Brevet FR2289227A1 — publié le 19760528

L'invention est relative à une installation ou dispositif servant à réaliser un système de combustion et d'épuration en circuit. La pollution de 1 1environnement ou de l'atmosphère par les gaz de combustion, surtout par ceux de l'industrie, prend des proportions de plus en plus importantes au détriment de l'homme, des animaux, de la végétation, des constructions, etc. Des substances nuisibles et toxiques, provenant en particulier de gaz de combustion, sont ainsi lâchées dans l'atmosphère ou dans les eaux courantes ou stagnantes car auparavant elles n'ont été séparées ou filtrées qu'insuffisamment ou mtme pas du tout. L'invention a pour but d'enrayer la pollution atmosphérique partout où cela apparaît approprié. Ce but est atteint gracie à un dispositif servant à réaliser une opération de combustion et d'épuration en circuit, de préférence pour l'épuration des gaz émis par une installation de combustion, les gaz sortant de 11 installation de combustion passant, avant d'entre lichés à l'atmosphère, dans une installation de filtrage ou d'épuration.Selon l'invention, ce dispositif est essentiellement caractérisé par le fait qu'il possède une chambre d'épuration, un filtre avec un réservoir collecteur, un tube d'amenée des gaz de combustion reliant l'installation de combustion à la chambre d'épu- ration et une liaison tubulaire avec des pompes, qui forment un système de circulation avec l'eau qui est refoulée par une pompe dans la chambre d'épuration en vue d'épurer les gaz de combustion, de telle sorte que les gaz qui pénètrent dans la chambre d'épuration ou leurs constituants nuisibles, tels que poussière chaude et éléments gazeux, se déposent sur le fond de la chambre d'épuration sous l'effet de la pression d'eau et parviennent dans le filtre par l'intermédiaire d'un raccord tubulaire et que l'eau s'écoulant vers le réservoir collecteur est ramenée en circuit fermé à la chambre d'épuration;-par le fait qu'à la chambre d'épuration sont raccordés des réservoirs qui sont emplis en partie l'un avec une base et l'autre avec une lessive et qui communiquent avec la chambre d'épuration par des canalisations de liaison et d'introduction avec interposition d'une soufflante ou d'un dispositif d'aspiration de telle sorte que les éléments gazeux légers quittant la chambre d'épuration doivent traverser les réservoirs ou les base et lessive contenues dans ces réservoirs, les canalisations d'introduction étant interrompues dans la lessive ou base; et par le fait que les réservoirs sont suivis d'un autre réservoir qui est plein d'une substance odorante concentrée et qui est traversé de bas en haut par les gaz de combustion préalablement épurés qui sont ensuite conduits à une cheminée par l'intermédiaire d'une canalisation de retour et d'un tuyau d'évacuation des gaz. On acquiert ainsi la possibilité de séparer par filtration des substances toxiques et nuisibles, en particulier sur des gaz de combustion, en une opération d'épuration et d'élaborer chimiquement sous forme de nouveaux produits certains des constituants utiles ainsi séparés. En particulier, le système conforme à l'invention convient bien à l'épuration des gaz provenant de procédés de combustion, en les débarrassant de constituants indésirables. Par exemple, on. peut épurer très efficacement les gaz provenant d'installations de chauffage au mazout, d'installations d'incinération d'ordures ménagères ou de pneus usagés ainsi que les gaz provenant d'installations qui peuvent être alimentées simultanément avec des combustibles différents. Le système de circulation conforme à l'invention est raccordé directement en aval de l'installation de combustion et forme de préférence un circuit fermé. Les éléments gazeux, aériens et poussiéreux des gaz émis par l'installation de combustion parcourent ainsi la chambre d'épuration et y sont soumis à l'action de l'eau qui sort sous pression d'un grand nombre de buses de pulvérisation. La poussière chaude et les éléments gazeux sont ainsi alourdis par la pression d'eau, se déposent au fond de la chambre d'épuration et parviennent, par l'intermédiaire du filtre, dans le deuxième réservoir (fixe par exemple). Dans la chambre d'épuration, il se forme un circuit sous la pression d'une pompe. Sous l'action de la soufflante, les éléments légers, en particulier les constituants gazeux des gaz de combustion très largement débarrassés de leurs particules solides, sont refoulés de la-chambre d'épuration à un réservoir qui contient une base ou lessive et dans lequel les constituants acides des gaz de combustion sont neutralisés et dissous en totalité. Ce réservoir est formé de plusieurs réservoirs individuels dont le dernier contient une substance odorante concentrée en vue d'éliminer les mauvaises odeurs que pourraient encore dégager les gaz de combustion purifiés. On peut remplacer le réservoir fixe par un réservoir de véhicule-citerne pour recueillir les matières séparées et pour les mettre à la disposition de l'industrie en vue de les convertir en nouveaux produits. L'invention va être maintenant expliquée plus en détail à l'aide de modes de réalisation préférés illustrés par les dessins annexés. La fig. I montre, en élévation schématique avec parties coupées, une installation d'épuration de gaz de combustion qui est établie selon un mode de réalisation préféré de l'invention. La fig. 2 montre, en plan schématique, l'installation d'épuration conforme à la fig. 1. La fig. 3 montre un mode de réalisation particulièrement préféré d'un dispositif conforme à l'invention qui sert à ajouter de l'air secondaire aux gaz à épurer et qui peut être utilisé dans l'installation d'épuration des fig. 1 et 2. La fig. 4 montre un mode de réalisation préféré d'un réservoir conforme à l'invention qui sert à débarrasser en particulier d'un acide le gaz à purifier, ce récipient étant destiné à l'installation d'épuration conforme aux fig. 1 et 2. selon le mode de réalisation qui va être décrit en réfé aux fig. 1 et 2 reniez un dispositif d'épuration est monté en aval d'une installation de combustion. Les gaz émis par l'installation de combustion, telle qu'un four 17, sonttransférés, à, la chambre d'épuration 1, par un tuyau d'arrivée de gaz 18. La chambre d'épuration 1 contient plusieurs écrans réfractaires, chicanes ou tales déviatrices 2, 3 qui sont disposés de façon à imposer, aux gaz entrantset aux particules de poussière en suspension dans ces gaz, des déviations répétées et de façon à leur faire parcourir un chemin relativement long jusqu'à la sortie de la chambre d'épuration. Une pompe à haute pression Sa refoule de l'eau dans la chambre d'épuration 1, par l'intermédiaire de buses de pulvérisation 19 disposées dans cette chambre. L'eau est ainsi pulvérisée par les buses 19 à l'intérieur de la chambre d'épuration 1. Les gaz chauds et particules de poussière s'alourdissent sous l'effet de la pression d'eau des buses et se déposent sur le fond de la chambre d'épuration 1; ils sont alors amenés par un raccord 4 à un filtre 5 qui retient les substances nuisibles. Le liquide purifié par le filtre passe de celui-ci à un réservoir collecteur 6. Ce réservoir 6 et la chambre d'épuration 1 forment un circuit fermé avec la pompe Sa, des pompes 8 et lo et des canalisations 7 et 9. Si l'eau devant titre ramenée à la chambre d'épuration 1 a une teneur en acide qui est devenue trop élevée en raison du point de rosée, il faut renouveler le système de réservoir ou son contenu, en particulier l'eau enrichie en composants indésirables, acide par exemple. On doit vider le filtre 5 du réservoir 6 quand il s'est empli des substances nuisibles qu'il sépare. La chambre d'épuration 1, le tuyau d'arrivée des gaz 18, les écrans réfractaires, chicanes ou tales déviatrices 2, 3, les buses 19, le raccord 4 , le réservoir collecteur 6, les canalisations 7, 9 ainsi que les autres canalisations venant communiquer avec les gaz à épurer ou avec l'eau d'épuration doivent être faits de matériaux résistant à la corrosion tels qu'acier inoxydable, de matières synthétiques de-résistance appropriée et analogues.On ne peut naturellement utiliser que des matières résistant à des températures relativement élevées aux endroits où les gaz à épurer ont encore de telles températures. Sur sa face inférieure, la chambre d'épuration 1 est raccordée, du cdté de sa sortie, à une canalisation de liaison 11 munie d'une soufflante 12. Les gaz qui-ont déjà été pré-épurés dans la chambre d'épuration 1 sont aspirés hors de cette chambre par la soufflante 12 et ils sont refoulés dans un réservoir 15 par l'intermédiaire de la canalisation 11 et d'une canalisation d'introduction 13. Cette canalisation 13 part du haut du réservoir 15 et aboutit au niveau de son fond, par un orifice de sortie. Le réservoir 15 est formé de plusieurs réservoirs individuels emplis en partie d'une base ou lessive. En d'autres termes, aucun des réservoirs individuels n'est garni de base ou lessive jusqu son niveau supérieur. Les gaz de combustion sont introduits par la canalisation 13 dans la base ou lessive et celle-ci les les dissout ou les élimine et/neutralise complètement.Les bases ou lessives sont sous concentration élevée de façon à pouvoir remplir longtemps leur fonction. Le réservoir 15 est suivi d'un réservoir 15a auquel il est relié par une autre canalisation d'introduction 13 et qui est aussi empli partiellement de base ou lessive. Comme il ressort de la fig. 1, la deuxième canalisation 13 part du haut du réservoir 15 et aboutit au fond du réservoir 15a en y formant un orifice de sortie. Les réservoirs 15 et 15a sont toujours emplis de produits différents kbase ou lessive). Du haut du réservoir 15a part une autre canalisation d'introduction 13 qui aboutit au fond d'un autre réservoir 15b en y formant un autre orifice de sortie. Le réservoir 15b est empli partiellement d'une substance odorante concentrée pour éliminer les mauvaises odeurs que dégagent éventuellement les gaz épurés. Les réservoirs 15, 15a et 15b sont complètement fermés, y compris leurs canalisations d'arrivée et de départ qui sont formées par les canalisations d'introduction 13, la canalisation de liaison Il et une canalisation de retour 14 qui extrait les gaz du réservoir 15b. Un espace libre 15c surmonte les liquides de traitement dans chacun des réservoirs 15,15a et 15b. Les réservoirs 15,15a et 15b ont leur contenu renouvelé lorsque la sursaturation est atteinte. En particulier, on remplace par des liquides de traitement frais ceux qui ont perdu leur efficacité et sont donc saturés en substances à séparer. Du four 17 de l'installation de chauffage, la canalisation d'arrivée des gaz 18 conduit ainsi à la chambre d'épuration 1. Par l'intermédiaire de la soufflante 12 et des canalisations 11, 13, la suie, la poussière et les constituants acides sont aspirés à température-élevée jusque dans le réservoir 15. Les éléments épurés sont extraits du réservoir 15b par la canalisation de retour 14. Les réservoirs 15,15a et 15b forment ensemble un circuit à la pression de refoulement de la soufflante 12. La canalisation de EFour 14 aboutit au tuyau d'évacuation des gaz 15d qui se termine dans la cheminée 16. Les tuyaux coaxiaux 15d, 18 dont le dernier part du four 17 ou installation de chauffage, sont nécessaires pour réchauffer les gaz refroidis qui reviennent par la canalisation de retour 14. Les tuyaux coaxiaux 15d, 18 conduisent, intérieurement (en 18) les gaz chauds de combustion et extérieurement (en 15d) l'air épuré ou les gaz épurés. L'air épuré ou les gaz épurés sont réchauffés par le tuyau d'arrivée des gaz de combustion 18 qui part du four 17 et atteignent la cheminée 16 qui les libère à l'atmosphère. Le circuit est donc indépendant du tirage de la cheminée 16 (exprimé en mm de colonne d'eau). L'efficacité de l'épuration dépend notamment de la soufflante 12 et des buses à eau 19. Par suite de l'épuration préalable effectuée dans la chambre d'épuration 1, il ne parvient aucune particule de saleté au réservoir 15. Les canalisations d'introduction 13 conduisent de la soufflante 12 ou du réservoir qui le précède aux réservoirs 15,15a, 15b et il existe une solution de continuité entre l'extrémité par laquelle une canalisation d'introduction 13 aboutit au bas d'un de ces réservoirs et l'extrémité supérieure qui forme; le début de la canalisation 13 suivante, cette solution de continuité ayant pour but une meilleure formation de bulles qui facilite la combinaison des constituants acides avec la base ou lessive. Les canalisations qui aboutissent aux réservoirs, qui les relient entre eux ou qui en partent,doivent être faites de matières résistant à la corrosion, par exemple d'acier inoxydable ou de matière synthétique ayant une résistance appropriée. Les réservoirs eux-memes doivent également être faits de matières résistant à la corrosion, par exemple de béton revêtu de matière synthétique. On peut aussi remplacer les réservoirs fixes 15, 15a et 15b par un véhicule-citerne. Il est recommandé de garder en réserve un jeu de réservoirs de façon que les réservoirs dont le contenu est usage puissent être vidés en cours de fonctionnement. L'installation d'épuration selon l'invention qui vient d'être décrite fonctionne de la manière suivante. Les gaz sortant de l'installation de combustion (four 17) arrivent par le tuyau 18 dans la chambre d'épuration 1 dans laquelle de l'eau est pulvérisée sous pression par la pompe Sa et les buses 19. Les gaz traversant la chambre d'épuration 1 sont soumis à des déviations répétées dans cette chambre 1, sous l'effet des écrans réfractaires, chicanes ou tôles déviatrices 2,3 et parviennent ensuite à la canalisation de liaison 11. Sous l'effet de la pression des buses à eau 19, la poussière et autres particules solides ainsi que des constituants gazeux s'alourdissent dans la chambre d'épuration 1, se déposent au fond de cette chambre 1 et parviennent par le raccord 4 au filtre 5. Le récipient 6 du filtre 5 forme avec la chambre d'épuration 1, la pompe 8 et la canalisation 7, un circuit qui est fermé par la deuxième canalisation de retour 9 avec sa pompe 10. La soufflante ou dispositif d'aspiration 12 fait parvenir dans le réservoir 15, par la canalisation de liaison 11, les éléments légers du courant des gaz de combustion qui sont ensuite transmis au fond du réservoir 15 par la canalisation d'introduction 13 de celui-ci et sortent par la canalisation d'introduction 13 suivante. Le réservoir 15 est empli partiellement d'une base ou lessive qui réduit à zéro les constituants acides des gaz de combustion, lesquels gaz bar botent dans la lessive ou base emplissant partiellement ledit réservoir. En passant par ltespace 15c surmontant la base ou lessive dans le réservoir 15 et par la canalisation d'introduction 13, les gaz quittent ce réservoir 15 pour le deuxième réservoir 15a qui est empli partiellement de base ou lessive. Les deux réservoirs 15,15a sont toujours emplis de produits différents (base ou lessive). partiellement Le réservoir suivant 15b est empli/d'une substance odorante concentrée qui améliore, quant à son odeur, le reste des gaz qui s'échappe par la canalisation de retour 14. En quittant l'espace 15c de la chambre 15b, les gaz épurés sont transmis par la canalisation de retour 14 au tuyau d'évacuation des gaz 15d où les gaz épurés, maintenant refroidis, sont réchauffés par le tuyau 18 qui arrive du four 17 ou installation de combustion et qui est situé à l'intérieur du tuyau 15d et ils s'échappent ensuite par la cheminée 16. Tout l'appareillage forme ainsi un circuit rationnel et fermé qui assure, d'une manière impossible jusqu'ici, une épuration complète des gaz de combustion. On peut remplacer le réservoir fixe divisé 15,15a,15b par un véhicule-citerne approprié dans lequel les sous-produits de l'e- puration peuvent être remis à la disposition de l'industrie pour l'élaboration de nouveaux produits. Il est maintenant fait référence à la fig.3. La soufflante 12 doit créer à sa sortie une pression relativement élevée pour refouler les gaz à épurer-à travers les réservoirs 15,15a,15b. Il peut en résulter que la soufflante crée à son entrée un débit trop élevé de ces gaz. Ceci peut être gênant car il en résulte un débit trop important dans le four 17 et une traversée trop rapide de la chambre d'épuration 1 par les gaz en question. Pour éviter ces inconvénients, on adapte à la canalisation de liaison 11 un raccord l9wqui est ouvert à l'atmosphère et par lequel la soufflante 12 peut aspirer de l'air ambiant par la canalisation de liaison 11. Pour pouvoir ajuster le débit de l'air ambiant ainsi aspiré et en particulier le rapport volumétrique entre les gaz de combustion et l'air ambiant qui est aspiré par la soufflante, on prévoit en outre un volet réglable 20 grâce auquel on peut régler la section libre du raccord lia,La position du volet 20 peut être réglée à la main ou par un moteur, le réglage pouvant être assuré dans ce dernier cas par un dispositif régulateur ou de commande. Le rapport volumétrique entre les gaz de combustion et l'air ambiant aspiré par la soufflante 12 est réglé de préférence de façon à être compris entre 1/5 et 1/2 et, plus avantageusement, à une valeur de l'ordre de 1/4. Par introduction d'air ambiant, les réservoirs 15, 15a re çoivent de l'oxygène qui y favorise le déroulement des réactions. Il est enfin fait référence à la fig.4. Dans les réservoirs 15 et 15a, les gaz à débarrasser de leurs composants acides, en quittant les sorties des canalisations dtin- troduction 13, s'élèvent sous forme de bulles relativement grosses en traversant le contenu de ces réservoirs. En raison de la grosseur de ces bulles, ce n'est pas en totalité que les gaz de combustion sont mis en contact avec la lessive ou base à travers laquelle ils s'élèvent en bulles. C'est pourquoi on dispose, à quelques centimètres au-dessous du niveau de la lessive ou base liquide, de préférence à lOcm en- viron au-dessous de ce niveau, une grille 21 sur laquelle est disposé en couches un matériau à gros grains qui résiste à la lessive ou base ainsi qu'aux acides. Ce matériau peut par exemple être constitué par des galets, perles de verre ou analogues, les perles de verre ou galets ayant un diamètre qui décroît de bas en haut, de lOcm environ à 0,5cm environ. Le matériau à gros grains devrait être disposé en couches jusqu'à une hauteur de 30cm environ au-dessus du niveau libre 22 du liquide. A la fig.4, on a désigné par a la distance entre le niveau de liquide 22 et la grille 21 et par b la distance entre la surface supérieure du matériau à gros grains et le niveau de liquide 22. En tout cas, on doit choisir le débit des gaz à épurer, les dimensions des réservoirs 15 ainsi que ltépaisseur, la granulométrie et la disposition des couches du matériau à gros grains de façon que les gaz à épurer séjournent 1 à 2 minutes environ dans l'atmosphère neutralisante qui surmonte la base ou lessive. Au lieu de lessive ou base ou en plus de celle-ci, les réservoirs 15 et 15a peuvent contenir d'autres substances que lessive et base pour assurer la séparation recherchée des constituants que contiennent les gaz de combustion dans chaque cas particulier. REVENDICATIONS 1 - Dispositif servant à réaliser une opération de combustion et d'épuration en circuit, de préférence pour l'épuration des gaz émis par une installation de combustion, les gaz sortant de 11 installation de combustion passant, avant d'être lâchés à l'atmosphère, dans une installation de filtrage ou d'épuration, caractérisé par le fait qu'il possède une chambre d'épuration (1), un filtre (5) avec un réservoir collecteur (6), un tube (18) d'amenée des gaz de combustion reliant l'installation de combustion (17) à la chambre d'épuration (l) et une liaison tubulaire (7, 9) avec des pompes (8, 10), qui forment un système de circulation avec l'eau qui est refoulée par une pompe (8a) dans la chambre d'épuration (1) en vue d'épurer les gaz de combustion, de telle sorte que les gaz qui pénètrent dans la chambre d'épuration (I) ou leurs constituants nuisibles, tels que poussière chaude et élément gazeux, se déposent sur le fond de la chambre d'épuration (1) sous l'effet de la pression d'eau et parviennent dans le filtre (5) par l'intermédiaire d'un raccord tubulaire (4) et que l'eau s'écoulant vers le réservoir collecteur (6) est ramenée en circuit fermé à la chambre d'épuration (1); par le fait qu'à la chambre d'épuration (1) sont réservoirs'(l5, ira) qui sont emplis en T'un raccordés des parti#avec une base et l'autre avec une lessive et qui communiquent avec la chambre d'épuration (1) par des canalisations de liaison (ll) et d'introduction (13) avec interposition d'une soufflante ou d'un dispositif d'aspiration (12) de telle sorte que les éléments gazeux légers quittant la chambre d'épuration (l) doivent traverser les réservoirs (15, 15a) ou les base et lessive contenues dans ces réservoirs, les canalisations d'introduction (13) étant interrompues dans la lessive ou base; et par le fait que les réservoirs (15, l5a) sont suivis d'un autre réservoir (15b) qui est plein d'une substance odorante concentrée et qui est traversé de bas en haut par les gaz de combustion préalablement épurés qui sont ensuite conduits à une cheminée (16) par l'intermédiaire d'une canalisation de retour (14) et d'un tuyau (15d) d'évacuation des gaz. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'eau est refoulée dans la chambre d'épuration/par la pompe (8a) par l'intermédiaire d'une multiplicité de buses pulvérisatrices (19) disposées dans cette chambre (1), laquelle contient plusieurs écrans réfractaires et chicanes ou tôles déviatrices (2, 3) qui devient le courant (eau et gaz) de bas en haut et de haut en bas. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- risé par le fait que la canalisation de liaison (ll), entre la champ bre d'épuration (1) et le premier réservoir (15), part du bas de ladite chambre (1) et, en aval de la soufflante ou dispositif d'aspiration (12), se raccorde, en haut du premier réservoir (15), à la canalisation d'introduction (13) qui aboutit à ce premier réservoir (15). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les canalisations d'introduction (13) se prolongent jusqu'au fond des réservoirs (15, l5a, l5b) et sont interrompues de là jusqu'à la partie supérieure des réservoirs afin que les gaz à épurer puissent traverser librement la base, la lessive ou la substance odorante concentrée. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les réservoirs (15, l5a, l5b) sont formés de véhicules-citernes dans lesquels les sous-produits séparés lors de l'épuration sont recueillis et sont mis à la disposition de l'industrie pour être transformés en nouveaux produits. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les gaz de combustion ramenés dans le circuit par la canalisation de retour (14), épurés et refroidis, sont réchauffés, dans le tuyau d'évacuation des gaz (15d), par le tube d'amenée des gaz de combustion (18) qui part de l'installation de combustion (17) et qui est parcouru par les gaz chauds, ce qui permet aux gaz ainsi réchauffés d'être soumis à un tirage naturel dans la cheminée (16). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la chambre d'épuration (l) et les réservoirs (15, 15a et 15b) sont raccordés directement en aval de l'installation de combustion (17) et que les gaz sont forcés de suivre un circuit fermé, de l'installation de combustion (li) à la cheminée (16). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la canalisation de liaison (il) possède, en amont de la soufflante ou dispositif d'aspiration (12), un raccord C19a)par lequel de l'air ambiant peut entre aspiré dans la canalisation de liaison (11). 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la canalisation de liaison (ll) et le raccord (19a)ont des dimensions telles que la soufflante ou le dispositif d'aspiration (12) aspire un mélange de gaz de combustion et d'air ambiant selon un rapport volumétrique compris entre 1/5 et 1/2 et de préférence égal à 1/4 environ, 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que chacun des réservoirs (15, 15a) possède une grille (21) située un peu au-dessous du niveau libre de la lessive ou base liquide qu'il contient et par le fait que sur la grille est disposé en couches un matériau à gros grains, résistant à l'action de la lessive ou base, qui s'étend un peu au-dessus du niveau du liquide (22) pour répartir les grosses bulles de gaz qui montent dans la lessive ou base.