Brevet FR2229445A1 — publié le 19741213

La présente invention concerne en premier lieu un procédé d'épuration par lavage, d'un gaz chaud contenant en suspension des agents polluants, selon lequel on refroidit le gaz avant de l'introduire dans un dépoussiéreur sec puis dans un laveur, le refroidissement étant effectué par injection dans le gaz chaud d'un gaz auxiliaire porteur d'un liquide pulvérisé. Par agents polluants, on entend des poussières et éventuellement des agents corrosifs, notamment acides. Un tel procédé est prévu en particulier pour l'épuration de gaz provenant d'installations d'incinération de boues, d'eaux résiduaires contenant des matières organiques, d'ordures ménagères, etc. On connaît les procédés d'épuration à sec selon lesquels on capte les poussières dans un dépoussiéreur du type à cyclone, ou dans un électrofiltre. Ces procédés ont l'avantage de ne pas produire d'eaux résiduaires minérales, mais ils présentent l'inconvénient de ne pas permettre la captation de gaz nocifs. Lorsqu'on utilise des cyclones, le rendement du dépoussiérage est médiocre sur les poussières dont les dimensions sont inférieures à 10 ou 15 microns. Par ailleurs, en ce quiconcerne les électrofiltres, s'ils ne présentent pas le même inconvénient, il est difficile d'envisager leur utilisation sur de petites installations, du fait de leur prix élevé. Les procédés d'épuration par voie humide à moyenne énergie, c'est-à-dire avec une perte de charge sur les gaz comprise entre 100 et 250 mmCE, permettent la captation des poussières de dimensions supérieures à 3 ou 5 microns avec une bonne efficacité, ainsi que celle des gaz nocifs, mais ils nécessitent l'utilisation d'une quantité importante de liquide de lavage, par exemple de l'eau, et d'une quantité importante de produit neutralisant réactif. Dans le cas où l'on doit capter des brouillards ou des poussières submicroniques, on doit en outre avoir recours à des appareils à plus hautes performances, tels que les venturi à haute énergie. L'inconvénient de tous ces procédés par voie humide est de donner des eaux résiduaires minérales acides ou boueuses dont le coût de traitement est important par rapport au coût de l'é- puration du gaz seul. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et d'élaborer un procédé d'épuration par lavage d'un gaz chaud contenant en suspension des agents polluants, de sorte que l'on évite la production de liquides résiduaires. Pour ce faire, l'invention a pour objet un procédé d'épuration du type mentionné plus haut, caractérisé en ce que l'on recycle une partie du liquide ayant servi au lavage pour l'utiliser comme liquide à pulvériser. Le liquide qui a servi au lavage et qui contient en suspension les poussières qui n'ont pu être captées dans le dépoussiéreur sec, c'est-à-dire les poussières les plus fines, et qui contient en outre en solution des agents corrosifs, par exemple des agents acides, n'a de la sorte pas besoin d'être traité dans une installation coûteuse comme selon la technique antérieure, puisqu'il est réutilisé pour le refroidissement du gaz chaud avant dépoussiérage. Ce liquide est pulvérisé dans ledit gaz auxiliaire, lequel est injecté dans le gaz chaud. On réalise ainsi une économie de liquide pulvérisé, du fait qu'on évite l'apport d'un liquide propre, par exemple de l'eau pour effectuer le refroidissement, et surtout on évapore lors de ce recyclage, le prélèvement effectué dans le liquide qui a servi au lavage.En effet, les fines particules de liquide pulvérisé en suspension dans le gaz auxiliaire sont séchées par l'étroite interaction avec le gaz chaud à épurer, et à la fin de la phase de refroidissement les poussières en suspension dans le liquide pulvérisé ainsi que les agents corrosifs dissous forment des agglomérats relativement gros pouvant être récupérés dans le dépoussiéreur sec. On voit que, grâce à cette disposition, on épure continuellement le liquide de lavage au fur et à mesure qu'il se charge de particules poussiéreuses en suspension ou d'agents corrosifs en solution et que l'on récupère ces agents polluants sous forme de particules plus grosses à la sortie du dépoussiéreur. L'apport de liquide nécessaire au fonctionnement de l'installation est réduit, du fait que son rôle n'est que de compenser les pertes sous forme de vapeur à la sortie du laveur. Selon l'invention, un tel procédé est encore caractérisé en ce que le gaz auxiliaire est obtenu par recyclage d'une partie du gaz refroidi, à partir d'un prélèvement effectué en aval du dépoussiéreur. De la même manière que pour le liquide de refroidissement, on évite ainsi d'avoir à consommer un gaz propre. Surtout, les particules poussiéreuses non récupérées par le dépoussiéreur peuvent être agglomérées lors de la phase de refroidissemerlt du gaz chaud, en même temps que les particules en suspension dans le liquide de refroidissement, et être ainsi récupérées sous la forme de particules plus grosses dans le dépoussiéreur. Un procédé selon l'invention permet ainsi, sans adjonction d'aucun appareil supplémentaire, mais par simples recyclages, de capter les fines poussières ds gaz chaud ainsi que les gaz nocifs qui peuvent lui être mélangés. En particulier, ceci peut être obtenu avec un dépoussiéreur, par exemple du type à cyclone, ayant en lui-même un rendement médiocre pour les poussières de dimensions inférieures à 10 ou 15 microns. De préférence, on injecte un agent neutralisant dans le liquide de lavage. Cet agent neutralisant est par exemple un agent basique si le gaz chaud à épurer est susceptible de contenir des gaz acides. L'invention concerne en second lieu une installation pour la mise en oeuvre du procédé, comportant une chambre de refroidissement munie d'une entrée du gaz chaud à épurer, d'un dispositif d'injec'--n d'un gaz auxiliaire dans le gaz chaud, d'un moyen de pulvérisation d'un liquide dans le gaz auxiliaire, et d'une sortie du mélange gazeux obtenu après vaporisation complète du liquide pulvérisé, et un dépoussiéreur sec suivi d'un laveur. Selon l'invention, une telle installation est caractérisée en ce qu'elle comporte une première liaison de recyclage entre ledit moyen de pulvérisation et le collecteur du laveur, dans lequel est recueilli le liquide ayant servi au lavage. Une telle installatIon peut encore être caractérisée en ce qu'elle comporte une seconde liaison de recyclage entre le dispositif d'injection de gaz auxiliaire et la sortie du dépoussiéreur. Un mode de réalisation de l'invention est décrit cidessous à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux figures des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 montre schématiquement un premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention; et - la figure 2 représente un second mode de réalisation d'une telle installation. Dans la figure 1, on a représenté en 1 une enceinte susceptible de produire un gaz chaud à épurer, par exemple un incinérateur d'ordures ménagères. Ce gaz chaud, représenté par une flèche 2, sort de l'enceinte 1 par une conduite 3. Cette conduite communique avec un caisson annulaire 4 formant la partie inférieure d'une chambre de refroidissement 5 en forme de colonne sensiblement verticale. Cette chambre de refroidissement comporte une sortie supérieure 6 reliée à un dispositif de dépoussiérage constitué par un cyclone 7. Ce cyclone comporte une première sortie 8 des particules les plus grosses et une seconde sortie 9 de gaz chargé des particules les plus fines. La sortie 9 est reliée à une entrée d'un laveur 10-11 par une conduite 12 sur laquelle est monté un ventilateur 13. La sortie gaz" du laveur Il est représentée en 14. La chambre de refroidissement 5 comporte un dispositif d'injection d'un gaz auxiliaire dans le gaz chaud, constitué d'un col 15 prolongé par un divergent 16 situé dans l'axe de la chambre et disposé dans un passage central -17 du caisson annulaire 4. Entre ce divergent 16 et le passage central 17 est ménagé un passage annulaire 18 permettant une légère entrée d'air extérieur dans la chambre5, Dans le col 15 débouche une conduite de liquide de refroidissement 19. Cette conduite est alimentée en eau par un bac auxiliaire 20 recevant d'une part les eaux de lavage récupérées dans le collecteur du laveur 10-11, et d'autre part un apport d'eau fraîche destiné à compenser les pertes d'eau vaporisée s'échappant du laveur par la sortie 14. L'eau propre est amenée au bac 20 par une conduite 21 comportant une vanne 22 dont la commande d'ouverture et de fermeture est associée à un flotteur 23 destiné à assurer dans le bac 20 un niveau sensiblement constant. Ce bac peut en outre recevoir un agent neutralisant 24 contenu dans un réservoir 25 disposé audessus du bac. Sur la conduite 26 reliant le fond du bac auxiliaire 20 à la conduite 19, on a prévu une autre vanne 27 dont la commande est reliée, par exemple par l'intermédiaire d'un organe régulateur quelconque non représenté, à un détecteur de température 28 disposé dans la sortie 6 de la chambre de refroidissement. La liaison entre le détecteur de température 28, lequel est constitué par exemple par un thermocouple, et la vanne 27, est repré sentée schématiquement par une ligne entraits interrompus 29. On conçoit que la liaison entre le collecteur du laveur A10#11, non représenté spécifiquement mais constitué par le fond de ce laveur, et le bac 20, ainsi que la liaison entre ce bac et le col 15 par les conduites 19 et 26, constituent ladite première liaison de recyclage entre le moyen de pulvérisation et le collecteur du laveur. Enfin, le col 15 dans lequel doit s'effectuer la pulvérisation du liquide arrivant par la conduite 19 est alimenté en gaz auxiliaire par une conduite de dérivation 30 constituant ladite seconde liaison de recyclage et branchée sur une conduite 31 reliant le ventilateur 13 à l'entrée du laveur 10-11. Le laveur représenté sur la figure 1, est du type à suspension fluoliquide. Il se présente sous forme d'un convergentdivergent 31-32-10 suivi d'un séparateur de gouttelettes 11, le liquide de lavage venant du bac 20 par l'intermédiaire d'un conduit 33 étant introduit dans le laveur au niveau du col 32. L'installation qui-vient 3'être décrite fonctionne de la façon suivante le gaz chaud provenant de l'enceinte 1 est amené, par la conduite 3, dans le caisson annulaire 4. A la sortie de ce caisson, ce gaz chaud entre en interaction avec le jet de gaz auxiliaire issu du divergent 16 et contenant en suspension de fines particules du liquide arrivant par la conduite 19. La chambre 5 ayant une hauteur telle que lesdites particules en suspension soient entièrement vaporisées lorsqu'elles atteignent la sortie 6, on obvient un refroidissement optimal permettant par exemple d'abaisser la température du gaz chaud d'environ 700 - 10000Cà- environ 250 - 3500C. Le gaz refroidi pénètre ensuite dans le cyclone 7, lequel assure une séparation des particules les plus grosses qui sont évacuées par la sortie 8, tandis que les particules les plus fines en suspension dans les gaz, souvent acides, sont amenées à l'entrée du laveur 10-11 par l'intermédiaire de la conduite 12 et du ventilateur 13. Ce laveur 10-11, alimenté en eau venant du bac 20, permet l'obtention, à la sortie 14, d'un gaz épuré dont la teneur en impuretés est compatible avec les normes prescrites. L'eau ayant servi au lavage, qui est récupérée dans le collecteur du laveur 11 puis amenée dans le bac auxiliaire 20, peut d'une part être réutilisée comme liquide de lavage en étant réintroduite, par la conduite 33, dans le col 32, et peut d'autre part servir de liquide à pulvériser, le bac 20 étant relié, par les conduites 19 et 26, au col 15. De la sorte, le jet de gaz auxiliaire issu du divergent 16 et pénétrant dans a chambre de refroidissement 5 pour entrer en interaction étroite avec le gaz chaud, contient les poussières les plus fines qui n'ont pu être récupérées à la sortie 8 du dépoussiéreur et qui sont amenées dans le jet de gaz auxiliaire par la conduite 30 et, en outre, il entraîne dans la chambre 5 des gouttelettes d'eau qui, quant à elles, peuvent contenir en solution des agents corrosifs, par exemple acides, provenant du collecteur du laveur 11. Ce jet de gaz auxiliaire étant séché par le gaz chaud 2 à l'intérieur de la chambre 5, ces agents corrosifs et les poussières contenus dans les gouttelettes s'agglomèrent en même temps que les particules solides en suspension dans le jet de gaz auxiliaire amené au col 15 par la conduite 30 et former ainsi des agglomérats qui, alors, peuvent être séparés par le cyclone et être récupérés à la sortie 8. Les poussières les plus fines et les agents acides contenus dans le gaz chaud 2 et qui ne sont pas agglomérés lors d'un premier passage dans la chambre 5, ne peuvent en principe être séparés par le cyclone 7, mais être captés dans le laveur et être agglomérés lors d'un second passage dans la chambre 5, du fait du recyclage liquide et gazeux qui vient d'être décrit. On voit que, grâce à l'invention, on peut obtenir une agglomération progressive des particules les plus fines qui, sans le lavage et le recyclage, ne pourraient être captées par le cyclone, et qu'on évite en même temps de devoir mettre en oeuvre une installation d'épuration des eaux résiduaires récupérées dans le collecteur du laveur 11. L'abaissement de température en deux étapes : l'unedans la chambre de refroidissement 5 permettant de ramener les gaz, par exemple de 900 à 300 C, l'autre dans le saturateur précédant le laveur 10-11 ramenant les gaz à la température de saturation, permet d'éviter dans certains cas la formation de brouillards acides que le laveur 10-11 ne serait pas susceptible de capter et qui nécessiteraient l'utilisation d'un venturi à haute énergie. On saint en effet, selon la théorie et on vérifie selon l'expérience, que lorsque les gaz contiennent des polluants acides tels que S03 ou HCl par exemple, on engendre, lors du refroidissement, d'autant plus de particules liquides submicroniques que le refroidissement est plus brutal. Pour plus de sûreté, en ce qui concerne l'élimination des agents acides, on peut prévoir un excédent d'agent neutralisant basique 24, étant donné que cet excédent est évacué dans le jet de gaz auxiliaire par les conduites 26 et 19 et peut être aggloméré en même temps que les particules les plus fines en suspension dans ce gaz. Le passage 18 permet l'entrée d'un débit limité d'air de dilution et, en outre, évite qu'il se produise des contraintes mécaniques entre le divergent 16 et le passage central 17, par suite des différences de temnérature assez grandes auxquelles ces éléments peuvent être soumis. On conçoit que l'utilisation d'un thermocouple 28, actionnant la-commande d'ouverture ou de fermeture de la vanne 27, permet de maintenir la température des gaz évacués en 6 à peu près constante, en augmentant le débit d'eau dans la conduite 19 lorsque la température à la sortie 6 augmente, et inversement en diminuant ce débit lorsque la température diminue. Bien entendu, au lieu d'un dépoussiéreur à cyclone, on pourrait utlliser comme dépoussiéreur un appareil multi-tubulaire de type connu. De même, on pourrait prévoir, dans la conduite de sortie 14 du laveur, un brûleur auxiliaire permettant de désaturer les gaz évacués. L'installation décrite dans la figure 2 se distingue de l'installation de la figure 1 essentiellement par la mise en oeuvre d'un laveur de type différent. Ses autres parties principales sont les même que les parties analogues de l'installation de la figure t et ont été désignées par les mêmes références. Dans cette installation, le laveur Il est du type "Granivotre, c'est-à-dire qu'il met en oeuvre une colonne de pulvérisation de liquide dans laquelle les gaz sont animés d'un mouvement de rotation créant un champ centrifuge. Les organes de pulvérisation d'eau de ce laveur ont été représentés schématiquement en 34. Ils sont alimentés en eau par une conduite commune 35 sur laquelle est montée une pompe 36 reliée au collecteur 37 du laveur. Ce collecteur 37 est alimenté en eau propre par une conduite 3, laquelle comporte une vanne 39 dont l'organe de commande d'ouverture ou de fermeture est relié à un flotteur 40, de sorte que le niveau dans le collecteur soit maintenu constant. La conduite d'eau 38 alimente en outre un col 41 que comporte la conduite 31 reliant l'entrée 10 du laveur au ventilateur 13, lequel est relié à la sortie 9 du dépoussiéreur à cyclone 7 par une conduite 12. Cette alimentation du col 41 en eau permet de saturer les gaz issus du dépoussiéreur avant leur lavage dans le laveur 11. De même que dans l'installation de la figure 1, on prévoit la mie en oeuvre 'un agent neutralisant 24 contenu dans un réservoir 25 relié au collecteur 37 du laveur par une conduite 42. Egalement de la même manière que dans l'installation de la figure 1, on a prévu une conduite de dérivation 30 en aval du ventilateur 13 pour alimenter en gaz auxiliaire le divergent 16. La pulvérisation de l'eau dans le col 15 s'effectue de même par branchement à ce col d'une conduite 19 sur laquelle est montée une vanne régulatrice 27 commandée par un détecteur de température 28, cette conduite 19 étant reliée directement au circuit fermé d'alimentation en eau du laveur, plus précisément à la conduite commune 35 d'alimentation des organes de pulvérisation. Cette installation fonctionne essentiellement de la même manière que l'installation décrite en référence à la figure 1. En particulier, les poussières contenues en suspension dans le liquide ayant servi au lavage et récupérées dans le collecteur 37 du laveur, de même que les agents corrosifs contenus en solution dans ce liquide, sont amenés du collecteur à la conduite 19 par la pompe 36 de la conduite 35 et la vanne 27. D'autre part, une partie des poussières les plus fines qui n'ont pu être récupérées à la sortie 8 du cyclone 7 sont réinjectées par la conduite de dérivation 30 dans le jet de gaz auxiliaire destiné à produire la pulvérisation du liquide amené au col 15. L#rs de l'interactron entre le gaz auxiliaire et le gaz chaud dans la chambre 5, le liquide pulvérisé est entièrement vaporisé et les particules en suspension ou en solution qu'il contient peuvent s'agglomérer en même temps que les particules poussiéreuses les plus fines contenues dans le jet de gaz auxiliaire. Ainsi, elles peuvent être récupérées à la sortie 8 du cyclone 7 lors d'un deuxième passage dans ce cyclone, seules les particules les plus fines en mélange avec le gaz chaud 2 s'échap- pant du dépoussiéreur par la sortie 9. Avant un second passage dans ce dépoussiéreur, par suite des recyclages gaz et liquide, ces agents polluants pourront être à leur tour agglomérés dans la chambre de refroidissement 5 et récupérés sous forme de particules plus grosses à la sortie 8 du cyclone 7. On voit que, là encore, il n'est pas nécessaire de prévoir une installation de traitement des eaux récupérées dans le collecteur 37 du laveur, puisque ces eaux effluentes sont épurées par le fait même qu'elles servent de liquide à pulvériser injecté dans la chambre 5. De même, il n'est pas nécessaire d'utiliser un dépoussiéreur à haute performance tel qu'un dépoussiéreur électrostatique, du fait que toutes les particules, même les plus fines, après un ou plusieurs recyclages, seront récupérées à la sortie 8 du cyclone, sous forme de particules agglomérées de plus grandes dimensions. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration par lavage d'un gaz chaud contenant en suspension des agents polluants, selon lequel on refroidit le gaz avant de l'introduire dans un dépoussiéreur à sec puis dans un laveur, le refroidissement tant effectué par injection dans le gaz chaud d'un gaz auxiliaire porteur d'un liquide pulvérisé, caractérisé en ce que l'on recycle au moins une partie du liquide ayant servi au lavage pour l'utiliser comme liquide à pulvériser. 2. Procédé ;elon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz auxiliaire est obtenu par recyclage d'une partie du gaz refroidi, à partir d'un prélèvement effectué en aval du dépoussiéreur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on injecte un agent neutralisant dans le liquide de lavage. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé, comportant une chambre de refroidissement munie d'une entrée du gaz chaud à épurer, d'un dispositif d'injection d'un gaz auxiliaire dans le gaz chaud, d'un moyen de pulvérisation d'un liquide dans le gaz auxiliaire et d'une sortie du mélange gazeux obtenu après vaporisation complète du liquide pulvérisé, et un dépoussiéreur sec suivi d'un laveur, caractérisée en ce qu'elle comporte une première liaison de recyclage entre ledit moyen de pulvérisation et le collecteur du laveur, dans lequel est recueilli le liquide ayant servi au lavage. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une seconde liaison de recyclage entre le dispositif d'injection de gaz auxiliaire et la sortie du dépoussiéreur.