DE3786169T2 - Verfahren und einrichtung fuer die behandlung von abgasen durch bestrahlen mit elektronenstrahlen. - Google Patents
Verfahren und einrichtung fuer die behandlung von abgasen durch bestrahlen mit elektronenstrahlen.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Abgas, bei denen ein Abgas, welches schädliche (gasförmige) Bestandteile wie SO&sub2; und NOx enthält, zum Umwandeln der schädlichen (gasförmigen) Bestandteile in die Form von Nebel (Schwefelsäure und/oder Salpetersäure) oder Staub (Ammoniumsulfat und/oder Ammoniumnitrat) mit Elektronenbündel behandelt und der entstehende Nebel oder Staub dann mit einem Staubsammler oder dergl. eingefangen wird.
- Ein Verfahren zur Abgasbehandlung, mit dem schädliche (gasförmige) Bestandteile wie SO&sub2; und NOx aus Abgasen entfernt werden, ist ein Verfahren, bei dem Abgas mit Elektronenbündeln bestrahlt wird, um verschiedene active Spezies wie O- und OH-Radikale aus Sauerstoff, Wasser usw. im Abgas zu bilden, so daß die aktiven Spezies zum Bilden von Nebel auf die schädlichen (gasförmigen) Bestandteile im Abgas einwirken, und dieser Nebel in Gegenwart von Ammoniak oder desgl. in Staub weiter umgewandelt wird, wonach der Nebel und Staub mit einem Staubsammler oder dergl. eingefangen werden.
- Ferner ist in der JP-A-61-68126 eine Verfahrensweise offenbart worden, bei der Atmosphärenluft in eine Elektronenbündel-Bestrahlungskammer eingeführt wird, um ein Bestrahlen der Luft mit Elektronenbündeln zu gestatten und dadurch darin Ozon und Sauerstoffatome zu bilden. Die mit Ozon und Sauerstoffatomen versehene Luft wird mit einem Abgas vermischt, um in dem Abgas befindliches NO zur Bildung von NO&sub2; zu oxidieren, wonach das Abgas in einen Naßabsorptionsturm eingeführt wird, um eine Entschwefelung und Denitrierung zu bewirken.
- Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Elektronenbündel- Bestrahlungsabschnitts einer Abgasbehandlungsvorrichtung zum Durchführen dieses Abgasbehandlungsverfahrens. Wie dargestellt, ist eine Abgasleitung 1 mit Bestrahlungsfenstern 2 versehen und das durch die Abgasleitung 1 hindurchfließende Abgas wird direkt mit Elektronenbündeln 4 bestrahlt, die von Elektronenbündelbeschleunigern 3 über das Bestrahlungsfenster 2 abgegeben werden. Im Falle, daß in dem Aufbau, bei dem die Elektronenbündel 4 direkt auf das Innere der Abgasleitung 1 zur Einwirkung gebracht werden, die Menge des Abgases so groß ist, wie diejenige, die bei einer praktischen Anwendung zu behandeln wäre, und die Abgasleitung 1 entsprechend groß ist, war es bisher erforderlich, um eine Absorption der Elektronenbündel 4 von dem gesamten Abgas zu ermöglichen, mehrere Elektronenbündelbeschleuniger 3 (in dem erläuterten Beispiel sind es zwei) am Außenumfang der Abgasleitung 1 anzuordnen und auch die maximale Reichweite der Elektronenbündel 4 zu erhöhen, wie dies mit unterbrochenen Linien 5 dargestellt ist. Das Anordnen von mehreren Elektronenbündelbeschleunigern 3 ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß der Aufbau der Abgasbehandlungsvorrichtung kompliziert wird und die Kosten erhöht werden. In zusätzlicher Weise ist es zur Erhöhung der maximalen Reichweite der Elektronenstrahlen erforderlich, die Beschleunigungsspannung der Elektronenbündel 4 zu erhöhen, was zu einem erheblichen Anstieg der Kosten der Elektronenbündelbeschleuniger 3 führt. Hinzu kommt, daß bei einer Beschleunigung von Elektronenbündeln mit hohen Spannungen, hochenergetische Röntgenstrahlen erzeugt werden und eine dicke Betonwand oder dergl. vorgesehen werden muß, um eine Abschirmung gegenüber derartigen hochenergetischen Röntgenstrahlen vorzusehen, was zu einer Erhöhung der Gesamtkosten der Abgasbehandlungsvorrichtung führt. Somit ist der Stand der Technik mit verschiedenen Nachteilen behaftet.
- Es ist zu beachten, daß es Verfahrensweisen gibt, welche darauf abzielen, das gesamte Abgas mit Elektronenbündeln bei gleichmäßiger Dosis zu bestrahlen, einschließlich derjenigen, die in den JP-A-49-096975 und JP-A-55-097232 und den US-A- 4.507.265 und US-A-4.596.642 offenbart sind, jedoch lösen keine davon die vorstehend beschriebenen Probleme vollstandig.
- Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik gerichtet und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Abgas durch Bestrahlung mit Elektronenbündeln vorzusehen, bei denen ein aus dem Hauptstrom des Abgases entnommener Teil des Abgases unter Verwendung eines Niedrigspannungs-Beschleunigers mit Elektronenbündeln bestrahlt wird, um aktive Spezies wie O- und OH-Radikale im bestrahlten Abgas zu erzeugen und es dadurch zu aktivieren, wobei das aktivierte Abgas dann gleichmäßig in den Hauptstrom des Abgases eingeführt wird und dadurch schädliche gasförmige Bestandteile wie SO&sub2; und NOx wirksam aus dem Abgas entfernt werden.
- Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Abgasbehandlungsverfahren vor, welches folgendes umfaßt: ein Bestrahlen eines Teiles des Abgases, welches Gegenstand der Behandlung ist, mit Elektronenbündeln zur Bildung von aktiven Spezies wie O- und OH-Radikale in dem bestrahlten Abgas; ein Vermischen des Abgases, in dem die aktiven Spezies gebildet worden sind, mit dem Abgas, welches Gegenstand der Behandlung ist, wodurch die schädlichen (gasförmigen) Bestandteile in dem zu behandelnden Abgas durch die Wirkung der aktiven Spezies in die Form eines Nebels oder Staubes umgewandelt werden; und ein Einfangen des Nebels oder Staubes.
- Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Abgasbehandlungs- Vorrichtung vor, welche folgendes umfaßt eine Elektronenbündel-Bestrahlungskammer für eine Bestrahlung mit Elektronenbündeln aus einem Elektronenbündelbeschleuniger; eine Zuführeinrichtung, die einen Teil des zu behandelnden Abgases in die Elektronenbündel-Bestrahlungskammer einführt, in der das Abgas mit Elektronenbündel bestrahlt wird, um dadurch aktive Spezies wie O- und OH-Radikale zu bilden, und die das Abgas, in dem die aktiven Spezies gebildet worden sind, einer Hauptabgasleitung zuführt, durch welche das zu behandelnde Abgas hindurchfließt; eine Dispergiereinrichtung zum gleichmäßigen Dispergieren des darin aus der Zuführeinrichtung eingeführten Abgases in der Hauptabgasleitung; und eine Einfangeinrichtung zum Einfangen von schädlichen (gasförmigen) Bestandteilen im Abgas innerhalb der Hauptleitung, welche durch die Wirkung der aktiven Spezies in die Form eines Nebels oder Staubes umgewandelt worden sind. Kurzbeschreibung der Fiauren:
- Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Elektronenbündel- Bestrahlungsabschnittes einer üblichen Abgasbehandlungsvorrichtung;
- Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Abgasbehandlungsvorrichtung zur Durchführung des Abgasbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie Y-Y der Fig. 2.
- Durchführungsweisen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
- Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Abgasbehandlungsvorrichtung zur Durchführung des Abgasbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, während Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie Y-Y der Fig. 2 ist.
- Eine Elektronenbündel-Bestrahlungskammer 21 ist in der Nähe einer Hauptabgasleitung 23 angeordnet. Ein Ende der Elektronenbündel-Bestrahlungskammer 21 ist über eine Rohrleitung 22 mit der Hauptabgasleitung 23 verbunden, während deren anderes Ende über ein Fördersauggebläse 24, eine Rohrleitung 25 und einen ringförmigen Durchlaß 26 mit einer Dispergiereinrichtung 27 verbunden ist. Die Elektronenbündel-Bestrahlungskammer 21 ist mit einem Elektronenbündelbeschleuniger 19 versehen. Der Abstand von der Elektronenbündel-Bestrahlungsöffnung des Elektronenbündelbeschleunigers 19 zur Wandfläche der Elektronenbündel-Bestrahlungskammer 21 ist in der Weise bemessen, daß er geringfügig größer ist, als die maximale Reichweite der Elektronenbündel 20.
- Die Dispergiereinrichtung 27 umfaßt mehrere Rippen 28, die mit dem ringförmigen Durchlaß 26 in Verbindung stehen, und Flügel 29, die den Rippen 28 gegenüberliegend angeordnet sind und in Richtung des Pfeiles 30 rotieren. Jede Rippe 28 ist mit mehreren kleinen Bohrungen 31 versehen, die in ihrer Rückseite, gesehen in Richtung des Pfeiles 30, ausgebildet sind, so daß der durch das Drehen der Flügel 29 erzeugte Wirbel des Abgases 32 dem mit den Elektronenbündeln bestrahlten und von der Elektronenbündel-Bestrahlungskammer 21 zugeführten Abgas ein gleichmäßiges Dispergiertwerden in dem Abgas 32 und ein Vermischen mit diesem gestattet. Es ist zu beachten, daß in den Figuren das Bezugszeichen 33 einen Motor zum Drehen der Flügel 29 bezeichnet, während das Bezugszeichen 34 ein Tragelement zum Haltern des Motors 33 innerhalb der Hauptabgasleitung 23 bezeichnet.
- Obwohl in dem vorstehend beschriebenen Beispiel die Flügel 29 vom Motor 33 gedreht werden, ist zu beachten, daß die Anordnung selbstverständlich derart sein kann, daß der Antriebsabschnitt, zum Beispiel ein Motor zum Drehen der Flügel 29, außerhalb der Hauptabgasleitung 23 vorgesehen ist und die Drehkraft von dem Antriebsabschnitt von zweckmäßigen Drehkraftübertragungsmitteln, z.B. Getrieben, Ketten oder Riemen übertragen wird.
- Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung der Abgasbehandlungsvorrichtung wird ein Teil des über die Rohrleitung 22 von der Hauptabgasleitung 22 angesaugten Abgases mit den Elektronenbündeln 20 aus dem Elektronenbündelbeschleuniger 19 bestrahlt, so daß Sauerstoff und Wasser im Abgas in aktive Spezies wie O- und 0H-Radikale umgewandelt werden. Das Abgas, in dem die aktiven Spezies gebildet worden sind, wird über die Dispergiereinrichtung 27 in dem Abgas 32 in der Hauptabgasleitung 23 dispergiert und mit diesem vermischt. Als Folge wirken die aktiven Spezies auf schädliche (gasförmige) Bestandteile im Abgas 32 zur Bildung von Nebel oder Staub ein. Folglich ist es möglich, den Nebel oder Staub mit Einrichtungen, z.B. einem Staubsammler einzufangen.
- Es ist zu beachten, daß die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Aufbauten der Abgasbehandlungsvorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, und daß die vorliegende Erfindung nicht zwangsläufig darauf eingeschränkt ist. Kurz gesagt, es kann jeder Abschnitt der Abgasbehandlungsvorrichtung jegliche spezifische Anordnung und jeglichen spezifischen Aufbau aufweisen, vorausgesetzt, daß die Vorrichtung in der Weise angeordnet ist, daß eine Elektronenbündel-Bestrahlungskammer für eine Bestrahlung mit Elektronenbündeln aus einem Elektronenbündelbeschleuniger in der Nähe einer Hauptabgasleitung vorgesehen ist; ein Teil des zu behandelnden Abgases in die Elektronenbündelbestrahlungstiven Spezies wie O- und OH-Radikale mit Elektronenbündeln bestrahlt wird; das Abgas, in dem die aktiven Spezies gebildet worden sind, mittels einer Einführeinrichtung in die Hauptabgasleitung eingeführt wird; das in die Hauptabgasleitung eingeführte Abgas mittels einer Dispergiereinrichtung in dem durch die Hauptabgasleitung fließenden Abgas dispergiert und mit diesem vermischt wird, wodurch schädliche (gasförmige) Bestandteile in dem Abgas durch die Einwirkung der aktiven Spezies in die Form eines Nebels oder Staubes umgewandelt werden; und der Nebel oder Staub mittels einer Einfangeinrichtung, z.B. einem Staubsammler eingefangen wird.
- Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Teil eines Abgases entnommen und zur Bildung von aktiven Spezies in dem Abgas, um dieses zu aktivieren, mit Elektronenbündeln bestrahlt, und es wird das aktivierte Abgas dann mit dem Gas vermischt, welches Gegenstand der Behandlung ist, wodurch schädliche (gasförmige) Bestandteile in dem Abgas in die Form eines Nebels oder Staubes umgewandelt werden. Deshalb ist es nicht wie im Stand der Technik erforderlich, das gesamte Abgas direkt zu bestrahlen, und sogar wenn die Menge des Abgases das Ausmaß erreicht, mit dem bei einer Anwendung der Behandlung im technischen Maßstab zu rechnen ist, und die Abgasleitung entsprechend groß ist, ist es nicht erforderlich, mehrere Elektronenbündelbeschleuniger anzuordnen und die Beschleunigungsspannung zu erhöhen. Demgemäß ist es möglich, die Installationskosten eines Elektronenbündelbeschleunigers und der peripheren Einrichtungen deutlich zu senken. Bei der üblichen Anordnung, bei der Elektronenbündel direkt auf Abgas zur Einwirkung gebracht werden, was es z.B. bisher erforderlich, die Beschleunigungsspannung der Elektronenbündelbeschleuniger auf hohe Werte, d.h. 800 kV oder 1.000 kV einzustellen, um zwecks gleichmäßiger Bildung von aktiven Spezies im Abgas eine ausreichende Elektronenbündelenergie zu erhalten, wogegen im Falle der vorliegenden Erfindung ein Elektronenbündelbeschleuniger mit einer Beschleunigungsspannung von etwa 300 kV ausreicht und es deshalb möglich ist, die Installationskosten des Elektronenbündelbeschleunigers und der peripheren Einrichtungen deutlich zu senken.
- Somit werden bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Behandeln von Abgas durch Bestrahlung mit Elektronenbündeln schädliche (gasförmige) Bestandteile wie SO&sub2; und NOx im Abgas in die Form eines Nebels (Schwefelsäure und/oder Salpetersäure) oder Staubes (Ammoniumsulfat und/oder Ammoniumnitrat) umgewandelt und der entstehende Nebel oder Staub wird dann mit einem Staubsammler oder dergl. eingefangen. Demgemäß eignen sich das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung zur Anwendung als Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Abgas wie Heizkesselverbrennungsabgas in wärmebetriebenen Elektrizitätswerken, welche fossile Brennstoffe, z.B. Schweröl oder Kohle als Brennstoff verwenden, oder Sinterabgas in Eisenhütten.
Claims (2)
1. Verfahren zum Behandeln von Abgas, wodurch schädliche
Gasbestandteile wie SO&sub2; und NOx aus dem Abgas entfernt
werden, welches die Schritte umfaßt, bei denen
(a) das zu behandelnde Abgas durch eine Hauptabgasleitung
geführt wird;
(b) ein Teil des Abgases aus der Abgasleitung entfernt
wird;
(c) durch Bestrahlen with einem Elektronenbündel aktive
Spezies im abgetrennten Teil des Abgases gebildet
werden;
(d) zum Umwandeln der schädlichen Gasbestandteile in
Nebel oder Staub, der die aktiven Spezies aufweisende,
abgetrennte Teil des Abgases mit dem Abgas in der
Gasleitung vermischt wird; und
(e) der Nebel oder Staub mittels eines Staubsammlers
eingefangen wird.
2. Vorrichtung zum Behandeln von Abgas, wodurch schädliche
Gasbestandteile wie SO&sub2; und NOx aus dem Abgas entfernt
werden, die besonders zur Durchführung des Verfahrens
gemäß Anspruch 1 ausgelegt ist, mit
(a) einer Hauptabgasleitung (23) zum Hindurchführen des
zu behandelnden Abgases;
(b) einer Elektronenbündel-Bestrahlungskammer (21), die
an einem Ende über eine erste Rohrleitung (22) mit
der Hauptabgasleitung (23) und am anderen Ende über
eine zweite Rohrleitung (25) mit einer in der
Hauptabgasleitung
(23) angeordneten Dispergiereinrichtung
(27) in Verbindung steht;
(c) einer Zuführeinrichtung (24) zum Überführen eines
Teiles des Abgases aus der Hauptabgasleitung (23)
über die erste Rohrleitung, die
Elektronenbündel-Bestrahlungskammer (21) und die zweite Rohrleitung (25)
zur Dispergiereinrichtung (27), zum gleichmäßigen
Dispergieren des von der Zuführeinrichtung (24)
Zugeführten Teiles des Abgases in der Hauptleitung (23)
und zum Umwandeln der schädlichen Gasbestandteile in
Nebel oder Staub; und
(d) einem Staubsammler zum Einfangen des Nebels oder
Staubes.
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