PL187298B1

PL187298B1 - Sposób i urządzenie do oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową

Info

Publication number: PL187298B1
Application number: PL97331206A
Authority: PL
Inventors: Masahiro Izutsu; Yoshitaka Iizuka; Kazuaki Hayashi
Original assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 2004-06-30
Also published as: EP0925105A1; BG62916B1; BG103061A; US6179968B1; DE69716617D1; BR9710504A; WO1998004336A1; EP0925105B1; CN1090043C; CN1225035A; DE69716617T2; PL331206A1

Abstract

1 Sposób oczyszczania gazów technika napromie- niania wiazka elektronowa, w którym dodaje sie amo- niak do gazów zawierajacych tlenki siarki i/lub tlenki azotu w zbiorniku technologicznym 1 naprom ienia sie gazy wiazka elektronow a w zbiorniku technologicznym usuwajac z nich tlenki siarki i/lub tlenki azotu oraz zbiera sie za pom oca kolektora produkty uboczne wy- twarzane w reakcji prow adzonej w zbiorniku technolo- gicznym, znamienny tym, ze chlodzi sie co najmniej czesc zespolu kontaktujacego sie z gazem, biegnacego ze zbiornika technologicznego do kolektora, do temperatury rosy gazu lub ponizej niej 3 Urzadzenie do oczyszczania gazów technika na- - promieniania wiazka elektronow a zawierajace zbiornik technologiczny do doprowadzania gazu zawierajacego tlenki siarki i/lub tlenki azotu, urzadzenie zasilajace do doprowadzania amoniaku do gazu w zbiorniku technolo- gicznym, akcelerator elektronów do napromieniania gazu wiazka elektronowa w zbiorniku technologicznym oraz kolektor do zbierania produktów ubocznych wytwarza- nych w reakcji, znamienne tym, ze zawiera kanal (5) przeplywu gazów biegnacy ze zbiornika technologiczne- go (4) do kolektora w postaci odpylacza (6) oraz zespól chlodzacy (16, 17) do chlodzenia co najmniej czesci zespolu kontaktujacego sie z gazem biegnacego od zbiornika technologicznego do kolektora, do temperatu- ry rosy gazu lub ponizej niej F I G. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową.

187 298

Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do oczyszczania gazów, takich jak gazy spalinowe, techniką napromieniania wiązką elektronową, a zwłaszcza sposobu i urządzenia do oczyszczania gazów zawierających tlenki siarki i/lub tlenki azotu techniką wtryskiwania amoniaku i napromieniania za pomocą wiązki elektronów, co usuwa z nich tlenki siarki i/lub tlenki azotu.

W miarę rozwoju gospodarczego stale rośnie zapotrzebowanie na energię. W związku ze stałym wzrostem zapotrzebowania na energię źródła energii ciągle zależą od paliw kopalnych, takich jak węgiel i ropa naftowa. Jednakże podczas spalania paliw kopalnych powstają szkodliwe produkty lub zanieczyszczenia odpowiedzialne za zanieczyszczenie środowiska w skali globalnej. Dla zapobieżenia uwalnianiu zanieczyszczeń do atmosfery oraz zatrzymaniu zanieczyszczenia środowiska w skali globalnej trwają przyspieszone prace badawcze mające na celu opracowanie systemu oczyszczania gazów w instalacjach do spalania paliw, takich jak elektrownie termiczne. Ciągle istnieje wiele obszarów usprawnienia rozwiązywania problemów, takich jak skomplikowane konfiguracje urządzeń wymagające dużej liczby zmiennych kontrolnych i konieczność stosowania wielkoskalowych instalacji oczyszczania ścieków, wymagających złożonej technologii obróbki.

W ramach wysiłków mających na celu rozwiązanie tego typu problemów opracowano instalację do oczyszczania gazów spalinowych, w której gazy spalinowe wydalane z instalacji do spalania paliw, takiej jak kocioł, napromienia się wiązką elektronów.

W systemie tym, do gazu zawierającego tlenki siarki i/lub tlenki azotu wtryskuje się amoniak, a utworzoną w ten sposób mieszankę napromienia się wiązką elektronów w celu usunięcia z niej tlenków siarki i/lub tlenków azotu w postaci produktów ubocznych reakcji (nazywanych dalej produktami ubocznymi). Takie produkty uboczne, których głównym składnikiem jest siarczan amonowy i/lub azotan amonowy, wykazują jednak skłonność do osadzania się w kanale, gdzie przepływa przez nie oczyszczony gaz. Przeprowadzono wiele prób mających na celu zapobieganie osadzaniu się produktów ubocznych, których głównymi składnikami są siarczan amonowy i/lub azotan amonowy, w procesie oczyszczania gazów z zastosowaniem wiązki elektronów.

W jednej z takich prób ustala się prędkość strumienia gazu po napromienieniu go wiązką elektronową na poziomie 10 m/s lub mniejszym, korzystnie 5 m/s lub mniej, jak ujawniono w opisie japońskiej publikacji patentowej nr 3-65211. W innej próbie tego typu utrzymuje się temperaturę kontaktującego się z gazem zespołu na odcinku od obszaru napromieniania wiązką elektronową do obszaru odbierania produktu ubocznego w zakresie od 80 do 150°C, korzystnie od 100 do 150°C, jak ujawniono w japońskiej publikacji patentowej nr 7-31844.

Pierwsza z tych prób ma wadę polegającą na tym, że urządzenie znajdujące się za obszarem napromieniania wiązką elektronową i/lub pole przekroju poprzecznego kanału muszą być duże, wskutek czego instalacja jest duża. Drugie rozwiązanie jest problematyczne, ponieważ wymaga stosowania źródła ciepła do podnoszenia temperatury zespołu kontaktującego się z gazem. Ponadto oba z tych rozwiązań nie zapobiegają całkowicie osadzaniu się produktów ubocznych, natomiast umożliwiają tym produktom osadzanie się w przyspieszonym tempie z chwilą zapoczątkowania takiego osadzania.

W międzynarodowym zgłoszeniu patentowym nr PCT/JP97/00772 zaproponowano otaczanie kanału z otworem wlotowym i wylotowym ścianą ekranującą i umieszczanie płyt przegrodowych i/lub wewnętrznych ścianek działowych w ekranowanym kanale w celu ekranowania promieni X wytwarzanych podczas napromieniania wiązką elektronów. Jeżeli zaproponowaną strukturę stosuje się do kanału biegnącego od zbiornika technologicznego do kolektora produktów ubocznych w instalacji do oczyszczania gazów, wtedy część kanału konstruuje się w formie kanału ekranowanego, a w płytach przegrodowych i/lub wewnętrznych ścianach działowych wykonuje się ekranowany kanał. Ogólnie wiadomo, że produkty uboczne mają skłonność do osadzania się w miejscach, w których przepływ gazu jest turbulentny. W rezultacie, w proponowanej strukturze, ze względu na to, że płyta przegrodowa i/lub wewnętrzna ściana działowa w ekranowanym kanale powodują turbulentny przepływ gazu, produkt uboczny osadza się z większą intensywnością zarówno na, jak i wokół tej płyty przegrodowej i/lub ściany działowej.

187 298

W związku z tym, celem wynalazku jest zapewnienie sposobu i urządzenia do oczyszczania gazu zawierającego tlenki siarki i/lub tlenki azotu techniką polegającą na wtryskiwaniu amoniaku i napromienianiu za pomocą wiązki elektronów, co powoduje usuwanie z niego tlenków siarki i/lub tlenków azotu, z równoczesnym zapobieganiem zatykaniu się urządzenia i/lub kanału biegnącego ze zbiornika technologicznego do kolektora produktów ubocznych produktami ubocznymi, których głównymi składnikami są siarczan amonowy i/lub azotan amonowy.

Sposób oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową, w którym dodaje się amoniak do gazów zawierających tlenki siarki i/lub tlenki azotu w zbiorniku technologicznym i napromienia się gazy wiązką elektronową w zbiorniku technologicznym usuwając z nich tlenki siarki i/lub tlenki azotu oraz zbiera się za pomocą kolektora produkty uboczne wytwarzane w reakcji prowadzonej w zbiorniku technologicznym odznacza się według wynalazku tym, że chłodzi się co najmniej część zespołu kontaktującego się z gazem, biegnącego ze zbiornika technologicznego do kolektora, do temperatury rosy gazu lub poniżej niej.

Korzystnie do gazu przed albo po napromienianiu wiązką elektronową rozpyla się skroploną wodę, wytworzoną w zespole kontaktującym się z gazem.

Urządzenie do oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową zawierające zbiornik technologiczny do doprowadzania gazu zawierającego tlenki siarki i/lub tlenki azotu, urządzenie zasilające do doprowadzania amoniaku do gazu w zbiorniku technologicznym, akcelerator elektronów do napromieniania gazu wiązką elektronową w zbiorniku technologicznym oraz kolektor do zbierania produktów ubocznych wytwarzanych w reakcji, charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawiera kanał przepływu gazów biegnący ze zbiornika technologicznego do kolektora w postaci odpylacza oraz zespół chłodzący do chłodzenia co najmniej części zespołu kontaktującego się z gazem biegnącego od zbiornika technologicznego do kolektora, do temperatury rosy gazu lub poniżej niej.

Korzystnie zespół kontaktujący się z gazem stanowi powierzchnia wewnętrzna kanału.

Korzystnie urządzenie zawiera wiele rozmieszczonych w odstępach od siebie płyt lub ścian przegrodowych usytuowanych w kanale, przy czym zespół kontaktujący się z gazem obejmuje zewnętrzne powierzchnie płyt lub ścian przegrodowych.

Korzystnie zespół chłodzący zawiera płaszcz chłodzący znajdujący się na kanale.

Korzystnie zespół chłodzący zawiera rurę wody chłodzącej usytuowaną na kanale.

Korzystnie zespół chłodzący zawiera kanał wody chłodzącej usytuowany co najmniej w jednym spośród wymienionych zbiornika technologicznego, kanału i płyty lub ściany przegrodowej.

Korzystnie kanał zawiera wiele kanałów działowych, a zespół chłodzący stanowi płaszcz chłodzący usytuowany w kanale działowym.

Korzystnie zespół zasilający w postaci dyszy dwupłynowej znajduje się w jednym spośród obszarów, napływowego, środkowego i wypływowego, zbiornika technologicznego.

W wynalazku reakcja przebiega przy ciśnieniu atmosferycznym. Na temperaturę rosy gazu wpływa głównie stężenie pary wodnej w gazie, ale też w pewnym niewielkim stopniu skład gazu. Zależność pomiędzy stężeniem (%) pary wodnej a temperaturą rosy (°C) podano w poniższej tabeli.

Tabela 1

Stężenie pary wodnej (%)	Temperatura rosy (°C)
1	2
2	18
4	29
6	36
8	42

187 298 ciąg dalszy tabeli 1

1	2
10	46
12	50
14	53
16	56
18	58
20	60
25	65
30	69

W przypadku całkowitego lub częściowego chłodzenia kontaktującego się z gazem zespołu biegnącego od zbiornika technologicznego do kolektora, do temperatury rosy gazu lub poniżaj niej, znajdująca się w gazie para wodna skrapla się w zespole kontaktującym się z gazem, powodując rozpuszczanie produktów ubocznych stykających się lub przywierających do zespołu kontaktującego się z gazem i wymywanie ich przez skroploną wodę. Zapobiega to osadzaniu się produktów ubocznych na zespole kontaktującym się z gazem lub ich przywieraniu do niego. Zespół kontaktujący się z gazem można chłodzić tylko w obszarze, w którym produkty uboczne mają skłonność do osadzania się wskutek turbulentnego przepływu gazu albo tylko w jego górnym obszarze, natomiast jego dolny obszar można omywać skroploną wodą spływającą z obszaru górnego.

Zgodnie z wynalazkiem sposób może ponadto obejmować etap rozpylania skroplonej wody wytwarzanej w zespole kontaktującym się z gazem, do gazu przed lub po napromienianiu wiązką elektronów.

Urządzenie do realizacji sposobu oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową odznacza się tym, że zawiera zespół chłodzący do chłodzenia co najmniej części kontaktującego się z gazem zespołu biegnącego od zbiornika technologicznego do kolektora do temperatury rosy gazu lub poniżej niej.

W skład urządzenia wchodzi ponadto wiele rozstawionych w pewnych odstępach od siebie płyt lub ścian przegrodowych usytuowanych w kanale, zaś kontaktujący się z gazem zespół obejmuje powierzchnie zewnętrzne płyt lub ścian przegrodowych z układem chłodzenia przeznaczonym do chłodzenia co najmniej części zespołu kontaktującego się z gazem.

Zespół chłodzący może zawierać płaszcz chłodzący znajdujący się na kanale albo rurę z wodą chłodzącą w zespole kontaktującym się z gazem lub zespole nie kontaktującym się z gazem przeznaczoną do chłodzenia zespołu kontaktującego się z gazem. Zespół chłodzący może zawierać kanał z wodą chłodzącą usytuowany w płycie lub ścianie przegrodowej.

W szczególności, w przypadku usytuowania płyt i/lub ścian przegrodowych w kanale, pomiędzy płytami przegrodowymi może znajdować się kanał działowy. Kanał działowy może być zaopatrzony w płaszcz chłodzący albo też może być zaopatrzony w rurę z wodą chłodzącą w tym zespole, który kontaktuje się z gazem lub też w nie kontaktującym się z gazem zespole przeznaczoną do chłodzenia, całkowitego lub częściowego, zespołu kontaktującego się z gazem, do temperatury rosy lub poniżej niej.

W skroplonej wodzie powstającej w zespole kontaktującym się z gazem znajdują się rozpuszczone produkty uboczne, których głównymi składnikami są siarczan amonowy i/lub azotan amonowy, więc woda ta może być korozyjna. W związku z tym pożądane jest, żeby ten zespół, który kontaktuje się ze skroploną wodą był wykonany z materiału przeciwkorozyjnego, na przykład ze stali nierdzewnej, albo żeby był pokryty powłoką chroniącą materiał podstawowy. W szczególności, w przypadku usytuowania płyt lub ścian przegrodowych w kanale, korzystne jest zastosowanie kanału działowego pomiędzy płytami lub ścianami

187 298 przegrodowymi i wykonanie tej części kanału działowego, która styka się ze skroploną wodą z materiału przeciwkorozyjnego, na przykład ze stali nierdzewnej.

W skroplonej wodzie znajdują się rozpuszczone produkty uboczne, których głównymi składnikami są siarczan amonowy i/lub azotan amonowy. W razie potrzeby skroploną wodę można przefiltrować lub zmieszać z wodą lub roztworem wodnym, takim jak uwodniony amoniak, a następnie rozpylić do gazu w zbiorniku technologicznym. Następnie skroploną wodę odparowuje się w wyniku działania jawnego ciepła gazu, ciepła wytwarzanego w wyniku napromieniania wiązką elektronów oraz ciepła wytwarzanego podczas reakcji chemicznej oraz suszy się rozpuszczone lub zawieszone w skroplonej wodzie produkty uboczne. Następnie suche produkty uboczne łącznie z produktami ubocznymi, które nie były rozpuszczone ani zawieszone w skroplonej wodzie, zbiera się w kolektorze.

W jednym z obszarów zbiornika technologicznego, napływowym, środkowym i wypływowym, można umieścić urządzenie rozpylające tak, żeby mogło ono rozpylać do zbiornika technologicznego wodę skroploną w zespole kontaktującym się z gazem.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie według wynalazku do oczyszczania gazów techniką napromieniania za pomocą wiązki elektronów, schematycznie, fig. 2 - zbiornik technologiczny otoczony ścianą ekranującą w urządzeniu z fig. 1 oraz wewnętrzne płyty przegrodowe usytuowane w kanale, który wybiega ze zbiornika technologicznego i łączy się z otworem w ścianie ekranującej, w przekroju, fig. 3 - kanał za zbiornikiem technologicznym urządzenia z fig. 1, na który składa się część z płaszczem chłodzącym i część, wokół której jest nawinięta spiralnie rura z wodą chłodzącą, w rzucie pionowym, fragmentarycznie, fig. 4 - jedną z wewnętrznych płyt przegrodowych ze znajdującymi się w niej kanałami z wodą chłodzącą, w rzucie perspektywicznym, fragmentarycznie, fig. 5 - płyty przegrodowe w zmodyfikowanym przykładzie wykonania, w rzucie perspektywicznym, fragmentarycznie i fig. 6 przedstawia urządzenie według wynalazku do oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową, w porównawczym przykładzie wykonania, schematycznie.

Urządzenie według wynalazku do oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową opisano dalej odwołując się do fig. 1 do 5.

Jak widać na fig. 1, w skład urządzenia według wynalazku wchodzi kocioł 1 będący pewnym typem instalacji do spalania paliw i wydzielający gazy spalinowe, wymiennik ciepła 2 do chłodzenia gazów spalinowych odprowadzanych z kotła 1, chłodnia kominowa 3 z natryskiem wody przeznaczona do dalszego chłodzenia gazów spalinowych z wymiennika ciepła 2 poprzez wtryskiwanie wody chłodzącej oraz zbiornik technologiczny 4 zasilany schłodzonymi gazami spalinowymi z chłodni kominowej 3 z rozpylaną wodą. Urządzenie zawiera ponadto kanał 5 usytuowany za zbiornikiem technologicznym 4, elektrostatyczny odpylacz 6 do zbierania cząstek produktów ubocznych z gazu wydalanego ze zbiornika technologicznego 4 kanałem 5 oraz wentylator wyciągowy 7 odprowadzający gaz z elektrostatycznego odpylacza 6 poza urządzenie. W zbiorniku technologicznym 4 znajduje się akcelerator elektronów 8 przeznaczony do napromieniania gazów wiązką elektronów. Z instalacji zasilającej 9 amoniaku doprowadza się amoniak do mieszalnika 10, umieszczonego w linii, doprowadzony amoniak miesza się z powietrzem w mieszalniku 10, a wymieszany gaz doprowadza się następnie do dwupłynowej dyszy 11 w zbiorniku technologicznym 4. W dwupłynowej dyszy 11, w jej komorze do mieszania gazu z cieczą, miesza się zmieszany gaz z mieszalnika 10 umieszczonego w linii i mieszankę cieczy z zawierającego ją zbiornika 12. Mieszanka cieczy znajdująca się w zbiorniku 12 jest mieszaniną wody i skroplonej wody pochodzącej z otworu spustowego 13 znajdującego się w kanale 5. Wytworzoną przez dwupłynową dyszę 11 mieszankę gazu z cieczą rozpyla się do zbiornika technologicznego 4 albo przed, albo po napromienianiu wiązką elektronową. Dwupłynową dysza 11 może znajdować się w jednym z obszarów zbiornika technologicznego 4, napływowym, środkowym i wypływowym. Skroplona woda, która jest odprowadzana z otworu spustowego 13 i mieszana z wodą, jest wtryskiwana do zbiornika technologicznego 4 lub kanału 5, więc można zapobiec powstawaniu ścieków i w instalacji do oczyszczania gazów nie jest potrzebny układ do oczyszczania ścieków.

187 298

Jak widać na fig. 2, zbiornik technologiczny 4 jest otoczony ścianą ekranującą 14 oraz w kanale 5, biegnącym za zbiornikiem technologicznym 4 i łączącym się z otworem w ścianie ekranującej 14, znajdują się rozmieszczone równolegle, w pewnych odstępach od siebie płyty przegrodowe 15 z licznymi fałdami.

Jak widać na fig. 3, kanał 5 ma część napływową z płaszczem chłodzącym 16 i część wypływową, wokół której jest nawinięta spiralnie rura 11 z wodą chłodzącą. Wodę chłodzącą doprowadza się, odpowiednio, do płaszcza chłodzącego 16 i do rury 17 z wodą chłodzącą, z przeznaczeniem do chłodzenia wewnętrznej powierzchni kanału 5 pełniącego rolę zespołu kontaktującego się z gazem.

Jak widać na fig. 4, każda z płyt przegrodowych 15 z wieloma fałdami ma osadzony w niej kanał 18 z wodą chłodzącą, który biegnie meandrami. Wodę chłodzącą doprowadza się również do kanału 18 z wodą chłodzącą w celu chłodzenia zewnętrznych powierzchni płyt przegrodowych 15. Zewnętrzna powierzchnia płyty przegrodowej 15 pełni również rolę zespołu kontaktującego się z gazem. W ścianie zbiornika technologicznego 4 albo w ścianie kanału 5, może znajdować się kanał z wodą chłodzącą.

Na fig. 5 przedstawiono zmodyfikowany przykład wykonania płyt przegrodowych 15. Jak widać na fig. 5, odpowiednio, pomiędzy ścianą ekranującą 14 a płytą przegrodową 15 oraz pomiędzy sąsiednimi dwiema płytami przegrodowymi 15, znajduje się kanał działowy 19. W kanale działowym 19 znajduje się falisty kanał o prostokątnym przekroju poprzecznym. Wodę chłodzącą doprowadza się do płaszczy chłodzących na kanałach działowych w celu chłodzenia wewnętrznych powierzchni tych kanałów działowych 19 pełniących rolę części kontaktującej się z gazem. Gazy spalinowe płyną każdym z kanałów działowych 19. Gazy spalinowe nie stykają się z płytami przegrodowymi 15 w sposób bezpośredni, ale stykają się z powierzchniami kanałów działowych 19, które są chłodzone płaszczami chłodzącymi do temperatury rosy gazu lub poniżej niej, co powoduje skraplanie się pary wodnej znajdującej się w gazach oraz rozpuszczanie produktów ubocznych stykających się z powierzchniami kanałów działowych 19 lub osadzających się na powierzchniach kanałów działowych 19 i wymywanie ich przez skroploną wodę.

Przeprowadzono eksperyment na urządzeniu widocznym na fig. 1 do 5. Jak widać na fig. 1, gazy spalinowe w ilości 1500 Nm³/h zawierające 700 ppm tlenków siarki i 150 ppm tlenków azotu, odprowadzane z kotła 1 chłodzono do 150°C w wymienniku ciepła 2, a następnie chłodzono dalej do 60°C za pomocą wody rozpylonej w chłodni kominowej 3. Następnie gazy spalinowe doprowadzano do zbiornika technologicznego 4. Amoniak, w ilości 2,1 Nm3/h, doprowadzany z instalacji zasilającej 9 amoniaku, mieszano z powietrzem w ilości 8,0 Nm3/h w mieszalniku 10, umieszczonym w folii, po czym wymieszany w ten sposób gaz mieszano z mieszanką cieczy w ilości 13,3 kg/h, doprowadzaną ze zbiornika 12 ciekłej mieszanki w komorze mieszania gazu z cieczą w dwupłynowej dyszy 11 w zbiorniku technologicznym 4. Następnie mieszankę gazu z cieczą rozpylano i odparowywano w zbiorniku technologicznym na jego wlocie, po czym napromieniano wiązką elektronów o natężeniu 10 kGy z akceleratora 8 elektronów. Na wylocie ze zbiornika technologicznego 4 temperatura gazów wynosiła 65°C, a ich temperatura rosy 50°C. Następnie gaz płynął kanałem 5 za zbiornikiem technologicznym 4 i wpływał do elektrostatycznego odpylacza 6. Po zebraniu przez elektrostatyczny odpylacz 6 produktów ubocznych, gazy były odprowadzane do atmosfery za pomocą wentylatora wyciągowego 7. Na wylocie wentylatora wyciągowego 1 stężenie tlenków siarki wynosiło 35 ppm, stężenie tlenków azotu 20 ppm, a stężenie cząstek produktów ubocznych 5 mg/Nm^J.

Zbiornik technologiczny 4 był otoczony ścianą ekranującą 14 widoczną na fig. 2, a w kanale 5, który biegł za zbiornikiem technologicznym 4 i łączył się z otworem w ścianie ekranującej 14, znajdowały się płyty przegrodowe 15 z wieloma fałdami. Natężenie promieni X na zewnętrznej powierzchni ściany ekranującej 14 i w otworze wynosiło 0,1 pSV/h lub poniżej.

Gazy płynęły w zbiorniku technologicznym 4 z prędkością 0,1 m/s. Prędkość gazów w kanale 5 w obszarze, w którym nie było płyt przegrodowych 15, wynosiła 10 m/s, a w obszarze, w którym były płyty przegrodowe 15,15 m/s.

187 298

W tym przypadku, jak widać na fig. 3, kanał 5 za zbiornikiem technologicznym 4 zawierał część napływową z płaszczem chłodzącym 16 oraz część wypływową z rurą 17 wody chłodzącej, co umożliwia zmniejszenie w nim najwyższych temperatur w tych miejscach, w których kanał 5 kontaktuje się z gazem, do 45°C. Ponadto w płytach przegrodowych 15 znajdowały się odpowiednie kanały 18 wody chłodzącej, dzięki którym najwyższe temperatury płyt przegrodowych 15 w miejscach ich stykania się z gazami, obniżają się do 45°C.

Na wewnętrznych powierzchniach kanału 5 za zbiornikiem technologicznym 4 oraz na powierzchniach płyt przegrodowych 15 skraplała się woda w ilości 5,0 kg/h, przy czym stężenie w niej produktów ubocznych wynosiło 6%. Skroploną wodę odprowadzano otworem spustowym 13 (patrz fig. 1) i doprowadzano do zbiornika 12 mieszanki cieczy, gdzie mieszano ją z wodą w ilości 8,3 kg/h.

Po ciągłej pracy urządzenia przez 120 godzin nie zarejestrowano żadnych strat ciśnienia. Przeprowadzone następnie badanie kanału 5 za zbiornikiem technologicznym 4 wykazało brak jakichkolwiek produktów ubocznych na wewnętrznych powierzchniach kanału 5 i na powierzchniach płyt przegrodowych 15.

Przykład porównawczy.

Przeprowadzono doświadczenie porównawcze na urządzeniu do oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową, pokazanym na fig. 6. Urządzenie widoczne na fig. 6 różni się od urządzenia z fig. 1 tym, że nie ma w nim zbiornika 12 mieszanki cieczy ani otworu spustowego 13, a także tym, że kanał 5 nie jest wyposażony w płaszcz chłodzący 16 i nie ma rury 17 wody chłodzącej oraz tym, że w płytach przegrodowych 15 nie ma kanałów 18 wody chłodzącej.

Jak widać na fig. 6, gazy spalinowe w ilości 1500 Nm³/g zawierające 700 ppm tlenków siarki i 150 ppm tlenków azotu, odprowadzane z kotła 1 chłodzono do 150°C w wymienniku ciepła 2, a następnie chłodzono dalej do 60°C za pomocą wody rozpylonej w chłodni kominowej 3. Następnie gazy spalinowe doprowadzano do zbiornika technologicznego 4. Amoniak, w ilości 2,1 Nm³/h, doprowadzany z instalacji zasilającej 9 amoniaku, mieszano z powietrzem w ilości 8,0 Nm3/h w mieszalniku 10 umieszczonym w linii, po czym wymieszany w ten sposób gaz mieszano z mieszanką cieczy w ilości 13,0 kg/h, w komorze mieszania gazu z cieczą w dwupłynowej dyszy 11 w zbiorniku technologicznym 4. Następnie mieszankę gazu z cieczą rozpylano i odparowywano w zbiorniku technologicznym 4 na jego wlocie, po czym napromieniano wiązką elektronów o natężeniu 10 kGy z akceleratora 8 elektronów. Na wylocie ze zbiornika technologicznego 4 temperatura gazów wynosiła 65°C. Następnie gaz płynął kanałem 5 za zbiornikiem technologicznym 4 i wpływał do elektrostatycznego odpylacza 6. Po zebraniu przez elektrostatyczny odpylacz 6 produktów ubocznych, gazy były odprowadzane do atmosfery za pomocą wentylatora wyciągowego 7. Na wylocie wentylatora wyciągowego 7 stężenie tlenków siarki wynosiło 35 ppm, stężenie tlenków azotu 20 ppm, a stężenie cząstek produktów ubocznych 5 mg/Nm3.

Zbiornik technologiczny 4 był otoczony ścianą ekranująca 14 widoczną na fig. 6, a w kanale 5, który biegł za zbiornikiem technologicznym 4 i łączył się z otworem w ścianie ekranującej 14, znajdowały się płyty przegrodowe 15 z wieloma fałdami. Natężenie promieni X na zewnętrznej powierzchni ściany ekranującej 14 i w otworze wynosiło 0,1 pSV/h lub poniżej.

Gazy spalinowe płynęły w zbiorniku technologicznym 4 z prędkością 0,1 m/s. Prędkość gazów w kanale 5 w obszarze, w którym nie było płyt przegrodowych 15, wynosiła 10 m/s, a w obszarze, w którym były płyty przegrodowe 15, 15 m/s.

Po ciągłej pracy urządzenia przez 120 godzin zarejestrowano duże straty ciśnienia spowodowane osadzaniem się produktów ubocznych na wewnętrznej powierzchni kanału 5 i na powierzchniach płyt przegrodowych 15. Urządzenie wyłączono ze względu na wysokie straty ciśnienia uniemożliwiające pracę wentylatorowi wyciągowemu 7. Przeprowadzone następnie badania kanału 5 wykazały, że na wewnętrznych powierzchniach kanału 5 oraz na powierzchniach płyt przegrodowych 15 osadziły się produkty uboczne o wadze 100 kg.

Jak wyraźnie wynika z powyższego opisu wynalazek ma następujące zalety.

W procesie oczyszczania gazów zawierających tlenki siarki i/lub tlenki azotu techniką wtryskiwania amoniaku i napromieniania wiązką elektronową, co powoduje usuwanie z nich

187 298 tlenków siarki i/lub tlenków azotu, wynalazek może zapobiec zatykaniu się urządzenia i/lub kanału ze zbiornika technologicznego produktami ubocznymi, których głównymi składnikami są siarczan amonowy i/lub azotan amonowy. Dzięki temu istnieje możliwość bezpiecznego i stabilnego przebiegu oczyszczania gazów.

Powyżej szczegółowo opisano pewien zalecany przykład wykonania wynalazku, ale rozumie się samo przez się, że można w nim wprowadzać różne zmiany i modyfikacje bez wychodzenia poza zakres ochrony wynalazku.

Wynalazek nadaje się do instalacji do oczyszczania gazów spalinowych, umożliwiając usuwanie z dużą wydajnością znajdujących się w gazach spalinowych tlenków siarki i/lub tlenków azotu, pochodzących ze spalania różnych paliw, takich jak węgiel lub ropa naftowa.

187 298

F / G. 5

187 298

F / G. 3

FIG.4

187 298

<

ο.

W >

Ν <

Ο

187 298

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową, w którym dodaje się amoniak do gazów zawierających tlenki siarki i/lub tlenki azotu w zbiorniku technologicznym i napromienia się gazy wiązką elektronową w zbiorniku technologicznym usuwając z nich tlenki siarki i/lub tlenki azotu oraz zbiera się za pomocą kolektora produkty uboczne wytwarzane w reakcji prowadzonej w zbiorniku technologicznym, znamienny tym, że chłodzi się co najmniej część zespołu kontaktującego się z gazem, biegnącego ze zbiornika technologicznego do kolektora, do temperatury rosy gazu lub poniżej niej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do gazu przed albo po napromienianiu wiązką elektronową rozpyla się skroploną wodę, wytworzoną w zespole kontaktującym się z gazem.

3. Urządzenie do oczyszczania gazów techniką napromieniania wiązką elektronową zawierające zbiornik technologiczny do doprowadzania gazu zawierającego tlenki siarki i/lub tlenki azotu, urządzenie zasilające do doprowadzania amoniaku do gazu w zbiorniku technologicznym, akcelerator elektronów do napromieniania gazu wiązką elektronową w zbiorniku technologicznym oraz kolektor do zbierania produktów ubocznych wytwarzanych w reakcji, znamienne tym, że zawiera kanał (5) przepływu gazów biegnący ze zbiornika technologicznego (4) do kolektora w postaci odpylacza (6) oraz zespół chłodzący (16, 17) do chłodzenia co najmniej części zespołu kontaktującego się z gazem biegnącego od zbiornika technologicznego do kolektora, do temperatury rosy gazu lub poniżej niej.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół kontaktujący się z gazem stanowi powierzchnia wewnętrzna kanału (5).

5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zawiera wiele rozmieszczonych w odstępach od siebie płyt (15) lub ścian przegrodowych usytuowanych w kanale (5), przy czym zespół kontaktujący się z gazem obejmuje zewnętrzne powierzchnie płyt (15) lub ścian przegrodowych.

6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół chłodzący zawiera płaszcz chłodzący (16) znajdujący się na kanale (5).

7. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół chłodzący zawiera rurę (17) wody chłodzącej usytuowaną na kanale (5).

8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, ze zespół chłodzący zawiera kanał (18) wody chłodzącej usytuowany co najmniej w jednym spośród wymienionych zbiornika technologicznego (4), kanału (5) i płyty (15) lub ściany przegrodowej.

9. Urządzenie według zastrz. 3 albo 4, albo 5, znamienne tym, że kanał (5) zawiera wiele kanałów działowych (19), a zespół chłodzący stanowi płaszcz chłodzący usytuowany w kanale działowym.

10. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zespół zasilający w postaci dyszy dwupłynowej (11) znajduje się w jednym spośród obszarów, napływowego, środkowego i wypływowego, zbiornika technologicznego (4).