PL165728B1

PL165728B1 - Method of removing so 2 and no x from a stram of industrial waste gases

Info

Publication number: PL165728B1
Application number: PL29033091A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Zimek; Andrzej G Chmielewski; Igor Artiuch; Georgii Lysow; Norman Frank
Original assignee: Inst Fiziki Jadrowej
Priority date: 1991-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1995-02-28
Also published as: PL290330A1

Abstract

Urządzenie do usuwania SO2 i NOx ze stru57) mienia przemysłowych gazów odlotowych przy użyciu wiązki elektronów i wykorzystaniu oddziaływania pola elektrycznego, znamienne tym, że do ścianki komory wejściowej (2) odpowiadającej kształtem powierzchni bocznej ściętego stożka, a usytuowanej pomiędzy akceleratorem elektronów (1) a komorą reakcyjną (4), dołączone są dwa falowody (3) z oknami sprzęgającymi znajdującymi się w wąskich ściankach tych falowodów, przy czym te dwa falowody są podłączone do wyjściowych ramion 3-dB falowodowego czwómika a do jednego z dwu pozostałych ramion podłączone jest obciążenie mikrofalowe, zaś do komory reakcyjnej (4) poprzez jej ściankę w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny wprowadzania strumienia przyspieszonych elektronów przyłączone są dwa dodatkowe falowody (5), z których jeden służy do wprowadzenia energii mikrofalowej zaś drugi do odbiorujej niewykorzystanej części, tak aby okna sprzężenia z komorą reakcyjną (4) wykonane zostały w wąskich ściankach tych falowodów, a między oknami sprzężenia znajdował się obszar komory reakcyjnej (4) poddany napromieniowaniu wiązką elektronów.Device for SO2 and NOx removal from struct57) industrial property waste gas using electron beam and the use of field interaction electric, characterized in that to the wall of the chamber input (2) corresponding to the shape of the surface side of the truncated cone, and situated between the accelerator electron (1) and a reaction chamber (4) attached there are two (3) waveguides with coupling windows located in the narrow walls of these waveguides, the two waveguides are connected to the output ones 3-dB arms of waveguide quadruple up to one is connected to the other two arms microwave load, and to the reaction chamber (4) through its wall in a plane perpendicular to accelerated flux input plane two additional waveguides are attached to the electron (5), one of which is used to introduce energy and the second one to receive unused parts so that the interface windows with the reaction chamber (4) were made in the narrow walls of these waveguides, and there was an area between the feedback windows the reaction chamber (4) irradiated electron beam.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie służące do usuwania SO2 i NOx ze strumienia przemysłowych gazów odlotowych powstających w procesie spalania.The subject of the invention is a device for the removal of SO2 and NOx from the stream of industrial waste gases resulting from the combustion process.

Technologia radiacyjna, wykorzystująca strumień przyspieszonych elektronów do inicjowania procesu oczyszczania gazów spalinowych jest metodą coraz częściej stosowaną, która w najbliższej przyszłości może konkurować z metodami chemicznymi.Radiation technology, which uses the stream of accelerated electrons to initiate the flue gas cleaning process, is an increasingly used method that may compete with chemical methods in the near future.

Znane jest urządzenie, które według opisu patentowego DD-243-216-A (87-170590/25) obok wiązki elektronów o energii 50-500 keV wprowadza w obszar komory reakcyjnej pole elektryczne o ' natężeniu do 100 V/cm · dla zmniejszenia zużycia energii elektrycznej w procesie oczyszczania a tym samym podniesienia efektywności tego procesu. Wadą tego urządzenia jest zastosowanie elektrod siatkowych w komorze reakcyjnej rozmieszczonych co 16 cm dla wprowadzenia pola elektrycznego w obszar zachodzących reakcji. Prowadzi to do zablokowania komory reakcyjnej przez nieusunięte w procesie filtracji pyły niesione przez gazy spalinowe oraz tworzący się stały produkt zachodzących reakcji chemicznych.A device is known which, according to the patent description DD-243-216-A (87-170590 / 25), next to a beam of electrons with an energy of 50-500 keV introduces an electric field with a intensity of up to 100 V / cm into the area of the reaction chamber to reduce consumption electricity in the treatment process and thus increase the efficiency of this process. The disadvantage of this device is the use of mesh electrodes in the reaction chamber spaced 16 cm apart to introduce an electric field into the area of the reactions taking place. This leads to blockage of the reaction chamber by the dust carried by the flue gases not removed in the filtration process and the formation of a solid product of chemical reactions.

Wymieniony wyżej problem został wyeliminowany w urządzeniu według wynalazku, w którym obok wiązki elektronów do komory reakcyjnej wprowadzana jest energia mikrofalowaThe above-mentioned problem has been eliminated in the device according to the invention, in which microwave energy is introduced into the reaction chamber next to the electron beam.

165 728 o częstotliwości 200-10 000 MHz, co umożliwia wprowadzenie w obszar komory reakcyjnej pola elektrycznego bez konieczności jednoczesnego stosowania dodatkowych elektrod w tym obszarze. Do komory reakcyjnej wprowadza się gazy odlotowe oczyszczone z zanieczyszczeń pyłowych oraz nawilżone zgodnie z zasadami procesu radiacyjnego. Wprowadzenie do całej objętości komory reakcyjnej energii mikrofalowej to jest pola elektromagnetycznego prowadzi do wytworzenia zmiennego w czasie pola elektrycznego, które zwiększa ilość rodników odpowiedzialnych za procesy wiązania kwaśnych zanieczyszczeń gazowych w produkty stałe usuwane za pomocą metod filtracji.165 728 with a frequency of 200-10,000 MHz, which allows the introduction of an electric field into the area of the reaction chamber without the need for additional electrodes in this area. The waste gases, cleaned of dust impurities and moistened in accordance with the principles of the radiation process, are introduced into the reaction chamber. Introducing microwave energy into the entire volume of the reaction chamber, i.e. the electromagnetic field, creates a time-varying electric field, which increases the amount of radicals responsible for the processes of binding acid gaseous pollutants into solid products removed by filtration methods.

W urządzeniu według wynalazku do komory wejściowej odpowiadającej kształtem powierzchni bocznej ściętego stożka, a usytuowanej pomiędzy akceleratorem elektronów a komorą reakcyjną dołączone są dwa falowody z oknami sprzęgającymi, znajdującymi się w wąskich ściankach tych falowodów, przy czym te dwa falowody są podłączone do wyjściowych ramion 3-dB falowodowego czwórnika, a do jednego z dwu pozostałych ramion podłączone jest obciążenie mikrofalowe, zaś do komory reakcyjnej poprzez jej ściankę w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny wprowadzania strumienia przyspieszonych elektronów przyłączone są dwa dodatkowe falowody, z których jeden służy do wprowadzenie energii mikrofalowej, zaś drugi do odbioru jej niewykorzystanej części, tak aby okna sprzężenia z komorą reakcyjną wykonane zostały w wąskich ściankach tych falowodów, a między oknami sprzężenia znajdował się obszar komory reakcyjnej poddany napromienianiu wiązką, elektronów.In the device according to the invention, two waveguides with coupling windows are connected to the input chamber corresponding to the shape of the truncated cone side surface and located between the electron accelerator and the reaction chamber, located in the narrow walls of these waveguides, the two waveguides being connected to the output arms 3- dB of the waveguide cross, and a microwave load is connected to one of the other two arms, and two additional waveguides are connected to the reaction chamber through its wall in a plane perpendicular to the plane for introducing the stream of accelerated electrons, one of which is used to introduce microwave energy, and the other to receiving its unused part, so that the coupling windows with the reaction chamber are made in the narrow walls of these waveguides, and between the coupling windows there was the area of the reaction chamber subjected to electron beam irradiation.

W odmianie wynalazku komora wejściowa urządzenia ma kształt odpowiadający kształtowi powierzchni bocznej ściętego ostrosłupa o podstawie wydłużonego prostokąta.In a variant of the invention, the entrance chamber of the device has a shape corresponding to the shape of the side surface of a truncated pyramid with the base of an elongated rectangle.

Urządzenie według wynalazku posiada dwie wersje, które przedstawiono schematycznie w przykładach wykonania na rysunkach. Figura 1 stanowi rzut boczny, a fig. 2 - rzut z góry urządzenia wykonanego według wersji pierwszej. Figura 3 przedstawia rzut boczny urządzenia wykonanego według wersji drugiej.The device according to the invention has two versions, which are schematically illustrated in the exemplary embodiments in the drawings. Figure 1 is a side view and Figure 2 is a top view of a device made according to the first version. Figure 3 shows a side view of a device made according to the second version.

Urządzenie wykonane według wersji pierwszej składa się z komory reakcyjnej 4 oraz komory wejściowej 2, bezpośrednio przylegającej do komory reakcyjnej. Skoncentrowany strumień elektronów przyspieszanych w akceleratorze 1 jest wprowadzany do komory reakcyjnej 4 poprzez komorę wejściową 2. Komora wejściowa 2 ma kształt powierzchni bocznej ściętego stożka, przylegającego podstawą do komory reakcyjnej 4 a częścią górną do akceleratora 1. Do komory wejściowej 2 doprowadzone są najlepiej przeciwległe dwa falowody 3, w których w wąskich ściankach znajduje się okno sprzęgające. Falowody 3 zasilane są ciągłym strumieniem energii mikrofalowej z generatora. Do komory reakcyjnej 4, w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny wprowadzenia strumienia przyspieszonych elektronów doprowadza się poprzez ściankę dwa falowody 5, z których jeden służy do wprowadzenia impulsowej energii mikrofalowej, a drugi do odprowadzenia jej nadmiaru z komory reakcyjnej 4. Okna sprzężenia falowodów 5 z komorą reakcyjną 4 znajdują się w wąskich ściankach tych falowodów, a odległość między oknami sprzęgającymi 5 obejmuje obszar, w których zachodzi napromienianie gazów wiązką przyspieszonych elektronów w komorze reakcyjnej 4.The device made according to the first version consists of a reaction chamber 4 and an input chamber 2 directly adjacent to the reaction chamber. The concentrated stream of accelerated electrons in the accelerator 1 is introduced into the reaction chamber 4 through the input chamber 2. The input chamber 2 has the shape of a truncated cone side surface, adjacent to the reaction chamber 4 with its base and the upper part to the accelerator 1. Two opposite two are led to the input chamber 2. waveguides 3 with a coupling window in the narrow walls. The waveguides 3 are fed with a continuous stream of microwave energy from the generator. Two waveguides 5 are fed through the wall to the reaction chamber 4, in a plane perpendicular to the plane of the introduction of the stream of accelerated electrons, one of which is used to introduce pulsed microwave energy, and the other to remove its excess from the reaction chamber 4. Window for coupling the waveguides 5 with the reaction chamber 4 are located in the narrow walls of these waveguides, and the distance between the coupling windows 5 covers the area where the irradiation of gases with the beam of accelerated electrons in the reaction chamber 4 takes place.

Urządzenie wykonane według wersji drugiej (fig. 3) składa się z komory reakcyjnej 4,do której bezpośrednio przylega komora wejściowa 2. Przemiatany strumień elektronów przyspieszanych w akceleratorze 1 jest wyprowadzany na zewnątrz tego urządzenia poprzez okno wyjściowe 6, będące częścią składową tego akceleratora. Okno wyjściowe 6 rozdziela obszar próżniowy akceleratora 1 z liniowym wyprowadzeniem przemiatanej wiązki elektronów od ciśnienia bliskiego atmosferycznemu panującego w komorze wejściowej 2 i komorze reakcyjnej 4. Strumień elektronów jest wprowadzany do komory reakcyjnej 4 poprzez komorę wejściową 2. Komora wejściowa 2 ma kształt powierzchni bocznej ściętego ostrosłupa o podstawie wydłużonego prostokąta, przylegającego podstawą do komory reakcyjnej 4 a częścią górną do akceleratora 1 a dokładniej do okna wyjściowego 6 akceleratora i odpowiada wymiarami powierzchni tego okna. Kształt komory wejściowej 2 odpowiada przestrzennej charakterystyce strumienia elektronów. Pomiędzy oknem wyjściowym 6 a komorą reakcyjną 4, do komory wejściowej 2 doprowadzone są dwa falowody 3 z oknami sprzęgającymi znajdującymi się w wąskich ściankach tych falowodów. Do komory reakcyjnej 4 impulsowa energia mikrofalowa wprowadzana jest poprzez jej ściankę w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny wprowadzenia strumienia przyspieszonych elek4The device made according to the second version (Fig. 3) consists of the reaction chamber 4, adjacent to the input chamber 2. The swept stream of accelerated electrons in the accelerator 1 is led outside the device through the exit window 6, which is a component of this accelerator. The exit window 6 separates the vacuum area of the accelerator 1 with a linear discharge of the swept electron beam from the near atmospheric pressure in the input chamber 2 and the reaction chamber 4. The electron beam is introduced into the reaction chamber 4 through the input chamber 2. The input chamber 2 has the shape of the side surface of a truncated pyramid with the base of an elongated rectangle, adjoining the base to the reaction chamber 4 and the upper part to the accelerator 1, more precisely the exit window 6 of the accelerator, and corresponds to the dimensions of the area of this window. The shape of the input chamber 2 corresponds to the spatial characteristics of the electron beam. Between the exit window 6 and the reaction chamber 4, two waveguides 3 with coupling windows located in the narrow walls of these waveguides are connected to the entrance chamber 2. The impulse microwave energy is introduced into the reaction chamber 4 through its wall in a plane perpendicular to the plane of introducing the stream of accelerated elecs4

165 728 tronów poprzez jeden z falowodów 5. Drugi z falowodów 5 służy do wyprowadzenia niewykorzystanej energii mikrofalowej z objętości komory reakcyjnej 4. Oba falowody 5 zainstalowane są w ten sposób, że okna sprzężenia z komorą reakcyjną 4 wykonane są w wąskich ściankach tych falowodów, a odległość między oknami sprzęgającymi obejmuje obszar, w którym zachodzi napromieniowanie gazów wiązką przyspieszonych elektronów. Zatem w objętości: komory reakcyjnej 4 z przepływającym strumieniem gazów oprócz wiązki elektronów napromieniającej ten gaz znajduje się energia mikrofalowa w postaci impulsowej, doprowadzona przez falowody 5, jak również stałe tło energii mikrofalowej doprowadzonej przez falowody 3, doprowadzające ciągły strumień energii mikrofalowej z generatora poprzez 3-dB czwórnik falowodowy. Falowody 3 podłączone są do wyjściowych ramion tego czwómika, którego jedno z pozostałych ramion jest pod obciążeniem mikrofalowym.165 728 thrones through one of the waveguides 5. The other waveguide 5 serves to output the unused microwave energy from the volume of the reaction chamber 4. Both waveguides 5 are installed in such a way that the coupling windows with the reaction chamber 4 are formed in the narrow walls of these waveguides, and the distance between the coupling windows covers the area in which the irradiation of the gases with the beam of accelerated electrons takes place. Thus, in the volume of the reaction chamber 4 with the flowing gas stream, in addition to the electron beam irradiating this gas, there is pulsed microwave energy supplied by waveguides 5, as well as a constant background of microwave energy supplied by waveguides 3, supplying a continuous stream of microwave energy from the generator through 3 -dB waveguide quad. The waveguides 3 are connected to the output arms of this four, one of the remaining arms of which is under a microwave load.

Wprowadzenie impulsów energii mikrofalowej w obszar przepływu strumienia gazów poddanych napromienianiu wiązką elektronów powoduje rozmnożenie swobodnych elektronów w wyniku oddziaływania składowej elektrycznej tego pola, co zwiększa ilość rodników odpowiedzialnych za. przebieg procesu oczyszczania. Wprowadzenie ciągłego tła energii mikrofalowej o określonym natężeniu w obszar przepływu strumienia gazów poddanych napromienianiu wiązką elektronów powoduje, iż podtrzymywany jest odpowiedni poziom energii swobodnych elektronów poprzez składową elektryczną energii mikrofalowej, co prowadzi do skutecznej generacji rodników niezbędnych w procesie oczyszczania. Urządzenie według wynalazku w obydwu jego wersjach zwiększa efektywność metody radiacyjnej.Introducing pulses of microwave energy into the flow area of the gas stream subjected to electron beam irradiation causes the multiplication of free electrons as a result of the interaction of the electric component of this field, which increases the amount of radicals responsible for. the course of the purification process. The introduction of a continuous background of microwave energy of a certain intensity into the flow area of the stream of gases subjected to electron beam irradiation causes that the appropriate level of free electron energy is maintained by the electric component of microwave energy, which leads to the effective generation of radicals necessary in the purification process. Both versions of the device according to the invention increase the efficiency of the radiation method.

165 728165 728

fy.3fy.3

165 728165 728

Fig.1Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 1,00 zł.Price PLN 1.00.

Claims

Patent claims

A device for removing SO2 and NOx from an industrial waste gas stream using an electron beam and using an electric field, characterized by the fact that to the wall of the input chamber (2) corresponding to the shape of the side surface of the truncated cone, and situated between the electron accelerator (1) and the reaction chamber (4), two waveguides (3) with coupling windows located in the narrow walls of these waveguides are connected, these two waveguides are connected to the 3-dB output arms of the waveguide quadruple, and the load is connected to one of the other two arms two additional waveguides (5) are connected to the reaction chamber (4), through its wall in the plane perpendicular to the plane of the accelerated electron beam, two additional waveguides (5) are connected, one of which is used to introduce microwave energy and the other to receive its unused part, so that the coupling windows with the reaction chamber (4) are made in narrow walls of these waveguides, and between the coupling windows there was the area of the reaction chamber (4) irradiated with the electron beam.

2. SO2 removal device i. NOx from the stream of industrial waste gases using an electron beam and the effect of an electric field, characterized in that to the wall of the input chamber (2) corresponding to the shape of the side surface of a truncated pyramid with the base of an elongated rectangle and situated between the electron accelerator (1) and the reaction chamber ( 4), two waveguides (3) are attached with coupling windows located in the narrow walls of these waveguides, these two waveguides are connected to the 3-dB output arms of the waveguide quadruple and a microwave load is connected to one of the other two arms, and the reaction chamber (4), through its wall in a plane perpendicular to the plane of introducing the stream of accelerated electrons, two additional waveguides (5) are connected, one of which is used to introduce microwave energy, and the other to receive its unused part, so that the coupling windows with the reaction chamber ( 4) were made in narrow the walls of these waveguides and between the coupling windows was the area of the reaction chamber (4) exposed to the electron beam irradiation.