DE3616800C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Gasreinigung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß NO_x und SO₂ in Gasform in Nebel und/oder feste Partikel verwandelt werden können, indem die Abgase mit einer ionisierenden Strahlung (Gamma-, UV-, Elektronen- oder α-Strahlung) beaufschlagt werden. Diese Methode, mit all ihren Nebenforderungen bzgl. der Abgasvorbehandlung und Abscheidungstechniken, ist aus den DE-OS 24 01 316, DE-OS 29 52 458, DE-OS 29 52 589, DE-OS 30 20 301 oder DE-OS 34 03 726 bekannt. Allerdings erfolgt hierbei - oder in anderen noch weniger effektiven Einrichtungen - die Bestrahlung der strömenden Medien vorzugsweise mit flächenförmigen Strahlenquellen, durch Mehrfachbestrahlung mit vorzugsweise zwei gegenüberliegenden Strahlenquellen oder durch eine zentral im Strömungskanal angeordnete Strahlenquelle. Mittels aktiver Maßnahmen wird zwar eine Homogenisierung des Mediums bzw. eine Anpassung des Strömungsprofils an die Dosisverteilung des Strahlers (Leitbleche, Drallvorrichtungen, Propeller, Ausgleichsvolumen) angestrebt, um damit eine homogene Bestrahlung des Abgasstromes zu erreichen, die Maßnahmen führen jedoch zu großvolumigen Bauweisen, hohen Kosten und unflexibler Betriebsweise.

In der DE-OS 36 13 338 ist ein Verfahren der e. g. Art beschrieben, bei dem die Strahlungsenergie in mindestens einer der Zusammensetzung der abzuscheidenden Stoffe angepaßten Frequenz zugeführt wird.

Des weiteren ist in der DE-OS 36 08 291 ein Verfahren beschrieben, bei welchem die Bestrahlung des Rauchgases stufenweise nacheinander mit Teilbestrahlungsdosen erfolgt, wobei das Rauchgas zwischen den Bestrahlungsstufen durchmischt wird.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht darin, das e. g. Verfahren und die e. g. Einrichtung derart auszugestalten, daß bei vorgegebenem Rauchgasvolumenstrom und vorgegebener Strahlenquelle eine gute Ausnutzung der Strahlenquelle und eine homogene Verteilung der Dosis im Rauchgas zu erreichen ist, wobei dies mit nur einem Strahler gelingen und eine gute Regelbarkeit bezüglich des Rauchgasvolumenstromes erzielt werden soll.

Die Lösung ist erfindungsgemäß in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben und in den Merkmalen des Anspruches 2 beschrieben.

Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung wieder.

Das zu bestrahlende Rauch- bzw. Abgas wird demnach erfin­ dungsgemäß so geführt, daß der gesamte Volumenstrom den Bereich der höchsten Dosis mit der größten Geschwindigkeit passieren muß. Vorzugsweise werden zwei gleiche Teilgas­ ströme dabei so umgelenkt und wieder miteinander vereinigt, daß die Strömung in Richtung oder entgegengesetzt der Strah­ lung ausgebildet ist (Winkel, T-Stück, Hosenrohr mit Strah­ lenquelle in der Verzweigung). Im Bereich niedriger Dosis­ leistung wird die Rauchgasgeschwindigkeit durch Aufweitung des Querschnitts verkleinert und auch somit eine höhere Gesamtdosis eingebracht. Die Führungskanäle des Rauchgases sind auf die Fläche der Strahlenquelle genau abgestimmt, so daß unbestrahlte Bypass-Ströme nicht auftreten können. Die Geometrie des Reaktionsraumes ist somit nur noch abhängig von den Abmessungen der Strahlenquelle, nicht aber von deren Reichweite und Dosisverteilung im Medium. Eine Abhängigkeit vom Volumenstrom des Mediums besteht ebenfalls nicht mehr. Diese Bauweise gewährt eine homogene Einbringung der Dosis bei einseitiger Bestrahlung, eine Kostenersparnis (Investi­ tionen, Platz, Abschirmung), eine hohe Flexibilität bezüg­ lich des Volumendurchsatzes des Mediums und eine Nutzung der Strahlenquelle mit sehr hohem Wirkungsgrad. Zusätzlich ist eine Reduzierung der Investitionskosten für die Strahlen­ quellen erfolgt, bei gleichzeitig platzsparender Konstruk­ tion, Minimierung des umbauten Raumes und des Aufwandes für Abschirmungsmaßnahmen. Eine gute Regelbarkeit des Systems bezüglich des Volumendurchsatzes des Mediums, eine bestmög­ liche Ausnutzung der Strahlenquelle, da das gesamte Medium den Bereich der höchsten Dosisleistung passieren muß, und eine Vermeidung von unbestrahlten Bypass-Strömen des Mediums sind auch gewährleistet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels mittels der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Reaktionskammer 1 mit vorzugsweise stumpfkegelförmigem Querschnitt. Auf dem Kegelstumpfende ist die Bestrahlungsquelle (nicht darge­ stellt) mittels beidseitig angeordneten Befestigungselemen­ ten 12 auf das Strahleneintrittsfenster 2 aufsetzbar, wel­ ches gleichzeitig die Strahleneintrittsebene bildet. Die Strahlrichtung 3 ist eingezeichnet, die Strahlbreite b entspricht der Breite des Strahleneintrittsfensters 2 und die Strahllänge 1 (s. Fig. 2) der Länge des Strahleintritts­ fensters 2. Die Strahlenquelle wird im vorliegenden Fall vom Elektronenstrahl 4 eines Beschleunigers gebildet.

Die Abgaszu- bzw. abführung erfolgt im dargestellten Bei­ spiel im Bereich des Kegelstumpfendes der Reaktionskammer 1, vorzugsweise rechtwinklig zur Vorzugsstrahlrichtung 3, mit­ tels zwei sich gegenüberliegenden Stutzen 5 und 6. Beide führen das Abgas bzw. den Abgasstrom Q hälftig (1/2Q) zu bzw. ab, und zwar derart, daß das Abgas Q am Strahlenein­ trittsfenster 2 vorbeiströmen muß. Die beiden Halbströme (1/2Q) vereinigen sich im Bereich des Strahleneintrittsfen­ sters 2 und strömen gemeinsam in der Vorzugsstrahlrichtung 3 zu dem unteren Ende 9 der Reaktionskammer 1, wo sie - eben­ falls vorzugsweise - wieder mittels zwei sich gegenüberlie­ genden Abzugs (Zuführungs-)stutzen 7 und 8 aus der Reakti­ onskammer 1 entfernt werden. Der Abgasstrom Q kann jedoch auch am unteren Ende 9 der Reaktionskammer 1 insgesamt abgeführt werden.

Im Bereich des Strahleneintrittsfensters 2 ist, parallel zur Strahlvorzugsrichtung 3, ein Leitblech 10 in der Reaktions­ kammer 1 angeordnet, welches die Ablenkung der Teilströme (1/2Q) in die Strahlvorzugsrichtung 3 hinein begünstigt. Verwirbelungen und Vermischungen der beiden Teilgasströme im Bereich des Strahlenfensters 2 sind hinsichtlich einer homo­ genen Dosisverteilung im Medium erwünscht. Der Aufweitwinkel der Reaktionskammer 1 wird von der Strahlgeometrie bestimmt und, genauso wie ihre Tiefe durch die Strahlendosisvertei­ lung. Die 5%-Dosislinie 11 ist gestrichelt eingezeichnet.

In Fig. 2 ist die Reaktionskammer 1 von einer Außenseite her dargestellt, woraus die Lage der Ab- bzw. Zuführungsstutzen 5, 7 bzw. 6, 8 sowie die Lage der Befestigungselemente 12 als auch die Form der Reaktionskammer 1 selbst mit der Strahllänge l ersichtlich ist. Die Form der 5%-Dosislinie ist, bezogen auf ihre Längsausdehnung, ebenfalls gestrichelt eingezeichnet. Die Strahllänge l entspricht genau der Breite des Ab- bzw. Zuführungsstutzens 5, 7.

Claims (5)

1. Verfahren zur Beseitigung von Stickoxiden (NO_x) und Schwefeldioxid (SO₂) aus Abgasen, durch Bestrahlung des Abgasstromes in einer Reaktionskammer mittels ionisierender Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abgasstrom (Q) über seinen gesamten Querschnitt zumindest im Bereich der Strahleneintrittsebene (2) von der Strahlung (4) erfaßt und in diesem Bereich relativ und parallel zur Vorzugsstrahlrichtung (3) im Bereich der höchsten Dosisleistung der Strahlenquelle führt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bestehend aus einer Reaktionskammer (1) mit Strahleneintrittsebene (2), Gaszuführungen (5) und (6), Gasabführungen (7) und (8) sowie Führungsfläche (10).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Abgasstromes (Q) dem der Strahlenein­ trittsebene (2) entspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom (Q) in Form eines Hosenrohres im Bereich der Strahleneintrittsebene (2) aufgeteilt bzw. zusammengeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (1) im Anschluß an die Strahleneintrittsebene (2) dem Profil der Strahlung über einen Bereich bis ca. zur 5%-Dosisleistung (11) angepaßt ausgebildet ist.