JPH01171623A - 放射線照射排ガス処理法及び装置 - 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ＳＯ１！および／またはＮＯｘ等の有害ガス成
分を含む排ガスの処理方法に関する。

（従来の技術） 従来重油燃焼炉等からのＳＯＸおよび／またはＮＯｘを
含む排ガスを処理して無害のガスとするためには第１図
に示す如く、例えばボイラー設備１からの排ガス（通常
１３０℃以上）を排ガス導管２を経て冷却塔３に導く。

こ＼で排ガスは冷却水管４からスプレーされる冷却水に
より露点以上１００℃以下の温度に冷却され、しかる後
排ガス導管５を経て反応管７に導がれる。この際排ガス
導管５の途中で流量調節弁６がらアンモニアを添加する
。

反応器７に導入された排ガスは電子線発生装置９からの
電子線を照射され、ガス中のｓｏｘおよび／またはＮＯ
ｘがアンモニアと反応して硫安および／または硝安に変
化する。次にこれを集じんｔｌ！１１で除去し、浄化さ
れた排ガスは煙突１３がら大気中に放出される。除去さ
れた硫安および／または硝安は副生品として排出管１２
がら回収される。なお電子線照射による発熱および脱硫
脱硝に伴なう発熱による排ガスの温度上昇を防止し、ｉ
！Ｌ３ｉ１１温度に維持するため、反応器中の照射前、
照射中、照射後のいずれかの位置またはこれらを組ｒこ 合せせ位置で、冷却水スプレー装置８がら冷却水をスプ
レーする。最も望ましいのは照射後である（本件につい
ては昭和６２年１２月７日に特許出願済である）。

上記の工程に使用される集じん機としては電気集じんｆ
ｉ（ＥＰ）とバグフィルタ−との組合せ型、ＥＰ単独型
およびバグフィルタ−単独型等があるが、いずれも問題
点を有しているのでこれについて説明する。

すなわち、上記の処理法で生成する硫安および硝安は付
着性、凝集性、吸湿性に富んだ極めて微細な粉体粒子な
ので、バグフィルタ−のような濾過集しん方式では、特
に粉体層の多いときに排ガスの圧力損失が短時間に増大
する（　１５０　ｍｍ　Ｈ２０以上）という問題がある
。これが対策としては濾過面積を極端に大きくするとか
、または粒子同志のフィルター上での付着凝集を防ぐた
めに、バグフィルタ−上流の排ガスに多量のケイソウ土
、クレー等の濾過助材を添加して濾過面の閉塞を防ぐ等
の方法があるが、いずれも設備費、運転費の増加につな
がることになる。

一方、ＥＰ単独型ではバグフィルタ−のような閉塞問題
は生じないが、煤塵規制が例えば１０■／　Ｎ　ｍ　’
以下と、特別に厳しい条件下では、ＥＰ内ガス流速を例
えば０．３ｒａ／ｓ以下に下げて対応するため設備容量
が大きくなる。そこで今後益に厳しくなることが予想さ
れる煤、！規制に克つために大容量のＥＰが必要となり
これも設備費、運転費の増加につながる。

次にＥＰとバグフィルタ−との組合せ方式では、ＥＰの
下流にバグフィルタ−を備えであるのでＥＰ内でのガス
流速を最大３ｍ／ｓと、比較的太きくとることができ、
且つ、下流のバグフィルタ−ではガス中の粉体含有量が
減少し、濾過抵抗が短時間には増大せず、従って濾過面
積を極端に太きくとる必要がない。この方法はＥＰ、バ
グフィルタ−ともに小型となり、厳しい煤塵規制に対応
できる有効な方法であり、本発明者等により、既に特許
出願された、（ＵＳＰ　ＳＮ　０５５９６９　Ｊｕｎｅ
　１９８７）。

しかしながら、本方式においてもバグフィルタ−におけ
る圧損失の問題が完全に解決されたわけではなく、さら
に近年、有害成分の排出量を低減させるためガス処理設
備には脱硫率９０％以上、脱硝率８０％以上、リークア
ンモニア１０ｐｐｍ以下と、極めて厳しい規制値が要求
されてきており、今後更に厳しさを増すものと予想され
る。

図中の符号１４，１５．１６は夫々ＳＯＸ分析計、ＮＯ
ｘ分析計および排ガス流及計を示し、アンモニアの添加
Ｍ（ＮＨ３）はく排ガス流量（ＱＮ＋ｎ’／ｈ）、ＳＯ
ｘ濃度（ＣＳ　Ｏｘ）　ｐｐｍ）　、Ｎ　Ｏｘ濃度率（
ηＮｏＸ）により次式で求めることができる。

（ＮＨ３）＝ （解決を要する技術上の問題点） しかるに上記従来技術の方法においては工程の途中で添
加するアンモニアの量的調整が困難であったことから別
の問題が発生するに至った。以下、従来のアンモニアの
添加量調整につき更に詳しく述べる。

第２図は石炭燃焼排ガスにおけるＳ　Ｏｘ　濃度、ＮＯ
ｘ濃度変動の代表的チャートを示す。ＳＯＸ濃度は平均
値１５００ｐｐｍに対し約±１００ｐドの変動が、また
Ｎｏ、！濃度は平均値３００　ｐｐｍに対して約±２０
　ｐｐＩｌｌの変動がみられる。脱硫率９０％、脱硝率
８０％の場合の添加すべきアンモニアを（１）式により
求める。

添加すべき最大濃度＝ ２Ｘ１６００ｘ０．９＋３２０ｘ０．８＝３１３６ｐｐ
ｍ添加すべき最低濃度＝ ２Ｘ１４００Ｘ０．９＋２８０Ｘ０．８＝２７４４ｐｐ
ｍ添加すべき平均濃度； ２Ｘ１５００Ｘ０．９＋３００Ｘ０．８＝２９４０ｐｐ
ｍ許容リークアンモニア濃度を前述のｉｏｐｐｍとすれ
ば２７４４　ｐｐｍから３１３６ｐｐｆｆｌの範囲のア
ンモニアを±１１０９ｐの精度で供給する必要がある。

これは０．３〜０．４％（１０／３１３Ｂ、１０／２７
４４　）という精度を意味しており、通常のコントロー
ル精度（フルスケールの１〜２％）に比較して、かなり
小さく、リークアンモニアを１０ｐｐｍ以下にコントロ
ールすることは非常に困難であった。

そこで脱硫率９０％以上、脱硝率８０％以上、リークア
ンモニアｔｏｐｐｍ以下、排出煤塵濃度１０■／Ｎ１１
１３以下というように今後益々規制が厳しくなることが
予想される状況に対し、ＳＯｘ。

ＮｏＸの濃度及び排ガスの流量変動に対して十分対応で
きる方法及び装置が要求されている。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は脱硫率、脱硝率の低下を伴うことなく、リ
ークアンモニア及び排出ダストを低減せしむる方法につ
き、種々研究を重ねた結果、ＳＯＸ。

Ｎ　Ｏｘの濃度変動によって生ずる未反応のアンモニア
、ＳＯＸ及びＮＯｘを湿式集じん機によって回収するこ
とにより、上記問題点を解決することができた。

〈発明の構成と作用） すなわち、本発明の放射線照射を含む排ガス処理法は、
硫黄酸化物（Ｓ　Ｏ３）および／または窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ＞を陰む排ガスを放射区域に誘導すること、照射中
または照射前後の排ガスにアンモニア（ＮＨ２）を添加
すること、そして生成した硫安および／または硝安を集
じん機で捕集した後、大気中に放出することからなり、
計算量より若干、過剰量のアンモニアを添加し、生成し
た上記副生品の捕集のために直列に設けた屹式電気集じ
ん機と、湿式電気集じん機を用うることを特徴とするも
のである。

第３図は本発明の一実施態様を示したものであり、ボイ
ラー設備１からの排ガス（通常１３０℃）が排ガス導管
２を経てガス−ガス熱交換器１９に導かれる。ここで排
ガスは処理済みの低温排ガスと熱交換され、露点以上で
１００℃以下の範囲の温度迄冷却された後、排ガス導管
５を経て反応器７に導かれる。排ガス導管５の途中では
流量調節弁６から、前記（１）式から求められた量より
若干過剰のアンモニアが添加される。

反応器７に導入された排ガスは電子線発生装置９から電
子線を照射され、該排ガス中のＳＯＸおよび／またはＮ
ｏＸが硫安および／または硝安に変化する。これらの粉
体の大部分を先ず乾式ＥＰ１７により副生品として回収
した後、排ガスが湿式ＥＰ１８に導入され未反応のアン
モニア、ＳＯｘおよびＮＯｘを吸収液（水）２２で吸収
除去する。

湿式ＥＰ１８では前段の乾式ＥＰ１７で捕集されなかっ
た微量の粉体をも捕集し、除塵率を高めることができる
。またＮＨ，、Ｎｏ８、ＮＯｘ及び粉体を吸収した吸収
液２０は硫安及び硝安の水溶液であるので液体肥料とし
て利用できる。湿式ＥＰ１８からの清浄化された排ガス
はガス−ガス熱交換器１９にて入口排ガスを冷却した後
大気中に放出される。なお乾式ＥＰ１７を出た排ガスの
温度は、入口ガス中のＳｏ、、ＮＯ，ｆｉ度および要求
される脱硫率、脱硝率等によって、露点以上１００℃以
下の範囲内に定められるが、この温度が排ガスの露点よ
りかなり大きい場合は、乾式ＥＰ１７と湿式ＥＰ１８と
の間で冷却水２１をスプレーし、排ガスを冷却すること
が望ましい。露点との温度差が大きい場合、湿式ＥＰの
集じん板上で水膜を形成するための水が蒸発するため、
湿式ＥＰの性能が劣化する恐れがあり、これを防止する
ために上記スプレーを用いる。

電子線照射によって生成する硫安、硝安の粉体は、共に
、よく水に溶解し、非水溶性ダストに比較して捕集／回
収が容易であるし、指体の再飛散がないので集じん率が
高くなる利点がある。

入口有害成分の組成及び排ガス量の変動が大きい場合又
は未反応アンモニア濃度が高い場合には吸収液として硫
酸水溶液を使用することもできる。

第４図に本発明の他の実施態様を示す。

第４図には湿式ＥＰ１８からの抽出液２０を反応温度調
整のための冷却水として利用している点が、第３図の実
施！ｒ３様と異なっている。

本発明方法におけるアンモニア添加量は（１）式で求め
た量に対し１〜２％の過剰址が望ましい。

これは前述の如く通常のコントロール精度がフルスケー
ルの１〜２％であるから、ＳＯＸ、ＮＯｘの濃度変動が
特に大きな場合に計ｒｔ量のアンモニアを添加したので
は１〜２％の不足となる恐れがあるからである。

反応室で使用する放射線としては電子線、Ｘ線、γ線、
β線、α線等があるが特に電子線発生装置からの電子線
が好ましい。かくして添加されたアンモニアの大部分は
反応室においてＳｏ、ＮｏＸと反応するが、残余のアン
モニアがさらに湿式ＥＰにおいて未反応のＳＯＸ、ＮＯ
Ｘと反応する。

この場合湿式ＥＰのぬれ壁即ち水膜にＳＯＸ１モルに対
し、Ｎ８１２モルおよび、ＮＯｘ１モルに対の し、Ｎｌ（，１モルの比率で夫々坊成分が吸収されて硫
安、硝安どして固定され、さらに過剰分のＮＨ３も吸収
される。

本発明においては乾式のＥＰの後に湿式ＥＰを配置しで
あるので乾式ＥＰ単独型のように、排ガス流速を０．３
　ｍ／ｓのように低くする必要がなく、０．５〜３．０
ｍ／ｓと高くとることができ、かつ、実質的に大部分の
除塵が前段の乾式ＥＰで行われているので、後段の湿式
ＥＰも小型のものでよい。

このように、乾湿両式において小型のＥＰを使用でき、
排ガスの圧力損失も、通常のＦ、Ｐと変らず数１０ｍｍ
Ａｑ程度（バグフィルタ−では約１００〜１５０ｎ＋ｍ
Ａｑ）なので設備費、運転費を節減できる。

なお、本発明は、入口排ガス温度制御方式として、第１
図で示した冷却塔方式の場合にも適用でき、この場合は
この冷却塔で使用する冷却水として、湿式ＥＰ抽出液も
使用可能である。

また上記湿式ＥＰは乾式ＥＰのケーシング中下流側に組
み込むことが可能化であり、設備を更に緊密化すること
ができる。

〈実施例） 第４図に示す方式の実験装置を用い、脱硫率９０％、脱
硝率８０？弘ソ一クアンモニア１０ｐｐｍ以下、排出ダ
スト１０　ｍｇ／ｍ３を目標として下記の実験を実施し
た。即ちガス温度１３０°Ｃ，ＳＯＸ平均濃度１５００
　ｐｐｍ　、Ｎ　Ｏｘ平均濃度３００ｐｐｍ（各々の変
動は第２図に示す）の排ガス８００ＯＮｍ３／ｈをガス
−ガス熱交換器１つにて７０℃に冷却した後２９７０ｐ
ｐｍのアンモニアを添加して反応器７に導入し、１．８
８ｒａｄの電子線を照射した。

上記アンモニア添加量は（１）式で求めた計算量に対し
約３０　ｐｐｍ　（１％相当）過剰である。

照射直後の排ガスには湿式ＥＰ１８の抽出液（硫安およ
び硝安の混合水溶液）２０を約１７０ｋｇ／ｈスプレー
し、乾式ＥＰ１７出口の排ガス温度を約７０°Ｃに調整
した。ＥＰ１７で副生品１２が回収されメ分離された排
ガスに冷却水２１を９３ｋｇ／ｈスプレーして湿式ＥＰ
１８に導入した。そして乾式ＥＰ１７出口、湿式ＥＰ１
８出口においてＳＯＸ。

ＮＯｘ、ＮＨ，及びダストの濃度を測定した結果を次の
表に示す。なお約４９°Ｃの湿式ＥＰ出口排ガスはガス
−ガス熱交換器にて約１０５℃、に昇温し大気に放出し
た。

〈発明の効果） 上記の如く本発明によれば排ガス組成が大きく変動して
もリークアンモニアの量を低く抑えることができ同時に
乾式電気集じん機で捕集できなかった粉体をも高除塵率
で捕集することができる。また本発明は従来の装置に特
別な変更を加える必要がないので産業上大きな利益を得
ることができる６

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の技術の工程図を表わす。 第２図は排ガス中のＳＯｘ、ＮｏＸの濃度の変動を表わ
す。 第３図は本発明の一実施例の工程図を表わす。 第４図は本発明の他の実施例の工程図を表わす。 （外３名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）硫黄酸化物（ＳＯ＿ｘ）および／または窒素酸化物
   （ＮＯ＿ｘ）を含む排ガスを放射線照射区域に誘導する
   こと、照射前、照射中または照射後の排ガスにアンモニ
   ア（ＮＨ＿３）を添加すること、並びに形成された副生
   品（硫安および／または硝安）を集じん機で捕集した後
   、排ガスを大気に放出することからなる排ガス処理であ
   って、乾式電気集じん機で副生品を回収した後、分離さ
   れた排ガスを湿式電気集じん機で処理することを特徴と
   する排ガス処理法。 ２）乾式電気集じん機および湿式電気集じん機のガス流
   速を０．５〜３．０ｍ／ｓとする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３）乾式電気集じん機と湿式電気集じん機との間に冷却
   水スプレー装置を設けた特許請求の範囲第１項乃至第２
   項のいずれかに記載の方法。 ４）湿式電気集じん機からの抽出液を排ガスの冷却水と
   して用いる特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載の方法。 ５）放射線が電子線加速機からの電子線である特許請求
   の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の方法。 ６）乾式電気集じん機のケーシング中に該集じん機の下
   流側に湿式電気集じん機を組み込ませてなることを特徴
   とする放射線照射排ガス処理に使用する集じん装置。