電子ビーム多段照射による排ガス処理法及び装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガスの処理法に係り、特に排ガス中の硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を除去するための電子ビーム多段照射排ガス処理法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を含む排ガスを電子ビーム照射室に導いて電子ビームを照射し、電子ビーム照射前及び／又は照射後に、アンモニアを添加し、生成する副生物を集塵機により集塵した後、排ガスを大気中に放出する排ガス処理法は開発されており、さらにその改善が研究されている。また複数の電子ビーム照射装置を使用した排ガス処理法についても、「電子ビーム多段照射排ガス脱硫脱硝法および装置」（特公昭５９−４００５２号公報）に、複数の照射ユニットを使用した方法が提案されている。この方法の記述では、多段照射により、なぜ脱硫脱硝率が向上するかについての理論的裏付けがない。すなわち、実装置として、各電子ビーム発生装置間を、どの程度離せば良いのかの設計条件が不明である。同様に、「廃ガスに電子線を放射することにより廃ガスから有害物質を選択または同時分離する方法」（特公昭６３−５０１１４２号公報）でも、非照射領域の効果については何もふれていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、排ガス処理法において電子ビームを多段で設置して処理する方法は、従来公知であったが、電子ビームを設置するための条件、例えば非照射領域での滞留時間は後記の如く数秒ないし数１０秒が必要であろうと考へられていた。従って、反応器自体並びに加速器を含めたこれらを遮蔽するコンクリートの建て屋も、極めて膨大なものとなることが想定されていた。
【０００４】そこで、本発明は電子ビームを多段で設置する場合の条件を設定し、電子ビーム照射効率が良く、また、排ガスの処理が経済的に行える電子ビーム多段照射排ガス処理法及び装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明では、電子ビーム発生装置を多段に設置した電子ビーム照射室からなる排ガス処理電子ビーム多段照射装置において、電子ビームの加速電圧が、３００〜３，０００ｋＶ、排ガスの流速が３０ｍ／ｓ以下、処理対象排ガス温度が露点以上、１００℃以下で、各電子ビーム発生装置中心間の距離を、下記数式で計算されるＸの距離以上設けることを特徴とする排ガス処理用電子ビーム多段装置としたものである。
【０００６】式、Ｘ＝２α＋ｔＶにおいて、ｔは０．０１〜０．５であって、実質的に電子ビームによる反応が停止する諸（非照射領域）での滞留時間（秒）を示す。この数値は、実施例に示す二段照射試験結果に基づくものである。
【０００７】また、もう一つの目的を達成するために、本発明では、硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を含む排ガスを電子ビームを照射し、電子ビーム照射前及び／又は照射後に、アンモニアを添加し、生成する副生物を集塵機により集塵した後、排ガスを大気中に放出する排ガス処理法であって、隣合せの電子ビーム照射間の非照射領域での排ガスの滞留時間が０．０１〜０．５秒間の間隔で排ガスを各照射領域に順次通過することを特徴とする、電子ビーム照射排ガス処理法としたものである。前記数式において、電子ビーム発生装置の加速電圧、排ガス温度、および排ガス組成により、吸収線量の広がる距離（α）が変化する。表１に、電圧とα、およびＸの目安になる数値を示す。なお表１の数値は、排ガス温度８０℃、排ガス流速（Ｖ）１０ｍ／ｓの場合である。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【作用】本発明者らは、非照射領域を電子ビーム照射容器に設ける方法により窒素酸化物の除去効率が向上することを確認した。電子ビーム照射領域での脱硝反応は、下記化学式１で電子ビーム照射により生成したＯＨ，Ｏ，ＨＯ２ラジカルによって化学式２から化学式８のように進行すると考えられている。
【００１０】Ｏ２，Ｈ２Ｏ→ＯＨ″，Ｏ″，ＨＯ２″ 式１注）ＯＨ″，Ｏ″，ＨＯ２″はそれぞれのラジカルを示す。
ＮＯ＋ＯＨ″→ＨＮＯ２ 式２ＨＮＯ２＋１／２０２＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式３ＮＯ＋Ｏ″→ＮＯ２ 式４ＮＯ２＋１／２Ｈ２Ｏ＋１／４０２＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式５ＮＯ＋ＨＯ２″→ＨＮＯ３ 式６ＮＯ２＋ＯＨ″→ＨＮＯ３ 式７ＨＮＯ３＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式８その中でも、Ｏラジカルの反応について注目すると、電子ビーム照射領域では化学式１によりＯラジカルが生成し、化学式９によりオゾン生成反応も起きる。ここで生成したオゾンにより、化学式１０によりＮＯがＮＯ２に酸化され、化学式５により硝酸アンモニウムとして固定される。
【００１１】Ｏ２＋Ｏ″→Ｏ３ 式９ＮＯ＋Ｏ３→ＮＯ２＋Ｏ２ 式１０ＮＯ２＋１／２Ｈ２Ｏ＋１／４０２＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式５
【００１２】しかしながら、これらの反応と同時に、化学式１１又は化学式１２に示すようなＯラジカルを消費する反応も起きている。ここで示した化学式１１又は化学式１２は本来の目的とする反応ではなく、Ｏラジカルを無駄使いする反応であるため好ましくないものである。
【００１３】ＮＯ２Ｏ″→ＮＯ＋Ｏ２ 式１１Ｏ３＋Ｏ″→２０２ 式１２
【００１４】上記のように、脱硝反応はラジカルに基づく。大別すると、ラジカルによりＮＯＸは酸化されＮＨ４ＮＯ３となる反応（式６，式７→式８）及びラジカルにより生成したＮＯ２が酸化されてＮＨ４ＮＯ３となる反応（式４→式５）がある。また、ＮＯ２が生成する反応（式９→式１０あもあることがわかった。
【００１５】しかし、これらの反応と同時に、式４及び式１０で生成したＮＯ２は、式１１で示すようにＯラジカルと反応してＮＯに戻ること、及び式１２で示すオゾン及びＯＨラジカルの消滅反応もあることがわかった。これら式１１及び式１２のため、照射し続けても、除去されるＮＯＸ濃度は向上しないこと、及び照射エネルギーが無駄に消費されることが明らかとなった。式５及び式１１は競争反応であるが、式１１で示したラジカル主体の反応の方が非常に早く、照射しつづける限り、すなわちラジカルが新たに供給され続ける限り、式５にほとんど進行しない。
【００１６】式１１及び式１２を進行させるかわりに、式５を進行させることができれば、最小の電子ビーム照射エネルギーで最大の効果が得られる。そのための手段は、ラジカル発生の中止、すなわち照射中止である。照射を中止することにより、式１１及び式１２が無くなり、かわりに式５により脱硝が進行する。式５及び式１０により、実質的にＮＯ２及びＯ３がガス中に存在しなくなってから（未反応のＮＯはまだ存在する）再び照射すれば式１から式８を主体とする反応により効率的に脱硝される。
【００１７】さて、ここでのポイントは、式５により実質的にＮＯ２がガス中より消えるまでの時間である。通常、式５で示すガス−ガスのサーマル反応は遅く、数秒から数１０秒必要と考えられるが、本発明者らは、このプロセスにおいては、予想に反して、驚くべき事実を見いだした。すなわち、電子ビーム照射で生成した硝安、硫安、硫硝安が共存すると、式５はこれらの生成物の存在において、信じられないほど速く進行することがわかった。種々のテストの結果、少なくとも０．０１秒電子ビームの照射を中止することにより、式５は、生成物の存在を利用して進行し、実質的にＮＯ２がガス中より無くなることがわかった。以上のように、従来技術では予測できなかった電子ビーム多段照射装置にかかわる基本的設計条件がわかった。また、それは予測に反して、非照射領域での排ガスの滞留時間が０．０１〜０．５秒と非常に短い場合でも良く、経済的であることがわかった。
【００１８】以下に２５万ｋＷ石炭火力発電所の排ガス（９０万Ｎｍ３／ｈ）を処理する場合を例に、実用機として望ましい非照射時間を限定する。非照射時間の下限は、実施例１より０．０１秒となる。さて、図６に、加速電圧が８００ｋＶ、ガス流速１０ｍ／ｓ、ガス温度８０℃の場合の非照射時間と加速器間距離（Ｘ）の関係図を示す。非照射時間が増加すると、加速器間距離（Ｘ）は長くなり、非照射時間が０．０１秒の時は２．１ｍであるが、０．５秒では７ｍ、０．６秒では８ｍと長くなる。ＳＯ２濃度１，５００ｐｐｍ、ＮＯＸ濃度２５０ｐｐｍを含有する９０万Ｎｍ３／ｈの排ガスを本電子ビーム照射法により脱硫率９６％、脱硝率８０％の性能で処理する場合、８００ｋＶ×５００ｍＡの加速器（４０ｋＷ）が８台必要となる。この８台の加速器を配置するのに、非照射時間を０．０１秒とした場合、反応器の長さは約２０ｍ（２．１ｍ×７間隔＋５．３ｍ）となる。５．３ｍは反応器の排ガス入口部および出口部で必要な長さである。非照射時間が０．５秒の場合の反応器の長さは５４．３ｍ（７ｍ×７間隔＋５．３ｍ）、０．６秒の場合は６１．３ｍ（８ｍ×７間隔＋５．３ｍ）と非常に長いものとなる（図６参照）。
【００１９】さて、承知のように電子ビームを照射すると、電子ビームのエネルギーのわずかではあるが、透過能力の高いＸ線が発生する。このＸ線を遮蔽するため、加速器及び反応器をコンクリート建て屋内に配置する必要がある。この場合の必要なコンクリートの厚みは約１ｍである。従って、反応器が長くなると、反応器のコスト自体も高くなるが、その反応器を遮蔽するコンクリート建て屋も膨大となる。反応器およびコンクリート遮蔽建て屋の概略建設費を図７に示す。０．０１秒の時は約２億円であるが、非照射時間が長くなると、その建設費は増大し、０．５秒の時には０．０１秒の２倍のコスト約４億円に、０．６秒の時は約４．４億円となる。建設費が０．０１秒の時の２倍以内であなる０．５秒が実用機としての上限とした。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１および図２は、電子ビーム多段照射装置の概略構成図であり、図１は片面照射、図２は両面照射を示す。図１および図２において、１は電子ビーム発生装置、２は電子ビーム照射室、３は照射領域を示し、また、４は非照射領域を示す。両図において、電子ビーム発生装置中心の距離は前記数式で与えられるＸ（ｍ）以上とし、それによって非照射領域での排ガスの滞留時間は０．０１〜０．５秒保持できる。
【００２１】
【実施例１】ガス流量が１５Ｎ１／ｍｉｎ、ＮＯＸの初期濃度が４００ｐｐｍ、ＳＯ２の初期濃度が１，７２０ｐｐｍの排ガスに、アンモニアガスを、その濃度が３，４６０ｐｐｍとなるように添加後、二段照射容器を使用して電子ビーム照射試験を実施した。一段目の照射容器と二段目の照射容器の間の非照射領域における滞留時間が０秒（一段照射試験）、０．００５秒、０．０１秒、０．０５秒、０．１秒、０．４秒の６条件となるように試験条件を設定した。非照射領域における滞留時間の設定は、一段目と二段目の照射容器間の配管の内径、または長さを変化させることにより行った。
【００２２】これらの結果を一覧表にして、表２に示す。ここで、滞留時間とは、非照射領域での滞留時間であり、デルタＮＯＸ（ΔＮＯＸ）は除去されたＮＯＸ濃度を示す。また、非照射領域での排ガスの滞留時間を横軸にとり、除去されたＮＯＸ濃度（デルタＮＯＸ）を縦軸にしたグラフとして図３に示す。この結果では、滞留時間が０秒（一段照射試験結果）に比較して、二段照射試験結果は全ての滞留時間において、除去されたＮＯＸ濃度が多くなり、また、二段照射では０．００５秒の場合を除いて、非照射領域での滞留時間の違いによる除去されたＮＯＸ濃度の差は見られなかった。なお、この際の反応温度は約８０℃であった。
【００２３】排ガスによって吸収された線量と除去されたＮＯＸの濃度との関係を図４のグラフに示す。このグラフから、３００ｐｐｍのＮＯＸ（脱硝率７５％）を除くためには、一段照射では２．１Ｍｒａｄが必要であるが、二段照射では１．３Ｍｒａｄでよいことがわかる。したがって、二段照射することにより０．８Ｍｒａｄ（３８％）低下している。脱硫結果について図５のグラフに示す。このグラフによれば、一段照射及び二段照射のいずれも適用できることがわかる。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【実施例２】ガス流量が１，２００Ｎｍ３／ｈ、ＮＯＸの諸機能度が約３５０ｐｐｍ、ＳＯ２の初期濃度が１，６００ｐｐｍの排ガスに、アンモニアガスを、その濃度が３，２００ｐｐｍとなるように添加後、一段照射容器及び二段照射容器を使用して、約７０℃の温度で電子ビーム照射試験を実施した。排ガスの非照射領域における滞留時間は０．５秒であった。試験結果によれば、８０％（ΔＮＯＸ、２８０ｐｐｍ）の脱硝率を得るためには、二段照射では照射線量１．５Ｍｒａｄ、一段照射では前者よりも３３％高い２．０Ｍｒａｄが必要であった。一段照射及び二段照射による脱硫は同様で約９４％の脱硫率であった。以上の試験結果を表３にまとめて示した。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、前記のような構成としたことにより、照射エネルギーの効率的な利用ができ、最小の照射で最大の効果が得らるため、排ガスの処理を迅速に、かつ経済的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム多段照射装置（片面照射）の概略構成図である。
【図２】本発明の電子ビーム多段照射装置（両面照射）の概略構成図である。
【図３】排ガスに対する非照射領域での滞留時間と除去されたＮＯＸ濃度（ΔＮＯＸ）との関係を示すグラフである。
【図４】排ガス中での吸収線量（Ｍｒａｄ）と除去されたＮＯＸ濃度（ΔＮＯＸ）との関係を示すグラフである。
【図５】吸収線量（Ｍｒａｄ）と脱硫率との関係を示すグラフである。
【図６】非照射時間と加速器間距離（Ｘ）との関係、及び非照射時間と必要な反応器の長さとの関係を示すグラフである。
【図７】非照射時間と反応器、遮蔽設備の建設費との関係を示すグラフである。
【符号の説明】１ 電子ビーム発生装置
２ 電子ビーム照射室
３ 照射領域
４ 非照射領域
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガスの処理法に係り、特に排ガス中の硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を除去するための電子ビーム多段照射排ガス処理法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を含む排ガスを電子ビーム照射室に導いて電子ビームを照射し、電子ビーム照射前及び／又は照射後に、アンモニアを添加し、生成する副生物を集塵機により集塵した後、排ガスを大気中に放出する排ガス処理法は開発されており、さらにその改善が研究されている。また複数の電子ビーム照射装置を使用した排ガス処理法についても、「電子ビーム多段照射排ガス脱硫脱硝法および装置」（特公昭５９−４００５２号公報）に、複数の照射ユニットを使用した方法が提案されている。この方法の記述では、多段照射により、なぜ脱硫脱硝率が向上するかについての理論的裏付けがない。すなわち、実装置として、各電子ビーム発生装置間を、どの程度離せば良いのかの設計条件が不明である。同様に、「廃ガスに電子線を放射することにより廃ガスから有害物質を選択または同時分離する方法」（特公昭６３−５０１１４２号公報）でも、非照射領域の効果については何もふれていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、排ガス処理法において電子ビームを多段で設置して処理する方法は、従来公知であったが、電子ビームを設置するための条件、例えば非照射領域での滞留時間は後記の如く数秒ないし数１０秒が必要であろうと考へられていた。従って、反応器自体並びに加速器を含めたこれらを遮蔽するコンクリートの建て屋も、極めて膨大なものとなることが想定されていた。
【０００４】そこで、本発明は電子ビームを多段で設置する場合の条件を設定し、電子ビーム照射効率が良く、また、排ガスの処理が経済的に行える電子ビーム多段照射排ガス処理法及び装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明では、電子ビーム発生装置を多段に設置した電子ビーム照射室からなる排ガス処理電子ビーム多段照射装置において、電子ビームの加速電圧が、３００〜３，０００ｋＶ、排ガスの流速が３０ｍ／ｓ以下、処理対象排ガス温度が露点以上、１００℃以下で、各電子ビーム発生装置中心間の距離を、下記数式で計算されるＸの距離以上設けることを特徴とする排ガス処理用電子ビーム多段装置としたものである。
【０００６】式、Ｘ＝２α＋ｔＶにおいて、ｔは０．０１〜０．５であって、実質的に電子ビームによる反応が停止する諸（非照射領域）での滞留時間（秒）を示す。この数値は、実施例に示す二段照射試験結果に基づくものである。
【０００７】また、もう一つの目的を達成するために、本発明では、硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を含む排ガスを電子ビームを照射し、電子ビーム照射前及び／又は照射後に、アンモニアを添加し、生成する副生物を集塵機により集塵した後、排ガスを大気中に放出する排ガス処理法であって、隣合せの電子ビーム照射間の非照射領域での排ガスの滞留時間が０．０１〜０．５秒間の間隔で排ガスを各照射領域に順次通過することを特徴とする、電子ビーム照射排ガス処理法としたものである。前記数式において、電子ビーム発生装置の加速電圧、排ガス温度、および排ガス組成により、吸収線量の広がる距離（α）が変化する。表１に、電圧とα、およびＸの目安になる数値を示す。なお表１の数値は、排ガス温度８０℃、排ガス流速（Ｖ）１０ｍ／ｓの場合である。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【作用】本発明者らは、非照射領域を電子ビーム照射容器に設ける方法により窒素酸化物の除去効率が向上することを確認した。電子ビーム照射領域での脱硝反応は、下記化学式１で電子ビーム照射により生成したＯＨ，Ｏ，ＨＯ２ラジカルによって化学式２から化学式８のように進行すると考えられている。
【００１０】Ｏ２，Ｈ２Ｏ→ＯＨ″，Ｏ″，ＨＯ２″ 式１注）ＯＨ″，Ｏ″，ＨＯ２″はそれぞれのラジカルを示す。
ＮＯ＋ＯＨ″→ＨＮＯ２ 式２ＨＮＯ２＋１／２０２＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式３ＮＯ＋Ｏ″→ＮＯ２ 式４ＮＯ２＋１／２Ｈ２Ｏ＋１／４０２＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式５ＮＯ＋ＨＯ２″→ＨＮＯ３ 式６ＮＯ２＋ＯＨ″→ＨＮＯ３ 式７ＨＮＯ３＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式８その中でも、Ｏラジカルの反応について注目すると、電子ビーム照射領域では化学式１によりＯラジカルが生成し、化学式９によりオゾン生成反応も起きる。ここで生成したオゾンにより、化学式１０によりＮＯがＮＯ２に酸化され、化学式５により硝酸アンモニウムとして固定される。
【００１１】Ｏ２＋Ｏ″→Ｏ３ 式９ＮＯ＋Ｏ３→ＮＯ２＋Ｏ２ 式１０ＮＯ２＋１／２Ｈ２Ｏ＋１／４０２＋ＮＨ３→ＮＨ４ＮＯ３ 式５
【００１２】しかしながら、これらの反応と同時に、化学式１１又は化学式１２に示すようなＯラジカルを消費する反応も起きている。ここで示した化学式１１又は化学式１２は本来の目的とする反応ではなく、Ｏラジカルを無駄使いする反応であるため好ましくないものである。
【００１３】ＮＯ２Ｏ″→ＮＯ＋Ｏ２ 式１１Ｏ３＋Ｏ″→２０２ 式１２
【００１４】上記のように、脱硝反応はラジカルに基づく。大別すると、ラジカルによりＮＯＸは酸化されＮＨ４ＮＯ３となる反応（式６，式７→式８）及びラジカルにより生成したＮＯ２が酸化されてＮＨ４ＮＯ３となる反応（式４→式５）がある。また、ＮＯ２が生成する反応（式９→式１０あもあることがわかった。
【００１５】しかし、これらの反応と同時に、式４及び式１０で生成したＮＯ２は、式１１で示すようにＯラジカルと反応してＮＯに戻ること、及び式１２で示すオゾン及びＯＨラジカルの消滅反応もあることがわかった。これら式１１及び式１２のため、照射し続けても、除去されるＮＯＸ濃度は向上しないこと、及び照射エネルギーが無駄に消費されることが明らかとなった。式５及び式１１は競争反応であるが、式１１で示したラジカル主体の反応の方が非常に早く、照射しつづける限り、すなわちラジカルが新たに供給され続ける限り、式５にほとんど進行しない。
【００１６】式１１及び式１２を進行させるかわりに、式５を進行させることができれば、最小の電子ビーム照射エネルギーで最大の効果が得られる。そのための手段は、ラジカル発生の中止、すなわち照射中止である。照射を中止することにより、式１１及び式１２が無くなり、かわりに式５により脱硝が進行する。式５及び式１０により、実質的にＮＯ２及びＯ３がガス中に存在しなくなってから（未反応のＮＯはまだ存在する）再び照射すれば式１から式８を主体とする反応により効率的に脱硝される。
【００１７】さて、ここでのポイントは、式５により実質的にＮＯ２がガス中より消えるまでの時間である。通常、式５で示すガス−ガスのサーマル反応は遅く、数秒から数１０秒必要と考えられるが、本発明者らは、このプロセスにおいては、予想に反して、驚くべき事実を見いだした。すなわち、電子ビーム照射で生成した硝安、硫安、硫硝安が共存すると、式５はこれらの生成物の存在において、信じられないほど速く進行することがわかった。種々のテストの結果、少なくとも０．０１秒電子ビームの照射を中止することにより、式５は、生成物の存在を利用して進行し、実質的にＮＯ２がガス中より無くなることがわかった。以上のように、従来技術では予測できなかった電子ビーム多段照射装置にかかわる基本的設計条件がわかった。また、それは予測に反して、非照射領域での排ガスの滞留時間が０．０１〜０．５秒と非常に短い場合でも良く、経済的であることがわかった。
【００１８】以下に２５万ｋＷ石炭火力発電所の排ガス（９０万Ｎｍ３／ｈ）を処理する場合を例に、実用機として望ましい非照射時間を限定する。非照射時間の下限は、実施例１より０．０１秒となる。さて、図６に、加速電圧が８００ｋＶ、ガス流速１０ｍ／ｓ、ガス温度８０℃の場合の非照射時間と加速器間距離（Ｘ）の関係図を示す。非照射時間が増加すると、加速器間距離（Ｘ）は長くなり、非照射時間が０．０１秒の時は２．１ｍであるが、０．５秒では７ｍ、０．６秒では８ｍと長くなる。ＳＯ２濃度１，５００ｐｐｍ、ＮＯＸ濃度２５０ｐｐｍを含有する９０万Ｎｍ３／ｈの排ガスを本電子ビーム照射法により脱硫率９６％、脱硝率８０％の性能で処理する場合、８００ｋＶ×５００ｍＡの加速器（４０ｋＷ）が８台必要となる。この８台の加速器を配置するのに、非照射時間を０．０１秒とした場合、反応器の長さは約２０ｍ（２．１ｍ×７間隔＋５．３ｍ）となる。５．３ｍは反応器の排ガス入口部および出口部で必要な長さである。非照射時間が０．５秒の場合の反応器の長さは５４．３ｍ（７ｍ×７間隔＋５．３ｍ）、０．６秒の場合は６１．３ｍ（８ｍ×７間隔＋５．３ｍ）と非常に長いものとなる（図６参照）。
【００１９】さて、承知のように電子ビームを照射すると、電子ビームのエネルギーのわずかではあるが、透過能力の高いＸ線が発生する。このＸ線を遮蔽するため、加速器及び反応器をコンクリート建て屋内に配置する必要がある。この場合の必要なコンクリートの厚みは約１ｍである。従って、反応器が長くなると、反応器のコスト自体も高くなるが、その反応器を遮蔽するコンクリート建て屋も膨大となる。反応器およびコンクリート遮蔽建て屋の概略建設費を図７に示す。０．０１秒の時は約２億円であるが、非照射時間が長くなると、その建設費は増大し、０．５秒の時には０．０１秒の２倍のコスト約４億円に、０．６秒の時は約４．４億円となる。建設費が０．０１秒の時の２倍以内であなる０．５秒が実用機としての上限とした。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１および図２は、電子ビーム多段照射装置の概略構成図であり、図１は片面照射、図２は両面照射を示す。図１および図２において、１は電子ビーム発生装置、２は電子ビーム照射室、３は照射領域を示し、また、４は非照射領域を示す。両図において、電子ビーム発生装置中心の距離は前記数式で与えられるＸ（ｍ）以上とし、それによって非照射領域での排ガスの滞留時間は０．０１〜０．５秒保持できる。
【００２１】
【実施例１】ガス流量が１５Ｎ１／ｍｉｎ、ＮＯＸの初期濃度が４００ｐｐｍ、ＳＯ２の初期濃度が１，７２０ｐｐｍの排ガスに、アンモニアガスを、その濃度が３，４６０ｐｐｍとなるように添加後、二段照射容器を使用して電子ビーム照射試験を実施した。一段目の照射容器と二段目の照射容器の間の非照射領域における滞留時間が０秒（一段照射試験）、０．００５秒、０．０１秒、０．０５秒、０．１秒、０．４秒の６条件となるように試験条件を設定した。非照射領域における滞留時間の設定は、一段目と二段目の照射容器間の配管の内径、または長さを変化させることにより行った。
【００２２】これらの結果を一覧表にして、表２に示す。ここで、滞留時間とは、非照射領域での滞留時間であり、デルタＮＯＸ（ΔＮＯＸ）は除去されたＮＯＸ濃度を示す。また、非照射領域での排ガスの滞留時間を横軸にとり、除去されたＮＯＸ濃度（デルタＮＯＸ）を縦軸にしたグラフとして図３に示す。この結果では、滞留時間が０秒（一段照射試験結果）に比較して、二段照射試験結果は全ての滞留時間において、除去されたＮＯＸ濃度が多くなり、また、二段照射では０．００５秒の場合を除いて、非照射領域での滞留時間の違いによる除去されたＮＯＸ濃度の差は見られなかった。なお、この際の反応温度は約８０℃であった。
【００２３】排ガスによって吸収された線量と除去されたＮＯＸの濃度との関係を図４のグラフに示す。このグラフから、３００ｐｐｍのＮＯＸ（脱硝率７５％）を除くためには、一段照射では２．１Ｍｒａｄが必要であるが、二段照射では１．３Ｍｒａｄでよいことがわかる。したがって、二段照射することにより０．８Ｍｒａｄ（３８％）低下している。脱硫結果について図５のグラフに示す。このグラフによれば、一段照射及び二段照射のいずれも適用できることがわかる。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【実施例２】ガス流量が１，２００Ｎｍ３／ｈ、ＮＯＸの諸機能度が約３５０ｐｐｍ、ＳＯ２の初期濃度が１，６００ｐｐｍの排ガスに、アンモニアガスを、その濃度が３，２００ｐｐｍとなるように添加後、一段照射容器及び二段照射容器を使用して、約７０℃の温度で電子ビーム照射試験を実施した。排ガスの非照射領域における滞留時間は０．５秒であった。試験結果によれば、８０％（ΔＮＯＸ、２８０ｐｐｍ）の脱硝率を得るためには、二段照射では照射線量１．５Ｍｒａｄ、一段照射では前者よりも３３％高い２．０Ｍｒａｄが必要であった。一段照射及び二段照射による脱硫は同様で約９４％の脱硫率であった。以上の試験結果を表３にまとめて示した。
【００２６】
【表３】
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、前記のような構成としたことにより、照射エネルギーの効率的な利用ができ、最小の照射で最大の効果が得らるため、排ガスの処理を迅速に、かつ経済的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム多段照射装置（片面照射）の概略構成図である。
【図２】本発明の電子ビーム多段照射装置（両面照射）の概略構成図である。
【図３】排ガスに対する非照射領域での滞留時間と除去されたＮＯＸ濃度（ΔＮＯＸ）との関係を示すグラフである。
【図４】排ガス中での吸収線量（Ｍｒａｄ）と除去されたＮＯＸ濃度（ΔＮＯＸ）との関係を示すグラフである。
【図５】吸収線量（Ｍｒａｄ）と脱硫率との関係を示すグラフである。
【図６】非照射時間と加速器間距離（Ｘ）との関係、及び非照射時間と必要な反応器の長さとの関係を示すグラフである。
【図７】非照射時間と反応器、遮蔽設備の建設費との関係を示すグラフである。
【符号の説明】１ 電子ビーム発生装置
２ 電子ビーム照射室
３ 照射領域
４ 非照射領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】電子ビーム多段照射による排ガス処理法において、硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を含む排ガスを、流速が３０ｍ／ｓ以下、温度が露点以上１００℃以下で電子ビーム照射室に導き、電子ビームの加速電圧が３００〜３，０００ｋＶで照射し、電子ビーム照射前及び／又は照射後にアンモニアを添加し、隣合せの電子ビーム照射間の非照射領域での排ガスの滞留時間が０．０１〜０．５秒の間隔で排ガスを各照射領域に順次通過させ、生成する副生物を集塵機により集塵した後に処理済排ガスを大気中に放出する排ガスの処理法。
【請求項２】電子ビーム発生装置を多段に設置した電子ビーム照射室からなる排ガス処理用電子ビーム多段装置において、電子ビームの加速電圧が３００〜３，０００ｋＶ、排ガスの流速が３０ｍ／ｓ以下、処理対象排ガス温度が露点以上、１００℃以下で、各電子ビーム発生装置中心間の距離を、下記数式Ｘ＝２α＋ｔＶただしＸ＝電子ビーム発生装置中心間の距離（ｍ），２α＝排ガス中での吸収線量の広がる距離（ｍ）（排ガスの流れ方向及び流れと逆の方向に対する距離であって、実質的に電子ビームによる反応が停止するまでの距離を指す。この距離は、電子ビーム発生装置の加速電圧、排ガス温度、及び排ガス組成により変化する。），Ｖ＝排ガス流速（ｍ／ｓ），ｔ＝非照射領域での排ガスの滞留時間（秒）（０．０１ないし０．５秒である），で計算されるＸの距離以上設けることを特徴とする非ガス処理用電子ビーム多段装置。
【請求項１】電子ビーム多段照射による排ガス処理法において、硫黄酸化物及び／又は窒素酸化物を含む排ガスを、流速が３０ｍ／ｓ以下、温度が露点以上１００℃以下で電子ビーム照射室に導き、電子ビームの加速電圧が３００〜３，０００ｋＶで照射し、電子ビーム照射前及び／又は照射後にアンモニアを添加し、隣合せの電子ビーム照射間の非照射領域での排ガスの滞留時間が０．０１〜０．５秒の間隔で排ガスを各照射領域に順次通過させ、生成する副生物を集塵機により集塵した後に処理済排ガスを大気中に放出する排ガスの処理法。
【請求項２】電子ビーム発生装置を多段に設置した電子ビーム照射室からなる排ガス処理用電子ビーム多段装置において、電子ビームの加速電圧が３００〜３，０００ｋＶ、排ガスの流速が３０ｍ／ｓ以下、処理対象排ガス温度が露点以上、１００℃以下で、各電子ビーム発生装置中心間の距離を、下記数式Ｘ＝２α＋ｔＶただしＸ＝電子ビーム発生装置中心間の距離（ｍ），２α＝排ガス中での吸収線量の広がる距離（ｍ）（排ガスの流れ方向及び流れと逆の方向に対する距離であって、実質的に電子ビームによる反応が停止するまでの距離を指す。この距離は、電子ビーム発生装置の加速電圧、排ガス温度、及び排ガス組成により変化する。），Ｖ＝排ガス流速（ｍ／ｓ），ｔ＝非照射領域での排ガスの滞留時間（秒）（０．０１ないし０．５秒である），で計算されるＸの距離以上設けることを特徴とする非ガス処理用電子ビーム多段装置。
【公告番号】特公平７−１２４１３
【公告日】平成７年（１９９５）２月１５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平２−４０６００９
【出願日】平成２年（１９９０）１２月２５日
【公開番号】特開平３−２９３０１６
【公開日】平成３年（１９９１）１２月２４日
【出願人】（０００００４０９７）日本原子力研究所 (55)
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【参考文献】
【文献】特開昭６３−３０２９２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５３−５００５４（ＪＰ，Ａ）
【公告日】平成７年（１９９５）２月１５日
【国際特許分類】
【出願日】平成２年（１９９０）１２月２５日
【公開番号】特開平３−２９３０１６
【公開日】平成３年（１９９１）１２月２４日
【出願人】（０００００４０９７）日本原子力研究所 (55)
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【参考文献】
【文献】特開昭６３−３０２９２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５３−５００５４（ＪＰ，Ａ）
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