Brevet FR2327502A1 — publié le 19770506

La présente invention concerne un procédé de refroidis serment de gaz ou deftuées par évaporation d'un liquide. Le gaz ou les futées peuvent autre ceux produits au cours des procédés de fabrication dans les industries sidérurgiques, ciientières ou autres. I1 stagit donc des industries qui doivent refroidir un gaz avant de l'épurer et/ou de l'utiliser comme réactif, coubustible ou de le rejeter à l'atxosphère. On connatt différents procédés de refroidissement des gaz. Ces procédés ont recours au rayonnement, à la convection ou à l'évaporation d'un liquide au sein du gaz. Les procédés par rayonnement et par convection exigent des conduits refroidis, du type water-Jacket par exemple. La construction de ces conduits, qui sont lourds, est onéreuse et exige de prévoir la circulation d'un fluide de refroidisseient. Cette circulation doit autre parfaitement réglé pour éviter des points chauds qui risqueraient de détériorer le conduit. En outre, il est nécessaire d'utiliser un fluide qui ne dépose pas de résidu sur la paroi refroidie du conduit, résidu qui, par diminution de la conduction calorifique, crée des points chauds. De plus, il faut dépenser de l'énergie pour faire circuler le fluide de refroidissement, et utiliser des dispositifs d'évacuation des calories du fluide de refroidissement (aéroréfrigérants, par exemple, ou expulsion de vapeur d'eau avec remplacement par la quantité équivalente d'eau de qualité chaudière). Les procédés par évaporation d'un liquide sont très intéressants lorsqu'ils sont compatibles avec les impératifs du processus de fabrication. Des procédés connus utilisent la pulvérisation mécanique du liquide par de multiples injecteurs de liquide sous pression. Mais le risque de bouchage des petits orifices de ces inJecteurs exige que le point de pulvérisation du liquide soit situé de telle sorte qu'un argot de la pulvérisation ne mette pas en danger l'enceinte où se réalise cette pul vérisation. Par sécurité, on n'utilise donc ce procédé de refroi pissement de gaz par évaporation de liquide que lorsque les gaz sont à une température inférieure à celle qui met en danger l'enceinte de pulvérisation (7000C, par exemple, pour une enceint eu t81e d'acier) si celle-ci vient à s'arrenter pour cause de bouchage des injecteurs, On est donc conduit, dans ce cas, à prérefroidir les gaz par rayonneient et convection jusqu'à une température intermédiaire de sécurité, puis à parfaire le refroidissenent des gaz par le procédé par évaporation. On retrouve donc les inconvénients cités plus haut du procédé par rayonnement et convection. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, c'est-à-dire de réaliser un procédé de refroidis semant des gaz permettant d'utiliser l'évaporation d'un liquide dans les gaz, offrant une sécurité telle que l'on peut en pratique éviter totalement d'utiliser les conduits de gaz refroidis par circulation d'un fluide. A cet effet, l'invention a pour obJet un procédé de refroidissement de gaz très chaudspar évaporation d'un liquide, caractérisé en ce que l'on produit, très près du point de captage des gaz très chauds issus d'un procédé de fabrication quelconque, au moins une nappe de brouillard de liquide pulvérisé par la rencontre d'au moins deux Jets de liquide, et lton fait traverser cette nappe de brouillard par les gaz à refroidir qui vaporisent les gouttelettes de liquide du brouillard. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le brouillard de liquide pulvérisé est réalisé dans une partie ascendate du conduit d'évacuation des gaz directement au-dessus de la sortie desdits gaz d'un four ou d'un réacteur. L'invention a aussi pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend une portion de conduite servant à capter les gaz très chauds issus d'un four ou d'un réacteur, suivie d'une enceinte de préférence métallique où deux Jets concourants produisent le brouillard de liquide, ladite enceinte étant Munie d'un dispositif d'évacuation du liquide en surplus non vaporisé. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la conduite de captage est munie d'une gouttière collectant le surplus de liquide non vaporisé. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la conduite de captage est mobile par rapport à l'enceinte. Afin de mieux faire comprendre l'invention, on en décrira ci-dessous des iodes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexés dans lesquels La Fig. 1 est une vue très schématique d'un dispositif de refroidissement constitué par une conduite de captage, une enceinte de traitement et deux Jets concourants produisant un brouillard ; et La Fig. 2 est une vue analogue d'une variante du dispositif de la figure 1, dans laquelle la conduite mobile de captage sert à recueillir le liquide en surplus. La figure 1 représente un convertisseur d'aciérie 1 produisant des gaz très chauds 2 dirigés par une conduite de captage 3 vers l'enceinte de refroidissement 4, dans laquelle est produit un brouillard 5a d'eau pulvérisée au moyen de deux inJecteurs opposés 5, alimentés par une conduite 6 à partir d'un réseau ou d'une pompe, non représentés. La conduite de captage 4 est agencée et conformée de telle manière que le convertisseur peut tourner sans la toucher dans le sens de la flèche F. L'ensemble des inJecteurs 5 et de leur conduite 6 est fixé de façon démontable à une plaque 7 sur une paroi de l'enceinte 4. Un ventilateur, non représenté, situé en aval de ltenceinte 4, oblige les gaz 2 à traverser le brouillard 5a. L'eau en surplus 8 coule le long des parois de l'en- ceinte 4 et est recueillie dans un tube 9 où, par l'intermédi- aire d'un Joint hydraulique 10, afin d'éviter les rentres d'air, elle est évacuée dans une rigole 11. On voit que les gaz très chauds 2, après avoir été captés par la conduite 3, sont obligés de traverser le brouillard 5a et se trouvent en 12, à l'aval de celui-ci, chargés en vapeur d'eau donc refroidis, par la perte d'une quantité de chaleur correspcndaut à celle nécessaire pour vaporiser l'eau dont ils sont chargés. La figure 2 représente un convertisseur 1 dont les gaz sont captés par une conduite 13 déplaçable vers le haut, sur l'enceinte 4, par l'intermédiaire d'un Joint annulaire hydraulique non représenté, par des moyens également non représentés, afin de permettre le basculement du convertisseur. Ladite conduite 13 est munie à sa partie basse d'une gouttière intérieure annulaire 14 permettant de recueillir l'eau en surplus; cette eau est évacuée par le tube 9, comme dans le cas de la figure 1. Les avantages du procédé etisposttif sont importants. La conduite 3 est très courte. Elle peut titre soit en matériaux réfractaires, soit en létal refroidi par circulation d'eau. On peut momie, dans ce dernier cas, utiliser l'eau an surplus 8 pour 1à refroidir par ruissellement du cOté opposé à la face exposée au passage des gaz. Cette conduite 3 est donc d'un poids très réduit. Les injecteurs 5 sont de gros diamètre. On peut donc utiliser une eau brute non filtrée et non traitée chimiquement. La pression d'utilisation est beaucoup plus faible que celle nécessaire dans le cas de l'usage de pulvériaateurs mécaniques à petit orifice. L'eau en surplus 8 coule touJours sur les parois de l'enceinte 4 et les protège contre un échauffement par rayonnement et conduction des gaz très chauds 2. Le dispositif est rustique, plus léger que les dispositifs connus, et exige donc moins de charpentes de soutien. - Revendications 1. Procédé de refroidissement de gaz très chauds par évaporation d'un liquide,caractérisé en ce que l'on produit très prés du point de captage des gaz au moins une nappe de brouillard de liquide pulvérisé par la rencontre d'au moins deux jets de liquide, et que l'on fait traverser cette nappe de brouillard par les gaz à refroidir. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le brouillard de liquide pulvérisé est réalisé dans une partie ascendante du conduit d'évacuation des gaz directement au-dessus de la sortie desdits gaz d'un four ou d'un réacteur. 3. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une portion de conduite servant à capter les gaz très chauds issus d'un four ou d'un réacteur, suivie d'une enceinte, de préférence métallique, où deux jets concourants produisent un brouillard de liquide, ladite enceinte étant iwiie d'un dispositif d'évacua- tion du liquide en surplus, non vaporisé. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite de captage est munie d'une gouttière collectant le surplus de liquide non vaporisé. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la conduite de captage est mobile par rapport à l'enceinte.