Brevet FR2468398A1 — publié le 19810508

Laveur de gaz. La présente invention se rapporte d'une façon gé- nérale aux laveurs de gaz. Les laveurs de gaz, aussi dénommés dépoussiéreurs par voie humide, sont des appareils ayant pour but la sé- paration des particules solides en suspension dans un gaz, en vue de l'épuration de celui-ci. Plusieurs types de laveurs de gaz sont connus. Selon l'un de ces types, l'appareil comporte des moyens produisant un ou plusieurs rideaux d'eau qui sont traver- sés par le gaz à épurer. Au moment o ce gaz traverse ce rideau d'eau, les particules solides sont mouillées par l'eau, et ainsi retenues par le liquide. Toutefois, il se produit lors du passage du gaz un entraînement inévitable de gouttelettes d'eau, ce qui exige une séparation ulté- rieure du gaz et des gouttelettes. Le même problème se pose, et même d'une façon plus critique encore, dans les appareils agissant par mélange de gaz et d'eau, notamment par pulvérisation d'eau dans un trajet suivi par le gaz. Dans ce cas également, des moyens assurant la séparation du gaz et des gouttelettes d'eau entraînées sont néces- saires. Enfin, il est également connu de réaliser des ap- pareils agissant par contact du gaz avec une surface mouillée. Dans un tel cas, les particules solides en sus- pension dans le gaz sont mouillées et retenues lors du contact de ce gaz avec la surface mouillée. Ces appareils évitent en grande partie un entraînement de gouttelettes d'eau et ainsi la nécessité de prévoir en aval du laveur des moyens de séparation comme précédemment. Toutefois, un inconvénient réside dans la faible efficacité alors obtenue. Pour le traitement d'épuration de volumes de gaz relativement importants, il est ainsi nécessaire de pré- voir de grandes surfaces mouillées de contact avec le gaz, de sorte que l'encombrement de ces appareils est important. Le but de l'invention est d'apporter des perfec- tionnements aux appareils de ce dernier type, notamment en vue d'augmenter leur efficacité, ce qui permet de ré- duire leur encombrement pour le traitement de volumes de 246839E gaz donnés, sans que se pose le problème de la séparation ultérieure du gaz et des gouttelettes de liquide qui au- raient pu être entraînées par celui-ci. L'invention est matérialisée dans un laveur de gaz comprenant une enceinte ainsi que des moyens dirigeant un flux de gaz sur une surface mouillée prévue dans cette en- ceinte en vue de la rétention des particules solides en suspension dans ce gaz pour l'épuration de celui-ci, ca- ractérisé en ce que la surface mouillée est ménagée par des gouttières de ruissellement d'eau ou d'un autre liqui- de, inclinées sur la verticale et disposées de manière à former au moins deux rangées de gouttières dans lesquel- les les gouttières sont placées en quinconce, afin de constituer des chicanes placées dans le trajet d'écoule- ment du gaz, obligeant celui-ci à progresser selon un trajet sinueux en subissant chaque fois une déviation sensiblement en contact avec la surface mouillée ménagée par les gouttières. Suivant une disposition paraissant avantageuse, des déflecteurs sont montés dans le trajet d'écoulement du gaz en amont de la première rangée de gouttières, de manière à canaliser et à concentrer l'écoulement du gaz vers les gouttières de cette première rangée. Suivant une autre particularité, les gouttières placées en quinconce des rangées successives ont une lar- geur telle ou sont conjuguées à des moyens formant déflec- teurs disposés de façon telle que le gaz ne puisse pas traverser le jeu de rangées de gouttières selon un trajet rectiligne ou sensiblement rectiligne. Lorsque le gaz chargé de particules en suspension subit une déviation sensiblement au contact de la surface mouillée formée par une gouttière dans laquelle il se pro- duit un ruissellement d'eau, les particules solides vien- nent, par un effet d'inertie ou de centrifugation, en con- tact avec la nappe d'eau ruisselant dans la gouttière et sont ainsi mouillées et retenues par celle-ci. Par contre, le gaz ne peut pas entraîner avec lui de gouttelittès- d'eau ou d'autres liquides, de sorte qu'une séparation ultérieure n'est pas nécessaire pour des vitesses d'air de quelques mètres/seconde. Pour des vitesses plus éle- vées, des gouttières parallèles aux gouttières de ruis- sellement sont aménagées pour recueillir ces gouttes et les conduire par gravité jusqu'au bac inférieur. Les recherches effectuées ont montré que l'on ob- tient de cette manière, du fait de la conjugaison des changements de direction du flux d'air et du contact ré- pété avec des nappes d'eau, un rendement particulièrement élevé d'épuration du gaz par fixation des particules en suspension, ce qui permet ainsi de traiter des volumes de gaz importants au moyen d'appareils de faible encombre- ment. Etant donné par ailleurs que les gouttières sont inclinées sur la verticale, l'eau qui ruisselle dans ces gouttières n'a pastendance à s'en décoller, même sous l'effet du flux de gaz dirigé sur elle, de sorte qu'on évite, comme indiqué ci-avant, un entraînement de goutte- lettes d'eau par le gaz et les problèmes qui en résultent. Bien que les gouttières puissent avoir des sec- tions droites diverses, il semble que des résultats par- ticulièrement satisfaisants soient obtenus avec des gout- tières comprenant un fond plat et des rebords en principe perpendiculaires à ce fond, munis éventuellement de becs de concentration du flux d'air. Cette disposition permet d'obtenir en effet une surface mouillée maximum, avec une bonne retenue de l'eau. Suivant une autre particularité dé l'invention, il est prévu pour l'alimentation en eau ou autre liquide des diverses rangées de gouttières un bac supérieur à déversoir multiple, dans lequel une paroi latérale du bac a une forme présentant des décrochements de façon à re- lier successivement les bords supérieurs réglables indi- viduellement en hauteur de toutes les gouttières des différentes rangées. On a, de cette manière, la certitude que les débits obtenus dans les différentes gouttières vont être parfaitement uniformes pour un niveau donné dans le bac au-dessus de l'extrémité supérieure de ces gouttières. Suivant une autre particularité encore, les gouttières pénètrent à leur extrémité inférieure dans l'eau contenue dans un bac inférieur, ce qui évite ainsi toutcontact du gaz avec un rideau d'eau qui ne serait pas en cours de ruissellement dans une gouttière, et par con- séquent tout entraînement de gouttelettes. De préférence, des moyens tels qu'un groupe moto- pompe ou un dispositif analogue sont prévus pour prélever l'eau au bac inférieur et pour la transférer dans le bac supérieur, afin d'assurer un ruissellement d'eau sensi- blement en circuit fermé; d'une manière réduisant ainsi la consommation d'eau requise pour l'épuration du gaz. On conçoit toutefois-que, du fait de la fixation par l'eau des particules solides en suspension dans le gaz, il se produit dans le bac inférieur une accumulation de solides. Si la densité de ces solides est élevée, ils vont se déposer au fond du bac et ils pourront &tre éva- cués par un soutirage partiel de l'eau du bac inférieur, qui peut être renouvelée en partie par de l'eau fraîche. Si les solides en suspension flottent sur l'eau, une telle évacuation par soutirage par le fond du bac n'est plus possible. Suivant l'invention, il est prévu en combinaison avec ce bac inférieur un tuyau d'écoulement qui traverse le fond du bac et qui porte vers son extré- mité supérieure un déflecteur présentant une légère coni- cité orientée vers ce tuyau d'écoulement, couvrant une partie importante de la section droite du bac et conjugué à une vanne rapide pouvant obturer ou ouvrir de façon sé- lective cet orifice supérieur du tuyau d'écoulement. Ce déflecteur se trouve à l'intérieur de l'eau du bac infé- rieur, à une certaine distance du niveau normal de cette eau. Des moyens tels qu'un vérin sont prévus pour la com- mande de la vanne rapide. Des recherches ont montré que l'ouverture de cette vanne rapide permettait, lors d'une accumulation de particules solides à la surface de l'eau du bac inférieur, une évacuation de ces particules par écrémage, par l'effet d'aspiration réalisé du fait de l'écoulement rapide dans le tuyau inférieur. Suivant une autre particularité encore, afin d'é- viter toute influence de la pression ou de la dépression exercée sur le gaz lors d'un écoulement par trop-plein à partir du bac inférieur, il est prévu en combinaison avec celui-ci un bac latéral communiquant avec le bac infé- rieur principal au-dessous de la surface normale de l'eau. Bien qu'un laveur de gaz du type suivant l'inven- tion puisse constituer un appareil indépendant, il peut être judicieusement combiné à certains appareils exis- tants, notamment à un séchoir pour produits granuleux. Dans ce cas, le laveur de gaz peut être monté en aval de la colonne du séchoir si l'on considère le sens d'écoule- ment du gaz à travers les cases de cette colonne. Une telle disposition permet au gaz, notamment à l'air, de traverser le laveur sans aucun changement de direction préalable, de sorte que le laveur n'exige qu'une perte de charge du gaz (pression ou dépression) de faible valeur, ce qui permet de réaliser une économie d'énergie par rapport à la plupart des systèmes d'épuration par lavage. On sait que les cases de la colonne d'un séchoir sont alimentées en air chaud pour le séchage des produits granuleux et que, de ce fait, la température de ces pro- duits granuleux va en augmentant de la partie supérieure vers la partie inférieure de la colonne. Il en est de même en conséquence de la température des gaz à la sortie des cases, c'est-à-dire lorsque ces gaz vont traverser le laveur. Ces gaz sont en outre chargés d'humidité et la condensation de la vapeur qu'ils renferment va élever progressivement la température de l'eau qui ruisselle dans les gouttières du laveur, sensiblement à la manière d'un échangeur d'eau à concourant. Il est ainsi possible de récupérer, à partir de l'eau parvenant dans le bac inférieur, l'énergie calorifique qu'elle renferme, ce qui représente un avantage supplémentaire résultant de la combinaison du laveur et d'un séchoir. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, per- mettra de mieux comprendre l'invention. Bien que cette invention soit décrite ci-après dans son application à un laveur de gaz combiné à un séchoir, on comprendra qu'elle concerne également les laveurs de gaz agencés de la manière indiquée constituant des appareils indépen- dants ou combinés à d'autres types d'appareils de trai- tement. La Fig. 1 est une vue en coupe verticale partiel- le d'un laveur de gaz adapté à la sortie d'une colonne de séchoir. La Fig. 2 est une vue en coupe verticale prise dans une direction perpendiculaire à la précédente, par la ligne Il-II en Fig. 1. La Fig. 3 est une vue en coupe horizontale par la ligne III-111 en Fig. 2. Les Fig. 4 et 5 sont des vues de détail schémati- ques en coupe verticale et en plan respectivement du bac supérieur. Sur les dessins, le laveur de gaz désigné d'une façon générale par la référence 1 est monté en aval de la colonne d'un séchoir, indiquée schématiquement en 2 sur la Fig. 1, de telle sorte que les gaz traversant les cases de cette colonne 2 traversent ensuite sans change- ment de direction l'enceinte 3 du laveur de gaz, sous l'action d'un aspirateur 4 qui, dans le cas présent, est monté à la partie inférieure de cette enceinte 3, mais qui pourrait également être disposé à sa partie supérieu- re, comme indiqué en pointillé en 4'. Du fait de la pré- sence de cet aspirateur, le laveur de gaz travaille ici en dépression, mais il va de soi qu'un fonctionnement en pression pourrait également tre prévu. Il est prévu à la partie supérieure de l'enceinte 3 un bac 5 qui est alimenté en eau par un conduit 6 ter- miné à sa partie supérieure par une rampe 7 à partir d'un bac inférieur 8, par l'intermédiaire d'une moto-pompe 9 (Fig. 2) prélevant l'eau à ce bac inférieur 8 à travers une crépine 10. Des vannes et robinets 11 prévus dans le conduit 6 permettent une commande de l'alimentation en eau du bac supérieur 5. Suivant le mode de réalisation considéré, deux jeux ou rangées de gouttières 12, 13 inclinées sur la ver 'canle et dîsps es en quinconce s?éterdent depuis ln cr eu r du bac supetrur 59 comme visible en parti- culice 0-r ls!a Fig. %S, j1 q un point inférieur auquel ces goutîères petrenQ dans l eau contenue dans le bac in:rieL g On a m0ontre Scnetique ent sur les Fige t e@2 le de de fxaien desa2lles g utire Go. 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De cette manière, toutes les gout- tières sont alimentées uniformément en eau à partir de ce bac supérieur 5. Sur les Fig. 1 et 3, on a indiqué par des flèches le flux d'air chargé de particules solides en suspension et d'humidité, provenant des cases du séchoir combiné au laveur et parvenant à l'enceinte 3. On voit que ce flux d'air rencontre d'abord les déflecteurs 17, par lesquels il est canalisé en courants individuels dirigés vers la nappe d'eau ruisselant à l'intérieur de chaque gouttiè- re 12. Cette gouttière 12, constituant un obstacle à l'é- coulement de l'air, oblige celui-ci à changer brusque- ment de direction, sensiblement au contact de cette nappe d'eau. Sous l'effet de leur inertie, les particules solides en suspension poursuivent leur trajectoire et parviennent jusqu'à la nappe d'eau, par laquelle elles sont mouillées et fixées, pour être entraînées en direc- tion du bas. L'air dévié par les gouttières 12 agissant à la manière de chicanes passe ensuite entre les flasques 16 et est dirigé par le passage ménagé chaque fois entre deux gouttières12 voisines vers les gouttières 13, au droit desquelles un phénomène analogue à celui décrit précédemment se reproduit. On obtient ainsi une sépara- tion efficace des particules solides par rapport à l'air dans lequel elles sont en suspension. Dans l'application particulière décrite ici, l'humidité de l'air subit en outre une condensation au contact de l'eau qui ruisselle dans les gouttières. Du fait de l'inclinaison de ces gouttières sur la verticale, un décollement de la nappe d'eau en cours de ruissellement n'a pas tendance à se produire, mème sous l'effet du courant l'air subissant une déviation au con- tact de cette nappe d'eau. On évite de cette manière, comme indiqué précédemment, tout entraînement de goutte- lettes pouvant exiger une séparation ultérieure. En outre, du fait de la pénétration des gouttières dans l'eau du bac inférieur 8, le gaz ne traverse pas de rideau d'eau pouvant être à l'origine d'un tel entraînement de goutte- lettes. On voit en particulier sur la Fig. 2 qu'il est prévu, en combinaison avec le bac inférieur 8, un bac de trop.plein latéral plus petit 18, qui communique avec le bac principal 8 par des orifices ou passages 19 disposés au-dessous du niveau normal de l'eau dans ce bac inféri- eur indiqué en 20. Ce bac à trop-plein 18 communique à son tour par un passage supérieur 21 avec un puits d'é- coulement 22 prolongé par un conduit 23 rejoignant un tuyau d'écoulement central de grand diamètre 24. Un conduit 28 d'arrivée d'eau fraîche débouche en outre dans le bac inférieur pour compenser l'évacuation de l'eau et pour maintenir en conséquence de façon permanen- te, dans l'ensemble du laveur, une quantité d'eau en circulation suffisante. Comme indiqué précédemment, il se produit dans le bac inférieur, au cours de l'utilisation, une accumu- lation de particules solides qui résulte de la séparation de ces particules par rapport à l'air. Dans le cas d'un laveur conjugué à un séchoir de produits granuleux, ces particules sont assez légères pour flotter à la surface de l'eau du bac inférieur. Suivant l'invention, et comme montré sur les dessins, le tuyau d'écoulement 24 traverse le fond du bac inférieur 8 pour pénétrer dans celui-ci et il porte vers son extrémité supérieure un déflecteur 25 de grande lar- geur, dont la forme en plan est visible sur la Fig. 3. Ce déflecteur se trouve au-dessous de la surface de l'eau dans le bac inférieur et à une distance de cette surface de quelques centimètres. Il présente en outre en éléva- tion une légère conicité en direction du tuyau d'écoule- ment 24. Une vanne rapide 26 est prévue à la partie supé- rieure du tuyau d'écoulement 24 et peut être actionnée brusquement à l'aide d'un vérin indiqué schématiquement en 27. Cette vanne 26 est normalement fermée. Quand la quantité de particules solides séparées du gaz et accumu- lées dans le bac inférieur est suffisante pour former à la surface de l'eau de ce bac inférieur une couche d'une épaisseur rejoignant le déflecteur, on ouvre brusquement la vanne rapide 26 au moyen du vérin 27. Il se produit alors par le tuyau 24 un écoulement rapide qui, du fait de la section droite importante de ce tuyau d'écoulement crée une aspiration au-dessus du déflecteur 25, en entraînant vers ce tuyau d'écoulement la plus grande partie des particules accumulées en surface, par une action d'écrémage. Ce nettoyage du bac inférieur par évacuation des particules peut donc avoir lieu sans interruption du fonctionnement du laveur et sans devoir vidanger le bac inférieur 8. On voit qu'on dispose ainsi d'un laveur de gaz particulièrement efficace, qui en outre est capable de fonctionner de façon permanente et qui n'exige aucun entretien. Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Laveur de gaz comprenant une enceinte ainsi que des moyens dirigeant un flux de gaz sur une surface mouil- lée prévue dans cette enceinte, en vue de la rétention des particules solides en suspension dans ce gaz pour l'é- puration de celui-ci, caractérisé en ce que la surface mouillée est ménagée par des gouttières (12, 13) de ruis- sellement d'eau ou d'un autre liquide, inclinées sur la verticale et disposées de manière à former au moins deux rangées de gouttières dans lesquelles les gouttières sont placées en quinconce, afin de constituer des chicanes pla- cées dans le trajet d'écoulement du gaz, obligeant celui- ci à progresser selon un trajet sinueux en subissant cha- que fois une déviation sensiblement en contact avec la surface mouillée ménagée par les gouttières. 2.- Laveur de gaz suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que des déflecteurs (17) sont montés dans le trajet d'écoulement du gaz en amont de la première rangée de gouttières (12), de manière à canaliser et à concentrer l'écoulement du gaz vers les gouttières de cette première rangée. 3.- Laveur de gaz suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les gouttières (12, 13) placées en quinconce des rangées successives ont une largeur telle ou sont conjuguées à des moyens formant déflecteurs dis- posés de façon telle que le gaz ne puisse pas traverser le jeu de rangées de gouttières selon un trajet rectili- gne ou sensiblement rectiligne. 4.- Laveur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gouttières (12, 13) présentent une section droite ména- geant un fond plat et des rebords en principe perpendi- culaires à ce fond plat, munis éventuellement de becs (12a) de concentration du flux d'air. 5.- Laveur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour l'alimentation en eau ou autre liquide des diverses rangées de gouttières (12, 13), un bac supé- rieur (5) à déversoir multiple dans lequel une paroi latérale du bac a une forme présentant des décrochements (Sa, 5b, 5c) de façon à relier successivement les bords supérieurs de toutes les gouttières des différentes ran- gées. 6.- Laveur de gaz suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un bac récepteur inférieur (8), les extrémités inférieu- res des gouttières -(12, 13) pénétrant dans l'eau ou l'autre liquide contenu dans ce bac inférieur. 7.- Laveur de gaz suivant les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que des moyens tels qu'un groupe moto- pompe (9) sont prévus pour prélever l'eau au bac infé- rieur (8) et pour la transférer dans le bac supérieur (5) afin d'assurer un ruissellement de l'eau sensiblement en circuit fermé. 8.- Laveur de gaz suivant l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisé en ce que des moyens (28) sont prévus pour assurer une alimentation du bac inférieur (8) en eau fraîche. 9.- Laveur de gaz suivant la revendication 7, carac- térisé en ce qu'il est prévu, en combinaison avec le bac inférieur (8), un tuyau d'écoulement (24) de grande sec- tion portant vers son extrémité supérieure un déflecteur (25) présentant de préférence une légère conicité en direction de l'orifice du tuyau d'écoulement, une vanne rapide (26) associée à des moyens d'actionnement (27) étant combinée à cet orifice, de sorte que l'ouverture de cette vanne rapide provoque, par le tuyau d'écoulement, un effet d'aspiration réalisant un écrémage en surface de l'eau du bac inférieur pour l'évacuation des particules solides flottant à la surface de l'eau. 10.- Laveur de gaz suivant la revendication 7, ca- ractérisé en ce qu'il est prévu, en combinaison avec le bac inférieur (8), un bac de trop-plein (18) communi- quant (en 19) avec ce bac inférieur au-dessous de la surface de l'eau et relié à un conduit d'écoulement du trop-plein (22, 23), afin d'assurer cet écoulement sans influence de la pression ou de la dépression provoquant l'écoulement du gaz. 11.- Laveur de gaz suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est combiné à un séchoir de produits granuleux et en ce qu'il est monté directement à la sortie de la colonne de ce séchoir. 12.- Laveur de gaz suivant la revendication 11, caractérisé en ce que des moyens de récupération sont prévus pour récupérer l'énergie calorifique de l'eau de ruissellement du laveur, chauffée par contact avec le gaz provenant du séchoir et par condensation de l'humidité contenue dans ce gaz.