Brevet FR2051813A1 — publié le 19710409

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour épurer et pomper des gaz industriels- De nombreuses opérations industrielles nécessitent l'application de chaleur à des matières premières afin que la matière en 5 question puisse être fondue et combinée à d'autres substances, ou bien puisse être purifiée et raffinée• Une opération typique de ce genre est l'élaboration d'acier, ou le raffinage de minerais de métaux non-ferreux. Un sous-produit de telles opérations est fréquem ment constitué par des gaz contaminés et très chauds♦ Pendant de 10 nombreuses années, de tels gaz résiduaires industriels ont été déchargés sans précautions spéciales dans l'atmosphère- Etant donné qu'il s'agit là d'une source majeure identifiable de pollution atmosphérique, les autorités compétentes exercent une pression considérable pour empêcher ce genre de pollution. 15 D'une manière classique^ il existe deux solutions de principe au problème de la manutention des gaz industriels contaminés chauds la première consiste à recourir au système généralement désigné com me étant celui des filtres secs : les éléments fondamentaux de ce système sont des conduites, un ventilateur, une salle des filtres, 20 et des moyens transporteurs- le problème fondamental qui se pose avec un équipement de ce type est la limitation des éléments du fil tre en ce qui concerne la température. Dans la plupart des cas, la température des gaz doit être abaissée jusqu'au-dessous d'environ 260°C avant leur filtration. le refroidissement est réalisable en 25 admettant de l'air atmosphérique dans les conduites et eh l'y mélangeant avec le gaz industriel contaminé. Cet air additionnel nécessaire pour assurer le refroidissement oblige à augmenter les dimensions et la puissance du ventilateur et du moteur nécessaires pour faire circuler les gaz dans les conduites et jusque dans la salle 30 des filtres, les ventilateurs utilisés sont généralement placés directement dans le système de conduites et sont donc exposés à la corrosion par le courant de gaz chauds, ce qui fait apparaître des frais d'entretien élevés- En outre, des ventilateurs de ce type exigent généralement, pour fonctionner, une puissance atteignant 35 jusqu'à environ 4-000 chevaux, une telle puissance représentant une très importante partie des frais d'exploitation du système. Un tel ensemble fonctionne d'une manière satisfaisante ; toutefois, ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, les frais d'installation sont élevés, et l'entretien du ventilateur et des filtres est lui aussi coûteux-40 Le second type fondamental de système épurateur est couramment 70 26440 2 2051813 dénommé système de lavage humide- Les éléments fondamentaux de ce système sont des conduites de gaz, un venturi, un ventilateur pour l'admission du courant gazeux, un séparateur d'eau, et un système de filtration d'eau. Avec ce type d'équipement, les gaz chauds sont 5 extraits de l'installation où s'effectue l'opération industrielle, sont admis dans les conduites de gas et dans un venturi pour les accélérer- A ce moment, de l'eau est injectée dans le courant gazeux, et les impuretés contaminantes sont capturées dans les particules d' eau- Le mélange est ensuite admis à passer dans un ventilateur qui 10 le refoule dans un séparateur d'eau à partir duquel les gaz épurés sont déchargés dans l'atmosphère, tandis que l'eau contaminée est dirigée vers un système épurâteùr d'eau- Un équipement de ce genre fonctionne d'une manière satisfaisante ; toutefois, les frais d'installation sont élevés, et les frais d'exploitation et d'entretien 15 sont eux aussi très élevés- Un but de l'invention est donc de réaliser un procédé et un dispositif permettant d'éliminer efficacement des impuretés qui contaminent des gaz industriels, afin que de tels gaz puissent ensuite être déchargés dans l'atmosphère sans la polluer. 20 Un autre but de l'invention est d'atteindre le but sus-spécifié moyennant de faibles frais d'équipement, d'exploitation et d'entretien. Encore un autre but de l'invention est d'utiliser la chaleur, extraite des gaz industriels ou provenant de la combustion de ces 25 gaz, comme source d'énergie primaire afin d'abaisser, notamment, les frais d'exploitation- Un autre but de l'invention est de réaliser simultanément le pompage et l'épuration des gaz, afin d'abaisser les frais- Encore un autre but de l'invention est de réaliser un procédé 30 et un dispositif utilisant des matières premières susceptibles d'être effectivement recueillies, traitées et recyclées dans le système afin d'en abaisser les frais d'exploitation. Ces différents buts de l'invention, et d'autres encore, apparaîtront à la lecture du complément de description qui suit et à 1'exa-35 men des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins concernent différents modes dé réalisation de l'invention choisis à titre d'exemples non limitatifs et sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication. Selon un premier aspect de l'invention, un courant de gaz 40 chaud contenant des impuretés qui le contaminent est adfiis à subir 70. 26440 3 2051813 un échange de chaleur indirect avec un liquide, ce qui a pour effet d'élever la température du liquide ; le liquide est ensuite introduit dans ledit gaz chaud en aval du point d'échange de chaleur dans des conditions de pression et de température élevées telles qu'au 5 moins une portion dudit liquide se trouve vaporisée tandis que le reste est atomisé et accéléré par l'expansion accompagnant ladite vaporisation, et le gaz chaud est ensuite mélangé avec ledit liquide vaporisé et atomisé, ce qui a pour effet de capter lesdites impuretés dans ledit liquide atomisé» Selon une variante de mise en oeu-10 vre de l'invention, les gaz chauds, quand ils sont convenablement combustibles, sont enflammés en présence d'oxygène (par exemple d' air) additionnel afin de fournir de la chaleur à l'échangeur de chaleur au travers duquel le liquide est admis à passer avant d'être introduit directement dans le gaz chaud en aval dudit échangeur de 15 chaleur. Dans de tels cas, il est prévu une source externe d'allumar-ge pour le mélange d'air et de gaz chauds, par exemple en se servant d'un brûleur-pilote alimenté à partir d'une source externe de combustible. Selon un autre aspect de l'inventions une région de pression ré-20 duite par rapport à la pression régnant dans la source de gaz chaud est créée par le liquide introduit dans ledit gaz chaud, afin de provoquer l'écoulement dudit gaz chaud contenant des impuretés dans les conduites au-delà desdits moyens d'échange indirect de chaleur, au-delà du point d'introduction et jusque dans les moyens formant le mé-25 lange, ce qui a pour effet de réaliser simultanément le pompage et 1' épuration dudit gaz. Selon encore un autre aspect de l'invention, après avoir mélangé ledit liquide vaporisé et atomisé avec ledit gaz chaud, -le mélange ainsi formé est transféré à un séparateur à partir duquel ledit 30 gaz chaud pratiquement exempt d'impuretés est admis à s'échapper dans l'atmosphère ou vers une installation de traitement ultérieur, tandis que le liquide atomisé contenant des particules captées est déchargé sous la forme d'un courant de liquide. Selon un autre aspect de l'invention, le susdit courant de li-35 quide déchargé contenant lesdites impuretés est traité afin d'enle-ver les impuretés à partir d'au moins une portion dudit courant, et au moins une portion Selon encore un autre aspect de l'invention, le mélange de li-40 quide vaporisé et atomisé et de gaz chaud est mis en contact avec des 70 26440 4 2051813 moyens de refroidissement, avant de le transférer audit séparateur, pour abaisser la température dudit mélange et condenser ainsi au moins une partie du liquide vaporisé. Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un dispositif 5 permettant de mettre en oeuvre les aspects ci-dessus de l'invention, et d'autres encore, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement : des moyens pour réaliser un échange indirect de chaleur entre un courant de gaz circulant dans des conduites et un liquide ; des moyens de formation de mélange agencés en aval 10 desdits moyens pour réaliser un échange indirect de chaleur ; des moyens interconnectant les susdits moyens pour réaliser un échange indirect de chaleur et les susdits moyens de formation de mélange afin de convertir au moins une partie du liquide en vapeurs et pour atomiser le liquide restant, et pour introduire le liquide atomisé 15 .jusque dans lesdits moyens pour la formation de mélange ; et des moyens, agencés en aval desdits moyens pour la formation de mélange, pour séparer ledit liquide à partir dudit gaz chaud. Ces différents aspects de l'invention, et d'autres encore, seront plus complètement compris et appréciés en se référant aux des-20 sins ci-annexés dans lesquels : La fig. 1 représente schématiquement une installation propre à permettre la mise en oeuvre d'un procédé selon un premier aspect de l'invention. La fig- "2 représente schématiquement, en coupe longitudinale, 25 un agencement d'ajutage et de chambre de formation de mélange. La fig. 3 représente, en coupe longitudinale et portions arrachées, les détails d'un ajutage particulier- La fig. 4 représente schématiquement une installation propre à permettre la mise en oeuvre d'autres aspects du procédé selon l'in-30 vention. La fig- 5, enfin, représente schématiquement encore une autre installation propre à permettre la mise en oeuvre d'une autre variante du procédé selon l'invention. Se référant à la fig. 1, l'installation représentée comporte 35 tout d'abord un four industriel 1 ou tout autre agencement de traitement dans lequel un gaz chaud contenant des impuretés qui le contaminent se trouve formé comme produit primaire ou secondaire. Comme exemples d'installations industrielles dans lesquelles de la chaleur est appliquée à une matière première qui est fondue et com-40 binée avec d'autres substances ou qui est purifiée et raffinée, on 70 26440 5 2051813 peut citer des installations servant notamment à l'élaboration de 1' acier et telles que des fours de sidérurgie basiques soufflés à l'oxygène, des hauts-fourneaux et des fours de sidérurgie à arc électrique ayant une capacité comprise entre environ 25 et plus de 200 5 tonnes ou des cubilots de fonderie, ou bien des installations pour le raffinage et la purification de minerais de métaux non-ferreux (pas exemple de titane) ou pour la production de verre* les impuretés contenues dans les gaz chauds formés dans les installations susmentionnées sont des particules de matières telles que des métaux et 10 des oxydes, et sont aussi des impuretés gazeuses de nombreux types. Une conduite 2 de gaz est établie de façon telle que les gaz industriels chauds puissent être éloignés du four ou de tout autre agencement de traitement. De l'énergie contenue dans ces gaz à haute température est transférée à un milieu liquide de transfert de 15 chaleur au moyen d'un échangeur indirect 5 de chaleur. Cet échangeur indirect de chaleur peut être de tout type disponible dans le commerce, sa surface développée étant telle qu'elle permette d'atteindre la température adéquate du liquide aux débits prévus pour chaque système particulier, comme le savent bien les spécialistes. 20 II est prévu une pompe 4 servant à refouler le liquide dans 1'échangeur indirect 5 de chaleur au moins en partie à partir d'une source désignée généralement en 3. le milieu échangeur de chaleur peut ê-tre tout liquide communément utilisé à cette fin et est choisi sur la base de considérations telles que les paramètres particuliers du 25 traitement en question, les propriétés du liquide (telles que capacité thermique, tension dé vepeur, etc.) comme le savent très bien les spécialistes qui devront, pour cela, se baser sur la description ci-dessus et suivante de l'invention. Par exemple, le liquide peut être de l'eau, un "Fréon", etc. ; toutefois, en raison de sa facili-30 té d'approvisionnement et de ses avantageuses propriétés, l'invention est décrite ci-après en se référant à l'utilisation d'eau comme milieu d'échange de chaleur bien que, évidemment, on n'entende pas limiter la portée de l'invention à l'utilisation de ce seul milieu d1 échange de chaleur. 35 -De l'énergie contenue dans le gaz chaud pouvant, par exemple, être à une température comprise entre environ 93°G et 1930°G, est transférée à l'eau par 1'échangeur indirect de chaleur. L'eau chauffée sort dudit échangeur par une conduite 6 aboutissant à tin réservoir 7 où elle peut être conservée en vue de son utilisation ultéri-40 eure ou à partir duquel elle peut être envoyée directement, par une 70 26440 6 2051813 pompe à eau 8, à un ajutage électeur 9 dont la fig- 3 représente de façon plus détaillée un mode de réalisation- En raison de la vitesse relative entre les gouttelettes d'eau sortant de l1électeur et les impuretés du gaz, les gouttelettes cap-5 tent les particules entraînées par le courant gazeux, les impuretés du gaz qui sont solubles dans l'eau ou dans le liquide utilisé seront elles aussi éliminées à partir du courant gazeux par transfert de masse à partir dudit courant, en formant ainsi une solution avec les gouttelettes d'eau. La vitesse d'une gouttelette est déterminée 10 par la superficie en coupe de l'orifice de sortie de l'ajutage, par les dimensions de la chambre de formation de mélange, par la pression de l'eau en amont de l'ajutage, par la proportion de liquide passant à l'état de vapeurs, et par la température de l'eau- On peut, bien entendu, faire varier ces divers paramètres dans un large in-15 tervalle sans perdre de vue des considérations économiques telles que les dimensions de. l'équipement et la nature et la température du gaz chaud- On a découvert que la vitesse des goutelettes doit être d'au moins environ 60 mètres/seconde supérieure à la vitesse du courant gazeux. Plus avantageusement, la vitesse des goutelettes est 20 supérieure d'au moins environ 210 mètres à la vitesse du courant de gaz. En raison des conditions de température et de pression de 1' eau, la pression étant élevée sous l'effet combiné des pompes 4 et 8, au moins une portion de l'eau est vaporisée lors de sa sortie de 25 l'ajutage- L'expansion accompagnant la formation de vapeur accélère et sépare l'eau restante en gouttelettes qui sont ainsi propulsées à grande vitesse- En général, il est nécessaire d'ajuster la température et la pression de l'eau compte tenu du dispositif utilisé afin que d'environ 5 à environ 20 % en poids de l'eau sortant de l'ajuta-30 ge soient convertis en vapeur et afin d'obtenir une vitesse adéquate des gouttelettes. En vue de la plupart des applications, on a constaté qu'il est adéquat de convertir en vapeur environ 1 5 f° de l'eau. Etant donné que dans ces conditions la température et la pression de l'eau sont des variables dépendantes, il est possible de choisir de 35 nombreuses valeurs couplées de ces variables aboutissant à la conversion requise d'eau en vapeur- En général, on constate que des pressions absolues d'eau comprises entre environ 3,5 et 21 kg/cm et des températures d'eau comprises entre environ 104 et 260°0 sont adéquates. .On peut, bien entendu, utiliser des températures et pressi-40 ons situées en dehors de ces intervalles» 70 26440 7 2051813 Bien entendu, la température du gaz chaud limite la température jusqu'à laquelle il est possible d'échauffer efficacement l'eau dans 1'échangeur indirect de chaleur 5. Pour des gaz chauds dont les températures sont comprises entre environ 93°G et environ 1930°C, 5 les paramètres sus-spécifiés sont applicables- Pour des gaz chauds dont les températures sont situées vers l'extrémité inférieure dudit intervalle, on peut utiliser des pressions plus élevées et/ou des superficies d'orifice de sortie d'ajutage plus petites et/ou des superficies d'étranglement de la chambre de formation de mélange plus 10 petites. De plus, une limite inférieure absolue de la température d'eau est généralement établie à 100°C, étant donné que pour des températures inférieures à cette valeur il est nécessaire de mettre en oeuvre une pression réduite afin de vaporiser partiellement 1' eau, ce qui nécessite l'utilisation d'un équipement de production de 15 vide qui accroît considérablement les frais d'établissement et d'exploitation de l'installatios nécessaire en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Il est généralement désirable d'opérer dans le voisinage des valeurs supérieures de température et de pression spécifiées ci-dessus, car il est alors possible d'utiliser 20 un équipement de plus petites dimensions. En général, le volume d'eau utilisé n'est pas un paramètre critique, et des débits d'eau compris entre environ 3,8 et environ 11.360 litres/minute sont efficaces- On a toutefois constaté qu'il convient de rester maître, tout au moins jusqu'à un certain point, 25 du rapport du poids du gaz chaud au poids total d'eau utilisé- Pour la plupart des systèmes, le rapport du poids de gaz au poids d'eau doit être compris entre environ 0,5 et environ 2,5, et plus avantageusement entre environ 1,5 et environ 2. Dans ces conditions, le système fonctionne effectivement dans un grand intervalle de concen-30 trations d'impuretés. Bien entendu, des débits d'eau plus grands sont nécessaires pour des systèmes dans lesquels les concentrations d'impuretés sont plus fortes- La dimension et la composition exactes des particules d'impuretés ne sont pas des paramètres critiques lors de la mise en oeuvre 35 de l'invention, et on a constaté qu'il est possible d'éliminer efficacement des particules d'impuretés d'une dimension n'excédant pas un micron. Selon l'invention, plus de 90 % des particules d'impuretés peuvent être éliminés, des rendements d'élimination aussi élevés qu'environ 99,95 % pouvant être atteints à condition de consentir à 40 des frais notablement supérieurs de mise en oeuvre du procédé. 70 26£^0 2051813 De tout ce qui précède, il ressort clairement que chaque application particulière du procédé en question nécessite une analyse technologique en vue de déterminer les valeurs convenables de la pression, du débit et de la température de l'eau- Le principe de 5 fonctionnement reste toutefois le même quels que soit les dimensions et le type de l'application. La géométrie de modes de réalisation typiques d'un ajutage et d'une chambre de formation de mélange est représentée fig- 2 et 3, les dimensions de ces éléments pouvant varier selon le débit volumé-10 trique de gaz nécessaire, le type des impuretés contaminant le gaz, et le degré d'épuration nécessaire- Il convient aussi de noter que l'ajutage éjecteur peut être soit un ajutage simple analogue à celui représenté sur le schéma, soit une batterie d'ajutages multiples ainsi que le savent bien les spécialistes. Le courant d'eau engen-15 dré par la pompe 8 (fig. 1) passe au travers de l'ajutage éjecteur représenté d'une manière générale en 101. Le gaz chaud contenant des impuretés passe dans une conduite 100 après avoir passé dans 1' échangeur indirect de chaleur 5 (fig. 1). L'eau pénètre dans l'ajutage par la conduite d'entrée 200 puis passe dans une zone rétrécie 20 202 avant d'atteindre une zone d'expansion 204 puis un orifice de sortie 205. Gomme on l'a décrit ci-dessus, en raison de la température et de .la pression de l'eau ainsi que des dimensions du dispositif, au moins une portion de l'eau se trouve convertie en vapeur à la suite de son cheminement dans l'ajutage et de son éjection. Dans 25 la chambre 10 de formation de mélange, chambre en forme de venturi représentée d'une manière générale fig- 1 et d'une manière plus détaillée fig. 2, la vitesse du mélange produit des ondes de choc de pression qui favorisent le mélange des gouttelettes d'eau et du gaz contaminé- En général, la vitesse exigée de la part des goutteleit-30 tes et la formation du mélange sont obtenues dans un dispositif pour lequel le rapport de la superficie de sortie de l'ajutage à la superficie de l'étranglement de l'ajutage est compris entre environ 1 et environ 50 tandis que le rapport de la superficie de l'étranglement 106 de la chambre de mélange à la superficie 201 de l'étranglement 35 de l'ajutage est compris entre environ 50 et environ 1000. Les dimensions du dispositif sont en général fonction de la température du courant gazeux qui s'écoule. Gomme on l'a indiqué ci-dessus, la quantité d'eau vaporisée détermine en partie la vitesse des gouttelettes. La vitesse communiquée aux gouttelettes en 40 raison de ce phénomène est donc fonction de l'énergie thermique dis 70 26440 9 2051813 ponible dans le courant gazeux qui s'écoule- Pour des températures plus élevées, l'eau peut être chauffée par échange de chaleur jusqu'à une température plus haute, ce qui a pour effet de provoquer u~ ne plus forte vaporisation, tous autres paramètres restants constante-5 Par conséquent, pour des systèmes de plus faible énergie thermique, les rapports de superficie sus-spécifiés sont placés vers les valeurs inférieures afin de créer une géométrie plus petite permettant d'atteindre des vitesses plus grandes, et réciproquement- L'expansion accompagnant la vaporisation lorsque le fluide sort 10 de l'ajutage, l'effet venturi dans la chambre de formation de mélange, et les ondes de choc de pression créées dans cette chambre font apparaître dans le voisinage de l'ajutage une région de pression réduite par rapport à la pression régnant dans le four industriel ou toute autre zone de traitement, de sorte qu'une pression différenti-15 elle se trouve imposée au système, avec pour résultat une aspiration de gaz à partir du four- Par conséquent;, le système est encore conçu de façon à imposer la pression différentielle nécessaire pour éliminer la quantité de gaz produit par 3.e four, et ceci dans un larjs intervalle de conditions d'exploitations le réglage du débit étant 20 plus finement ajusté par la vitesse du liquide éjecté à partir de 1'ajutage- Revenant à nouveau à la fig- 1, le mélange de liquide atomisé, de liquide vaporisé et de gaz chaud sortant de la chambre de formation du mélange peut facultativement être ensuite mis en contact 25 avec un fluide de refroidissement. Ce fluide peut être identique au, ou différent du, liquide utilisé comme milieu d'échange de chaleur. En vue de la plupart des applications, on utilise de préférence, bien entendu, le même liquide aux deux fins- La mise en contact du fluide de refroidissement avec le mélange est réalisée en pulvéri-30 sant ledit fluide de refroidissement dans la conduite contenant le gaz, par exemple à l'aide d'une batterie d'ajutage telle que celle représentée en 11 - Toute configuration d'ajutages communément utilisée dans l'industrie à des fins analogues est acceptable- Dans des systèmes réalisant un recyclage du milieu d'échange de chaleur afin 35 d'économiser sur les frais d'exploitation, il est nécessaire d'abaisser la température du mélange afin de condenser au moins une portion du liquide vaporisé, ce qui a pour effet de diminuer la perte dudit liquide- En général, lorsqu'on se sert d'eau comme milieu d'échange de chaleur, il est nécessaire d'abaisser la température du mélange 40 jusqu'à une valeur comprise entre environ 65-66°C et environ 93°C, BAD ORIGINAL ! 70 26440 10 2051813 et plus avantageusement jusqu'à environ 79-80°0. En opérant de cette manière, on constate que seulement 10 % de l'eau utilisée restent sous la forme de vapeur et sont donc perdus pour le système. Le mélange est ensuite transféré à un séparateur d'eau 12 d'un 5 type se trouvant dans le commerce, et dans lequel les gouttelettes d'eau contenant les impuretés sont séparées à partir du courant gazeux qui peut ensuite être déchargé dans l'atmosphère par 13 ; le courant gazeux peut aussi, bien entendu, être envoyé vers une installation de traitement (non représentée) pour y subir d'autres opé-10 rations adéquates- Le séparateur d'eau 12 peut;, par exemple, être analogue aux séparateurs cycliques construits par la P» Àdams Go., la Burguess Go-, la Centrifix Gorp», ou la Raleigh-Austin Go. L'eau polluée est déchargée à partir du séparateur par 14 et peut soit être rejetée, soit être soumise à un traitement ultérieur 15 tel que décrit ci-après selon les conditions économiques de mise en oeuvre du procédé- L'eau souillée peut être transférée à des moyens pour le traitement de liquide représentés en 15 et dans lesquels les impuretés peuvent être éliminées à partir d'au moins une portion de l'eau- L'eau purifiée est reprise par des moyens de transfert 16, 20 eû au moins une portion de cette eau épurée peut ensuite être recyclée dans le système, de l'eau d'appoint étant ajoutée à partir de la source 3 selon les besoins» Les moyens 15 pour la traitement de liquide peuvent être constitués par tout équipement adéquat se trouvant dans le commerce5 équipement tel par exemple qu'un système de 25 filtres et de bassins de décantation, etc. delon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les gaz déchargés à partir du séparateur à la suite de leur traitement pour en éliminer les impuretés peuvent aussi, quand ils contiennent des éléments combustibles, être mélangés avec de l'oxygène amené de 30 l'extérieur (par exemple de l'air) et être enflammés par des moyens appropriés tels, par exemple, qu'un brûleur-pilote recevant son combustible de l'extérieur ; les gaz de combustion chauds ainsi obtenus sont envoyés dans un échangeur de chaleur recevant aussi un fluide qui est ultérieurement introduit, en un point situé en amont 35 du séparateur et dans des conditions de températures et de pressions élevées, dans le gaz chaud- Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, une double enveloppe est prévue autour de la conduite de gaz servant à transporter le gaz à partir du four afin qu'un liquide de refroidis-40 sement convenable, tel que de l'eau, puisse être admis à circuler BAD ORIGINAL 70 26^° " 2051813 autour de la conduite pour refroidir "brusquement les gaz chauds sortant du four- Ii'eau ou autre liquide pour cette gaine de refroidissement peut provenir d'une source externe, puis, après avoir rempli cette fonction de refroidissement, peut être ajoutée au fluide sor-5 tant du séparateur- A titre de variante, le fluide servant à un tel brusque refroidissement peut être amené à partir des moyens pour le traitement de fluide à partir desquels il est pompé jusqu'à la gaine de refroidissement à la sortie de laquelle il peut être repris et transféré à des tubes échangeurs de chaleur situés dans la conduite 10 de gaz chaud ; il peut aussi être recyclé et ajouté au fluide sortant de la partie inférieure du séparateur; 8e référant à la fig- 4, on peut y voir représentée une double enveloppe de refroidissement 306 agencée autour de la conduite 302 de gaz et à l'intérieur de laquelle un fluide de refroidissement est 15 introduit en 310, cefliide étant refoulé, à partir des moyens 315 de traitement de fluide, par une pompe de recyclage.303• Un tel fluide sert à refroidir brusquement le gaz contaminé chaud sortant du four 301, puis il sort de l'enveloppe de refroidissement 306 en 311 à partir d'où il passe dans des moyens à valve 313 et est dirigé en 20 partie au travers d'une pompe 304 refoulant vers un échangeur de chaleur ^05 puis vers.un réservoir 307- A partir de ce réservoir, le fluide chauffé est refoulé par une pompe 308 vers un ajutage éjecteur 309- Les tubes échangeurs de chaleur 305 sont chauffés par la combustion, en 316, du gaz chargé d'impuretés sortant du four et mé-25 langé avec de l'air amené à partir de l'extérieur en 317, le mélange étant enflammé par un brûleur 319 approvisionné par 318 à partir de l'extérieur- Du liquide provenant de la double enveloppe de refroidissement et qui n'a pas passé par 1'échangeur de chaleur 305 est recyclé et ajouté au fluide provenant du séparateur 312 eh 314-30 Se référant à la fig- 5, le liquide traité provenant des moyens 415 pour le traitement de fluide est refoulé par une pompe de recyclage 404 jusqu'à la portion supérieure du séparateur 412, puis est transféré au travers de 1'échangeur de chaleur 405 où le liquide est chauffé, après quoi il est transféré au réservoir 407- A partir de 35 ce réservoir, le fluide chauffé est ensuite refoulé par une pompe 408 jusqu'aux ajutages éjecteurs 409- Un chauffage du liquide dans l'é-changeur de chaleur 405 est réalisé par combustion du gaz déchargé qui est mélangé avec de l'air en 416 provenant d'une source externe 412, le mélange étant ensuite enflammé par un brûleur-pilote 419 qui 40 reçoit son combustible à partir d'une source extérieure par 418. Un 70 26440 12 2051813 brusque refroidissement des gaz chauds sortant du four 401 est réalisé dans la conduite 402 transportant le gaz, laquelle conduite est entourée par une double enveloppe de refroidissement 406. De l'eau est amenée à partir d'une source adéquate au refroidisseur par 403 ; 5 elle en sort en 411 à partir d'où elle regagne le courant de liquide sortant en 414 de la partie inférieure du séparateur 412. D'autres aspects de l'invention apparaîtront en considérant les données réunies dans l'exemple typique suivant, bien entendu non limitatif . 10 Exemple»- Lors de la production d'acier en se servant d'un four à arc électrique d'une capacité d'environ 180 tonnes métriques d'acier, du gaz se trouve déchargé à environ 1650°G à un débit d'environ 3-680 mètres cubes à la minute» Parmi les impuretés contenues dans le susdit gaz et qui le contaminent figurent de l'oxyde ferri-15 que, de la dolomite, du zinc, du cuivre et d'autres éléments métalliques à l'état de traces* On utilise de l'eau comme milieu d'é-change de chaleur, et la pression absolue de l'eau est de 28,1 kg&m , la température en est de 181 °C, et le débit est de 1665,5 litres à la minute. Se référant à la fig* 1, la conduite de gaz 2 mesure 20 1829 mm de diamètre, et 1'échangeur de chaleur 5 est du type à tubes simples avec des tubes d'un diamètre nominal de 25,4 mm- Se référant aux fig* 2 et 3, les dimensions de la chambre de formation du mélange et celles de l'ajutage sont données dans le Tableau suivant : Tableau 25 Références sur les fig* 2 et 3 Dimension 100 1829 mm 103 2591 mm 104 3° 30 105 5° 106 914 mm 107 457 mm 108 8687 mm 109' 1829 mm 35 110 15773 mm 111 1829 mm 200 127 mm 201 25,4 mm 202 101,6 mm 40 203 56 204 671 mm 205 1676 mm Le mélange sortant de la chambre de formatiôn du mélange est mis en contact avec de l'eau additionnelle pulvérisée pour abaisser 45 la température jusqu'à 79,4°C, ce qui a pour effet de condenser par- 70 26440 13 "2051813 tiellement la vapeur d'eau restante» Le mélange passe ensuite dans le séparateur 12 d'où le gaz épuré sort en 13, l'eau polluée étant reprise par des moyens de transfert 14 qui l'amènent à des moyens 15 pour le traitement de cette eau polluée» les impuretés séparées 5 sortent en 17, et au moins une portion de l'eau traitée, épurée, est recyclée par 16. Le gaz épuré est donc déchargé dans l'atmosphère» Gomme on l'a mentionné ci-dessus, l'eau est déchargée par l'a-jutage à partir d'une pression absolue de 28,1 kg/cm jusque dans la chambre de formation du mélange de façon telle que la vitesse des 10 gouttelettes d'eau formées ainsi soit de 248,4 aètres à la seconde, ce qui a pour effet de créer une région de pression réduite dans le voisinage dudit ajutage, à savoir une pression absolue de 0,914 kg/cm , alors que la pression absolue régnant dans le four à arc 2 électrique est de 1,0335 kg/cm . Cette pression absolue différenti- 2 15 elle induite de 0,1195 kg/cm oblige le gaz à s'écouler à partir du susdit four au débit sus-spécifié de 3680 m /minute» Ce débit correspond donc à une vitesse de gaz, dans le voisinage dudit ajutage, de 45,72 mètres à la seconde» Les gouttelettes d'eau se déplacent donc à une vitesse supérieure de 202,7 m/sec à JLa vitesse des impu-20 retés présentes dans le gaz et transportées par lui ; le résultat est que ces impuretés se trouvent captées par les susdites gouttelettes et que le gaz déchargé dans l'atmosphère contient moins d'environ 10 B/a des impuretés qu'il renfermait avant le traitement» Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce 25 qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes» 70 26440 14 Revendications 2051813 1. Dispositif pour pomper des gaz chauds à partir d'une source de tels gaz et pour en éliminer des particules d'impuretés qui les contaminent, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend 5 essentiellementj, en combinaison s (a) une conduite raccordée à ladite source j (b) des moyens pour réaliser un échange indirect de chaleur entre lesdits gaz dans ladite conduite et un liquide ; (c) des moyens situés en aval desdits moyens pour l'échange indirect de chaleur et servant à mélanger le gaz st le liquide (d) dss moyens in-10 terconnectant lesdits moyens échangeurs de chaleur avec lesdits moyens de formation d'un mélange pour convertir au moins une partie du liquide en vapeur et pour atomiser le liquide restant afin d'accélérer le liquide, ainsi atomisé, par l'expansion accompagnant line telle vaporisation et pour introduire le liquide, atomisé et vaporisé, dans 15 l'entrée des moyens de formation d'un mélange afin que les particules d'impuretés soient captées par le liquide atomisé accéléré dans lesdits moyens de formation d'un mélange, une région où règne une pression réduite étant ainsi créée dans le voisinage de l'entrée desdits moyens de formation d'un mélange par rapport à la pression 20 régnant dans ladite source, en suite de quoi du gaz chaud s'écoule à partir de ladite source dans ladite conduite ; (e) des moyens, situés en aval desdits moyens de formation d'un mélange., pour séparer ledit liquide atomisé à partir dudit gaz chaud ; (f) des moyens pour faire échapper ledit gaz chaud dans l'atmosphère ; et (g) des moyens 25 pour enlever,, à partir desdits moyens séparateurs, ledit liquide contenant des particules captées» 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comprend en outre : (h) des moyens pour introduire un agent de refroidissement dans une conduite interconnectant lesdits moyens de 30 formation d'un mélange avec lesdits moyens séparateurs- 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce *qu' il comprend en outre : (i) des moyens pour séparer lesdites particules d'impuretés à partir d'au moins une portion dudit liquide contenant des particules captées à la suite de (g) afin de produire un 35 courant de liquide pratiquement exempt d'impuretés ; (j) des moyens pour faire communiquer lesdits moyens de séparation d'impuretés avec lesdits moyens séparateurs de liquide atomisé ; et (k) des moyens pour introduire au moins une partie dudit liquide pratiquement exempt d'impuretés dans lesdits moyens pour l'échange indirect de 40 chaleur. BAD ORIGINAL 70 26440 15 2051813 4. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu' il comprend en outre : (l) des moyens à réservoir, raccordés à des moyens de transfert, pour emmagasiner au moins une partie du liquide ayant subi l'échange de chaleur-5 5- Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu' il comprend en outre une chemise à double enveloppe de refroidissement entourant lesdits moyens de conduite raccordés à ladite source, des moyens d'entrée et des moyens de sortie étant raccordés à ladite chemise de refroidissement pour y faire circuler, un liquide de re-10 froidissement- 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' il comprend en outre : (m) des moyens pour séparer des particules desdites impuretés à partir d'au moins une portion dudit liquide contenant des particules captées à la suite de (g) pour produire un 15 courant de liquide pratiquement exempt d'impuretés ; (n) des moyens pour faire communiquer lesdits moyens séparateurs d'impuretés avec lesdits moyens séparateurs de liquide atomisé ; et (o) des moyens pour introduire au moins une partie dudit liquide pratiquement exempt d'impuretés dans lesdits moyens d'entrée-20 7- Dispositif pour pomper des gaz chauds à partir d'une source de tels gaz et pour en éliminer des particules d'impuretés qui les contaminent, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement, en combinaison : (a) une conduite raccordée à ladite source ; (b) une zone de combustion située à l'intérieur de ladite 25 conduite et des moyens pour amener suffisamment d'oxygène jusqu'aux-dits gaz dans ladite zone pour entretenir une combustion des gaz, et des moyens pour enflammer lesdits gaz ; (c) des moyens pour réaliser un échange indirect de chaleur entre lesdits gaz, enflammés dans ladite zone de combustion, et un liquide ; (d). des moyens agencés en 30 aval desdits moyens d'échange indirect de chaleur pour former un mélange de gaz et de liquide ; (e) des moyens interconnectant lesdits moyens échangeurs de chaleur avec lesdits moyens de formation d.' un mélange pour convertir au moins une partie du liquide en vapeur et pour atomiser le liquide restant afin d'accélérer le liquide, airt-35 si atomisé, par l'expansion accompagnant ladite formation de vapeur et pour introduire le liquide, atomisé en vapO.risé, dans l'entrée des moyens de formation d'un mélange afin que les particules d'impuretés soient captées par le liquide atomisé accéléré dans lesdits moyens de formation d'un mélange, une région où règne une pression 40 réduite étant ainsi créée dans le voisinage de l'entrée desdits mo 70 26440 16 2051813 yens de formation d'un mélange par rapport à la pression régnant dans ladite source, en suite de quoi du gaz chaud s'écoule, à partir de cette source, dans ladite conduite ; (f) des moyens, situés en aval desdits moyens de formation d'un mélange, pour séparer ledit liquide 5 atomisé à partir dudit gaz chaud ; (g) des moyens pour faire échap-pezjledit gaz chaud dans l'atmosphère ; et (h) des moyens pour enlever, à partir desdits moyens séparateurs^ledit liquide contenant des particules captées- 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' 10 il comprend en outre : (i) des moyens pour séparer lesdites particules d'impuretés à partir d'au moins une portion dudit liquide contenant des particules captées à la suite de (h) pour produire un courant de liquide pratiquement exempt d'impuretés ; (j) des moyens pour faire communiquer lesdits moyens de séparation d'impuretés avec 15 lesdits moyens séparateurs de liquide atomisé ; et (k) des moyens pour introduire au moins une partie dudit liquide pratiquement exempt d'impuretés dans lesdits moyens pour l'échange indirect de chaleur. 9. Dispositif pour pomper des gaz chauds à partir d'une source 20 de tels gaz et pour en éliminer des particules d'impuretés qui les contaminent, lequel dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement, en combinaison : (a) une conduite raccordée à ladite source ; (b) des moyens, situés dans ladite conduite, pour mélanger le gaz et un liquide préchauffé ; (c) des moyens pour convertir 25 au moins une partie dudit liquide préchauffé en vapeur et atomiser le liquide restant afin d'accélérer le liquide, ainsi atomisé, par l'expansion accompagnant une telle vaporisation et pour introduire le liquide, ainsi atomisé et vaporisé, dans l'entrée des moyens de formation d'un mélange, afin que les particules d'impuretés soient 30 captées, par le liquide atomisé accéléré, dans lesdits moyens de formation d'un mélange et afin qu'une région où règne une pression réduite se trouve créée, dans le voisinage de 1'entrée desdits moyens de formation d'un mélange, par rapport à la pression régnant dans ladite source, en suite de quoi du gaz chaud s'écoule à partir de 35 cette source dans ladite conduite ; (d) des moyens, situés en aval desdits moyens de formation d'un mélange, pour séparer ledit liquide atomisé à partir dudit gaz chaud ; (e) des moyens de conduite, pour ledit gaz chaud, situés en aval desdits moyens séparateurs ; (f) une zone de combustion agencés à l'intérieur de ladite conduite, et des 40 moyens pour amener suffisamment d'oxygène, auxdits gaz dans ladite 70 26440 ,7 2051813 zone, pour entretenir la combustion des gaz, ainsi que des moyens pour enflammer les susdits gaz ; (g) des moyens pour réaliser un échange indirect de chaleur entre lesdits gaz, enflammés dans ladite zone de combustion, et un liquide de façon à préchauffer ledit liqui-5 de, et des moyens pour faire communiquer lesdits moyens échangeurs de chaleur avec lesdits moyens de formation d'un mélange ; (h) des moyens pour faire échapper ledit gaz chaud dans l'atmosphère ; et (i) des moyens pour enlever, à partir desdits moyens séparateurs, ledit liquide contenant des particules captées. . 10 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' il comprend en outre : (j) des moyens pour séparer lesdites particules d'impuretés à partir d'au moins une portion dudit liquide contenant des impuretés captées à la suite de (i) afin de produire un courant de liquide pratiquement exempt d'impuretés ; (k) des moyens 15 pour faire communiquer lesdits moyens séparateurs d'impuretés avec lesdits moyens séparateurs de liquide atomisé ; et (l) des moyens pour introduire au moins une partie dudit liquide, pratiquement exempt d'impuretés, dans lesdits moyens réalisant un échange indirect de chaleur. 20 11. Procédé pour pomper des gaz chauds, à partir d'une source, dans une conduite et pour en éliminer des particules d'impuretés qui les contaminent, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement : (a) à réaliser un échange indirect de chaleur entre ledit gaz chaud, dans ladite conduite, et un liquide ; (b) à 25 introduire ledit liquide, ayant ainsi subi un échange de chaleur, dans ledit gaz chaud en aval du point d'échange de chaleur dans des conditions de température et de pression telles qu'au moins une portion dudit liquide se trouve convertie en vapeur tandis que le reste se trouve atomisé et accéléré par l'expansion accompagnant la susdjbe 30 formation de vapeur, ce qui a pour effet de créer une région de pression réduite par rapport à la pression régnant dans ladite source, en suite de quoi ledit gaz chaud s'écoule dans ladite conduite ; (c) à mélanger ledit liquide, ainsi vaporisé et atomisé, avec ledit gaz chaud afin de capter lesdites particules d'impuretés dans ledit 35 liquide atomisé accéléré jet (d) à séparer le liquide atomisé, contenant lesdites particules d'impuretés, à partir dudit mélange afin de produire un courant de gaz pratiquement exempt d'impuretés. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre : à mettre en contact le gaz chaud, le liquide 40 atomisé et le liquide vaporisé, à la suite de ladite formation d'un 70 26440 18 2051813 mélange, avec un fluide refroidisseur à une température inférieure à celle dudit mélange, afin de condenser au moins une partie dudit liquide vaporisé. 13» Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que 5 l'on abaisse la température dudit gaz chaud, du liquide atomisé et du liquide vaporisé jusqu'à une valeur comprise entre environ 65°0 et environ 93°C par ladite mise en contact- 14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à séparer des particules desdites impuretés à 10 partir d'au moins une portion dudit liquide sépare, et à faire passer une portion du liquide, ainsi séparé, dans un échangeur de chaleur au cours de l'opération (a). 15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit liquide est de l'eau, ladite température est comprise entre 15 environ 104°C et environ 288°C, ladite pression a une valeur absolue 2 comprise entre environ 3,5 et environ 49 kg/cm , et le débit de cette eau au point où s'effectue ladite introduction est compris entre environ 3,8 et environ 11360 litres à la minute, la température dudit gaz chaud avant l'échange de chaleur étant comprise entre environ 20 93°C et environ I930°C. 16. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la vitesse dudit liquide atomisé, au point d'introduction, est d'au moins environ 60 mètres à la seconde supérieure à la vitesse dudit gaz chaud en ce point. 25 17. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la vitesse dudit liquide atomisé, au point d'introduction, est d'au moins environ 210 mètres à la seconde supérieure à la vitesse dudit gaz chaud en ce point. 18. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que 30 le rapport en poids du flux dudit gaz audit liquide est compris entre environ 0,5 et environ 2,5» 19. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est converti en vapeur environ de 5 à environ 20 35 20. Procédé pour l'élimination de particules d'impuretés, à par tir d'un courant de gaz qui s'écoule, par contact à contre-courant avec un liquide éjecté à partir d'un ajutage, lequel procédé est caractérisé en ce que l'on convertit en vapeur au moins une portion dudit liquide tandis que ce liquide sort dudit ajutage et on atomise 40 le reste dudit liquide, le liquide atomisé étant accéléré par suite 70 26440 19 2051813 de l'expansion accompagnant la susdite formation de vapeur. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'on accélère ledit liquide atomisé jusqu'à une vitesse supérieure d'au moins 60 mètres à la seconde à la vitesse d'écoulement dudit 5 courant gazeux- 22. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que 1'on opère à un rapport en poids dudit courant de gaz audit liquide compris entre environ 0,5 et environ 2,5- 23- Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que 10 l'on convertit en vapeur d'environ 5 à environ 20 fo en poids dudit liquide. 24- Procédé pour pomper des gaz chauds, à partir d'une source, dans une conduite et pour en éliminer des particules d'impuretés qui les contaminent, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste 15 essentiellement : (a) à brûler lesdits gaz chauds dans ladite conduite ; (b) à réaliser un échange indirect de chaleur entre ledit gaz chaud, dans ladite conduite, et un liquide ; (c) à introduire ledit liquide, ayant ainsi subi un échange de chaleur, dans ledit gaz chaud en aval du point d'échange de chaleur dans des conditions 20 de température et de pression telles qu'au moins une portion dudit liquide se trouve convertie en vapeur tandis que le reste se trouve atomisé et accéléré par l'expansion accompagnant la susdite formation de vapeur, en suite de quoi se trouve créée une région dans laquelle règne une pression réduite par rapport à la pression régnant 25 dans ladite source, en suite de quoi ledit gaz chaud s'écoule dans ladite conduite ; (d) à mélanger ledit liquide, ainsi vaporisé et atomisé, avec ledit gaz chaud afin de capter lesdites particules d' impuretés dans ledit liquide atomisé accéléré ; et (e) à séparer le liquide atomisé, contenant lesdites particules d'impuretés,- à partir 30 dudit mélange afin de produire un courant de gaz pratiquement exempt d'impuretés- 25- Procédé pour pomper des gaz chauds, à partir d'une source, dans une conduite et pour en éliminer des particules d'impuretés qui les contaminent, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste 35 essentiellement : (a) à introduire un liquide, préalablement préchauffé, dans ledit gaz chaud dans des conditions de température et de pression telles qu'au moins une portion dudit liquide se trouve convertie en vapeur tandis que le reste se trouve atomisé et accéléré par l'expansion accompagnant la susdite formation de vapeur, ce 40 qui a pour effet de créer une région où règne une pression réduite 70 26440 2051813 par rapport à la pression régnant dans ladite source, en suite de quoi ledit gaz chaud s'écoule dans ladite conduite ; (b) à mélanger ledit liquide, ainsi vaporisé et atomisé, avec ledit gaz chaud afin de capter lesdites particules d'impuretés dans ledit liquide atomisé 5 accéléré ; (c) à séparer le liquide atomisé, contenant lesdites particules d'impuretés, à partir dudit mélange afin de produire un courant de gaz pratiquement exempt d'impuretés ; et (d) à brûler ledit gaz, pratiquement exempt d'impuretés, en échange indirect de chaleur avec un liquide pour préchauffer le liquide, et à amener ledit li-10 quide, ainsi préchauffé, en amont pour réaliser ladite introduction dans le gaz chaud-