Brevet FR2380060A1 — publié le 19780908

La présente invention a pour objet un procédé d'épuration par décantation des fumées de four de cimenteries ou industries similaires, lorsque ces fumées sont fortement chargées, à la sortie du four, de poussières et de substances chimiques volatiles. L'invention s'applique en particulier au cas où des alcalis, sous forme de chlorures ou sulfates, sont volatilisés dans les gaz pendant la cuisson des matières, puis sont partiellement ou totalement entraînés par les fumées et sortent du four à une température voisine de leur température de condensation. Ces alcalis constituent un facteur de gene dans lwopération de cuisson car, par condensation sur les poussières des fumées, ils risquent de provoquer à lsintérieurdu four la formation d'anneaux susceptibles de boucher le four. Ce phénomène bien connu a conduit les constructeurs à prévoir dans ce cas des fours longs, sans aucun équipement intérieur et sans échangeur, délivrant des fumées à des températures relativement élevées, de ltordre de 5800 à 7200, c'est-à-dire se situant au niveau ou légèrement en dessous de la température de condensation de ces alcalis. S'agissant de fours en voie sèche, la proportion des poussières contenues dans ces fumées est relativement importante et peut atteindre 15 à 20 96 en poids de la farine introduite. Par ailleurs, la température élevée de ces gaz exclut de les faire passer dès leur sortie du four dans un dépoussiéreur du type élec tro-statique. Comme toutefois, pour des raisons d'économieet pour des raisons aussi de pollution, il convient de récupérer la plus grande partie de ces poussières, on dispose généralement à la sortie du four une ou plusieurs chambres de décantation destinées à permettre, par détente des fumées, la précipitation et la récupération de ces poussières. Ces poussières recueillies sont plus ou moins riches en alcalis suivant la température qui règne dans ces chambres et le degré de condensation des alcalis qui s'y produit. En fait, il est difficile de séparer à la base de ces chambres les poussières qui sont polluées de celles qui le sont moins. Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention vise un procédé d'épuration par décantation remarquable notamment en ce qu'il consiste à opérer une première décantation des fumées par détente dès leur sortie du four, à abaisser ensuite la température des fumées de manière à provoquer ou à accélérer la con#en- sation des substances chimiques, puis à procéder à une deuxième décantation. Le refroidissement des fumées peut être réalisé par mélange d'air frais ou injection d'eau. L'invention vise également les installations d'épuration des fumées d'un four remarquables notamment en ce qu'elles comprennent successivement : une première chambre de décantation dans laquelle les fumées passent directement en sortant du four, un dispositif de refroidissement des fumées permettant d'abaisser la température de ces fumées à une valeur telle que la condensation des substances chimiques soit provoquée ou accélérée et une deuxième chambre de décantation. On voit que l'on peut avoir, dans ces deux chambres, des conditions de vitesse et de température des fumées très différentes, d'où une composition chimique différente pour les poussières qui y précipitent. Notamment, on peut prévoir, dans la première chambre, un calorifugeage des parois, tel que la température qui y règne soit sensiblement celle qui prévaut à la sortie du four, tandis que la deuxième chambre sera exempte de calorifugeage, de manière à aider au refroidissement des fumées et à favoriser la condensation des alcalis. D'autres caractéristiques apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention. Dans les dessins annexes, donnés à titre d'exemple, I,a figure 1 montre en élévation une installation suivant ltinven- tion La figure 2 est une vue en plan de l'installation de la figure t La figure 3 est une coupe suivant la ligne AA de la figure 2 La figure 4 est une coupe suivant la ligne BB de la figure t La figure 5 est une coupe suivant la ligne CC de la figure 1 La figure 6 représente un détail à plus grande échelle de la figure 4. Dans l'exemple choisi, un four rotatif de cuisson (t) de cimenterie est alimenté à sa partie arrière en farine crue à traiter par une tuyauterie ou goulotte d'alimentation (2), elle-même alimentée par une aéroglissière (3) venant d'un silo à farine. Ce four, dont on nta représenté que ltextrémité arrière, est suivi dans le sens d'écoulementdes gaz de combustion (4), par une première chambre de détente (5) briquetée, dont la partie inférieure en forme de trémie (6) comporte des moyens d'évacuation des poussières (7) tels que vis, clapet, etc. Ces moyens d'évacuation sont reliés à un élévateur (8) qui ramène les poussières ainsi recueillies dans une goulotte (9) débouchant dans la goulotte d'alimentation en farine (2). A sa partie supériedre, la chambre (5) communique par un orifice latéral (10) et une conduite de by-pass (11) directement avec la cheminée du f La chambre de détente (5) communique par un orifice (14) et un dispositif de dilution (15) avec une deuxième chambre de détente (io) qui, de préférence, n t est pas isolée thermiquement. Ce dispositif de dilution est formé d'un carneau horizontal (17) dans lequel débouche le conduit de refoulement (18) d'un ventilateur d'air frais de dilution (19), abaissant la température fumées à 350 -450 environ. L'introduction de l'air frais dans ce carneau (17) se fait de pré- férence par deux plaques latérales perforées (20) qui provoquent l'arrivée de l'air de dilution en jets multiples aptes à favori~ ser le mélange de ltair et des fumées. Après le dispositif de dilution (15) le carneau (17) va en largissant de manière à assurer au flux gazeux une vitesse telle qu'à l'intérieur du carneau aucun dépôt de poussières ne puisse se produire. Par ailleurs, les sections de l'orifice (14) dans la chambre (5) et de l'orifice (21) par lequel les fumées diluées entrent dans la chambre (16) sont telles que la vitesse des gaz va en diminuant légèrement de (14) a (21) et cela de manière à faciliter ltécou- lement des fumées d'amont en aval vers le ventilateur de tirage (23) et empêcher ltécoulement inverse accidentel de l'air frais de dilution vers la chambre (5). A sa partie inférieure, la chambre (16) forme, comme la chambre (5), une trémie (24) équipée également de moyens d#évacuation de poussières (25) eux-mêmes raccordes à un silo à poussières ou autre moyen de stockage non représenté. A sa partie supérieure, la chambre (16) communique par un carneau (26) avec l'aspiration du ventilateur de tirage (23) lequel refoule par un conduit (27) dans la cheminée (12). On a représenté schématiquement -en (28) à ltentrée du carneau de dilution (17) un registre permettant d'isoler la chambre (5) du dispositif de dilution (15) lorsque le tirage du four se fait naturellement par la conduite de by-pass (11), le registre à clor che (13) étant ouvert. Dans cette installation, on provoque dans la première chambre (5), par décantation, une précipitation naturelle d'une partie des poussières à la température de sortie des gaz du four, c'est-àdire dans une gamme de températures.comprises entre 5800 et 7200 environ, soit des températures égales ou légèrement inférieures à la température de condensation des chlorures alcalins. Ces derniers ne sont que partiellement condensés dans la chambre (5) et les poussières des gaz ne sont que peu polluées au bas de cette chambre, d'autant que ce sont les poussières les plus grossières c'est-â-dire de dimensions supérieures à 70 à 90/~L qui se déposent en premier. Or, lexpérience prouve que les alcalis ont tendance à se condenser sur les poussières les plus fines des fumées (inférieures à 50 ji ) si bien que le pourcentage d'alcalis accidentellement condensés et polluant les poussières recueillies au bas de la chambre (5) est très inférieur à celui polluant les poussières recueillies au bas de la chambre (16). C'est la raison pour laquelle il est possible de renvoyer les poussières de la chambre (5) dans le four. Par contre, la dilution effectuée en (15) abaisse brutalement la température des gaz, accélère donc la condensation des composés alcalins et provoque, par brassage brutal, grâce aux jets multiples, leur mise en contact avec les poussières. Celles-ci, par détente des fumées dans la chambre (16), décantent et sont recueillies en (25) d'où elles sont évacuées et mises hors du circuit de fabrication. Naturellement, on peut utiliser pour refroidir les fumées du four en (15) tout autre fluide que ltair: : gaz frais, eau pulvérisée, etc. On peut également envisager plusieurs chambres de détente et plusieurs refroidissements successifs. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'épuration des fumées d'un four chargées de poussières et de substances chimiques volatiles, telles que des alcalis, ayant une température de condensation voisine de la tempéra ture des fumées à leur sortie du four, caractérisé en ce que l'on effectue une première décantation par détente des fumées dès leur sortie du four, on abaisse ensuite la température des fumées de manière à provoquer ou à accélérer la condensation des substances chimiques puis on effectue une seconde décan tation par détente des fume os. 2 - Procédé d'épuration des fumées selon la revendication 1, carac térisé en ce que les poussières séparées des fumées au cours de la première décantation sont réintroduites dans le four. 3 - Procédé d'épuration des fumées selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on abaisse la température des fumées, après la première décantation, par dilution au moyen d'air frais. 4 - Procédé dtépuration des fumées selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on abaisse la température des fumées, après la première décantation, par injection d'eau. 5 - Procédé d'épuration des fumées selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'on abaisse la température des fumées, après la première décantation, à une valeur comprise 3lLtre 3500C et 4500C environ. 6 - Installation d'épuration des fumées d'un four chargées de poussières et de substances chimiques volatiles, telles que des alcalis, ayant une température de condensation voisine de la température des fumées à leur sortie du four, caractérisé en ce qu'elle comprend une première chambre de détente dans laquelle les fumées entrent directement en sortant du four, un dispositif de refroidissement des fumées placé à la sortie de cette chambre et une seconde chambre de détente qui reçoit les fumées refroidies, chaqué chambre étant munie, à sa base, d'un dispositif d'extraction des poussières. 7 - Installation d'épuration des fumées selon la revendication 6, caractérise en ce que le dispositif de refroidissement des fumées est constitué par un conduit reliant les deux chambres et un ventilateur refoulant de l'air frais dans ledit conduit. 8 - Installation d'épuration des fumées selon la revendication 4, caractérisée en ce que la section dudit conduit est choisie pour que la vitesse de passage des fumées soit légèrement dé- croissante d'amont en aval dans le sens d'écoulement des fumées 9 - Installation d'épuration des fumées selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que l'air frais est soufflé dans ledit conduit sous forme de jets multiples favorisant le méw lange de l'air et des fumées. 10 - Installation d'épuration des fumées selon la revendication 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que les parois de la première chambre sont calorifugées. Il - Installation d'épuration des fumées selon la revendication 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre,un ventilateur de tirage dont l'aspiration est raccordée à la sortie de la seconde chambre, une cheminée dans laquelle les fumées sont refoulées par ledit ventilateur et un conduit de by-pass reliant directement la première chambre à la chemi née, ce conduit comportant un registre permettant d'isoler la première chambre de la cheminée.