Brevet FR2272041A1 — publié le 19751219

La présente invention concerne un adoucisseur perfectionné traitant l'eau à chaud et destiné à purifier liteau dtalimenta tion d'une chaudière ou l'eau destinée à d'autres applications dans lesquelles une eau purifiée, désaérée et chauffée est requise. T'expression "adoucisseur traitant liteau à chaud" est utilisée pour décrire une installation de traitement de 11 eau qui implique non seulement la# réduction de la dureté, de l'alcalinité et de la teneur totale en matières solides mais également une clarification,un chauffage et une desaération. ladite installation est habituellement suivie de filtres pour compléter la clarification et dés adoucisseurs utilisant des zéolites sont habituellement ajoutés pour réduire davantage la dureté en ltéliminant totalement. par conséquent, un adoucisseur traitant liteau à chaud::est un appareil mettant en jeu diverses réactions chimiques pour traiter 11 eau d'alimentation dtune chaudière par des produits chimiques à température élevée. En utilisant la vapeur d'eau disponible à des pressions manométriques s'élevant Jusqu'à 3,5 bars, l'adoucisseur ramène la teneur en impuretés dissoutes et en suspension à la faible valeur nécessaire pour le fonctionnement des chaudières à des pressions manométriques s 'élevant jusqu'à 84 bars. Dans les limites d'un appareil de traitement à chaud il peut s'effectuer jusqu'à quatre ou cinq traitements dont certains se produisent simultanément. Tous ces traitements nécessitent un appareillage interne de conception particulière pour atteindre. Nes meilleurs résultats. Sous leur forme la plus simple, les adoucisseurs traitant lteau à chaud sont conçus de manière à chauffer L'eau dtalimen- tation froide admise en la mettant en contact intime avec la vapeur d'eau, puis à la mélanger avec des produits chimiques et la boue préformée ou des précipités solides au sommet du récipient de l'adoucisseur. Le mélange est mis ensuite en circula- tion de haut en bas dans un conduit de descente de petit diamè- tre jusqutau fond de la cuve de l'adoucisseur où il change de direction. Après la séparation des matières solides, l'eau lim pide traitée est mise en circulation de bas en haut à travers un lit de boue et/ou une partie profonde du volume du réservoir de sédimentation.Il en résulte une séparation maximale des matières solides et une clarification maximale de l'effluent traité qui est rassemblé à la périphérie supérieure de la zone de sédimentation et acheminé vers des filtres et adoucisseurs zéolitiques pour l'épuration finale. Dans certains adoucisseurs traitant l'eau à chaud, l'eau épurée est ramenée dans un s#econd étage de désaération, tandis que dans d'autres elle est distribuée directement. Dans le passé, pour augmenter la capacité ou le débit de 11 adoucisseur, il a été nécessaire d'accrottre le diamètre du récipient pour atteindre la vitesse requise d'élévation dans le récipient. Cette difficulté a longtemps g#né l'industrie; les tentatives antérieures pour la surmonter ont consisté à ajouter des chicanes et des coagulants, mais sans résultat.La présente invention surmonte cette difficulté en incorporant dans le récipient une barrière de retenue de la boue d'une conception particulière qui augmente jusqu'à cinquante pour cent la vitesse admissible d'élévation dans le récipient. la barrière selon l'invention est conçue en particulier pour titre installée dans un récipient cylindrique et pour un fonctionnement à des températures relativement élevées. En conséquence, la présente invention a principalement pour objet un adoucisseur perfectionné traitant l'eau à chaud présentant une plus grande vitesse admissible d'élévation pour un diamètre donné du récipient et dans lequel toutes les particules en suspension sont rassemblées dans une zone déterminée avant d'entre éliminées du récipient. l'invention a en outre pour objet une barrière de retenue de la boue conçue spécialement pour dtre installée dans un ré ci- pient cylindrique et pour etre utilisée à des températures relativement élevées. La présente invention concerne un récipient d'un adoucisseur traitant l'eau à chaud comprenant une chambre de mélange pour contenir l'eau à traiter et pour la chauffer et y ajouter des produits chimiques. L'eau,les produits chimiques et la boue provenant de la chambre de mélange descendent le long d'un conduit central dans une chambre de clarification. L'eau est clarifiée par élévation à une vitesse constante et relativement faible à travers la chambre de clarification.Une barrière de retenue de la boue est supportée dans la chambre de clarification de manière que toutes les particules en suspension entratnées par liteau ascendante se déposent sur les cloisons de la barrière, de sorte qu'après avoir atteint une dimension et un poids supérieurs à ceux qui peuvent etre soutenus par le flux ascendant de l'eau, elles retombent au fond du récipient. L'eau clarifiée est évacuée d'une partie supérieure de la chambre et dirigée vers des filtres et des adoucisseurs zéolitiques du type bien connu en pratique. Selon la présente invention, la barrière de retenue de la boue comporte plusieurs cloisons de sédimentation de forme tronconique disposées concentriquement les unes par ra#pport aux autres de manière à délimiter entre elles des passages de sédimentation. Chacune des cloisons fait partie d'un cerne dont le som met se trouve sur un axe commun sensiblement vertical. les cloisons de sédimentation sont en métal convenable qui peut résister aux températures élevées régnant dans le#récipient. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est une coupe verticale dd'une première forme de réalisation de l'adoucisseur traitant l'eau à chaud selon la présente invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe à grande échelle de la partie inférieure de la barrière de retenue de la boue près de la paroi du récipient représenté sur la figure 1; la figure 4 est une coupe à grande échelle de la partie supérieure de la barrière à proximité du conduit descendant représenté sur la figure I;; la figure 5 est une coupe verticale d'une partie d'une seconde forme de réalisation d'un adoucisseur traitant l'eau à chaud selon la présente invention; la figure 6 est une coupe horizontale suivant la ligne 6-6 de la figure 5; et la figure 7 est une coupe verticale suivant la ligne 7-7 de la figure 6. On va se référer à la figure 1 qui représente un récipient 10 de traitement à chaud selon la présente invention. le récipient 10 présente une cloison 12 ayant la forme d'un c8ne tronqué renversé dont la base est reliée à la face interne de la paroi du récipient 10 de manière à former au-dessus de lui une chambre supérieure de mélange 16. Une ouverture 22, ménagée au sommet de la cloison 12, supporte l'extrémité supérieure d'un tube descendant.26. Ce dernier établit une communication entre la chambre de mélange 16 et une chambre inférieure de traitement ou de clarification 28 formée au-dessous de la cloison 12. l'eau à traiter est admise par l'intermédiaire d'un conduit approprié 32 et d'une vanne de commande 34 dans un ensemble diffuseur 36 situé au sommet de la chambre 16. Des réchauffeurs 37 à ajutageede pulvérisation sont associés à l'ensemble diffuseur 36 et permettent à la vapeur admise, passant à contre-courant à partir d'une chambre 48, de chauffer l'eau à une température qui n'est qu'à 0,5-1,70C de celle de la vapeur d'eau. les produits chimiques (c'est-à-dire de la chaux et des composés de magnésium peu coûteux) sont introduits par un conduit 38 dans une zone réactionnelle initiale voisine de la surface de liteau où se produit un mélange intime à cause de la forme conique de la chambre 16. La boue provenant du fond du récipient 10 peut entre remise en circulation dans la zone réactionnelle initiale pour accélérer les réactions#chimiques en servant d'amorce ou de germe pour les réactions chimiques, en produisant des précipités plus lourds et plus facilement déposés qui sont destinés à 8tre éliminés dans la chambre de-traitement ou de clarification entourant le tube descendant 26. Il; se produit une agitation à mesure que l'eau, les produits chimiques et la boue descendent vers la base du tube 26 où se produit une séparation initiale des matières solides, les particules plus lourdes tombant au fond de la chambre 28. l'eau est ensuite entièrement clarifiée en s'élevant à une vitesse très lente et constante à travers une partie profonde du récipient 10, les impuretés précipitées se déposant progressivement au fond de la chambre 28#. De brusques changements de charge ntaffectent pas le rendement de ce type de tube descendant. Belon la présente invention, une barrière 50 de retenue de la boue de conception particulière est supportée dans la chambre 28 pour augmenter la vitesse admissible d'élévation de lXeau dans la chambre 28 sans augmenter la dimension de cette dernière. La barrière 50 comporte plusieurs cloisons de séditentation 52 de forme tronconique disposées concentriquement les unes par rapport aux autres et supportées entre des profilés en U supérieurs et inférieurs 54 et 56 respectivement. En se référant aux figures 1 à 4, une forme de réalisation préférée comporte quatre profilés de support en U supérieurs 54 disposés a' 900 les uns des autres et soudés par leurs extrémités internes au tube 26 et par leurs extrémités externes à la paroi du récipient 10.Huit profilés de support en U inférieurs 56 disposés à 450 les uns des autres sont placés au-dessous des supports 54 et sont également soudés par leurs extrémités internes au tube 26 et par leurs extrémités externes à la paroi du récipient 10. les cloisons 52 ont de préférence la forme de canes tronqués formant des angles de base d'environ 600 et dont les sommets se trouvent sur un axe commun sensiblement vertical au centre du tube descendant 26. les cloisons de sédimentation sont espacées de manière à délimiter des passages de sédimentation 58, leur écartement horizontal étant drenviron 5 cm. Comme le montrent les figures 3 et 4, les bords inférieurs des cloisons 52 sont soudés aux supports 56 et les bords supérieurs sont soudés aux supports 54 pour former une structure solide.La disposition de la barrière 50 convient particulièrement bien pour des récipients cylindriques,étant donné qu'elle peut couvrir toute la section sans laisser de grande ouverture sur le trajet d'écoulement du liquide. Cette forme de réalisation convient en outre particulièrement bien pour un récipient de traitement à chaud, étant donné que les cloisons 52 peuvent ktre facilement réalisées en métal résistant à la chaleur. L'eau clarifiée est évacuée de la partie supérieure de la chambre 28 par un conduit 60 et est transportée vers des filtres et adoucisseurs zéolitiques d'un type bien connu en pratique pour oestre soumise à une épuration finale. L'eau épurée sortant des filtres et des adoucisseurs zéolitiques est ensuite dirigée vers les conduites de distribution. le niveau de l'eau dans la chambre de mélange 16 est déterminé par un régulateur 70 de type connu qui est relié à la chambre 16 par des conduits 72 et 74. Le régulateur 70 est commandé en fonction du niveau de l'eau dans la chambre 16 et est relié à la vanne dlentrée 34 pour régler le débit d'eau dans le conduit 32. Ce type de régulateur est bien connu en pratique et n'a pas besoin dr8tre décrit en détail. il suffit de noter que la vanne 34 assure une fermeture progressive à mesure que le niveau de l'eau dans la chambre 16 augmente et qu'elle est entièrement fermée,lorsque le niveau atteint une limite supérieu re déterminée,par parle régulateur et au contraire qutelle est entiè- rement ouverte,lorsque le niveau atteint une limite inférieure qui est également déterminée par le régulateur. Un évent 75 est prévu au sommet du récipient 10 pour emp8- cher l'air de s'y accumuler. Un conduit de déversement 76 communique avec la chambre 16 a' un niveau supérieur pour empocher l'eau contenue dans la chambre 16 de dépasser un niveau prédéterminé. Au fond de la chambre 28 se trouve un conduit 77 d'évacuation de la boue comportant une vanne de commande 78 de manière à évacuer sélectivement la boue du fond du récipient 10. Des conduits 79 de recyclage de la boue équipés de vannes de commande 80 communiquent avec la partie inférieure de la chambre 28 pour évacuer sélect iv ement la boue et la diriger dans la chambre de mélange 16. Un conduit de rinçage 82 communique avec la cham- bre 16 pour y introduire l'eau pendant le rinçage du récipient 10. En fonctionnement, l'eau brute entre dans le récipient 10 par le conduit 32 et la vanne 34 dans la chambre 16 sensiblement au meme débit que lteau traitée sort de la chambre 28 par le conduit 60. le niveau du liquide dans la chambre 16 est déterminé par le régulateur 70 de la manière décrite plus haut. l'eau brute passe à travers le diffuseur 36 dans lequel elle est chauffée par la vapeur admise de la chambre 48 à une température voisine de celle de la vapeur d'eau ctest-à-dire à 0,5 1 ,70C de cette dernière. l'eau chauffée descend dans une zone réactionnelle initiale de la chambre 16 où elle est mélangée avec des produits chimiques introduits par le conduit 38. L'eau traitée chimiquement descend jusqu'à la base du tube 26 dans le fond de la chambre 28 où l'eau est entièrement clarifiée en stélevant à une vitesse lente et constante à travers la chambre 28.A mesure que l'eau monte dans les passages 58 de la barrière 50, les particules en suspension qu'elle entrain entrent en contact avec les c#loisons 52 et s'y déposent de sorte qu'après avoir atteint une dimension et un poids supérieurs à ceux que peut supporter le flux ascendant de liteau, elles tombent au fond du récipient 10 pour etre évacuées par le conduit 77. L'eau clarifiée est évacuée de la partie supérieure de la chambre 28 par le conduit 60 et est transportée vers des filtres et adoucisseurs zéolitiques pour titre épurée. Des vannes appropriées 78 et 80 sont utilisées pour commander l'évacuation de la boue du fond de la chambre 28 par les conduits 77 et 79 respectivement.Comme indiqué plus haut, la partie de la boue évacuée par les conduits 79 est recyclée dans la zone réactionnelle de la chambre 16 pour faciliter le dépit des précipités. On va se référer maintenant aux figures 5 à 7 qui représentent une seconde forme de réalisation de la barrière de retenue de la boue comme indiqué en 50'. la barrière 50' comporte plusieurs cloisons de sédimentation 52t en forme de c8nes renversés qui sont disposées concentriquement les unes par rapport aux autres et sont supportées entre des profilés en U supérieurs et inférieurs 54' et 56' respectivement.Gomme on le voit sur les figures 6 et 7, les profilés de support supérieurs 541 sont disposés radialement et sont soudés aux sommets des cloisons 521. les bords externes des profilés de support 54' sont soudés à la paroi du récipient 101. les profilés inférieurs de support 56' se prolongent-en travers des bords inférieurs des cloisons 52' auxquels ils sont soudés. les bords externes des supports 561 sont soudés à la paroi du récipient 10'. les cloisons de sédimentation 52' sont de préférence des cernes tronqués renversés ayant des angles de base d'environ 600 et dont les sommets se trouvent sur un axe commun sensiblement vertical disposé au centre du tube descendant 26'. Les cloisons 521 sont espacées pour délimiter des passages de sédimentation 581 et sont à un écartement horizontal d'environ 5 cm. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent entre apportées aux appareils décrits sans sortir du cadre de l1inven- tion. REVEIX ATIONS 1. Appareil de sédimentation de matières solides en suspension dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient dans lequel sont supportés plusieurs #plateaux de sédimentation espacés et parallèles de manière à délimiter entre eux des passages de sédimentation inclinés, lesdits plateaux ayant la forme de canes tronqués dont les sommets se trouvent sur un axe commun sensiblement vertical. 2 Appareil de sédimentation de matières solides en suspension dans un liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient dans lequel sont supportées plusieurs cloisons de sédimentation tronconiques disposées concentriquement les unes par rapport aux autres pour délimiter entre elles des passages de sédimentation, lesdites cloisons faisant partie de canes dont les sommets se trouvent sur un axe commun sensiblement vertical. 3. Appareil de sédimentation de matières solides en suspension dans un liquide contenu dans un récipient sensiblement cylindrique, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs cloisons de sédimentation tronconiques disposées concentriquement les unes par rapport aux autres pour délimiter entre elles des passages de sédimentation, lesdites cloisons faisant partie de canes dont les sommets se trouvent sur un axe commun sensiblement vertical disposé au centre du récipient, les passages de sédimentation ayant des extrémités ouvertes supérieure et inférieure pour permettre l'écoulement ascendant du liquide, tandis que les matières solides se déposent sur lesdites cloisons. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les cloisons de sédimentation sont supportées entre des organes supérieurs et inférieurs de support fixés au récipient. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que les cloisons de sédimentation sont fixées le long de leurs bords supérieurs aux éléments supérieurs de support et le long de leurs bords inférieurs aux éléments inférieurs de support. 6. Adoucisseur traitant l'eau à chaud, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient, une première cloison à l'intérieur de ce dernier de manière à définir une chambre de mélange audessus d'elle et une chambre de clarification au-dessous d'elle, la chambre de mélange ayant un premier conduit d'entrée pour y introduire l'eau brute à traiter et un second conduit dSentrée pour y introduire la vapeur d'eau destinée à chauffer l'eau à traiter, un tube descendant placé au centre du récipient dont l'extrémité supérieure communique avec la chambre de mélange et l'extrémité inférieure communique avec la partie inférieure de la chambre de clarification, cette dernière comportant un conduit de sortie associé à sa partie supérieure, et une barrière de retenue de la boue placée dans ladite chambre de clarification entre ses parties inférieure et supérieure de manière à retenir les particules en suspension dans l'eau ascendante passant à travers la barrière. 7. Adoucisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la barrière comporte plusieurs cloisons de sédimentation tronconiques disposées concentriquement autour du tube descendant de manière à définir des passages de sédimentation entre elles. 8. Adoucisseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les cloisons de sédimentation sont supportées entre des éléments supérieurs et inférieurs de support qui s'étendent radialement vers l'extérieur du tube descendant à la paroi interne du récipient. 9. Adoucisseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les cloisons de sédimentation sont fixées le long de leurs bords supérieurs aux éléments supérieurs de support et le long de leurs bords inférieurs aux éléments inférieurs de support.