电子束与烟气相互作用机制模拟分析

属 于干法 过 程 ， 会产 生废 水废 渣 。（ ） 不 ４ 生成 的副产 品是硫 铵 和 硝铵 ， 作 为复合 肥 料 。（） 烟气 条件 的变 化 可 ５对 适 应 性 强 。（ ） ６ 系统相 对 简单 ， 实 现 自动 控制 ， 可 操作 方 便 。 （） 设 成 本 和 运行 费用低 。 （ ） 于 不 同 含硫 量 ７建 ８对
除烟气 中的氮硫 氧化 物 进行 了一 系列研 究 ， 实验 室及 中试 规模 的 动态 模 拟试 验 中取 得 了很 大成 功 。此 后 ， 在 美
国 、 国、 兰 等 国家 也展 开 了利 用 电子 束 法脱硫 脱 硝 的试验 研究 工作 ， 德 波 先后 在 美 国 的印第 安纳 波利 斯 、 国的 德
海 沿岸 的波 莫 扎尼建 造此 脱硫 脱 硝装 置 。１９ ９ ６年初 ， 日本 荏原 制作 所 和 中国 电力 部合 作 在成 都热 电厂 设 计并
建 造 了 １ ｋ 级烟气 脱硫 脱 硝装 置 ， 行较 好 ， ０ Ｗ 运 并且 通过 验 收测 试Ｌ ］ ６ 。
在 电子束 辐照法 烟气 脱硫 脱 硝 过程 中 ， 电子 束在 烟气 中穿透 深度 和 剂 量分 布将 直接 影 响废 气 中硫 、 氧化 氮 物 的脱 除效 率 。本 文通过 理论 和 蒙 特 卡罗 模拟 计算 得到 不 同能 量 电子 穿过 各种 厚 度加 速器 箔 窗后 能 量损 失情
况 ， 且对 不 同入射 能量 电子 束 在 烟气 中透 射 深度 和轨迹 分 布也 进 行 了模 拟计 算 。 并
１ 电 子 束 辐 照 法 脱 除原 理
静 电法除 尘后 的工业 废 气经 过 冷却 塔 使烟 气 降温 、 湿 并 再 次 除 尘 ， 增 然后 流入 辐 照 室 ， 用 一定 能 量 的 电 利
的烟 气 和烟 气量 的变 化有 较好 的适 应 性 和 负荷跟 踪 性 。（ ） 气 不需 要 额外 加 热 ， ９烟 能耗 较低 。（ ０ 不需 要 催 化 １）
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烟 气经过 加 热后 送入 烟 囱排放 ［ 。 １ ¨ 电子束 法烟气 脱硫 脱 硝作 为 一 种 新 的工 艺 ， 主要 具 有 以 下 优 点 ： １ 电子 束 穿 透 能 力 强 ， 反 应 速 度 快 。 （） 其
（） ２ 在反 应室 内可 同时进行 烟气 脱 硫 脱硝 反 应 ， 能 达到 ９ 以上 的脱 硫 率和 ８ 以上 的脱 硝 率 。 （ ） 工 艺 并 Ｏ Ｏ， ９ ６ ３该
子束 对 烟气 进行 辐照 ， 在合 适 的 温度 （ ５ ７ ６ ～ Ｏ℃） 下烟气 中的 Ｎ。 Ｏ。 Ｈ。 分 子 发 生辐 射 反 应 ， ， ， Ｏ 电离成 离子 、 自 由基 团 、 电子 以及 各种 激发 态 的原 子 分 子 等活 性 物 质 。这 些 活性 物 质 把 烟气 中 的硫 、 氧 化 物 氧 化成 Ｓ 氮 Ｏ。和 ＮＯｚ进 一 步和水 蒸 汽反应 将 会生 成 硫酸 和硝酸 ， 与注 入到 辐 照室 内的 氨气反 应 生成 硫酸 铵 和硝 酸 铵 的气 溶 ， 再 胶 颗粒 ， 些颗 粒离 开辐 照室 后 ， 一 台干 式静 电 除尘器 分 离 吸 收 ， 这 被 生成 副产 品硫 铵 和 硝 铵 。经 过 脱 硫 的 净 化
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第 １ ８卷
第１ Ｏ期
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ Ｇ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳ ＥＲ ＡＮＤ Ａ ＲＴＩ Ｅ Ｐ ＣＬ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ １ １１ ， ． ０
Ｏｃ ．， ０ ｔ ２ ０６
２０ ０ ６年 １ Ｏ月
算 和蒙特 卡罗模拟计算 得到不 同能量 电子穿过各种厚度 加速器箔 窗后 能量损 失情 况； 对不 同人射 能量 电子束 在 烟气中透射 深度 和轨迹分布进行 了模拟计算 。结果表 明 ： 电子束反应最 佳能量为 ７ ０ｋ Ｖ 利用产 生 １ｍ长 ０ ｅ 线状 束流的电子加速器进行双 面照射 ， 烟道反应室横截面最佳尺寸 为 １ ０ｍ×３ ５ｍ。 ． ．
文章 编 号 ： １０ —３ ２ ２ ０ ） ０１ ２— ６ ０ １４ ２ （０ ６ １—７ １０
电子 束 与 烟 气 相 互 作 用 机 制 模 拟 分 析
冯光耀， 裴元吉， 王相綦
（ 中国科 学技术大学 国家 同步辐射实验室 ，合肥 ２ ０ ２ ） ３ ０ ９
摘 要 ： 电子 束 在 烟 气 中 穿 透 深 度 和 剂量 分 布 将 直 接 影 响 废 气 中硫 、 氧化 物 的 脱 除 效 率 。通 过 理论 计 氮
卡 尔斯 鲁 厄 、 兰 的卡维 真 以及 日本 的名 古 屋 等地建 立 了可处 理 １ ０ ２ ０ 波 ２０ ０ Ｏ０ ０ｍ。烟气 量 的 中试 装 置 ， 结 其 果 都 比较令 人 满意 。波 兰在 国际 原 子能 机 构 的资助 下 ， 成 了 １ ｋ 级 电 厂 烟气 净 化装 置 的设计 ， 波 罗 的 完 ０ Ｗ 在
关 键 词 ： 电子 束 辐 照法 ； 脱 硫 ； 脱 硝 ； 金 属 箔 窗 ； 能 量 损 失
中 图 分 类 号 ： ＴＬ ０ ５６ 文献标识码 ： Ａ
目前世 界 各地研 究开 发 以及 用 于商业 应 用 的工业 废气 脱硫 脱 氮技 术 已超 过 ２ ０种 。其 主要 可 以分 为湿 法 ０ 工 艺 和干法 工 艺 。湿 法脱 硫脱 硝 方式 主要 包括石 灰 石法 、 灰 双 碱法 和磷 铵 肥 法 等 。干 式 脱 除法 主要 包 括 移 石 动 床 活性炭 脱硫 、 喷雾干 燥法 、 煤 灰干 式 脱硫 、 电干 式 脱硫 法 、 冲 电晕 法 和 电子 束 辐 照 法 等［ ］ 电子 束 粉 荷 脉 １。 辐 照 法烟气 脱硫 脱 硝是 一项 物理 与 化学 相 结合 的新 技术 。早在 ２ 纪 ７ Ｏ世 Ｏ年代 初 ， 日本 科 学 家 对 电 子束 法 脱