Brevet FR2322661A1 — publié le 19770401

L'invention décrite ci-après a toutes sortes d'application, notamment à l'épuration des fumées industrielles telles- que les fumées d'acieries, ées de centrales thermiques chauffant au mazout ou fumées de calcination d'ordures ménagères. Il existe de très nombreux dispositifs de dépoussièrage des gazs;ceux dont l'invention se rapproche le plus sont les laveurs d'une part et les filtres électrostatiques d'autres part. Les laveurs font traverser le gaz à dépoussiérer par des gout telles d'eau.Toute particule touchée par une gouttelette s'y agglomère et est entrainée avec elle hors du flux gazeux.La probabilité d'impact des goutelettes sur les particules est fonction du nombre des gouttelettes donc du débit d'eau,mais aussi de la vitesse relative des gouttelettes et des particules;;cette proba bilité d'impact est gravement affectée par un phénomène de contournement selon lequel,les poussières en suspension-dan-s--le- gaz,ont - > plus ou moins tendance à suivre les mouvements de ce gaz et donc à s'écarter pour laisser passer les gouttelettes.Cet effet de contournement s'accuse très rapidement lorsque la taille des particules diminue,mais par contre,il se réduit lorsqu'augmente la vitesse relative des g outtelettes et des particules.C'est donc bien une vitesse relative importante entre gouttelettes et part i- cules qui caractérise le fonctionnement des bons laveurs. Malgre toutes les améliorations apportées,les laveurs sont encombrants,moyennement efficaces et chers à l'emploi Un autre procédé courant consiste à charger électriquement les particules à retenir et à les faire déposer sur une plaque chargée électriquement de signe contraire,où les particules sont alors récupérées par des moyens mécaniques ou un lavage. La vitesse avec laquelle les particules se rapprochent de l'electrode de captation diminue très rapidement avec leur dia métre.Si l'on veut donc arriver à capter les plus fines particules on doit les laisser séjourner longtemps dans le champ électrique; ce qui implique une faible vitesse de circulation du gaz C'est un des aspects caractéristiques du fonctionnement des électro filtres. La mise en oeuvre de ce procédé impose de telles contraintes (faible vitesse de circulation du gaz et écoulements laminaires, équirépartition des vitesses,maintient de la propreté des électron des et des isolateurs,température des fumées,géométrie parfaite des électrodes,etc...) que les électro-filtres l'utilisant sont devenus des dispositifs certes efficaces mais chers,fragiles et très encombrants;de plus leur durée de marche correcte est de l'or- dre de 3 ans. Un perfectionnement connu consiste à dissocier la zone où les particules sont chargées électriquemeat de la zone où elles sont captées.0n peut alors réduire considérablement la distance entre plaques de capture et obtenir un régime encore plus laminaire pour des vitesse de passage du gaz satisfaisantes. Ce type d'électro-filtre très efficace n'a pas encore trouvé d'application industrielle,d'une part parce qu'il est très cher à construire et d'autre part,parce que le nettoyage des plaques impose des arrêts programmés. Diverses tentatives ont été effectuées pour coinbiner le procédé d'épuration de gaz par lavage et le procédé électrostatique. a) Un premier procédé connu consiste à injecter à faible pression dans l'axe d'un laveur en pluie,des gouttelettes d'ion chargés à 50 KV qui forment une nappe soisl,airement conique rejoignant la paroi qui est maintenue au potentiel de la terre.Le gaz traverse cette nappe à vitesse élevée et lui cède ses pousières.L'améliora- tion des performances du laveur est considérable;néanmoins,le procédé est encore peu efficace pour les poussières ultra-fines. b) Une variante de ce dispositif consiste à faire passer à grande vitesse le gaz à dépoussiérer dans un Venturi particulier,dans lequel les particules se chargent du signe contraire à celui des gouttes de la nappe d'eau qu'on lui fera traverser à grande vitesse. Dans cette variante,l'effet essentiel est cinétique et l'attrae- tion électrostatique intervient en complément de cet effet pour augmenter la probabilité de collision des gouttelettes et des particules;il en est d'ailleurs de même, quoiqu'à un bien moindre degré,dans la variante précédente. c) Un autre procédé connu consiste à pulvériser un liquide et à mélanger le flux de gouttelettes obtenu au flux des poussières, ifiux-mé1angé étant ensuite épuré électrostatiquement d'une ma nitre classique.Le but de ce perfectionnement est que les goutte- lettes collectées par les électrodes,les lavant en permanence,ré- duisant considérablement le risque d'amorçage,ce qui permet,en réduisant la distance entre électrodes d'ionisation et électrodes de capture,de diminuer la surface des électrodes et le volume de 1' électro-filtre. Le dispositif objet de l'invention est basé sur le fait que deux particules s'attirant et dont la trajectoire ne se coupe pas,ne se rencontreront pas si leur vitesse relative est supérieure à une limite dite vitesse de capture. Ainsi donc,le dispositif objet de l'invention comporte essentiellement - une conduite(1) d'arrivée du gaz à épurer - une chambre(2) dans laquelle les particules en suspension dans le gaz sont chargées électriquement et selon un signe donné,par exemple au moyen d'une électrode hérissée de pointes et portée par la source électrique régulée(7) à un potentiel de - 50 KV par rapport à la terre;l'électrode est disposée dans I'axe-de la conduite dont les parois peuvent être portées à un potentiel électrique symétrique de celui de 11 électrode axial.Le gaz circule dans la chambre(2) trop vite pour que ses poussières ne se collent pas aux parois. - une conduite(3) de préférence verticale dans laquelle on amène la fumée à épurer,par exemple par le bas et dont la section est telle que la vitesse ascenàionnelle de la fumez soit faible. - Une sried'injecteurs(4) disposés autour de la conduite(3) et destinés à introduire dans le flux ascendant de gaz,des globules solides ou liquides de diamétfe et densité telle qu'ils soient pratiquement en suspension dans le gaz,avec en moyenne une très faible vitesse ascentionnelle.Ces globules sont chargés électriquement selon un signe contraire à celui dont on a chargé les particules du gaz à épurer; ;elles se mélangent à ee dernier et attirent les particules.Un moyen parmi d'autres d'obtenir ces globules consiste à disposer sur une plate-forme (8) elle-m8me montée sur des isolateurs électriques(9),un réservoir d'eau(10) et une pompe(11)gla pompe peut être alimentée par la transformation à enroulements séparés(l2).La plate-forme est portée à un potentiel de signe contraire à celui de la charge des particules,au moyen d'une alimentation régulée(l3);;1a pompe alimente un certain nombre d'injecteurs(4) placés autour de la conduite(3) et au-des-sus du point d'arrivée du gaz.Pour éviter d'une part que le potentiel de la plate-forme ne soit ramené à la masse par un contact des injecteurs(4) avec la paroi de la conduite(3) et d'autre part que le pourtour des injecteurs ne se couvre de poussières des fumées,on a disposé les injecteurs dansun court tube(14) dont ils ne touchent pas les parois,de telle manière que le jet des gouttelettes d'eau entraîne une certaine quantité d'air extérieur à l'intérieur de la conduite(3). Dans la zone de la conduite(3) située au-dessus du jet d'injection des globules,ces derniers séjournent au milieu des partir cules à attirer et ont par rapport à elles une vitesse très faible;en conséquence ils sont dans de bonnes conditions pour capter les particules les plus fines. Lorsque le gaz arrive en haut de la conduite(3) il est évacué par la conduite(5) de plus faible section vers un séparateur (6) qui récupére les globules.Ce séparateur peut étre une simple chambre de décantation pour des globules solides calibrés ou encore un multicyclone pour des globules liquides. Les globules peuvent ensuite être régenérés par lavage,s'il s'agit de solides ou par exemple par décantation s'il s'agit d eau. Il faut noter qu'un effet secondaire de dissolution sélective de certaineswvapeurs nuisibles peut être obtenu en utilisant pour les globules un liquide approprié. REVENDICATIONS Dispositif permettant d'éliminer les particules en suspension dans un gaz,caractérisé par le fait qu'il comporte une conduite dite conduite de coalescence dans laquelle on fait s'interpénétrer le flux de gaz à épurer,chargé notamment de particules fines et difficilles à éliminer,avec un flux additionnel de particules lourdes faciles à éliminer,dites globulessparticules à épurer et globules étant chargés électriquement de signe contraire,de telle manière que les particules à épurer se fixent sur les globules pour être ultérieurement éliminées avec eux. 2 Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que les globules sont des gouttelettes- de liquide,par exemple d'eau 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les globules sont des billes solides ou élastiques. 4 Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les billes sont avant leur introduction dans la tour de coalescence,mouillées de manière à retenir collées les particules à éliminer. Dispositif selon les revendications 2 et 4 ,caractérisé par le fait que le liquide est choisi de manière à - comme effet secondaire - dissoudre certaines vapeurs nocives chargeant éventuellement le gaz à épurer. 6 Dispositif selon les revendications 2 et 3,caracterisé par le fait que les globules sont,avant leur introduction dans la conduite de coalescence,mis en suspension dans un flux d'air ou de gaz additionnel. 7 Dispositif selon les revendications 2 et 3,caracttrisé par le fait que les globules tiennent leur charge électrique du potentiel permanent auquel est porté au moins l'injecteur de billes ou de liquide proprement dit, 8 Dispositif selon les revendications 1 et/ou 6,caractérisé par le fait que le moyen de charger électriquement les particules en suspension dans le gaz à épurer,ou les globules en suspension dans l'air ou le gaz additionnel,est une électrode d'ionisation,formée d'un fil de faible diamétre ou encore d'un barreau muni de pointes et porté au potentiel électrique voulu,par une source électrique régulée. 2 Dispositif selon la revendication 8,caractérisé par le fait de la conduite autour de l'électrode peuvent être portées à un poten tiel électrique de signe contraire à celui de I'électrode,au moyen d'une source électrique régulée. 10 Dispositif selon les revendications 2,3 ou 6,caractérisé par le fait que le moyen de charge électriquement les particules en suspension dans le gaz ou l'air est une source radio active de rayon 13 11 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les globules poussiéreux sont repris,en sortie de la tour de coalescence,au moyen d'un pot de décantation. 12 Disposition selon la revendication 1,caractérisé par le fait que les globules poussiéreux sont repris en sortie de la tour de coalescence,au moyen d'un cyclone.