Brevet FR2017462A1 — publié le 19700522

On connaît des installations destinées à. l'épaississement de mélanges liquides dans lesquelles l'évapora- tion de liquide, par exemple d'eau à partir d'acide sulfurique dilué, de mélanges de liquides, ou de solutions de sels, est obtenue au moyen de brleurs.submergés. A cet effet, les produits chauds résultant de la combustion d'un brûleur sont envoyés dans le liquide au moyen d'un tube plongeur, qui débouche au dessous du niveau du liquide auquel ils transmettent leur chaleur sensible, et ils s'échappent, saturés, du liquide à évaporer, au-dessus du niveau du liquide Leur température à la sortie du liquide, qui est voi sine de la température du bain, s'établit à l'état permanent de telle façon que l'adductionde chaleur correspond à l'enthalpie des gaz d'échappement humides. les brtleurs submergés connus jusqu'lci à cet effet fonctionnent avec un faible excès d'air, avec un in- dice d'-air qui peut aller jusque 1,4, car l'air doit être comprimé en raison de la contre-pression hydrostatique du bain, et en con- séquence ne devra être fourni que dans la mesure nécessaire pour une combustion complète du carburant. Dans ces conditions, il s'établit dans le bain une température qui n'est pas loin du point d'ébullition de la solution à vaporiser, c'est à dire qui est en général fort élevée, ce qui a pour conséquence non seulement d'im portantes- pertes de chaleur,mais aussi une augmentation de l'agressivité de la corrosion sur les matières qui forment le réci- pient et le brûleur. L'installation de la présente invention améliore ces conditions et est caractérisée en ce que, en plus de l'air de combustion nécessaire pour le brûleur, des quantités supplémentaires d'air ou de gaz sont envoyées dans le baux: liquide, s'y échauffent et s'en saturent. Stuquant le perfectionnement proposé, la quantité supplémentaire d'air ou de gaz qui est ainsi mise en cou- tact avec le bain doit être au minimum aussi importante que la quantité d'air nécessaire pour la combustion stoechiométrique du carburant0 Par rapport à la consonmation courante dair par le brûleur, quand A = 1,4 la quantité d 'air qui reste non comburé est donc dans ce cas 2,5 fois plus grande.La température d'équili bre,qui s'établit alors dans le liquide du bain,est sensiblement plus faible au cours de la marche, avec la quantité deair supplémc 21 taire qu'avec le mode de fonctionnement connu du brûleur submerg de sorte que les pertes par refroidissement du bain,et l'attaque des éléments de construction par le liquide;sont -diminuées. La quantité d'air ou de gaz supplémentaire qui doit être saturée peut 4tre dirigée sur- la surface du bains il est cependant prefé- rable de lui faire traverser le liquide.Elle peut ici s'échauffer et se saturer sur un parcours plus petit qu'il n'est nécessaire pour l'échange de chaleur total des gaz chauds de la combustion. Elle peut être, suivant l'invetion, envoyée plus près de la sur face, de sorte que la dépense nécessaire pour la compression de cette quantité supplémentaire d'air sera plus faiblé. Il est obtenu suivant l'invention un au tre perfectionnement Si la quant supplémentaire d'air ou de sas est dirigée autour du tube plongeur où passent les gaz dé combustion du brtleur, de sorte que ce tube plongeur chaud est protégé contre l'action agressive du liquide du bain ou contre la formation de croûtes.L'attaque du liquide du bain sur le tube extérieur se produit dans ce cas à une température beaucoup plus basse, et en conséquence avec une moindre importance que dans un tube plongeur simple, surtout si l'on évite la transmission de la chaleur,du tu- be plongeur à lt-enveloppe tubulaire extérieure léchée par le liqui de du bain, en prenant des précautions appropriées, telles qu'en posant une maçonnerie sur le tube plongeur et/ou en isolant l'envelop- pe du rayonnement.Il est ainsi possible de maintenir le tube,qui -est en contact avec le liquide,suffisamment froid pour que l'on puisse utiliser pour sa constitution des matières moins coûteuses ou mieux appropriées, ou sensibles à la chaleur, le plomb par exemple, sont le bas-point de fusion interdit l'utilisation comme tube intérieur pour la combustion,et dont la stabilité aux hautes températures laisse fort à désirer. On pourra aussi utiliser des matières qui sont sensibles aux changements de températures, mais qui résistent très bien aux agressions chimiques, la fonte forte ment alliée au silicium, le verre, ou les produits séramiques, par exemple. Naturèllement la quantité supplementaire de gaz peut assi être atteinte augmentant l'indice d'ais # dan le brûleur au-dessus de deux. Suivant l'invention, en obtient dez avantages importants,et en particulier une plus faible température du tube plongeur en contact avec le liquide, lorsque l'arrivée de la- quantité supplémentaire d'-air. ou de gaz se fait dans le même tube plongeur, mais seulement là où la combustion dans des condi tions voisines des conditions stoechiométriques est pratiquement exclue. La chambre de combustion et le tube qui fait passer les gaz de combustion chauds sont entourés à l'extérieur d'une enveloppe annulaire.La quantité supplémentaire d'air refroidit aussi bien cette enveloppe que les parties du brûleur et/ou le tube du brûleur. La transmission de chaleur à l'enveloppe, notamment par rayonnement,,peut être réduite par les moyens connus > tels qu'une maçonnerie isolante et la diminution du rayonnement au moyen de parois réfléchissantes ou d'une enveloppe intermédiaire. Dans les cas où l'arrivée d'air supplémentaire dans le liquide du bain augmente l'attaque des métaux par apport d'oxygène, comme c'est le cas par exemple avec l'acide sulfurique, l'air supplémentaire peut 8tre remplacé par les gaz d'échappement froids libérés de la vapeur d'eau qu'ils contenaient. Dans ce cas, les gaz humides sortant du liquide peuvent être refroidis dans une tour de lavage, et séché3, d'où résulte comme avantage supplémentaire une évacuation irréprochable des fumées et buées. La description se rapporte à quelques exemples d'exécution de l'invention, représentés aux figures 1 à 4 ci- ointes. Dans la figure 1, le tube plongeur 2 du brûleur 4 est monté dans un récipient t rempli du liquide qui doit être chauffé. Les gaz de combustion qui sortent en bas du tube plongeur 2 sont dispersés par un plateau formant tamis 3, passent en bulles au travers du liquideoet s'échappent en haut sur la surface du liquide. Il est également montéodans le récipient 1, le tube plongeur 5 destiné à une quantité supplémentaire d'air, qui est alimenté, comme le brûleur 4, par une canalisation d'air 6/et qui laisse sortir l'air supplémentaire en-dessous du niveau du liquide. La régularité de la répartition de l'air dans le liquide est facilitée par une enveloppe guide 7 avec laquelle le tube plongeur forme une pompe Mammouth. Les gaz d1 échappement saturbés d'humidité par le liquide chaud au cours de leur passage, et l'air saturé soufflé par 5 sortent du récipient en 8. Dans la figure 2, le tube plongeur 2 est entouré concentriquement par le tube d'arrivée d'air 5'. L'air est amené par une canalisation 6' au brtleur 4, en même temps qu'il est soufflé, par llespace annulaire qui se trouve entre 2 et 5', dans le liquide. Dans cet exemple d'exécution, le tube plon geur est revêtu d'une maçonnerie 9 > et le tube 5' est protégé contre le rayonnement de la chaleur du tube chaud 2 par une enveloppe 10. Il est obtenu de cette façon que le tube plongeur 5' n'est pas sensiblement plus chaud que le liquide dans lequel il se trouve. De ce fait, la corrosion du tube 5' est réduite et toute formation de crottes sur lui est évitée. Dans la figure 3, le tube plongeur, le tube 5", qui conduit l'air supplémentaire1 est descendu en-dessous de l'orifice de sortie du tube de combustion 2. Les gaz de combustion qui sortent de ce dernier se mélangenttdans la partie inférieure du tube 2;avec l'air additionnel et pénètrent dans le liquideven commun avec cet airosur le bord inférieur du tube 5".Pour éviter que les gaz chauds venant de 2 ne se mélangent avec l'air additionnel déJà avant le bord de sortie, une enveloppe guide 11 est disposée de telle sorte qu'une partie de l'air qui arrive de l'espace annulaire soit guide l'intérieur de l'enveloppe 5",jusqu'à son extrémité inférieure, et refroidisse le tube 5"' en la protégeant aussi des gaz chauds de combustion. Dans la figure 4zest représentée la disposition d'un brûleur submergé sur un récipient de liquide 1, où les gaz d'échappement du brûleur 4, refroidis, sont envoyés au bain liquide par l'espace annulaire qui est entre le. tube de combustion 2 et le tube 5"?. Le gaz qui s'échappe en 8" est envoyé dans un refroidisseur à ruissellement 12,en couche circulaire, arrosée en pluie par une pomme d'arrosage 13, y est lavé, et refroids. Un ventilateur 15 aspire le gaz refroidi par la canalisation tubulaire 16 et le renvoie au brûleur par la canalisation tubulaire 17. Une partie du gaz de combustion refroidi s'échappe à l'air libre par la canalisation 18. L'eau de refroidissement échauffée sort de la tour de refroidissement en 19. Le brûleur lui-meme est alimenté en air de combustion dans la proportion nécessaireypar un ventilateur 20. Les gaz d'échappement sortent au bord inférieur du tube 2,par un plateau disperseur 3pendant que l'air sort au bord inférieur du tube 5"'. Bien entendu, l'invention n'est pas limités aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres.modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10/ Installation pour l'évaporation de liquide,à partir de mélanges de liquides ou de solutionsvau moyen d'un brûleur submergé, installation caractérisée en ce que l'on met en contact-avec le liquide des quantités supplémentaires d'air ou de gaz,supérieures aux besoins courants du brûleras en air de com bustion. 20/ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la quantité supplémentaire d'air est au moins aussi grande que la consommation stoechiométrique en air du brûleur. 50/ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la quantité supplémentaire d'air est .-?O nie au bain liquide,plus haut que la-sortie-de gaz chauds du b leur. 40/ Installation suivant la revendication i, caractérisée en ce que la quantité supplémentaire d'air ou de gaz est envoyée dans une section annulaire qui entoure le tube brûleur, refroidissant ainsi celui-ci. 50/ Installation suivant l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisée en ce que la traus- mission de chaleur,des gaz de combustion aux surfaces qui séparent le liquide du bain et l'air supplémentaire est diminuée en prenant des précautions connues. 60/ Installation suivant les revendica tions 1 ou 2, caractérisée en ce que les quantités supplémentaires d!air ou de gaz sont introduites dans le liquide par l'extrémité du tube plongeur, le tube brûleur se terminant à l'intérieur de ce tube plongeur. 70/ Installation suivant l'une quelconn que des revendications de t à 6, caractérisée en ce que la quantité supplémentaire de gaz est constituée par du gaz d'échappement au brûleur refroidi et en meme temps séché.