Brevet FR2218130A1 — publié le 19740913

L'invention concerne essentiellement un procédé et un dispositif de dépoussiérage et d'épuration de fumées, telles que des fumées provenant de la combustion ou de l'incinération de déchets, dans lesquels les fumées sont rejetées à l'atmosphère froides et épurées de leurs poussières ou de leurs composants nocifs. Dans la plupart des cas, les fumées provenant de la combustion de matières de tout type sont soumises à une postcombustion, puis sont épurées, dépoussiérées ou lavées afin d'en éliminer les particules solides. Ce traitement d'épuration peut se faire soit par voie sèche, en soumettant une veine fluide à une centrifugation, soit par voie humide en faisant passer les fumées à travers un rideau d'eau ou en les faisant barboter dans une réserve d'eau prévue à cet effet. Ces divers procédés permettent d'abaisser la teneur en poussière des fumées jusqutà un certain taux, et leur juxtaposition ou succession ne change que peu le résultat L'invention a pour objet un procédé et un dispositif de dépoussiérage des fumées dans lesquels les traitements par voie sèche et par voie humide sont combinés de façon à améliorer mutuellement leurs performances. L'invention a encore pour objet la réalisation d'un dispositif de dépoussiérage des fumées qui présente une structure simple d'encombrement minimal. Dans ce but, l'invention propose un dispositif de dépoussiérage de fumées, qui est caractérisé en ce qu'il comprend un cyclone dont la turbine d'aspiration est montée dans un conduit dont l'extrémité supérieure forme cheminée d'évacuation à l'atmosphère et dont l'extrémité inférieure forme une ouie d'aspiration de la turbine, une volute d'admission des fumées qui entoure ledit conduit et dont l'extrémité inférieure placée en dessous de l'ouie d'aspiration de la turbine plonge dans un bac à niveau constant et dont l'extrémité supérieure est reliée à un canal d'amenée des fumées, une rampe de pulvérisation d'eau froide montée dans ledit canal à l'entrée de la volute, et une rampe créant un ruissellement d'eau sur la paroi de ladite volute. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bac à niveau constant est muni d'un dispositif de trop-plein dont la position en hauteur est réglable de façon à faire ou non barboter les fumées dans l'eau contenue dans le bac avant leur entrée dans l'ouie d'aspiration de la turbine. Selon encore une autre caractéristiquede l'invention, l'eau passant dans le trop-plein du bac à niveau constant est recyclée dans ladite rampe de ruissellement en y étant mélangée avec de l'eau provenant d'un réservoir d'appoint. L'invention propose encore un procédé de dépoussiérage des fumées à l'aide d'un dispositif du type précédemment décrit, qui est caractérisé en ce qu'on fait passer les fumées dans un brouillard d'eau froide pour les alourdir et en dissoudre au moins une partie des composants solubles, on entraîne ensuite les fumées alourdies et refroidies dans une volute en mouvement tourbillonnant pour piéger les poussières centrifugées au moyen d'un ruissellement d'eau, on les fait ensuite éventuel lement barboter à la sortie de la volute dans un bac rempli d'eau d'où elles sont reprises épurées et lavées par aspiration par la turbine d'un cyclone avant d'être rejetées à l'atmosphère, toutes les poussièr + etenues étant collectées par décantation dans ledit bac. Selon une autre caractéristique de l'invention, on ajoute de l'air froid extérieur auxdites fumées après leur passage den3 le brouillard d'eau, la quantité d'air extérieur apporté étant réglée en fonction de la température de ces fumées. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 représente schématiquement un dispositif de dépoussiérage de fumées selon l'invention; - La figure 2 représente schématiquement les circuit d'eau du dispositif; - La figure 3 représente un mode de réalisation des moyens de réglage de la quantité d'air extérieur frais mélangée aux fumées à lteStrée de la volute. Le dispositif de dépoussiérage des fumées selon l'invention qui est représenté schématiquement en figure 1, comprend un canal t d'amenée des fumées, qui débouche tangentiellement dans la partie supérieure d'une volute Zesdsslequel est placée une rampe annulaire 3 de pulvérisation d'un brouillard d'eau froide. La volute 2 entoure un conduit 4 placé à l'intérieur de ladite volute, et dont l'extrémité supérieure 5 débouche à l'atmosphère. la partie inférieure 6 du conduit 4 est de forme sensiblement tronconique et diminue de section vers le bas, et elle contient un tube sensiblement cylindrique 7 dont l'extrémité supérieure 8 forme ltouie d'aspiration d'une turbine d'extraction 9.Cette dernière est montée avec son groupe d'entraînement entièrement à l'intérieur du conduit 4, et elle fait circuler les fumées dans le dispositif avant de les rejeter à l'atmosphère à travers la cheminée annulaire formée entre le conduit 4 et le capotage 10 du moteur de la turbine. Une rampe annulaire il de ruissellement est montée à l'inté- rieur de la volute 2 au-dessus de la turbine d'extraction 9. L'extrémité inférieure 12-de la volute 2 est t#ronconique et diminue de section vers le~bas,-en étant disposée à l'intérieur d'un bac 13 contenant de l'eau dont le niveau 14 est maintenu à une hauteur constante à l'aide d'un dispositif de trop-plein 15. Celui-ci est monté réglable en hauteur, de sorte que Ilextrkmité inférieure de la paroi tronconique 7 du conduit 4 peut être ou non immergée dans l'eau contenue dars le bac 13. Des entrées d'air 16 sont prévues à l'extrémité du canal 1 des fumées, à l'entrée de la volute 2. Elles comprennent des volets réglables 17 dont l'ouverture peut être déterminée une fois pour toutes ou peut etre asservie à la température des fumées par tout dispositif approprié pour y ajouter la quantité voulue d'air frais. Un mode de réalisation des moyens de réglage de l'ouverture des volets 17 est représenté en figure 3, dans laquelle ces moyens comprennent une tige 18 métallique sur laquelle agit la température des fumées, de sorte que cette tige 18 se dilate ou se contracte en fonction de la température. Elle est solidaire par une extrémité d'une fourchette 19 qui agit par traction ou par poussée sur l'une ou l'autre de butées à écrous et contre-écrous 20 et 21 montées espacées sur une tige filetée 22 solidaire du volet 17. L'utilisation des butées à écrous et contre-écrous 20 et 21 permet en outre le réglage des seuils d'ouverture du volet 17 en fonction de la température, en faisant varier la position de ces butées 20 et 21 sur la tige filetée 22.On peut également modifier la sensibilité de ce dispositif en rapprochant ou en-écartant les groupes d'écrous et de contre-écrous 20 et 21 l'un de l'autre. L'eau nécessaire à l'alimentation de la rampe de pulvérisation 3 delta rampe de pulvérisation 11 est contenue respectivement dans un réservoir 25 pour la rampe 3, et dans le bac à niveau constant 13 et dans un réservoir d'appoint 26 pour la rampe 11. On se reportera maintenant à la figure 2, où l'on a représenté en détail un mode de réalisation des circuits d'alimentation en eau des rampes 3 et 11. La rampe annulaire 3, qui pulvérise un brouillard d'eau dans le canal d'entrée de la volute 2, est alimentée à partir du réservoir 25 par une pompe 27 et par l'intermédiaire d'un distributeur 28. Ce dernier comprend une soupape réglable 29 permettant de contrôler la pression de l'eau qu'il distribue par ses différentes sorties qui sont commandées par des vannes. La sortie 30 alimente la rampe annulaire 3, la sortie 31 alimente la buse haute pression d'un aspirateur à venturi 32 à crépine incorporée, qui est utilisé pour le remplissage du réservoir 25 à partir d'une réserve d'eau froide quelconque. La sortie 33 peut être utilisée pour le nettoyage des réservoir du dispositif, et la sortie 34 forme retour au réservoir 25. L'eau froide pulvérisée en brouillard par la rampe annulaire 3 n'est pas recyclée, et le volume du réservoir 25 correspond sensiblement au volume d'eau froide à pulvériser pendant toute la durée d'une opération déterminée. La rampe annulaire II, qui fait ruisseler de l'eau sur toute la surface interne de la volute 2, est alimentée à partir du bac à niveau constant 13 et à partir d'un réservoir d'appoint 26. Ce dernier alimente au moyen d'une pompe 37 un distributeur 36 qui comprend unesoupape de réglage 38 permettant de contrôler la pression de l'eau sortant du distributeur 36. la sortie 39 de ce dernier a' mente la buse haute pression d'un aspirateur à venturi 40 qui recycle vers la rampe il l'eau du bac 13 qu'il aspire au moyen du trop-plein 15 et d'une vanne à trois voies 41. La sortie du venturi 40 comprend un circuit de refoulement 42 dans lequel est prévu un robinet à boisseau 43, et qui retourne au réservoir 26.Lorsque le robinet à-boisseau 43 est ouvert, il permet le remplissage du réservoir 26 lorsque la vanne à trois voies 41 relie le venturi 40 à une crépine d'aspiration 44 plongée dans une source d'eau exx-érieure. Le boisseaudu robinet 43 est pourvu d'un orifice calibré, de sorte que, lorsque le robinet est fermé, une certaine quantité de l'eau refoulée par le venturi 40 retourne au réservoir 26 par le conduit 42. Cette quantité d'eau correspond à#la différence entre la quantité d'eau délivrée par le venturi 40 et la quantité d'eau consommée par évaporation et par entraînement. La sortie 45 du distributeur 36 forme un retour au réservoir 26 et permet le réglage du débit du venturi 40.Enfin, ce distributeur 36 comprend un conduit 46 de retour direct au réservoir d'appoint 26 Ce dernier comprend lui-m8me un trop-plein 47 qui s'étend jusqu'au dessus d'un évent 48 du bac à niveau constant 13 Le volume du réservoir d'appoint 26 est calculé de façon à-correspondre sensiblement au volume d'eau consommé par évaporation et par entralnement dans la volute 2 pendant la durée d'une opération déterminée. Le fonctionnement du dispositif de dépoussiérage qui vient d'être décrit est le suivant: - Les fumées sont amenées par le canal 1 vers la volute 2 et elles passent à travers le brouillard d'eau pulvé#isée par la rampe 3. A ce stade, les fumées sont refroidies et une partie des composants solubles qu'elles contiennent est dissoute dans le brouillard d'eau. De l'air froid pénétre par les entrées d'air 16 et se mélange à ces fumées aloudies et refroidies. La veine gazeuse pénètre ensuite dans la volute 2, où elle prend un mouvement de rotation générateur d'un effet de centrifugation qui projette les particules denses contre les parois de cette volute 2, d'où elles chutent vers le bas du dispositif dans le bac à niveau constant 13.L'intérêt de l'alourdissement des particules solides par humidification se manifeste lors de la centrifugation de la veine gazeuse dans la volute 2, l'efficacité de cette centrifugation dépendant directement du poids des particules. La rampe annulaire 11 disposée dans la volute 2 fait ruisseler de l'eau de haut en bas sur toute la surface intérieure de cette volute, et ce ruissellement entraîne les particules dans leurs chute en les mouillant et élimine tout risque de reprise des particules humides et alourdies par aspiration par la turbine. A la fin de sa trajectoire hélicoidale descendante, la veine fluide arrive à la surface de l'eau 14'abaissée entre les parois 6 et 12 par l'aspiration de la turbine sensiblement jusqu'au niveau de l'extrémité de la paroi 6, de sorte que la veine fluide barbote dans l'eau, avant de pénétrer dans le conduit 7 dont l'extrémité supérieure forme l'ouie d'aspiration de la turbine. En modifiant la position enhauteur du tropplein 15, on peut abaisser le niveau de l'eau 14 jusqu'à une valeur telle que la dépression créé par la turbine 9 ne peut plus provoquer la montée doleau dans le conduit 7.IL n'y a plus alors barbotage de la veine fluide dans l'eau. La turbine 9 met l'ensemble du dispositif sous dépression et par suite évite tout Les particules solides abandonnées par les fumées dans le dispositif se déposent sur le fond du bac 13, d'où elles sont ensuite périodiquement soutirée par une vanne d'extraction 49. On voit que la disposition générale de l'ensemble de dépoussiérage qui vient d'être décrit est extrêment favorable à la réalisation dtun ensemble compact ayant un encombrement minimal. L'utilisation des réservoirs25 et 26 permet en outre d'en faire un ensemble autonome pour toute la durée d'une opération déterminée. Il faut noter également que l'utilisation des venturi 32 et 40 permet d'utiliser des pompes à membranes 27 et 37 à faible débit. En effet, l'utilisation du venturi 40 pour le recyclage ilfeau dlbrc13-pfflmeti faire aspirer à la pompe 37 de l'eau à une température inférieure à celle de l'eau qui traverse le venturi, étant donné qu'une très faible partie seulement de celle-ci est recyclée vers le réservoir d'appoint 26 par le trou calibré du boisseau du robinet 43. De même, la pompe à membrane 27 à haute pression et faible débit permet de remplir le réservoir 25 d'eau froide au: moyen du venturi 32 à grand débit sous faible pression. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs conbinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent REVEND ICAT ION 1 - Dispositif de dépoussiérage et d'épuration de fumées, caractérisé en ce qu'il comprend un cyclone dont la turbine d'aspiration est montée dans un conduit dont l'extrémité supérieure forme cheminée d'évacuation à l'atmosphère et dont l'extrémité inférieure forme une ouie d'aspiration de la turbin, une volute dtadmission des fumées qui entoure ledit conduit et dont l'extrémité inférieure placée en dessous de l'ouie d'aspiration de la turbine plonge dans un bac à niveau constat et dont l'extrémité supérieure est reliée à un canal d'amenée des fumées,une rampe de pulvérisation d'eau froide montée dans ledit canal à 11 entrée de la volute, et une rampe créant un ruissellement d'eau sur la paroi du ladite volute. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bac à niveau constant est muni d'un dispositif de trop-plein dont la position en hauteur est réglable, de façon à faire ou non barboter les fumées dans l'eau contenue dans le bac avantleur entrée dans l'ouie d'aspiration de la turbine. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le canal d'amenée des fumées dans la volute comprend des volets d'edmission d'air extérieur frais à ouverture réglable en fonction de la température des fumées. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage de l'ouverture des volets en fonction de la température des fumées comprennent une tige métallique se dilatant en fonction de la température et se terminant par une fourchette agissant par traction ou par poussée sur une tige solidaire des volets. 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau passant dans le trop-plein du bac à niveau constant est recyclée dans ladite rampe de ruissellement en y étant mélangé avec de l'eau provenant d'un réservoir d'appoint. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de recyclage de l'eau du bac à niveau constant comprend un venturi dont la buse haute pression est reliée d'une part à une poupe montée sur le réservoir d'appoint et d'autre part au dispositif de trop-plein précité , la sortie du venturi étant reliée à ladite rampe de ruissellement. 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite rampe de pulvérisation d'eau est reliée par une pompe à un réservoir d'eau froide et propre. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les volumes des réservoirs d'eau froide pour la rampe de pulvérisation et d'appoint pour la rampe de ruissellement correspondent sensiblement aux volumes d'eau de pulvérisation et d'eau de ruissellement consommés pendant une opération déterminée. 9 - Procédé de dépoussiérage et d'épuration de fumées à l'aide d'un dispositif du type décrit dans l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait passer les fumées irsun brouillard d'eau froide pour les alourdir, les refroidir et en disse drue au moins une partie des composants solubles, on entraîne ensuite ces fumées alourdies et refroidies dans une volute en mouvement tourbillonnant pour piéger les poussières centrifugées au moyen d'un ruissellement d'eau, on les fait ensuite éventuellement barboter à la sortie de la volute dans un bac rempli d'eau d'où elles sont reprise épurées et lavées par aspiration par la turbine d'un cyclône avant d'être rejetées à l'atmosphère. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on ajoute de l'air froid extérieur auxdites fumées àprès leur passage dans le brouillard d'eau froide, la quantité d'air extérieur apporté étant réglée en fonction de la température desdites fumées.