JPS63302924A - 電子線照射排ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は有害ガス成分ＳＯおよび／またはＮｏ　　を含
む排ガスにアンモニアを添加して電子線を照射すること
により、これら有害成分を商品価値のある副生品として
固定回収する乾式排ガス浄化法の実操業への適用に際し
て採用する装置についての実用的改善に関する。

従来の技術および問題点 排ガス中に含まれるｐｐｍオーダーのＳｏ　　（亜硫酸
ガスを主とする種々の形態の硫黄酸化物）およびＮＯ（
種々の形態の窒素酸化物）を、電子線照射の助けを借り
て、添加されたアンモニアと反応させることにより、硫
安および硝安の混合体からなる粉末体に変えて回収する
排ガス浄化法が開発されている。この方法は排水処理が
不要な乾式法であって、再処理の必要な多量の副生物を
何ら生成しないばかりでなく、外部からの実質的な添加
物は、ｐｐｍオーダーのＳＯおよび／またはＮｏ　　と
はゾ等モル量のアンモニアガスおよび少量の冷却水だけ
であり、しかも反応生成物として得られる副生物はその
ま＼肥料として使用可能な高品質の硫安・硝安混合体で
あるため、極めて理想的な排ガス浄化法である。すなわ
ち、この方法は単に大気汚染を防ぐための非生産的なガ
ス浄化法ではなく、有害ガスを原料として肥料を製造す
る方法であるということもできる。したがって、従来は
その８分の高さのゆえに使用できなかった高Ｓ質石炭の
燃料としての使用がむしろ有利となる場合もあり得る。

本方法によるＳＯおよび／またはＮｏ　　の除去効果は
極めて良好である。

今日、地球的規模で大きな社会問題となっている酸性雨
の主因は、排ガスによって大気に放出されたＳＯおよび
／またはＮｏ　　であると言われｘ ている。また、光化学スモッグの原因は主としてＮＯで
あると考えられている。したがって、大気に放出される
各種の排ガスから、放出前にＳＯおよびＮＯが除去され
ていれば、上述のｘ 問題は解決されるであろう。これら有害ガス成分を除去
できるという点では、既に問題は解決されている。した
がって、電子線照射法の残された問題点は、安定な連続
操業技術の確立と経済性の改善だけである。

上述のごとき認識の上に立って、アンモニア添加電子線
照射による生産的排ガス浄化方法の開発、改良研究を鋭
意進めてきたが、既に実用化および普及の見通しは確実
となり、研究の重点は、最も効率的な実用的設備系の確
立に移っている。そこで中規模のパイロットプラントを
建造し、かなり長期間にわたって各種の実操業的データ
を採取し、分析検討した結果、本発明が生まれた。

電子線照射排ガス処理法においては、排ガスが電子線の
照射を受けて二次的に発生するＸ線を遮蔽する必要があ
る。このため、照射区域が、通常コンクリートの厚い遮
蔽壁で上下左右前後を囲まれて構成されている照射室の
内部に収納されるように装置を設計する必要がある。ま
た、二次的なＸ線は電子線が、主として排ガス中の気体
分子に衝突して発生し直線的にあらゆる方向に進行する
ため、照射区域に通じる排ガス導管を照射室外部の導管
と直線的に連結することはできず、両者の中間に少なく
とも２〜３回のベンドを設ける必要がある。すなわち、
電子線照射排ガス処理装置の典型的な構成の一例を原理
的に示せば第２図のようになる。第２図に基ついて説明
すると、ＳＯｘおよび／またはＮＯｘを含有する排ガス
は、アンモニアを添加された後、導入管（ダクト）１を
通して照射室２の内部にある反応器４に送られる。導入
管１は主として反応器内部で二次的に発生するＸ線が外
部に漏れないようにするため、少なくとも２〜３回のベ
ンド部３を経た後に反応器４の入口に達するように構成
されている。反応器４内に導かれた排ガスは電子線加速
機５がらの電子線照射を受け、同ガス中の有害ガス成分
ｓｏｘおよび／またはＮｏ　　は硫安および／または硝
安からなる微粉状固体に変る。このようにして生成した
微粉状固体は、導入管と同じ理由で少なくとも２〜３回
のベンド部６を有している導出管７を経由して流れる排
ガスに含まれた状態で、照射室外部に設けられた集塵装
置８に運ばれ、ここで気体から分離されて回収され、浄
イ゛ヒされた排ガスは大気に放出される。

上記方式による排ガス浄化装置を実際に発電所や工場で
の実操業に適用した場合の問題点を探るために、第２図
に示す配置のパイロットプラントをつくり、長期間連続
運転する実験を行なったところ、導管７のベンド部６に
おいて、微粉状固形物の付着による閉塞が予想外に早く
起こり、長期間安定に連続運転することは机上で設計す
るほど容易でないことを思い知らされた。鋭意努力して
ベンド部６における固形物の付着を防止あるいは減少さ
せるための工夫をこらしたが、結局第２図に示される方
式の装置では問題解決には複雑な装置が必要のため実用
的でないという結論に達した。

一方、ベンド部６のない装置として、第４図に示すよう
な装置をつくり試験を行なった。第４図中、番号１．２
，３．４．５は、それぞれ第２図中にそれぞれ同一番号
で表わされているものと同じものを表わしている。８は
集塵装置、９は遮蔽板、１０は排ガス誘引ファン、１１
は煙突である。すなわち、第４図の装置においては排ガ
ス処理設備の圧力損失の低減を目的にベンド部６をなく
し、反応器４の出口と集塵装置８の入口とを直結した構
造とした。ただし、照射区域で二次的に発生するＸ線の
漏えいを防ぐため、集塵装置８のケーシングを放射線遮
蔽材（試験装置ではコンクリート）でつくり、９で示す
入口部分に整流と遮蔽とを兼ねて遮蔽板を千鳥状に設け
た。このようにしてベンド部６をなくしたため、圧損が
低減化され、一応の成果をあげ得た。しかしながら、第
４図の方式では遮蔽板９の部分に固形物の付着、堆積が
起こり、結局詰まってしまうので、長時間の連続運転は
できなかった。その後、いろいろな工夫を試みたが、こ
の問題を十分に解決することはできなかった。

発明者は原点に戻って、この問題を考えることにし、電
子線照射法の副生物として生じる微粉状固形物の物性を
徹底的に調べることから始めた。

この固形物が、硫安と硝安の混合物であることは既に述
べた。硝安は吸湿性が著しく、固化、潮解しやすいとさ
れている。しかしながら、硫安の吸湿性は窒素肥料中で
最も低いほうに属し、相対湿度８０％以下ではおおむね
耐湿性であるとされている。排ガス中のＳＯとＮｏ　　
との比率は、たとｘ えばＳＯが１５００ｐｐｍのときＮｏ　　は３００ｐｐ
ｍといｘ う例が多くみられるように、ＳＯのほうが圧倒的に多い
。したがって、電子線照射法で得られる微粉状固形物は
比較的耐湿性のさらさらしたものであることが期待され
る。実際に捕収した粉末を手にとって観察してもその期
待は裏切られないことがわかった。試算によるとＳ　Ｏ
１５００ｐｐｍ　。

Ｎ　０　３００ｐｐｍの排ガス中のＳＯとＮｏ　　が１
００ｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　Ｘ　　　　　　　ｘ％固形物（硫安と硝安の混合体）
に転化された場合、それによる排ガス中の固形分の増加
は１０ｇ／Ｎｍ３程度である。導管を通るときの排ガス
の流速は通常１０〜２０ｍ／秒である。これを、微粉炭
燃焼ボイラーの排ガス中に含まれているフライアッシュ
と比較して考察した。フライアッシュは、通常、排ガス
中に１０〜２０ｇ／Ｎｍ３程度含まれており、同排ガス
は導管中を１０〜２０ｍ／秒程度の速度で集塵器へ向っ
て輸送される。工場には各種の装置が複雑に配置されて
おり、排ガス導管はそれらによる空間的１ｉＩ７約を受
けて配管されなければならないから、ボイラーで発生し
た排ガスが集塵器入口に達するまでには、第２図６のよ
うなベンド部を通過することも少なくない。しかるにフ
ライアッシュが堆積してベンド部が閉塞されるようなこ
とは実操業上、簡単には生じない。この事実と対比して
考察してみると、第２図に示す実験装置による実験で、
ベンド部６が、予想よりも遥かに短時間で詰ってしまう
のは、生成する固形物が極めて付着性の強いものである
ためと推測される。しかしながら、最終製品として得ら
れる白色微粉末は、さらさらした粉末であって、そのよ
うに付着性の強い物質であるとはとうてい考えられなか
った。

そこで発明者は、照射を受けたＳＯおよび／またけＮＯ
が硫安硝酸混合物のさらさらした微粉末に転化されるま
での中間過程において、付着力の強い中間形態をとる期
間があるものと考え、形成された固形物がベンド部６に
達するまでに数秒の反応時間を与える必要があると考え
た。だが、実用上、排ガスの流速を１０〜２０ｍ／秒と
することは是非とも必要である。したがって、たとえば
５秒の反応時間を与えるためには、反応器からベンド部
までの導管の長さを５０〜１００ｍとしなければならな
い。そうすると、照射室を構成している厚いコンクリー
トの遮蔽壁もそれだけ大きくしなければならない。そこ
で、第１図に示すような、反応器４の出口と集塵器８の
人口とを遮蔽板などを設けずに直結して両者を照射室２
内に収納した構成の装置を考案し、８において、反応を
完成させて生成微粉末がさらさらした固形物となるよう
にし、この空間は集塵器そのものとしての機能を有する
ものとしベンド部６を通過する固形物がなるべく少な（
なるような装置を試作した。８の部分を電気集塵器とし
たところ、６を通過する固形物は第２図の装置の場合の
１０分の１以下となり、３週間連続運転したが、ベンド
部６が閉塞して操業が不可能となる徴候は生じなかった
。尚、導管７から排出される排ガス中の固形物を実質的
に０とすることは電気集塵器の能力を非常に大きくしな
ければ困難であったので、７を出た排ガスをバグフィル
タ−に導き、これを通過させたところ、固形物を十分満
足できる程度に除去することかできた。バグフィルタ−
の目詰りによる圧力降下は比較的小さく、３週間の連続
運転期間中全く問題がなかった。これに関連して述べて
おくが、先に第２図の装置において、８の集塵器として
バグフィルタ−を用いる試験を行なったが、バグフィル
タ−は非常に短い時間で目詰りしてしまい、長時間の連
続運転は不可能であった。

以上の説明から明らかであるように、反応器と集塵器を
直結して照射室内部に収納した第１図に示す方式の本発
明の装置により、アンモニア添加電子線照射排ガス処理
法を実施するための装置系を長時間安定に連続運転する
ことが可能となった。

この方法を実操業に適用する場合の好ましい装置配列の
一例を第３図に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子線照射排ガス処理装置の構成を原
理的に示す概略図である。 第２図は本発明装置が開発される前に、実操業用として
考案され研究に使用されていた電子線照射排ガス処理装
置の概略図である。 第３図は本発明装置を実操業に適用する場合の好ましい
態様の一例を示す図である。 第４図は本発明装置開発研究の過程で試作検討された電
子線照射排ガス処理装置の一例を示す図である。 図中の参照番号はそれぞれ次のものを表わす。 １・・・排ガス導入管（ダクト） ２・・・照射室 ３・・・排ガス導入管（ダクト）のベンド部４・・・反
応器 ５・・・電子線加速機 ６・・・排ガス搬出管（ダクト）のベンド部７・・・排
ガス搬出管（ダクト） ８・・・電気集塵器 ９・・・千鳥状遮蔽板 １０・・・排ガス誘引ファン １１・・・煙　　突 （外４名）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）イ）排ガスを反応器に運ぶためのダクト；ロ）ダ
   クト（イ）の末端部に連結された排ガス入口、電気集塵
   器入口に直結された排ガス出口、電子線照射窓、および
   排ガスが通過しながら照射を受ける照射空間を有する反
   応器； ハ）前記電子線照射窓を通して排ガスに電子線を照射で
   きるように配置された電子線加速機；ニ）前記反応器出
   口に直結された排ガス入口とベンド部をもつ排出ダクト
   に連結された排ガス出口とをもつ電気集塵器； ホ）反応器（ロ）、電子線加速機（ハ）の直管部または
   電子線加速機全体および電気集塵器を内部に収納し、こ
   れらを包囲する上下左右前後の放射線遮蔽壁によって構
   成される照射室；および ヘ）電気集塵器（ニ）の出口に一端を連結され少なくと
   も２つのベンド部を有し、照射室外部へ排ガスを運ぶ通
   路を与えるダクト；の各要素を有して構成されるアンモ
   ニア添加電子線照射排ガス処理装置。
2. （２）前記ダクト（イ）が少なくとも２つのベンド部を
   有するダクトである特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。
3. （３）イ）排ガスを反応器に運ぶためのダクト；ロ）ダ
   クト（イ）の末端部に連結された排ガス入口、電気集塵
   器入口に直結された排ガス出口、電子線照射窓、および
   排ガスが通過しながら照射を受ける照射空間を有する反
   応器； ハ）前記電子線照射窓を通して排ガスに電子線を照射で
   きるように配置された電子線加速機；ニ）前記反応器出
   口に直結された排ガス入口とベンド部をもつ排出ダクト
   に連結された排ガス出口とをもつ電気集塵器； ホ）反応器（ロ）、電子線加速機（ハ）の直管部または
   電子線加速機全体および電気集塵器を内部に収納し、こ
   れらを包囲する上下左右前後の放射線遮蔽壁によって構
   成される照射室；および ヘ）電気集塵器（ニ）の出口に一端を連結され少なくと
   も２つのベンド部を有し、照射室外部へ排ガスを運ぶ通
   路を与えるダクト；および ト）ダクト（ヘ）からの排ガスを導入してさらに処理す
   るための機械式集塵装置の各要素 を有して構成されるアンモニア添加電子線照射排ガス処
   理装置。
4. （４）前記機械式集塵装置がバグフィルターである特許
   請求の範囲第３項に記載の装置。
5. （５）前記ダクト（イ）が少なくとも２つのベンド部を
   もつダクトである特許請求の範囲第３項または第４項の
   いずれかに記載の装置。