JPH0616815B2 - 電子線照射による排ガスの処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 此の発明は、ＳＯ₂やＮＯ_x等の有害（ガス）成分を含む
排ガスに電子線を照射して該有害（ガス）成分をミスト
（硫酸及び／又は硝酸）やダスト（硫安及び／又は硝
安）の形に変え、その結果得られたミストやダストを集
塵装置等で捕捉する排ガスの処理方法及び装置に関す
る。

背景技術 ＳＯ₂やＮＯ_x等の有害（ガス）成分を排ガスから除く排
ガス処理の一方法は、排ガスに電子線を照射して排ガス
中の酸素、水等からＯラジカルやＯＨラジカル等種々の
活性種を形成し、該活性種が排ガス中の有害（ガス）成
分に作用してミストを形成し、このミストをアンモニア
等の存在下に更にダストに変え、次にこのミストやダス
トを集塵装置等で捕捉する方法である。

図１は、此の排ガス処理法を実施するための排ガス処理
装置の電子線照射部分の概要構造を示す。図に示すよう
に、排ガスダクト１に照射窓２を設け、照射窓２を通し
て電子線加速機３から発射される電子線４を排ガスダク
ト１を通過する排ガスに直接照射する。電子線４を排ガ
スダクト１の内部に直接照射する構造では、排ガス量が
実用規模程度に多くなり排ガスダクト１のサイズがそれ
に従って大きくなると、排ガスに漏れなく電子線４を吸
収させるためには、排ガスダクト１の外周に多数の電子
線加速機３（図中例では２個）を用いたり、更に点線５
で示される電子線４の最大飛程を大きくする必要があっ
た。しかしながら、多数の電子線加速機３を設置するこ
とは、排ガス処理装置の構造が複雑になり、費用を高め
る欠点がある。更に、電子線４の最大飛程を大きくする
には、電子線の加速電圧を高くする必要があり、これが
電子線加速機３の費用をかなり高めることになる。これ
に加え、電子線を高電圧で加速すると高エネルギーＸ一
線が発生し、このような高エネルギーＸ一線を遮弊する
には厚い鉛又はコンクリート壁等を設ける必要があり、
このためにも排ガス処理装置の総費用が上昇する結果と
なる。すなわち、先行技術には種々の問題がある。

下記表１は、加速電圧に依る電子線の最大飛程、電子線
照射室のサイズ、排ガスの流速及び高エネルギーＸ一線
を遮蔽する鉛壁の厚みの関係を示す。

前記表１は、電子線の最大飛程及び排ガスが電子線を吸
収するために必要な電子線照射室のサイズの一例を示す
ものであり、それにより処理できる排ガス量及びＸ一線
を遮蔽するための鉛壁の厚み、すなわち遮蔽構造が決定
される。ＳＯ₂やＮＯ_ｘ等有害ガス成分の処理には、適
当な水準の電子線エネルギー（加速電圧ｘ電流）が必要
である。しかしなが、電流は、Ｘ一線を遮蔽する鉛壁厚
みの決定に重要な因子ではない。

特開昭49-96975号、同55-97232号、米国特許第4,507,26
5号及び同第4,596,642号の明細書に開示されたものを含
み、排ガス全体に一様な電子線を照射することを目的と
する技術は存在するが、前記の諸問題を完全に解決する
ものはないことに留意する必要がある。

更に、特開昭61-68126号には、雰囲気空気を電子線照射
反応器に導入して前記の空気に電子線を照射し、内部に
オゾンや酸素原子を形成する技術が開示されている。オ
ゾンや酸素原子を含んだ前記の空気を排ガスに混合して
排ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化し、次に排ガスを湿式吸
収塔に導入して脱硫及び脱硝するのである。

該技術の脱硫及び脱硝では、湿式の吸収塔を用いるの
で、この湿式吸収塔で用いる吸収液は処理困難な窒素化
合物や硫黄化合物を多量含有し、従って吸収液の処理の
ため高額の排水処理装置を必要とする。このため、その
設置及び維持に高い費用を要する問題が生ずる。

本発明は先行技術の前記諸問題の解決に導かれるもので
ある。排ガスの主流から一部を抜き取り、低電圧型加速
機を用いてそれに電子線を照射し、照射された排ガス中
にＯラジカルややＯＨラジカル等の活性種を形成してそ
れを活性化し、次に活性化された排ガスを排ガスの主流
中に一様に供給し、それにより排ガスからＳＯ₂やＮＯ_x
を効果的に除去するような電子線照射により排ガスを処
理する方法及び装置の提供が本発明の一目的である。

発明の開示 前記目的達成のため、本発明は、処理目的の排ガスの一
部に電子線を照射して、ＯラジカルやＯＨラジカル等の
活性種を被照射排ガス内に形成すること；内部に活性種
が形成された排ガスを処理目的の排ガスに混合し、それ
により処理対象排ガス中の有害（ガス）成分を活性種の
作用でミスト又はダストの形に変えること；及び該ミス
トやダストを捕捉することからなる排ガス処理方法を提
供する。

本発明は、電子線加速機から電子線を照射するための電
子線照射室、処理対象排ガスの一部を電子線照射室に導
入し、そこで排ガスに電子線を照射してＯラジカルやＯ
Ｈラジカル等の活性種を形成し、かつ、内部に活性種が
形成された排ガスを処理対象排ガスが流れている排ガス
主ダクトに供給するための供給装置；供給装置から供給
される排ガスを排ガス主ダクト内に一様に分散させるた
めの分散装置；及び活性種の作用によりミストやダスト
の形に変化した主ダクト内の排ガス中の有害（ガス）成
分を捕捉するたの捕捉装置で構成される排ガス処理装置
も提供する。

図面の簡単な説明 図１は、従来の排ガス装置の電子線照射部の概要構造を
示す。

図２は、本発明の排ガス処理法を実施するための排ガス
処理装置の概要構造を示す。

図３は、図２のＸ−Ｘ断面図である。

図面の４は、本発明の排ガス処理方法を実施するための
他の排ガス処理装置の概要構造を示す。

図５は、図４のＹ−Ｙ断面図である。

発明を実施するための最良方式 本発明を実施する方式を図面を引用しながら以下で説明
する。

下式は、電子線で処理して被てる射ガス中に活性種を形
成する排ガスの部分（割合％）を示す。

上式中、 Ｄ：電子線照射室のサイズ（直径、ｍ）。このサイズ
は、加速電圧により主に決定される電子線の最大飛程よ
りも若干大き目に設定される。このサイズは更に排ガス
の密度及び温度によって変化する。このため、約500Ｋ
Ｖ以下の加速電圧に対しては約2.0ｍ以下であることが
好ましい。そうすると、電子線加速機や周辺装置の設備
費を著しく低下できるからである。

Ｖ：電子照射室内での排ガスの流速（ｍ／秒）。この値
は、一般に排ガスダクトに採用される約30ｍ／秒以下で
あることが好ましい。この値が約30／秒より大である
と、圧力降下度が好ましくないまでに増大する。

Ｑ：処理対象排ガスの量（m³／時）。

下記の表２は、加速電圧、電子線照射室のサイズ及び排
ガスの流速間の関係を示す。

図２は、本発明の排ガス処理法を実施するための排ガス
処理装置の概要構造を示し、図３は図２のＸ−Ｘ断面図
である。

電子線加速機６からの電子線７で照射するための電子線
照射室８は、排ガス１７が流れる排ガス主ダクト１２の
近くに配置される。電子線加速機６の電子線照射開口部
から電子線照射室８の壁面に至る距離は、電子線７の最
大飛程よりも若干大き目に設定される。電子線照射室８
の一端は排ガス主ダクト１２に連通し、その他端は吸引
圧送ブロワ９と管路１０を介して、排ガス主ダクト１２
内にセットされた分散装置１３に連通している。分散装
置１３は、主ダクト１２の中心部から半径方向に伸びる
複数のラジアル管１４と同心的に配置された同心円管１
５とからなり、ラジアル管１４と同心円管１５とは互い
に連通すると共に管路１０とも連通している。ラジアル
管１４と同心円管１５には、夫々、排ガス１７流の下流
側に面して多数の小孔１６が開けられている。吸引圧送
ブロワ９と管路１０は、組になって、電子線照射室８か
らの空気を分散装置１３に供給する供給装置を構成す
る。

排ガス処理装置は前記のように配置されているため、排
ガス主ダクトから電子線照射室８内に吸引される排ガス
１８は、電子線加速機６からの電子線７で照射され、排
ガス中の酸素や水はＯラジカルやＯＨラジカル等の活性
種を形成する。内部に活性種が形成された排ガスは、吸
引圧送ブロワ９により管路１０を介して分散装置１３に
供給され、分散装置１３の中で排ガスは主ダクト１２内
の排ガス１７に一様に分散されて、それと混合する。そ
の結果、ＯラジカルやＯＨラジカル等の活性種は排ガス
１７中のＳＯ₂やＮＯ_x等の有害（ガス）成分に作用して
ミスト（硫酸、硝酸等）の形に変わる。管路１０の一部
（図示せず）から適当量のアンモニアを注入すれば、該
ミストと該アンモニアガスが互いに反応してダスト（硫
安、硝安等）を形成する。このミストやダストを静電沈
降器、バグフィルター、活性炭分離器等（全て従来のも
のである）等の集塵機（図示せず）で捕捉することによ
り、排ガス１７からＳＯ_２やＮＯ_ｘ等の有害（ガス）成
分を除去することが可能である。

図４は本発明の排ガス処理法を実施するための他の排ガ
ス処理装置の概要構造を示し、図５は図４のＹ−Ｙ断面
図である。

電子線照射室２１は、排ガス主ダクト２３の近くに配置
される。電子線照射室２１の一端は管路２２を介して排
ガス主ダクト２３に連通し、その他端は吸引圧送ブロワ
２４、管路２５および環状通路２６を介して分散装置２
７に連通している。電子線照射室２１は電子線加速機１
９を備えている。電子線加速機１９の電子線照射開口部
から電子線照射室２１の壁面に至る距離は、電子線２０
の最大飛程より若干大き目になるよう設定されている。

分散装置２７は、環状通路２６に連通する複数のフィン
２８と、フィン２８に面するように配置され且つ矢印３
０の方向に回転する羽根２９とで構成される。各フィン
２８は、矢印の方向から見て裏側に多数の小孔３１が開
けられており、羽根２９の回転によって生じる排ガス３
２の渦は、電子線照射され且つ電子線照射室２１から配
送される排ガスを排ガス３２に一様に分散して混合す
る。図面では、参照数３３は羽根２９を回転するモータ
を示し、数字３４はモータ３３を排ガス主ダクト２３内
に支持する支持部材を示す。

前記の例では羽根２９はモータ３３により回転するので
あるが、勿論、羽根２９を回転させる駆動部たとえばモ
ータを排ガス主ダクト２３の外部に設け、駆動部からの
回転力を適当な回転力伝達手段、例えば歯車、チェーン
又はベルトを用い伝達するような配置であってもよい。

前記の排ガス処理装置の配置では、排ガス主ダクト２３
から管路２２を介して吸引される排ガスの一部は、電子
線加速機１９からの電子線２０で照射され、前記例（図
２に示した例）と全く同様に、排ガス中の酸素や水がＯ
ラジカルやＯＨラジカル等の活性種を形成する。内部に
活性種が形成された排ガスは、分散装置２７を介して排
ガス主ダクト２３内の排ガス３２中に分散され、それと
混合する。その結果、活性種は排ガス３２中の有害（ガ
ス）成分に作用してミストやダストを形成する。従っ
て、静電沈降器、バグフィルタ、活性炭分離器等の集塵
器を用いてこのミストやダスト捕捉することができる。

図２乃至５に示す排ガス処理装置の構造は本発明の一実
施態様であって、本発明は必ずしもそれらに限定される
ものでないことに留意されたい。要するに、電子線加速
機からの電子ビームで照射するための電子線照射室を排
ガス主ダクトの近くに設置し；処理対象排ガスの一部を
電子線照射室に導入し、そこで排ガスに電子線を照射し
てＯラジカルやＯＨラジカル等の活性種を形成し；内部
に活性種が形成された排ガスを供給手段により排ガス主
ダクト内に供給し；分散装置を用いて排カス主ダクト内
に導入された排ガスを主ダクトを介して流れている排ガ
ス中に分散して混合し、それにより排ガス中の（有害）
成分を活性種の作用でミストやダストの形に変え；か
つ、静電沈降器、バグフィルタ、活性炭分離器等従来の
集塵装置の捕捉装置を用いてダストやミストを捕捉する
ように排ガス処理装置が配置されているならば、排ガス
処理装置の各部はどのような特定の配置や構造を有する
ものであってもよい。

前述のように、本発明によれば、排ガスの一部を抜き取
って電子線を照射し、排ガス中にそれを活性化する活性
種を形成し、次に活性化された排ガスを処理目的のガス
に混合し、それにより排ガス中の有害（ガス）成分をミ
ストやダストの形に変えるのである。従って、先行技術
のように排ガス全体を直接照射する必要はなく、排ガス
量が実用規模程度に多くなり排ガスダクトのサイズがそ
れに対応して大きくなっても、多数の電子加速機を配置
したり加速電圧を高めたりする必要はない。従って、電
子線加速機や周辺装置の設備費を著しく下げることが可
能となるのである。例えば、電子線を排ガスに直接適用
する従来の配置では、排ガス中に活性種を一様に形成す
る目的で排ガスダクトサイズ等に関して満足な電子線エ
ネルギーを得るには、電子線加速機の加速電圧を高水準
すなわち800ＫＶ乃至1,000ＫＶに設定する必要があっ
た。これに対して本発明の場合には、約500ＫＶ以下の
加速電圧の電子線加速機で十分であり、電子線加速機や
周辺装置の設備費を著しく下げることができる。

更に、本発明に従って電子線照射により排ガスを処理す
る方法および装置は、活性種（ＯラジカルやＯＨラジカ
ル等）の作用により排ガスの有害成分をミストやダスト
に変え、そのミストやダストを従来の捕捉装置を用いて
捕捉するものである。従って、本発明は前述の湿式吸収
塔を用いるケースとは異なり、湿式吸収塔を用いた場合
にはそれに用いる吸収液から出る排水の処理が必要とな
るが、本発明では設備費及び維持費を下げることができ
る。

更に本発明は、排ガスの一部を抜き取って電子線照射す
るので、外部から取り入れた空気を電子線照射する場合
と比べて、電子線照射した排ガスを主ダクトを介して流
れる排ガスに混合した際に排ガスの容積は増加しない。
すなわち、本発明は大容量のブロワを必要としない。し
かしながら、総ガス容積の増加や脱硫・脱硝の僅かな効
率低下が大した問題でなく、空気を取り入れて電子線照
射することが好ましい場合には、排ガスの一部の代わり
に空気を取り入れてもよい。

実施例により以下で本発明を更に詳しく説明するが、本
発明はこの実施例で限定されるものではない。

実施例 ＳＯ_２(200 ppm)とＮＯ_x(180 ppm)を含む排ガス (2,000
Ｎｍ^３／時)を70℃に冷却し、次に排ガスの一部を照射
室に導入し、そこでそれに電子線を照射し活性種を形成
した。これらの活性種を含む排ガスを主排ガスダクトに
戻し、混合された排ガスを前記主ダクトに通して静電沈
降器に導入し、そこで生成ダストを分離して被処理ガス
を大気中に放出した。実験操作は約150時間実施した。
操作条件、電子線で処理する排ガスの部分（割合）及び
脱硫と脱硝の百分率を表３に示す。

産業上の適用性 本発明に従って電子線照射により排ガスを処理する方法
及び装置では、排ガス中のＳＯ₂やＮＯ_x等の有害（ガ
ス）成分をミスト（硫酸及び／又は硝酸）やダスト（硫
安及び／又は硫安）の形に変えた後、生成したミストや
ダストを集塵器等で捕捉する。従って、本発明の方法及
び装置は、化石燃料たとえば重油や石炭を燃料として使
う熱電気発電プラントのボイラー燃焼排ガスや製鉄工場
と焼結排ガスを処理する方法及び装置として好適であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主ダクト内を流れる排ガスを電子線照射に
   より処理する方法であって、 処理すべき排ガスの総容積基準で、前記排ガスの１．３
   乃至１５容量％を前記主ダクトから電子線照射室内に分
   離するステップ、但し前記の分離ステップで分離される
   排ガスの割合は、前記主ダクト内の排ガスの百分率とし
   て 式 （式中、Ｄは電子線照射室の直径、すなわち２００ｋＶ
   乃至５００ｋＶ以下の加速電圧に対しては２．０ｍ以下
   であり、Ｖは電子線照射室内の排ガスの流速であって３
   ０ｍ／秒以下であり、Ｑ（m³／時）は前記の主ダクト内
   を流れる処理すべき排ガスの量である。）にて定義され
   る； 前記の分離ステップで分離された排ガスの一部分を前記
   照射室内で照射し、分離され照射された排ガス中に活性
   種を形成するステップ； 内部に前記活性種が形成された分離され照射された排ガ
   スを主ダクト内を流れる処理すべき前記排ガスに主ダク
   ト内で混合し、それにより主ダクト内を流れる前記排ガ
   ス中の有害ガス成分を前記活性種の作用によりミスト又
   はダストの形に変えるステップ；及び 集塵器を用いて前記のミスト又はダストを捕捉するステ
   ップ からなる電子線照射により主ダクト内を流れる排ガスを
   処理する方法。