können z. B. aus ablaufenden oder reversierenden Auf- und Abwicklern mit Abstreifvorrichtung bestehen.
Wird ein rauchgasfreier Luftstrom zur Kühlung verwendet, so kann er nach passieren des Zwischenraumes (22) in den Eingang der Bestrahlungskammer (11) zurückgeführt werden, damit die durch Wechselwirkung mit der Elektronenstrahlung entstandenen Reaktionsprodukte, insbesondere Ozon, die direkte Elektronenstrahlwirkung im Rauchgas verstärken.
Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber bekannten Fensteranordnungen besteht darin, daß
- das den evakuierten Scanner (2) abschließende, unter einer Druckdifferenz von etwa 1 atü stehende Fenster (21) nicht dem direkten Einfluß des Rauchgases (26) ausgesetzt ist und somit Korrosionseinflüsse und Ablagerungen vermieden werden,
- das die Bestrahlungskammer (11) abschließende Fenster (23) gereinigt und/ oder erneuert werden kann,
- aufgrund der Luftkühlung die Energieverluste im Doppelfenstersystem bei den in Betracht kommenden Elektronenenergien (600 bis 1000 keV) klein gehalten werden können (z. B. under 15%) und
- mechanisch empfindlichere Fenster mit hohen Verlustraten, wie sie beispielsweise als Einfachfenster mit Stegunterstützung, teilweise mit Wasserkühlung für Elektronenstrahlen mit Energien kleiner als 500 keV eingesetzt werden, vermieden werden können.
Auch hieraus resultieren wiederum Lebensdauer, Betriebssicherheit und Effizienz der Vorrichtung.
Die nach Durchtritt durch das Doppelfenstersystem in die Bestrahlungskammer (11) eintretenden energiereichen Elektronenstrahlen treten hier bei gleichzeitiger Aufstreuung mit dem Rauchgas und seinen Schadstoffen und Zusätzen in Wechselwirkung und verlieren dabei sukzessiv ihre Energie. Die Energieverteilung im dabei entstehenden dreidimensionalen Strahlenfeld, gekennzeichnet durch seine Isodosenverteilung (27), ist durch die Geometrie (in Fig. 10 z. B. durch die Auffächerung) der primären Elektronenstrahlung, ihrer energieabhängigen Restreichweite R R bei Austritt aus dem Doppelfenstersystem und der ebenfalls energieabhängigen Aufstreuung vorgegeben. Während die Restreichweite R R mit wachsender Energie der (primären) Elektronenstrahlung zunimmt, wird die Aufstreuung mit wachsender Energie geringer. Dementsprechend ergeben sich bei unterschiedlichen primären Elektronenenergien (Beschleunigungsspannungen) unterschiedliche Feldverteilungen (Isodosen) der in Fig. 10 skizzierten Art.
Damit gemäß dem Erfindungsgedanken einerseits ein möglichst großer Teil des Strahlenfeldes für die Bestrahlung des Rauchgases genutzt werden kann, andererseits aber der Rauchgaskanal und die Bestrahlungskammer (11) nicht unnötig groß gemacht werden sollen, werden Form und Größe der Bestrahlungskammer (11) so bemessen, daß sie das Strahlenfeld räumlich möglichst vollständig, vorzugsweise aber mindestens die 5%-Isodosen-Kennlinie umschließt, wobei gleichzeitig ein Zusammenwirken mit der Temperiervorrichtung (5) die Wandung der Bestrahlungskammer (11) entsprechend der günstigsten Reaktionstemperatur des Rauchgases temperiert wird. Auf diese Weise wird eine hohe Nutzung der in die Bestrahlungskammer eingestrahlten Elektronenstrahlung bei allerdings inhomogener Dosisverteilung im durchströmenden Rauchgas erzielt.
Eine Homogenisierung der Dosisverteilung im Rauchgas wird nach dem Erfindungsgedanken dadurch erzielt, daß mehrere derartige Bestrahlungsstufen zu einer (Teil) Linie in Reihe betrieben werden, wobei das durchströmende Rauchgas zwischen den Stufen durchmischt wird, und die Soll-Bestrahlungsdosis der (Teil) Linie sich aus der (mehrfach gefalteten) Wirkung der Einzelstufen ergibt.
Die Durchmischung selbst kann dabei auf unterschiedliche Weise erfolgen.
Fig. 11 gibt hierfür die Beispiele a, b und c. Die Abbildungen stellen im Prinzip einen Schnitt längs der Linie E-F der Fig. 9 dar. Der Einfachheithalber sind jedoch nur drei (der fünf in Fig. 9 gezeigten) Bestrahlungsköpfe (1) dargestellt. In Fig. 11 strömt das zu bestrahlende Rauchgas (26) von der linken Bildseite durch die Zusatz- und Temperiereinrichtung (4, 5) durch den labyrinthartigen Kanal (12) in die unterirdisch liegende Bestrahlungszone mit den drei Bestrahlungskammern (11) und gelangt über einen weiteren labyrinthartigen Kanalabschnitt (12) in die Auffangvorrichtung (7) und von dort weiter (in den nicht dargestellten Kamin). Zwischen den drei Bestrahlungskammern wird das Rauchgas in zwei Durchmischungsstufen durchmischt.
In Beispiel 11a bestehen die Durchmischungsstufen aus (rotierenden) Gebläsen (28). In Beispiel 11b wird die Durchmischung durch eine (Turbulenzen erzeugende) Gestaltung des Rauchgaskanals zwischen den Bestrahlungskammern (1), z. B. durch mehrfach geknickte Kanalabschnitte (29) erzielt. In Beispiel 11c sind schließlich zusätzlich noch Stau- und/oder die Strömungsrichtung bestimmenden Elemente (30), z. B. spezielle Gitter oder Lamelleneinsätze, zur Durchmischung vorgesehen.
Es ist selbstverständlich, daß derartige Durchmischungshilfen einzeln für sich oder auch kombiniert eingesetzt werden können.

Claims (49)

1. Verfahren zur selektiven oder simultanen Abscheidung von Schadstoffen, insbesondere Schwefel- und/oder Stick(stoff)oxiden aus Rauchgasen durch Bestrahlung der Rauchgase mit Elektronenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren stufenweise zeitlich nacheinander durchgeführt wird, wobei die Bestrahlung des Rauchgases stufenweise nacheinander mit Teilbestrahlungsdosen erfolgt, die gewünschte Gesamtbestrahlungsdosis sich als Summe der Teildosen ergibt und das Rauchgas zwischen den Bestrahlungsstufen durchmischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, jeweils eine Verfahrenslinie bildende Stufen verwendet werden, die mit mindestens je einem Elektronenbeschleuniger oder Elektronenbeschleunigerkopf als Elektronenstrahlquelle ausgerüstet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang jeder Verfahrenslinie Flugasche, Staub und andere im Rauchgas enthaltene Partikel abgeschieden werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung mittels eines elektrostatischen Abscheiders durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zusätze nach Abzug der Flugasche, Staub und Partikel vor den Bestrahlungsstufen zentral zugegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zusätze nach Abzug der Flugasche, Staub und Partikel vor jeder der einzelnen Bestrahlungsstufen dezentral zugegeben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas auf die günstigste Reaktionstemperatur eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze ganz oder teilweise aus Ammoniak bestehen.
9. Verfahren nach Anspruch 5,6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze teilweise reaktionsbeschleunigende Stoffe enthalten.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ammoniak- Zusätze in stöchiometrischem Verhältnis zu Schwefeloxid (SO x ) und Stickoxid (NO x ) verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Temperaturbereich von 60° bis 100°C gearbeitet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Reaktionsprodukte am Ende der Verfahrenslinie vor dem Einblasen in den Kamin (Schlot) zentral durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Reaktionsprodukte nach jeder Bestrahlungsstufe dezentral durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte als pulverige Ausfälle gewonnen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Reaktionsprodukte mittels elektrostatischer Abscheider erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte mittels Filter gewonnen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas zwischen den Bestrahlungsstufen durch statische Mittel turbulent durchmischt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Leitbleche verwendet werden.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß Staustufen verwendet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrfach geknickte Rauchgaskanalabschnitte verwendet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rauchgas zwischen den Bestrahlungsstufen durch dynamische Mittel durchmischt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpen verwendet werden.
23. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die Verwendung von Gebläsen.
24. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammern der Form des Bestrahlungsfeldes angepaßt und ihre Abmessungen annähernd gleich der effektiven Reichweite der verwendeten Elektronenstrahlung in der Bestrahlungskammer gewählt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammern das Strahlenfeld räumlich möglichst vollständig, vorzugweise aber mindestens ihre 5%-Isodosenkennlinie, umschließen.
26. Verfahren nach Anspruch 7 und 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammerwandungen entsprechend der günstigsten Reaktionstemperatur des Rauchgases temperiert werden.
27. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der verwendeten Elektronenstrahlung mindestens 500 keV beträgt.
28. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der verwendeten Elektronenstrahlung vorzugsweise im Bereich 600 bis 1000 keV verwendet wird.
29. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 24, 25, 26, 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bestrahlungsstufen einer Verfahrenslinie je einen Elektronenbeschleuniger, bestehend aus einem separaten oder integrierten Beschleunigerkopf mit Beschleunigerröhre und Fenstersystem und einer elektrischen Versorgungseinheit, als Strahlenquelle enthalten.
30. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 24, 25, 26, 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bestrahlungsstufen einer Verfahrenslinie je einen Beschleunigerkopf mit Beschleunigerröhre und Fenstersystem enthalten, die zentral von einer elektr. Versorgungseinheit parallel gespeist werden.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rauchgasparameter wie Durchsatz, Temperatur, Eingangs- und Ausgangszusammensetzung laufend oder zumindestens intermittierend erfaßt und mittels eines Prozeßrechners die Verfahrensparameter wie Betriebsdaten der Bestrahlungsanlagen, Zugabe der erforderlichen Zusätze nach Art und Menge, Reaktionstemperatur so geregelt werden, daß der gewünschte Abscheidegrad der Schadstoffe erreicht oder übertroffen wird.
32. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 12, 15, 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Verfahrenslinien parallel betrieben werden.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel betriebenen Verfahrenslinien mengenmäßig je einen Rauchgasteilstrom zugeordnet und je nach Rauchgasanfall separat zu- oder abgeschaltet werden.
34. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß einer Auffangvorrichtung (3) für Flugasche und einer Zusatzeinrichtung (4) mindestens zwei Elektronenbestrahlungseinrichtungen (1) in Serie nachgeordnet sind, denen jeweils eine Durchmischungseinrichtung (2) zugeordnet ist, und daß sich an die seriengeschalteten Elektronenbestrahlungseinrichtungen (1) eine die Reaktionsprodukte aufnehmende Auffangeinrichtung (7) und ein Schlot nachgeordnet sind.
35. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß sich an eine Auffangvorrichtung (3) für Flugasche und an eine Zusatzeinrichtung (4) mindestens zwei Bestrahlungsstufen anschließen, die jeweils eine Elektronenbestrahlungseinrichtung (7), eine Durchmischungseinrichtung (2) und eine Auffangeinrichtung (7) für die Reaktionsprodukte aufweisen, und daß die letzte Auffangeinrichtung (7) direkt an den Schlot (6) angeschlossen ist.
36. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß einer Auffangvorrichtung (3) für Flugasche eine mindestens zweistufige Bestrahlungsanordnung nachgeordnet ist, daß jede Stufe eine Zusatzeinrichtung (4), eine Temperaturregeleinrichtung (5) und eine Elektronenbestrahlungseinrichtung (1) aufweist, und daß die letzte Stufe an eine Auffangvorrichtung (7) für die Reaktionsprodukte mit nachgeordnetem Schlot (6) angeschlossen ist.
37. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß einer mindestens zweistufigen Bestrahlungsanlage eine Auffangvorrichtung (3) für Flugasche vorgeschaltet und ein Schlot (6) nachgeschaltet sind, und daß jede Stufe der Bestrahlungsanlage aus einer Elektronenbestrahlungseinrichtung (1), einer Durchmischungseinrichtung (2), einer Zusatzeinrichtung (4), einer Temperaturregeleinrichtung (5) und einer Auffangeinrichtung (7) für die Reaktionsprodukte besteht.
38. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 33 und einem der Ansprüche 34 bis 37, gekennzeichnet durch die Verwendung von mindestens zwei seriellen Verfahrenslinien parallel zueinander.
39. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenstersystem aus zwei für Elektronenstrahlen weitgehend transparenten Fenstern besteht, von denen das eine die Beschleunigerröhre gegen den Außenraum und die andere die Bestrahlungskammer abschließen, beide Fenster in Richtung der primären Elektronenstrahlen in Reihe angeordnet sind und der Zwischenraum mit einem durchströmenden Gas gekühlt wird.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen beiden Fenstern mit einem Inertgas (z. B. N2) gekühlt wird.
41. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen beiden Fenstern mit einem rauchgasfreien Luftstrom gekühlt wird.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom nach passieren des Zwischenraumes zwischen beiden Fenstern in den Eingang der zugehörigen Bestrahlungskammer geführt wird und seine durch Wechselwirkung mit der Elektronenbestrahlung entstandenen Reaktionsprodukte den Abscheideeffekt im Rauchgas verstärken.
43. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das die Beschleunigerröhre abschließende Fenster aus einer 15 bis 40 µm dicken Folie aus Titan oder einer Titanlegierung besteht.
44. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bestrahlungskammer abschließende Fenster aus einer 15 bis 40 µm dicken Folie aus Titan oder einer Titanlegierung, bzw. aus einer anderen Metallfolie (z. B. Aluminium) mit entsprechender Transparenz für die Elektronenstrahlen besteht.
45. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bestrahlungskammer abschließende Fenster mit Vorrichtungen versehen sind, um es kontinuierlich oder diskontinuierlich während des Betriebes und/oder in Betriebspausen zu reinigen und/oder zu erneuern.
46. Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus ablaufenden oder reversierenden Auf- und Abwicklern mit Abstreifvorrichtungen bestehen.
47. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsanlage aus mindestens zwei Bestrahlungsköpfen und einer zentralen elektrischen Versorgungseinheit besteht, wobei die Bestrahlungsküpfe äquidistant über T-förmige Flansche an die Versorgungseinheit angeflanscht sind, ihre äußeren Mäntel mit dem der Versorgungseinheit einen gemeinsamen Druckkessel bilden und die Hochspannungspole der Beschleunigerköpfe mit dem der Versorgungseinheit über konzentrisch innerhalb der T-förmigen Flansche liegenden Zuführungen verbunden sind.
48. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 30 oder nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des gemeinsamen Druckkessels auf Erdpotential liegt.
49. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 30 oder nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkessel mit einem unter Druck stehenden Isoliergas, z. B. Schwefelhexafluorid unter 4-6 atü, gefüllt ist.
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