Brevet FR2013102A1 — publié le 19700327

La présente invention concerne un procédé de dépoussiérage, notamment de gaz chauds, et de préférence de gaz d'échappement de convertisseurs, suivant lequel le gaz est saturé par une injection d'eau avant son passage par un point 5 d'étranglement en amont du séparateur de poussière, et suivant lequel-de l'eau supplémentaire est injectée ensuite dans le gaz saturé". L'invention concerne également des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé. Lesgaz industriel^ notamment les gaz d'échappement d'ins-10 tallations industrielles, tels que les gaz d'échappement contenant une forte teneur en poussières provenant des processus de fabrication d'acier par soufflage dans la sidérurgie, doivent être débarrassés des poussières de sorte que les gaz purifiés éjectés à l'extérieur correspondent aux réglementations en vigueur. 15 II est connu de saturer un gaz contenant de la poussière par l'injection d'eau et de le refroidir ensuite par une détente àdiabatique provoquée par le passage d'un point d'étranglement, par exemple un tube de Venturi, de sorte que la .suraaturatkn du ga* qui en est la conséquence entraîne une condensation partielle de la 20 vapeur sur les particules de poussière' agissant comme noyaux de condensation. La poussière liée aux gouttelettes d'eau ainsi que l'eau condensée sont ensuite séparées dans un séparateur de poussière monté à la suite, par exemple un cyclone. On connaît également un procédé (brevet de ^a République 25 Fédérale allemande n° 864 862) suivant lequel le gaz contenant la poussière est tout d'abord saturé par une injection d'eau et chargé ensuite par une injection d'eau supplémentaire avant l'entrée dans un tiabe Venturi. Les gaz passent, après avoir quitté le tube Venturi, dans une installation d'arrosage dans 30 laquelle la partie des poussières fciées aux gouttelettes d'eau est enlevée par lavage. Ces procédés connus ont cependant l'inconvénient que le refroidissement des particules de poussière est plus lent que celui du gaz détendu adiâbatiquement dans le tube de Venturi en raison de leur plus grande masse, de sorte que ces 35 particules remplissent leur rôle, à savoir agir comme noyaux de condensation pour la formation de gouttelettes, de manière insuffisante. Il s'ensuit qu'une partie considérable des poussières contenues dans le gaz n'est pas liée à des gouttelettes d'eau dans 69 23B97 2 2013102 les procédés connus, si bien que ces poussières ne peuvent pas être séparées par le cyclone, l'installation d'arrosage ou un équipement analogue monté à la suite du point d'étranglement et reste par conséquent dans le gaz. Les procédés connus entrai-5 nent en outre des pertes de pression considérables dans l'écoulement des gaz; ces pertes doivent être compensées par des souffleries importantes prévues spécialement à cet effet. L'objet de l'invention est un procédé et un dispositif assurant également la séparation de la partie de poussières qui 10 ne peut pas être éliminée par les procédés de dépoussiérage connus et économiquement intéressants. Selon une caractéristique essentielle de ll invention, ce résultat est obtenu par le fait que le gaz est tout d'abord saturé de manière connue ;par une injection d'eau, puis sursatu-15 ré immédiatement avant le point d11 étranglement par l'injection d'une faible quantité d'eau sous forme de vapeur . L'injection de la vapeur provoque en premier lieu un échauffement du mélange eau-gaz-poussières. L'échauffément de ce mélange ne s'effectue cependant pas de manière uniforme car les particules de poussière 20 s'échauffent plus lentement que le gaz sursaturé. Lors de la détente adiabatique subséquente du gaz derrière le point d'étranglement, la température du gaz descend à une valeur qui est encore supérieure à celle des particules de poussière . Ces dernières remplissent alors correctement leur rôle en agissant comme noyaux 25 lors de la condensation de la teneur en vapeur du gaz. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vapeur injectée dans le gaz est obtenue par récupération dans le courant de gaz chaud, lorsqu'il s'agit d'un dépoussiérage d'un gaz ou d'un gaz d'échappement chaud afin de refroidir ce dernier et afin 30 d'utiliser la chaleur libérée pendant ce refroidissement. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on injecte de l'eau dans le gaz lorsque celui-ci a traversé le point d'étranglement afin de parfaire le refroidissement de gaz ayant une température élevée, ainsi que pour favoriser la formation de condensats 35 sur les particules de poussière . La forme de réalisation la plus simple d'un point d'étranglement est un disque perforé. Une forme de réalisation perfectionnée comporte au moins une transition continue entre la conduite d'arrivée et la section minimale sous forme d'une paroi BAD ORIGINAL 69 23897 3 2013102 convergente. On peut également prévoir une transition continue entre le point à section minimale et la section de sortie, sous forme d'une paroi divergente; on obtient alors un tube Venturi» Les transitions continues évitent le dépôt de matières solides 5 dans la zone du point d'étranglement. Dans une autre forme de réalisation, le point d'étranglement est formé par un déflecteur disposé coaxialement dans la conduite d'arrivée et ayant la forme d'un cône double. Un tel déflecteur est mobile en direction de la section la plus-faible 10 d'un tube qui s'élargit de nouveau du côté du dépoussiéreur, ou en direction de la section la plus faible d'un tube de Venturi, et permet ainsi de varier la section du point d'étranglement. Les pertes de pression du gaz qui étaient inévitables jusqu'à présent, peuvent être réduites de manière considérable 15 en utilisant comme buse d'injection de la vapeur une buse de Laval, qui injecte la vapeur de préférence dans l'axe et en direction de la section la plus faible du point d'étranglement. On obtient un rendement maximal de la vapeur dans le gaz d'échappement contenant la poussière en choisissant l'angle 20 d'ouverture de la bffse de Laval suivant l'angle de dispersion d'un jet libre de vapeur, qui est de 8°. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, un rapport de 0,18 à 0,22 entre la section la plus faible et la section la plus importante de l'embouchure de la buse de Laval 25 s'est avéré particulièrement avantageux pour éviter un décollement prématuré du jet de la buse, ainsi qu'une détente ultérieure indésirable dans le jet de vapeur. Les avantages obtenus par le procédé selon l'invention résident surtout dans un meilleur dépoussiérage de gaz d'échappe-30 ment en comparaison avec les procédés connus, dans la suppression des souffleries nécessaires dans les procédés connus pour compenser les pertes de pression du gaz, ainsi que dans une augmentation des quantités des gaz dépoussiérés dans l'unité de temps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 35 ressortiront de la description qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est une représentation schématique d'une installation de dépoussiérage comportant un tube de Venturi 69 23897 2013102 comme point d'étranglement; La figure 2 est une représentation schématique d'un point d'étranglement sous forme d'un disque perforé; La figure 3 est une représentation schématique d'un point 5 d'étranglement formé par un double cône disposé dans un tube à diamètre constant; La figure 4 est une représentation schématique d'un point d'étranglement formé par un double cône disposé dans un tube s'élargissant d'un côté; 10 La figure 5 est une représentation schématique d'un double cône disposé dans un tube de Venturi. L'installation de dépoussiérage de gaz chauds représentée à la figure 1, se compose essentiellement d'une chambre d'humidification 1 précédée d'une chaudière*de récupération 2 et suivie 15 par un tube de Venturi 3 qui débouche dans un cyclone 4. La chambre d'humidification 1 est équipée de buses d'injection d'eau 11. Une buse de Laval 12 est diposée dans le sens de l'écoulement des gaz devant le tube de Venturi 3 et est reliée par la conduite 21 à la chaudière de récupération 2. Une buse d'injection d'eau 20 supplémentaire 41 est prévue en outre derrière le tube de Venturi 3» dans le sens de l'écoulement des gaz. Le gaz devant être dépoussiéré pénètre dans le sens de la flèche A dans l'installation de dépoussiérage et traverse tout d'abord la chaudière de récupération 2. La chaleur cédée par le 25 gaz sert à produire de la vapeur dans la chaudière de récupération 2 et cette vapeur est amenée par la conduite 21 à la buse de Laval 12. Les buses 11 injectent de l'eau dans le gaz lors de son passage par la chambre d'humidification 1. Le gaz est alors saturé d'eau. Il est ensuite sursaturé par l'injection de vapeur 30 par la buse de Laval 12 lorsqu'il pénètre dans la partie conver-r gente du tube de Venturi 3. L'éjection de la vapeur dans le sens de l'éco^j lement est liée à un effet d'injection et à un échauffement du mélange eau-gaz-poussière. 35 Une buse 41 pour l'injection d'eau dans le gaz est prévue à la sortie et dansl'axe du tube de Venturi 3 pour le refroidissement des gaz d'échappement relativement chauds ainsi que pour favoriser la formation de condensât les particules de poussière 69 23897 2013102 après le passage du gaz par la section la plus raduite du tube de Venturi 3° Les particules de pousssière et la partie condensée de l'eau sont séparées du gaz dans le cyclone 4 monté à la suite du tube de Venturi, Le gaz dépoussiéré quitte le cyclone 4 5 par la conduite tubulaire 41 dans le sens de la flèche B„ Une installation de dépoussiérage connue dans laquelle le gaz contenant la poussière est saturé par une injection d'eau et dans laquelle la poussière liée aux gouttelettes* ainsi que 1'eau condensée sont séparées dans un cyclone après le 10 passage par un tube de Venturi, a été adaptée conformément au procédé selon 1'invention pour le dépoussiérage pratique des gaz d'échappement d'un convertisseur pour la fabrication d'acier par soufflage. La teneur en poussières du gaz purifié était de 600 mg/m de gaz purifié à la pression et à la température nor-15 maies, avant la transformation de l'installation. Les pertes de pression étaient compensées par une soufflerie de grande capacité Une partie de la vapeur, d'une pression de 29-35 atmosphères, produite dans la chaudière de récupération montée en amont, est insufflée dans le gaz d'échappement de la manière décrite par la 23 buse d'injection de Laval 12. La partie restante, la majeure partie, de la vapeur produite est cédée dans un réseau de distribution de vapeur. De plus5 de l'eau est injectée dans le gaz, à contre-courant, à la sortie du tube de Venturi. La valeur moyenne de la teneur de poussières dans le gaz d'échappement purifié, 25 mesurée sur plusieurs périodes de fonctionnement du convertisseur était de 50 mg de poussière/m^ de gaz purifié à la pression et à la température normales. Cela revient à dire que 90% des poussières restant dans le gaz d'échappement avant la transformation de 1'installation sont enlevés par le procédé selon 30 l'invention. La quantité de gaz d'échappement aspiré et dépoussiéré par heure pouvait en outre être augmentée de 110 000 à environ 150 000 m^. Les figures 2 à 5 illustrent d'autres formes de réalisation du point d'étranglement. Le cas le plus simple 35 est montré à la figure 2 où le point d'étranglement est formé par un disque perforé. A la figure 3, un déflecteur sous forme d'un double cône est disposé dans un tube à diamètre constant. La figure 4 montre un tube s1 élargissant en direction du dépous- 6^ 23897 5 ont *5 i n o /.u b î')z siéreur et comportant un déflecteur analogue à celui de la figure 3. Le déflecteur de la figure 4 est en outre réglable dans le sens de l'axe du tube pour permettre une variation de la section d'écoulement. La figure 5 montre enfin une disposition 5 analogue à celle de la figure 4, le tube étant toutefois élargi également en direction de la chambre d'humidification. 9AD ORIGINAL 69 23897 7 2013102 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le dépoussiérage, notamment de gaz chauds» de préférence de gaz d'échappement de convertisseurs, selon lequel le gaz est saturé par une injection d'eau avant le passage d'un 5 point d'étranglement prévu en amont du dépoussiéreur, et suivant lequel dé l'eau supplémentaire est injectée ensuite dans le gaz saturé, caractérisé en ce que le gaz en écoulement est tout d'abord saturé de mânière connue par une injection d'eau, et en ce que le gaz saturé est ensuite sursaturé immédiatement avant 10 le point d'étranglement par une injection d'une iMble quantité d'eau sous forme de vapeur . 2. Procédé selon la revendication \, caractérisé en ce que la vapeur injectée dans le gaz est obtenue par récupération dans le courant de gaz chaud » ■15 3. Procédé selon tes revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'eau, sous forrrif de vapeur, est injectée dans le sens de l'écoulement du gaz d'échappement. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que de l'eau est injectéejdans le gaz après 2 0 le passage de la section la plus faible du point d'étranglement. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre d'humidification équipée de buses d'injection d'eau et servant de conduite d'amenée du gaz à dépoussiérer au point „ d'étranglement, une buse d'injection de vapeur disposée immédiate-ment avant le point d'étranglement, ainsi qu'un dépoussiéreur monté à la suite du point d'étranglement. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le point d'étranglement est constitué par un déflecteur 30 s>us forme d'un double cône disposé coaxialement dans la conduite d'arrivée menant au dépoussiéreur . 7. Dispositif selon la revendication 6? caractérisé en ce que la conduite d'arrivée est divergente en direction du dépoussiéreur et en ce que le déflecteur est disposé de façon 35 mobile dans cette partie divergente de la conduite d'arrivée. 9 23897 2013102 8. Dispositif selon la revendication 5» caractérisé en ce que le point d'étranglement est formé par un tube de Venturi. 9. Dispositif selon la revendication 8» caractérisé en ce qu'un déflecteur sous forme d'un double cône est disposé coaxilament dans la partie divergente du tube de Venturi, du côté du dépoussiéreur, et en ce que ce déflecteur est réglable dans le sens du tube. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la buse d'-injection de vapeur est une buse de Laval. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que 1 angle d'ouverture de la buse de Laval est de 8°. 12. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu'une chaudière de récupération pour la production de la vapeur à Injecter dans le gaz est disposée dans le courant de gaz chaud devant être dépoussiéré, avant la chambre d'humidification équipée des buses d'injection d'eau. BAD ORIGINAL