用电子束辐照的脱硫方法和设备技术

含有硫氧化物的高温气体通过冷却塔（２４）冷却到一定的温度范围内。冷却塔（２４）是一个水循环型冷却塔，其中水通过泵（２３）循环。气体由冷却塔（２４）冷却后，引入处理容器（２５）。从与冷却塔（２４）相连的循环水储罐（２６）内排出一部分循环冷却水，并喷洒到处理容器（２５）中。喷洒的排出水完全蒸发，不产生废水。将来自供氨设备（２９）的氨供应到处理容器（２５）中。用电子束辐照来自冷却塔的气体和来自供氨设备（２９）的氨。在电子束的作用下，气体中含有的硫氧化物被氧化并形成硫酸（Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］），从而被除去。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用电子束辐照的脱硫方法和设备，更具体地说，涉及一种通过向含硫氧化物的高温气体中喷射氨并用电子束辐照的脱硫方法和设备，其中高温气体可以是从锅炉排放的燃烧烟道气。
技术介绍
随着经济的发展，需要越来越多的能量。在能量需求的持续增长中，能源仍然依赖于矿物燃料，如煤和石油。然而，矿物燃料燃烧所产生的有害产物或污染物是造成地球污染的主要原因。为了防止向大气中排放污染物并停止对地球环境的污染，开发工作正在加速进行以建立烟道气处理系统，这些系统安装在如热力厂的燃料燃烧厂内。但仍然需要作出许多改进以解决如下问题，如要求大量控制变量的复杂设备结构，要求前端处理技术的大规模废水处理系统。在解决这些问题所作出的努力中，人们已开发了通过电子束辐照的烟道气处理系统，在这些处理系统中，烟道气是从如锅炉的燃料燃烧设施中排放出来的。在这些系统中，氨被喷射到含硫氧化物的高温气体中，并用电子束辐照混合气体，以铵化合物粉末的形式除去这些硫氧化物。在这种情况下，气体的温度越低，硫氧化物与氨之间的反应速度越快。因此，高温气体必须冷却到一定的温度范围内。与之相应的常规做法是在喷射氨的处理容器上游的冷却塔顶部喷水，将气体的温度冷却到比绝热饱和温度高10℃至80℃。冷却塔是一个完全蒸发型的装置，在其中喷洒的水被完全蒸发。气体冷却系统的优点是不需安装废水处理系统，因为不产生废水。而且，通过控制喷洒水的量，可以调节从冷却塔内排出的气体的温度。然而，如果硫氧化物的浓度比较高和/或电子束的剂量比较大，由于硫氧化物与氨的反应热和/或电子束辐照产生的热所引起的温度升高是不可忽略的。因此，为了避免由于气体温度的上升而降低反应速度，气体在冷却塔冷却后，需要在处理容器内喷水以调节气体温度在50-80℃的范围内。这时，喷入的水在处理容器中或在后续步骤中完全蒸发，因此也不会在处理容器中产生废水(以下，为抑制气体温度的升高，通过在处理容器内蒸发喷入水称之为“辅助气体冷却”，而气体在反应步骤之前的冷却称之为“主气体冷却”)。图3是常规电子束烟道气处理系统的流程图。如图3所示，从锅炉1中排出的含硫氧化物的烟道气在换热器2中冷却，然后引入冷却塔4中，所述锅炉是一种燃料燃烧型设施。在冷却塔4中，由泵3供应的水由一单相喷嘴6喷洒，喷出的水在其中被完全蒸发。冷却塔4是一种完全蒸发型装置，在其中喷出的水被完全蒸发。在冷却塔4中，烟道气被冷却到一定温度范围内，然后，将冷却后的气体引入处理容器5。另一方面，从供氨装置9中提供的氨在管道混合器(line mixer)10中与空气混合。混合气体与供水源(未示出)供应的水在双相喷嘴11的气-液混合室中混合，并在处理容器5的入口处喷洒。用来自电子加速器12的电子束辐照气体和水的混合物。按照常规方法，主气体冷却是在完全蒸发型冷却塔内进行的，在冷却塔内，气体需要10-30秒的停留时间以完全蒸发在冷却塔内喷洒的水。这就产生了一问题，即需要大体积的冷却塔，而且，该冷却塔需要高的构造成本，还需要大的空间。通过降低喷洒水的雾滴的直径可以减小冷却塔的体积。然而，该方法的问题是要将水雾化成细的液滴需要更多的能量。专利技术的描述因此，本专利技术的一个目的是解决上述问题，提供一种脱硫方法和设备，大大地降低气体在冷却塔内的停留时间、冷却塔的体积、冷却塔的构造成本和安装空间，而不需增加所需的能量，同时还能保持常规方法中不产生废水的优点。为了实现上述目的，本申请的专利技术人提出了一种方法，其中，通过使气体与循环冷却水接触(以下称之为水循环冷却方法)来完成主气体冷却。在这种情况下，气体在冷却塔中的停留时间显著地降低到0.1-5秒，所以冷却塔的体积可以是非常小的，冷却塔的构造成本和安装空间大大地降低了。而且不需要将水雾化，所需的能量也可以减少。然而，因为气体中所含的硫氧化物、烟灰或粉尘被捕集在循环冷却水中，所以，需要从循环冷却水中排出一部分水以稳定气体的冷却。所排出的水是废水，经必要的处理后排放到环境中去。这就不能保持常规技术中不产生废水的优点。因此，本申请的专利技术人经进一步的研究后专利技术了一种新方法，从循环冷却水中排出的那部分水用于辅助气体冷却。按照本专利技术的一方面，提供了一种脱硫方法，其中，通过喷射氨并用电子束辐照将硫氧化物被转化成铵化合物，来处理含硫氧化物的高温气体，除去硫氧化物，该方法包括以下步骤通过与循环冷却水接触冷却高温气体获得冷却气体；排出一部分循环冷却水；在喷射氨、或者说将氨混入冷却气体之前或之后、或喷射氨的同时，将排出水或用水稀释的排出水喷洒到冷却气体中；完全蒸发所喷出的水。利用上述方法，硫氧化物与氨的反应热和/或电子束辐照产生的热所引起的气体温度升高得到抑制，在处理容器出口处的气体温度被调节到50-80℃的范围之内，不会产生废水。优选地，在喷洒到处理容器之前，将从循环冷却水中排出的一部分水过滤。此外，在常规技术中，冷却塔需要很大的体积以将气体冷却到比绝热饱和温度高10℃或高10℃以下的温度。与些相反，在本专利技术中，通过控制循环冷却水的循环流量，可以将冷却塔出口处的气体温度调节到绝热饱温度至80℃的范围内以与反应相适应。在辅助气体冷却中所需的喷水量取决于辅助气体冷却前气体的温度、通过辅助气体冷却所要达到的气体温度、反应热以及电子束的剂量。为了不产生废水，有必要使从循环冷却水中部分排出的水量等于或小于辅助气体冷却所需要的喷水量。当硫氧化物的浓度为100ppm或更大和/或电子束剂量为2kGy或更大时，辅助气体冷却所需的喷水量会变大，辅助气体冷却所需的喷水量显著大于从循环冷却水中排出的水，因此，本专利技术特别适合于这种情况。按照本专利技术的另一方面，提供了一种脱硫设备，其中将氨喷射到含硫氧化物的高温气体中，并用电子束辐照混合气体，以铵化合物粉末的形式除去硫氧化物，该设备包括通过与循环冷却水接触冷却高温气体获得冷却气体的气体冷却装置；将氨喷射到冷却气体中的氨喷射装置；位于氨喷射装置上游、或下游、或同一位置的将来自循环冷却水的排出水、或用水稀释的排出水喷洒到冷却气体中的喷洒装置。按照本专利技术的再一方面，提供了一种脱硫设备，其中将氨喷射到含硫氧化物的高温气体中，并用电子束辐照混合气体，以铵化合物粉末的形式除去硫氧化物，该设备包括通过与循环冷却水接触冷却高温气体获得冷却气体的气体冷却装置；混合氨和来自循环冷却水的排出水、或用水稀释的排出水的混合装置；将氨与排出水的混合物或氨与经稀释的排出水的混合物喷洒到冷却气体中的喷洒装置。按照本专利技术的再一方面，提供了一种脱硫设备，其中将氨喷射到含硫氧化物的高温气体中，用电子束辐照混合气体，以铵化合物粉末的形式除去硫氧化物，该设备包括通过与循环冷却水接触冷却高温气体获得冷却气体的冷却装置；用于将氨或氨和空气的混合物与来自循环冷却水的排出水、或用水稀释的排出水混合，并将该混合产生的气-液混合物喷洒到冷却气体中的气-液混合物喷洒装置。在上述设备中，优选在气体冷却装置下游提供过滤装置以过滤从循环冷却水中排出的那一部分水。在本专利技术中，可以调节从循环冷却水中部分排出的水量，使循环冷却水的pH保持在1-7，优选1-6。此外，可以通过加入至少一种选自氨、钠化合物、钾化合物、钙化合物和镁化合物的碱性化合物将循环冷却水的pH调节到1-7，优选1-6。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱硫方法，其中，通过喷射氨并用电子束辐照来将硫氧化物被转化成铵化合物，来处理含硫氧化物的高温气体，除去硫氧化物，该方法包括以下步骤：通过与循环冷却水接触冷却所述的高温气体获得冷却气体；排出一部分所述的循环冷却水；在喷射氨之前或之后，或喷射氨的同时，将所述排出水或用水稀释的所述排出水喷洒到所述的冷却气体中；和完全蒸发所述的喷洒水。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井筒政弘，饭塚义尚，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]