Brevet FR2173808A1 — publié le 19731012

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour isoler de l'atmosphère ambiante les fumées rejetées par les cheminées d'usines et autres sources analogues de pollution, et pour traiter ces fumées de façon à leur retirer tout caractère nocif tout en récupérant les poussières et les résidus pour leur traitement éventuel On a déJà envisagé, pour remédier à la pollution occasionnée par le rejet à lratmosphère de fumées nocives ou malodorantes, de coiffer les dites cheminées d'un capuchon entièrement ouvert à sa partie inférieure et destiné, sous l'action d'un système d'aspiration, à attirer la totalité des fumées et à évacuer celles-ci par une canalisation adjacente.L'expérience a montré que de tels dispositifs sont d'une efficacité très douteuse car, quelle que soit la force d'aspiration fournie, la vitesse du courant d'aspiration ntest pas suffisante pour attirer la totalité ou meme la plus grande partie des fumées par la partie inférieure ouverte du capuchon. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients exposés ci-dessus et propose à cet effet un procédé et un dispositif permettant d'une part, en fournissant au courant d'air d'aspiration une vitesse suffisante, d'aspirer la totalité des fumées rejetées par une cheminée et, d'autre part, de-traiter les fumées ainsi recueillies pour leur supprimer tout caractère nocif ou polluant. Le procédé selon l'invention se caractérise par ceci que l'aspiration des fumées s'effectue à travers un diaphragme perforé étanche, coiffant l'extrémité d'éjection de la cheminée, à l'intérieur duquel est produit un courant d'air d'aspiration, les fumées étant ensuite soumises à effet d'un courant d'eau sous pression séparant les résidus solides et liquides des gaz résiduels, les dits gaz résiduels et les résidus solides et liquides étant évacués pour être soit rejetés à l'atmosphère, soit stockés pour un traitement et une utilisation éventuels. Le dispositif conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est essentiellement constitué par un chapeau de forme tronconique avec des parois intérieures qui délimitent un c8ne d'aspiration dont les parois latérales présentent une multitude de perforations, à perçages obliques croisés et dont la paroi supérieu re est inclinée vers l'intérieur, la chambre intérieure fermée délimitée par le dit chapeau communiquant avec un conduit à l'inté rieur duquel est disposée une turbine aspirante et refoulante ou un appareil analogue conçu pour fournir à 11intérieur du capuchon tronconique un fort courant d'air d'aspiration et refouler dans un conduit débouchant à l'intérieur d'une chambre d'épuration où les fumées traversent un courant d'eau sous pression qui a pour effet d'entraîner dans un bassin les déchets solides et liquides contenus dans ces fumées , ces déchets étant ensuite aspirés hors de ce bassin pour leur rejet vers extérieur ou leur traitement éventuel, alors que les gaz résiduels sont entraenés hors de la chambre d'épuration pour leur traitement en vue soit de leur rejet à l'at mosphère, soit de leur utilisation éventuelle. On comprend que le courant d'air d'aspiration fourni par ce chapeau d'accélération associé à la turbine, en se fractionnant au contact des ouvertures multiples et obliques du cône d'aspiration, augmente sa vitesse dans des proportions considérables en permettant ainsi une aspiration totale des fumées rejetées par la cheminée, résultat qui n'aurait pu entre atteint en utilisant un capuchon similaire mais dont la partie inférieure présenterait une ouverture unique de grande taille. Le croisement du perçage des perforations du ctne d'aspiration permet de couvrir en surface l'aspiration et de former un écran pour ne pas laisser passer les fumées hors du cane. On peut avantageusement doter le dispositif selon ltinvention d'un certain nombre de systèmes de sécurité, par exemple des clapets automatiques à ressorts disposés à tous les emplacements appropriés, en particulier sur la paroi extérieure du capuchon et sur le conduit qui lui est adjacent, et destinés à s'ouvrir automatiquement en cas de l'apparition dune montée de la pression susceptible de provoquer une explosion. On peut également associer à,la turbine en action à l'intérieur du conduit reliant le capuchon tronconique à la chambre de traitement des fumées, une turbine de secours destinée à se mettre automatiquement en marche en cas d'avarie de la première turbine. D'autre part, on peut avantageusement relier le capuchon tronconique à une machine de déppussiérage, présentant une force d'aspiration très inférieure à celle fournie par la turbine, et conçue pour attirer hors du chapeau tronconique les poussières qui pourraient se déposer à la partie inférieure de celui-ci. On comprendra enfin que la chambre de traitement des fumées est destinée à être commandée à partir d'un poste de contre où pourront avantageusement aboutir des canalisations de prélèvement permettant de connaître, à tous moments, la nature exacte des fumées rejetées par la cheminée, ainsi que celle des résidus solides et liquides et des gaz résiduels et de contr8ler les pressions aux différents points du dispositif. Pour bien faire comprendre le dispositif selon l'invention, on en décrira ci-aprèss à titre d'exemple sans aucun caractère limitatif, une forme d'exécution préférée en référence au dessin schématique annexé dans lequel la figure 1 est une vue, partiellement en coupe, d'un dispo sitar selon l'invention associé à une cheminée, pour l'épuration des futées rejetées par cette cheminée ~ et la figure 2 est une vue de cCté du cane d-' aspiration équipant le dispositif représenté à la figure 1. Au dessin, on a représenté en 1 une cheminée d'usine dont l'orifice supérieur d'éjection des fumées est coiffé par un chapeau 2 comprenant une paroi extérieure pratiquement en forme de tronc de cône et une paroi intérieure constituée par un ctne d 'aspiration 3 ouvert à son extrémité inférieure, fermé à sa partie supérieure par une paroi 3a inclinée vers l'intérieur et présentant sur sa périphérie des perforations 4.Comme représenté plus en détails à la figure 2, les perforations 4 du ctne d'aspiration 3 sont taillées obliquement dans la paroi de ce cône et en-directions croisées de façon que, sous l'action d'un courant d'aspiration débouchant,co#nme on l'expliquera plus loin, dans le chapeau 2, la fumée éjectée par la cheminée 1 soit accélérée par son passage à travers les perforations 4 vers l'intérieur du chapeau 2 afin qu'il ne se crée pas de trou dans le phénomène d'aspiration et que la fumée soit évacuée en totalité de la façon qu'on expliquera maintenant. La chambre interne du chapeau 2 se poursuit, sur un ctté de la cheminée 1, par un tunnel 5 présentant à sa base deux logements accolé s séparés 6, 7 à l'intérieur de chacun desquels est logée une turbine, respectivement 8, 9. Par le jeu des cloisonnements mobiles 10, Il des logements 6, 7, les turbines peuvent fonctionner simul tanément ou séparément pour produire un courant d'air d'aspiration & l'intérieur du tunnel 5, avantageusement l'une seule des deux turbines étant mise en action, la seconde turbine ntéta~t mise en service qu'en cas d'avarie de la première0 Chaque logement 6, 7 de turbine débouche par un conduit extrtme de refoulement, respectivement 12, 13, à ltintérieur d'une enceinte fermée 14 servant au traitement des fumées aspirées à l'intérieur du chapeau 2 et s'engouffrant dans le tunnel 5. À l'intérieur de l'enceinte 14 les conduits 12, 13 de refoulement des fumées débouchent dans une chambre 15, limitée à sa partie inférieure par une grille 16 et alimentée en eau sous pression à partir d'une canalisation 17. La grille 16 permet d'assurer un mélange intime des fumées et des gaz à-l'eau et le mélange liquide ainsi obtenu tombe dans le bassin 18 constituant la base de l'enceinte 14, alors que les gaz résiduels se trouvent dans la chambre 19 ménagée à la partie supérieure de l'enceinte fermée 14. Cette dernxère peut avantageusement Autre équipée de dispositifs de traitement des résidus liquides, solides et gazeux des fumées.Ainsi, les résidus solides peuvent outre aspirés, à l'aide d'un dispositif de succion 20, par une ouverture 21 du fond du bassin 18 et le long d'un conduit d'évacuation 22 & partir duqud, par la commande d'une vanne 23, ils peuvent soit titre évacués, soit autre dirigés vers une station de traitement.De mime, les gaz rési- duels contenus dans la chambre supérieure 19 sont prélevés dans un conduit 24, soumis à l'action d'un compresseur 25 et évacués par un conduit 26 commandé par une vanne 27. À laide d'un système d'aspiration 28, un mélange d'eau et de résidus liquides est prélevé du bassin 18 et envoyé par un conduit 29 à des stations de filtrage et d'épuration 30 à partir desquelles l'eau épurée est renvoyée à la canalisation d'alimentation 17 en eau sous pression, alors que les résidus liquides sont envoyés par le conduit 31 à des chambres de traitement (non représentées au dessin). On comprendra que les différents dispositifs d'évacuation et de traitement des résidus solides, liquides et gazeux peuvent avantageusement Filtre commandos à partir d'un poste de contrale unique (non représenté au dessin), à l'aide de oommandes séaanl- quels, électriques, électroniques ou hydrauliques. De plus, des conduits de prélèvement des différents résidus peuvent aboutir à ce poste de contrtle pour permettre, par des analyses appropriées, de connattre à tout moment les caractéristiques de ces résidus. Pour éviter, selon la force et la direction du vent, qu'une partie des fumées ne s'échappe vers l'atmosphère, on monte sur le chapeau 2 du dispositif une girouette 32 dont l'axe 33 traverse le chapeau 2 et se prolonge entre la paroi extérieure de la cheminée 1 et la paroi interne du cane d'aspiration 3 pour porter, en dessous de ce dernier, une plaque incurvée 34 agissant à la façon dlun réflecteur pour renvoyer les fumées, ayant tendance à s'échappes par dessous le ctne 3 vers l'atmosphère, en direction des perfora tisons du cane 3. La paroi de fond du chapeau 3 présente deux ouvertures 35, de préférence diamétralement opposées, à partir desquelles descendent vers la base de la cheminée deux conduits 36 se rejoignant à leurs extrémités inférieures pour déboucher dans une chambre 37 destinée à recueillir les poussières séjournant dans le chapeau 2. Un système d'aspiration de faible puissance (non représenté au dessin), logé dans la chambre 37, peut aider à la descente des poussières dans les conduits 36. Une trappe 38 permet l'évacuation des poussières hors de la chambre 37. Des clapets de sécurité à ressort 39 pourront avantageuse- ment Titre disposés en différents points du dispositif selon l'invention afin d'éviter tout risque d'explosion en cas de surpression. Le fonctionnement du dispositif se comprend immédiatement d'après la description qui précède. Sous l'action de la turbine 9, seule turbine en fonctionnement dans l'exemple représenté au dessin, un fort courant d'air d'aspiration se orée dans le chapeau 2 et, à travers les perfora tions obliques du cane 3, ce courant d'air d'aspiration se trouve très fortement accéléré pour entratner de façon continue et à grande vitesse, à l'intérieur du chapeau 2, les fumées rejetées par la cheminée.Ces fumées sont alors évacuées par le conduit 13 à l'intérieur de l'enceinte 14 où elles sont pressées contre la grille 16 sous l'action de l'eau sous pression, et se mélangent ainsi intimement à liteau à l'intérieur du bassin 18, alors que les gaz résiduels vont se loger dans la chambre 19. À partir du poste de contrale, on peut alors commander à volonté l'évacuation et le traitement éventuel des résidus solides, liquides ét gazeux issus du traitement des fumées par l'eau. On comprendra que la présente description n'a été donnée qu'à simple titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif, et que des adjonctions ou des modifications constructives pourraient lui strie apportées sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. R E V E N D i C À T i 0 N S. 1. Procédé pour l'évacuation et l'épuration des fumées rejetées par les cheminées d'usines et autres sources analogues, caractérisé par ceci que l'aspiration des fumées steffectue par un diaphragme perforé coiffant l'extrémité d'éjection de la cheminée ou autre source analogue, à ltintérieur duquel est produit un fort courant d1air d'aspiration, les fumées ainsi aspirées étant ensuite traitées par l'action d'un courant d'eau sous pression. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un chapeau tronconique ménageant intérieurement-une chambre fermée dont les parois intérieures sont constituées par un cône d'aspiration présentant une multitude de perforations latérales obliques et croisées, et comprenant une paroi supérieure inclinée vers l'intérieur, la dite chambre communiquant avec un conduit d'évacuation comportant au moins une turbine et débouchant dans une enceinte fermée à proximité d'un débit d'eau sous pression. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dit conduit d'évacuation comporte deux turbines disposées pour pouvoir fonctionner aussi bien séparément que simultanément. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé par le fait que, à l'intérieur de l'enceinte fermée, le dit conduit d'évacuation débouche, ainsi qu'une canalisation d'arrivée d'eau sous pression, dans une chambre ménagée entre la paroi supérieure de 1' enceinte et une grille qui assure un mélange intime de l'eau et des fumées. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que le fond de la dite enceinte fermée constitue un bassin recueillant le mélange d'eau et de résidus solides et liquides des fumées, alors que les gaz résiduels sont recueillis à la partie supérieure de l'enceinte. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les résidus solides , liquides et gazeux sont évacués de la dite enceinte fermée à l'aide de moyens appropriés et sont conduits à des stations de traitement. 70 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la chambre ménagée à l'intérieur du chapeau tronconique comprend au moins une ouverture supplémentaire communiquant par l'intermédiaire d'un conduit avec une chambre de réception des poussières. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la dite chambre de réception des poussières comporte un dispositif d'aspiration pour attirer les poussières séjournant au fond de la chambre intérieure du chapeau tronconique. 9. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le chapeau tronconique est traversé par un axe vertical dont l'extrémité supérieure saillante supporte un élément de girouette et qui supporte à son extrémité inférieur., au-dessous du niveau du ctne oeaspiration perforé, une plaque incurvée formant réflecteur disposée de maçon à obturer l'espace existant entre la base du cOn. d'aspiration et la paroi extérieure de la cheminée.