Brevet FR2410512A1 — publié le 19790629

La présente invention se rapporte à une installation pour le dépoussierage des gaz, notamment pour le dépoussiérage des gaz de fumées issus de la combustion de combustibles solides et de déchets, comprenant une gaine montée entre une chaudière et un ventilateur de tirage ou une cheminée, cette gaine comportant un conduit de gaz bruts dont la section décroit progressivement et un conduit de gaz épurés, superposé au premier et dont la section s'agrandit en conséquence, ainsi qu'unie chambre collectrice de poussières agencée au-dessous du conduit de gaz bruts, cette installation comprenant des cyclones, munis d'une entrée tangentielle pour les gaz bruts, logés dans la gaine ou dans le conduit de gaz bruts et qui sont disposés les uns à la suite des autres en plusieurs rangées et agencés en escalier. Dans le cadre des mesures pour la protection de l'envi- ronnement, le règlement administratif de la TA-luft 74 concernant l'installation des foyers nouveaux et les modifications de chaudières déåà existantes prescrit des installations de dépoussierage à haut degré de séparation. Pour le fonctionnement normal des chaudières, le maximum admissible est de 150 mg/m3 ou 300 mg/m3 pour les chaudières à grand volume d'eau. Ces limites sont appli aables pour le cas d'une teneur en oxygène de 7% pour le charbon et de 13% pour le bois. Il est particulièrement difficile de respecter ces limites lors du soufflage de la suie parce que, dans ce cas, les dépoussiéreurs ont à précipiter des quantités considérables de poussières très fines. On connait par la DOS 2 150 733 un dépoussiéreur de ce type dans lequel on peut obtenir un très bon rendement de dépoussièrage en utilisant des petits cyclones munis d'une entrée de gaz bruts tangentielle et déportée vers ltextérieur et qui sont disposés les uns à côté des autres en plusieurs niveaux successifs à l'intérieur de la gaine du filtre. Du fait que l'entrée de gaz bruts de chaque cyclone peut être alimentée librement et uniformément et en raison des vitesses relativement faibles de l'écoulement, on n'a à surmonter que des résistances à l'écoulement suffisamment faibles pour que la perte de charge totale soit minime.La section des ouvertures d'entrée et de sortie du conduit de gaz bruts ou du conduit de gaz épurés ainsi que les dimensions des conduits euxmêmes sont telles que les vitesses sont à peu près égales en tous les points, de sorte qu'il ne se produit aucune aspiration en retour dans la gaine et que la perte de charge des cyclones peut être maintenue à la valeur optimale. Le nombre des cyclones utilisés est choisi en fonction du débit de gaz bruts, de telle manière que chaque cyclone soit chargé à environ 180 à 230 m3/h. Des recherches approfondies ont montré que les chiffres cités ci-dessus représentent un optimum pour les cyclones de ce type. Les conditions pour l'obtention d'un bon degré de séparation dans les installations de dépoussierage de ce type sont que le gaz brut soit à peu près uniformément chargé de poussières et que la poussière qui se dépose aient des grains aussi gros que possible. Ces conditions ne peuvent pas être respectées dans le fonctionnement de tels dépoussièreurs, notamment dans le cas du soufflage de la suie. Or, il est nécessaire de procéder à une phase de soufflage de la suie à intervalles de 5 à 8 heures pour maintenir les installations de combustion en bon état de fonctionnement. On a déjà cherché à atteindre les valeurs limites exigées par les autorités de surveillance ou par la directive TA-Luft 74 en chargeant davantage chaque cyclone individuel ou en augmentant le nombre des cyclones. loutefois, il ntest pas possible d'atteindre les valeurs exigées parce que, dans ces cas, on sort des limites qui permettent d'obtenir le degré de séparation optimum. Le degré de séparation optimum a été atteint avec une charge de 180 - 230 m3 par heure et par cyclone. Même lorsqu'on utilise des installations de dépoussierage électrostatiques, les chiffres exigés ne peuvent être atteints qu'à grands frais. Toutefois, les installations de dépoussiérage électrostatiques sont beaucoup plus coûteuses que les dépoussiéreurs centrifuges à action mécanique, aussi bien en coût de construction qu'en coût d'exploitation. L'invention vise donc à élever le degré de séparation des dépoussiéreurs centrifuges mécaniques tout en conservant la forme de cyclone et le mode de construction des installations de dépoussièrage, de manière à permettre d'atteindre les valeurs limites exigées par les autorités de surveillance et par la directive TA-l;uft 74. L'invention vise également à permettre d'atteindre les chiffres spécifiés, meme pendant la phase de soufflage de la suie. Suivant l'invention, le problème est résolu par le fait que le conduit de gaz bruts et la chambre collectrice de poussières sont divisés à peu près en leur milieu par une cloison tandis que le conduit de gaz épurés est divisé par une paroi décalée par rapport à cette cloison dans le sens de l'écoulement, et en ce qutil est prévu une ouverture dans le fond du conduit de gaz épuré entre la jonction entre la cloison et le fond et la jonction entre la paroi et le fond.En utilisant cette forme de réalisation pour un dépoussièreur, on peut respecter la charge optimale de 180 à 230 m3 par heure et par cyclone pour les deux chambres de filtration. Bes gaz de fumée doivent alors traverser chaque fois au moins deux cyclones et sont très largement débarrassés des poussières entratnées. Il n'est pas nécessaire de modifier les dimensions des cyclones et on peut également conserver la forme extérieure et le mode de calcul de ces installations de dépoussié- rage. Grâce à cette disposition étonnamment simple et avantageuse, on peut atteindre des degrés de séparation de 95 à 97,6 %. On n'aurait pas pu atteindre ees rendements avec des dépoussièreurs mécaniques centrifuges.Même les gaz bruts surchargés de poussières qui sont émis pendant la phase de soufflage de la suie sont très largement débarrassés de leurs poussières gracie à la double épuration qu'ils subissent dans les cyclones. Dans la plupart des cas, la quantité de poussière est ai faible pendant le fonctionnement normal qutil est suffisant de mettre une seule chambre de filtration en circuit. Suivant l'invention, pour garantir cette possibilité, qui est liée à une grande économie d'énergie, on donne à ladite ouverture une largeur inférieure à celle de la gaine, et une dimension inférieure à celle que le conduit de gaz épurés présente dans cette région. De cette façon, l'ouverture peut être, suivant le besoin, fermée et, par exemple réouverte au cours de la phase de soufflage de la suie, au moyen de la paroi qui forme un moyen de réglage. On peut éviter les résistances aérodynamiques lorsque la paroi, ainsi qu'on l'a proposé, est inclinée par rapport à la direction de l'écoulement et incurvée suivant un profil aérodynamique. De cette façon, les gaz de fumée sont envoyés de la première partie du conduit de gaz épurés dans la deuxième partie du conduit de gaz bruts d'une façon appropriée pour éviter la formation de tourbillons ou équivalents. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention qui contribue à éliminer les pertes de charge et les tourbillons, la cloison porte une chicane fixée à la hauteur de l'ouverture de la première rangée de cyclones de la deuxième chambre et ayant un profil favorable à l'écoulement. La disposition et la configuration de cette chicane permet de rendre optimal le guidage des gaz de fumées à leur sortie du conduit de gaz épurés et à leur pénétration dans le conduit de gaz bruts de la deuxième chambre de filtration. Habituellement, le conduit de gaz bruts et le conduit de gaz épurés sont continus dans le sens d'écoulement et ne sont interrompus que par les cloisons. De cette façon, la sortie de gaz épurés se trouve au-dessus de ltentrée de gaz bruts, c'est-à-dire que la gaine elle-meme a une hauteur variable. Suivant une autre caractéristique de l'invention, lorsque la hauteur de l'ensemble de l'installation est limitée par des considérations de construction, le dispositif peut être réalisé de manière que les prolongements du conduit de gaz bruts et du conduit de gaz épurés soient décalés en hauteur.Suivant cette disposition, le prolongement du conduit de gaz épurés peut entre suffisamment déporté vers le bas pour que le bord supérieur de la sortie du conduit de gaz épurés se trouve à la hauteur du bord supérieur du conduit de gaz épurésdans la région de la paroi. Ce moyen permet donc de réduire la hauteur totale. Le montage d'éléments d'étanchéité dans la région o4 les cyclones traversent le fond du conduit de gaz bruts ou du conduit de gaz épurés exige un travail précis et une fixation adéquate des cyclones. Suivant l'invention, ces opérations sont réunies grace au fait que les cyclones sont soudés aux fonds. On obtient de cette façon une moindre dépense de main d'oeuvre, et en même temps qu'une meilleure étanchéité. Notamment dans le cas des grandes installations de dépoussierage il est difficile de maintenir toujours le même écartement nécessaire entre le fond du conduit de gaz bruts et celui du conduit de gaz épurés. Suivant l'invention, ceci est simplifié, jusqu'aux valeurs moyennes, par le fait que la cloison est disposée à peu près en position centrale. Pour les grandes installations de dépoussierage, il est prévu d'utiliser en supplément des tirants qui relient les fonds. La tension de ces tirants peut être réglée après coup en cas de besoin de telle façon que le fond du conduit de gaz bruts et celui du conduit de gaz épurés puissent être maintenus à un écartement constant. L'invention présente l'avantage particulier de n'exiger que quelques modifications minimes pour adapter aux nouvelles con ditions la construction qui avait été adoptée jusqu'à présent avec succès, en supprimant ainsi la nécessité de constructions neuves ou d'extension des installations existantes. La nouvelle installation ou l'agencement donné suivant l'invention aux diverses chambres de filtration ainsi qu'aux conduits de gaz bruts et de gaz épurés se traduit par une réduction de l'encombrement, par une simplification et un allègement de l'infrastructure et, de ce fait, par une réduction des coûts de fabrication. Dans une installation suivant l'invention, les valeurs limites spécifiées peuvent être respectées. Dans le cas de concentrations de poussières particulièrement importantes dans le gaz brut, il est possible de raccorder une troisième chambre de filtration aux deux chambres décrites. Ceci est rendu possible par le fait que, dans la forme de construction décrite, la perte de charge est si faible que lton peut continuer à travailler avec les ventilateurs de tirage déjà en service. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple représente en partie en coupe une installation de dépoussierage suivant l'invention. L'installation elle-même est représentée schématiquement. La gaine 1 prend appui sur une poutre transversale 21 qui est portée par la charpente 22. Bes gaz bruts pénètrent par l'entrée 3 dans le conduit 2 des gaz bruts et sont introduits par l'ouver- ture d'entrée 5 dans le cyclone 4. Bes gaz bruts chargés de poussière sont ainsi mis en mouvement de rotation, les poussières et les gaz se séparent alors l'un de l'autre ; les poussières descendent et passent par l'embouchure 27 du cyclone dans la chambre collectrice de poussière tandis que les gaz épurés sont introduits par le tube de gaz épurés 3 dans le conduit de gaz épurés 10. L'entrée du conduit de gaz bruts est agencée de manière que les ouvertures d'entrée 5 des cyclones soient placées face à cette entrée, ce qui supprime dans une grande mesure les mouvements tourbillonnaires et inconvénients équivalents. De même que la chambre collectrice de poussières 7, le conduit 2 des gaz bruts est divisé à peu près en son centre par une cloison 6. En raison de cette division, il est nécessaire de prévoir à l'extrémité inférieure de la chambre 7 deux tubulures de décharge 16. Bes poussières peuvent être soit mises en sacs, au moyen des tubulures 16, soit envoyées par des conduites à la chau dière. Le cyclone 4 présente dans sa région inférieure une couronne porteuse 25 qui lui assure un appui approprié sur le fond 15 du conduit des gaz bruts. Cette couronne porteuse permet de fixer le cyclone verticalement entre le fond 15 du conduit de gaz bruts et le fond 13 du conduit de gaz épurés. Au moins le tube 33 de gaz épurés est soudé au fond 13 du conduit de gaz épurés. Toutefois, il est également possible de former un cordon de soudure dans la région de la couronne porteuse 25 de manière à obtenir ici également une étanchéité optimale entre le conduit de gaz bruts et la chambre collectrice de poussières 7. Le gaz envoyé au cyclone 4 dans le sens d'écoulement 8 et qui a traversé ce cyclone quitte ce dernier dans la région de la sortie 26 de gaz épurés de ce cyclone et est envoyé au-delà par le conduit de gaz épurés 10. Le gaz subit un changement de direction sous l'effet de la paroi 18 et du déflecteur 20, qui a un profil favorable à l'écoulement, de méme que la paroi 18, et qui envoie directement les gaz à l'entrée 5 du cyclone 9 de la deuxième chambre de filtration. Dans le cyclone 9 se produit une deuxième épuration des gaz, les poussières étant évacuées vers la chambre collectrice de poussières 7. l'eus gaz épurés quittent le cyclone 9 par la sortie de gaz épurés 34 et parviennent, par le prolongement 19 du conduit de gaz épurés et la sortie 11 du conduit de gaz épurés dans le ventilateur de tirage.Pour laisser les gaz passer du conduit 10 des gaz épurés au prolongement 14 du conduit de gaz bruts, est prévue une ouverture 12 dans le fond 13 du conduit de gaz épurés. Cette ouverture 12 est dimensionnée de manière que les gaz ne subissent aucune accélération et, d'autre part, l'ouverture 12 peut éventuellement entre fermée par la paroi 18, qui peut présenter la configuration d'un volet de réglage. Pour renforcer la paroi 18, est prévu un élément de rigidité 23 qui est fixé perpendiculairement sur le fond du conduit de gaz épurés. Cette particularité de construction assure le raidissement nécessaire du fond 13 du conduit de gaz épurés dans la région du prolongement 19 du conduit de gaz épurés ou dans la région de la jonction 30. Il est avantageux que, de même que la paroi 18, la paroi 35 présente un profil aérodynamique afin d'éviter les tourbillons et équivalents dans cette région. L'élément de rigidité 23 est soudé au plafond 28 du conduit 10 de gaz épurés ainsi qu'à la jonction 30. La résistance à l'écoulement est encore réduite par le fait que l'angle 24 du fond du conduit de gaz épurés qui se trouve face à la paroi 18 est arrondi. Il est éventuellement possible de renforcer davantage la région de la jonction 29 ou de l'angle 24 du fond du conduit de gaz épurés en y emboutissant une nervure de renforcement. Toutefois, au total, la cloison 6 a pour effet de raidir le fond du conduit de gaz bruts et le fond du conduit de gaz épurés et de fixer la distance d'écartement séparant ces deux fonds. Dans le cas de grands cyclones, il peut entre avantageux de monter des tirants, indiqués en 17 et représentés schématiquement, entre le fond du conduit de gaz épurés et le fond du conduit de gaz bruts. A l'aide des tirants 17, on peut fixer la distance d'écartement entre les deux fonds et la réajuster en cas de besoin. Bes chambres de filtration 31 et 32 ne sont pas de mEme volume. La même observation est valable pour les chambres collectrices de poussières 7 des chambres de filtration 31, 32. Toutefois, du fait que les vitesses d'écoulement sont relativement faibles, ces différences ne prêtent pas à conséquence. On peut réduire la hauteur de construction de l'ensemble de l'installation en prolongeant le conduit 10 des gaz épurés vers le bas au-delà de la région de l'ouverture 12, de manière que le bord supérieur 36 de la sortie 11 du conduit de gaz épurés se trouve au niveau du sommet 37 du conduit 10 des gaz épurés. Ceci donne la possibilité de monter de telles installations dans des conditions d'espace disponible très défavorables. Bes modifications de volume qui en découlent sont également sans conséquence parce que ces modifications de volume n'entraînent pas de production de mouvements tourbillonnaires ni de changements de direction de l'écoulement. REVENDI CAT TONS 1.- Installation pour le dépoussierage des gaz, notamment des gaz de fumées issus de la combustion de matières solides et de déchets, comprenant une gaine installée entre une chaudière et un ventilateur de tirage ou une cheminée, cette gaine comprenant un conduit de gaz bruts dont la section décroit progressivement et un conduit de gaz épurés superposé au premier et dont la section s'agrandit en conséquence, ainsi qu'une chambre collectrice de poussières placée au-dessous du conduit de gaz bruts, cette installation comprenant des cyclones à entrée tangentielle des gaz bruts, logés dans la gaine ou dans le conduit de gaz bruts, qui sont disposés en plusieurs rangées et agencés en escalier, caractérisée en ce que le conduit (2) des gaz bruts et la chambre collectrice de poussières (7) sont divisés à peu près en leur milieu par une cloison (6) tandis que le conduit (lo) des gaz épurés est divisé par une paroi (18) décalée par rapport à la cloison (6) dans le sens de l'écoulement (8), et en ce qu'il est prévu une ouverture (12) dans le fond (13) du conduit (lO) des gaz épurés, entre la jonction (29) entre la cloison (6) et le fond (13) et la jonction (30) entre la paroi (18) et le fond (13). 2.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce quel'ouverture (12) présente une largeur inférieure à celle de la gaine (1) et des dimensions inférieures à celles du conduit (10) de gaz épurés dans cette région. 3.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi (18) est inclinée sur la direction (8) de l'écoulement et incurvée suivant un profil favorable à l'écoulement. 4.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la cloison (6) porte un déflecteur (20) qui est fixé au niveau de l'ouverture d'entrée (5) de la première rangée (9) des cyclones de la deuxième chambre (31) et est incurvée suivant un profil favorable à l'écoulement. 5.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les prolongements (14 et 19) du conduit (2) des gaz bruts et du conduit (10) des gaz épurés sont décalés en hauteur. 6.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les cyclones (4, 9) sont soudés aux fonds (13, 15). 7.- Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que des tirants (17) sont prévus entre les fonds (13,15).