Brevet FR2482258A1 — publié le 19811113

Installation pour brûler un effluent liquide L'invention concerne une installation pour brûler un effluent liquide, par exemple composé principalement d'huile lourde et d'eau provenant d'un système de filtration d'un combustible liquide, et d'huiles usées de lubrification de moteurs, comme il s'en produit sur les navires à propulsion mécanique, - ou tout effluent lourd riche en carbone dont la bonne combustion ne peut être obtenue que par adjonction d'eau. L'effluent dont il sera principalement question ici est ce que l'on appelle en termes de marine le "sludge", qui contient en moyenne 30 e d'eau, mais cette valeur peut osciller fortement, compte tenu de la décantation qui peut s'opérer dans le réservoir de stockage. Mais, contrairement à ce qui est d'usage dans la plupart des installations d'incinération (avec ou sans récupération de calories), l'appoint d'huile combustible, principalement de gazole, pour soutenir la combustion lorsque le "sludge" contient trop d'eau, est réduit au minimum. L'installation suivant l'invention comprend en combinaison - des moyens propres à brûler l'effluent, comprenant un brûleur à tête de pulvérisation suivant le brevet belge NO 883.105 de la demanderesse, et ses accessoires, notamment une pompe et des conduits d'alimentation ainsi qu'un dispositif d'allumage - un groupe de préparation comprenant un réservoir tampon pour le combustible à envoyer au brûleur et des organes d'apport des constituants de ce combustible et de transport de ce combustible vers le brûleur - un dispositif servant au contrôle des proportions d'eau et d'effluent du combustible envoyé au brûleur, et à la régulation de la composition de ce combustible par addition à celui-ci d'eau et/ou d'huile combustible en fonction des propriétés du mélange finalement obtenu, suivant le brevet belge NO 883.104 de la demanderesse ;; - des tuyauteries de liaison des organes précédents et des vannes et autres accessoires courants installés dans ces tuyauteries. Le réservoir tampon du groupe de préparation est constitué d'une enceinte comportant notamment, reliés à sa partie supérieure, une entrée d'eau, un conduit de débordement, un orifice d'évent et une entre d'effluent ; relié à sa partie inférieure, un conduit de reprise du mélange combustible obtenu, ce conduit contenant une pompe mélangeuse et un dispositif de contrôle, et réalimentant le réservoir à travers une crépine logée dans sa partie supérieure. Le réservoir tampon est équipé avantageusement d'un préchauffeur à serpentin contenu dans la partie inférieure de l'enceinte et alimenté en vapeur à partir de l'extérieur de l'enceinte. L'invention sera décrite ci-après dans une forme de réalisation donnée a titre d'exemple en s'aidant du dessin qui représente de façon purement schématique l'ensemble de l'installation. Sur ce dessin ne figurent que les éléments indispensables à la compréhension de l'invention, et il va de soi qu'en pratique, l'installation pourra comprendre nombre d'accessoires, comme le comprendront facilement les spécialistes, sans échapper pour autant à la portée de l'invention. L'installation comporte un brûleur désigné dans son ensemble par 1 et qui comprend en fait un brûleur à tête de pulvérisation sonique la, tel que décrit dans le brevet précité NO 883.105 et dont il ne sera donc pas donné de description ici ; un brûleur pilote lb ; et deux brûleurs auxiliaires 1c et id qui sont des brûleurs de secours a gicleurs à pulvérisation mécanique. Les brûleurs lb, lc et id sont alimentés en gazole à partir d'une Source 10. Le brûleur principal la est alimenté en air comprimé à une pression de 2 à 4 bars à partir d'une source 11. Cet air produit dans la tête de pulvérisation une onde à une fréquence comprise entre 12.000 et 20.000 Hz qui produit la pulvérisation du combustible, comme indiqué dans le brevet précité. L'alimentation du brûleur en combustible liquide qui, comme on l'a dit, contient en moyenne 30 % d'eau, se fait par le conduit 12 contenant une pompe d'alimentation volumétrique tournant à très faible vitesse. Cette vitesse inférieure à 200 tours/minute évite une usure rapide de la pompe, qui autrement serait à craindre en raison des caractéristiques des produits véhiculés. Une vanne 14 est montée en amont de cette pompe. Le combustible liquide arrive par le conduit 15 équipé d'une vanne 16, de la partie inférieure d'un réservoir tampon indiqué de façon générale par 2.L'enceinte de ce réservoir comprend à sa partie supérieure un conduit d'arrivée d'eau 20, un conduit de débordement 21 et un conduit d'évent 23. L'effluent arrive au réservoir par le conduit 22. Une pompe mélangeuse 4, alimentée par le départ de combustible 15, refoule une partie de ce combustible, par le conduit 5, dans la partie supérieure de l'enceinte, audessus d'une crépine 6. Le conduit 5 contient la troisième partie essentielle de l'installation, désignée dans son ensemble par 3. I1 s'agit d'un dispositif de contrôle dont le principe de fonctionnement fait l'objet du brevet précité N" 883.104 et dont la description détaillée ne sera donc pas répétée ici. Les conduits d'apport des liquides d'appoint (eau ou huile combustible) sont désignés par 30 et 31. Ces liquides d'apport sont, comme indiqué dans ledit brevet, admis l'un ou l'autre dans le combustible refoulé par la pompe 4, par un organe différentiel commandé par un organe sensible en fonction des variations de la capacite d'un condensateur traversé par le liquide refoulé par la pompe 4. Cette capacité varie avec la teneur en eau de ce liquide. La pompe de circulation 4 réalise l'émulsion dans l'enceinte 2, aussi rapidement que possible, avec des proportions aussi proches que possible de 30 % d'eau et de 70 % d'huile et, à cette fin, la pompe 4 est à débit très élevé, de l'ordre de 30 à 50 fois le débit du brûleur. L'huile, dans l'application ici décrite, se compose d'huile lourde et d'huile de lubrification usée. Le réservoir est équipé en outre d'un serpentin de réchauffage 24 alimenté en vapeur de l'extérieur par le conduit 25 dont le condensat s'échappe en 26. La température du produit chauffé par le serpentin ne doit pas dépasser 900C. On a prévu pour la contrôler deux thermostats 27 et 28 dont l'un contrôle la température du produit et l'autre la température minimale. Ce thermostat déverrouille la pompe de circulation 4 et le démarrage du brûleur la. Le réservoir 2 est en outre équipé d'un contrôleur de niveau très bas, 29a, qui évite de découvrir le serpentin de réchauffage lors de la vidange du réservoir ; d'un contrôleur de niveau bas, 29b, qui commande l'alimentation du réservoir soit en "sludge", soit en combustible lourd ; et d'un contrôleur de niveau haut, 29c, qui arrête l'alimentation du réservoir. I1 y a lieu de remarquer que lorsque le réservoir se vide et que l'on arrive au niveau d'alimentation, le combustible qui reste dans le réservoir, soit 70 % de la capacité totale, a un PCI (pouvoir calorifique inférieur) de 7000 Kcal/kg (soit 30 % d'eau et 70 % d'huile) lorsque par accident ce qui constitue l'alimentation se trouve être de l'eau pure ; on aurait 70 % à 7000 Kcal/kg + 30 % à 0 Kcal/kg. Le mélange ainsi obtenu reste combustible, correspondant à un PCI voisin de 5000 Kcal/kg. I1 est important que le produit reste parfaitement combustible, limitant ainsi le fonctionnement du brûleur pilote d'allumage qui, en cas de mélange trop pauvre, doit assister la combustion. I1 va de soi que l'installation telle que décrite sera en pratique complétée par d'autres équipements, mais ils ne seront pas décrits ici, attendu qu'ils ne font pas partie en eux-mêmes de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour brûler un effluent liquide constitué d'huile lourde ou d'un autre produit riche en carbone, avec addition d'eau, notamment le produit dit "sludge" qui contient en moyenne 30 % d'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison - des moyens propres à brûler l'effluent, comprenant un brûleur (1) à tête de pulvérisation (la) et ses accessoires, notamment une pompe et des conduits d'alimentation (12) ainsi qu'un dispositif d'allumage - un groupe de préparation comprenant un réservoir tampon (2) pour le combustible à envoyer au brûleur et des organes d'apport des constituants de ce combustible (20, 21, 22, 23) et de transport (4, 15, 6) de ce combustible vers le brûleur - un dispositif (3) servant au contrôle des proportions d'eau et d'effluent du combustible envoyé au brûleur, et à la régulation de la composition de ce combustible par addition à celui-ci d'eau ou d'huile combustible en fonction des propriétés du mélange finalement obtenu; - des tuyauteries de liaison des organes précédents et des vannes (14, 16) et d'autres accessoires courants installés dans ces tuyauteries. 2. Installation suivant la revendication I, caractérisée en ce que le brûleur à tête de pulvérisation comprend des moyens de conduite de gaz sous pression et des moyens de conduite de liquide sous pression, et une cavité de résonance pour la production d'ondes de fréquence supérieure au seuil audible, les moyens de conduite du liquide sous pression étant disposés périphériquement autour des moyens de conduite du gaz sous pression. 3. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le réservoir tampon (2) du groupe de préparation est constitue d'une enceinte comportant notamment, reliés à sa partie supérieure, une entrée d'eau (20), un conduit de débordement (21), un orifice d'évent (23) et une entre d'effluent (22) , relié à sa partie inférieure, un conduit (12) de reprise du mélange combustible obtenu (15), ce conduit contenant une pompe mélangeuse (4) et le dispositif de contrôle, et réalimentant le réservoir à travers une crépine (6) logée dans sa partie supérieure. 4. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif (3) comprend un condensateur formé par une enceinte recevant le liquide constitué du mélange d'eau et de combustible, cette enceinte ayant une partie de paroi conductrice et une électrode isolée, contenue dans l'enceinte, la partie de paroi et l'électrode étant reliées à un dispositif sensible à la variation de capacité du condensateur formé par l'électrode et la paroi, un dispositif de commande du ou des éléments contribuant à former le mélange, et des moyens de liaison entre le dispositif sensible et le dispositif de commande. 5. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le réservoir tampon est équipé d'un pré- chauffeur à serpentin (24) contenu dans la partie inférieure de l'enceinte et alimenté (25) en vapeur à partir de l'ex térieur de l'enceinte. 6. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le réservoir comporte deux thermostats (27, 28) dont l'un règle la température du contenu du réservoir, et l'autre la température minimale. 7. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le réservoir est équipé d'un appareil contrôleur de niveau très bas (29a) pour éviter de découvrir le serpentin de réchauffage ; d'un appareil de contrôle de niveau bas (29b), qui commande l'alimentation du réservoir en "sludge" ou en combustible ; et d'un appareil de contrôle de niveau haut (29c), qui arrête l'alimentation du réservoir. 8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le réservoir est équipé de deux thermostats, dont l'un règle la température du mélange contenu dans le réservoir et l'autre la température minimale, ce dernier thermostat commandant la pompe de circulation (4) et le démarrage du brûleur (la). 9. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la pompe (4) d'alimentation du brûleur est une pompe volumétrique à vitesse variable, de l'ordre de moins de 200 tours/minute. 10. Installation suivant ltune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la pompe mélangeuse ou de circulation (4) a un débit de 30 à 50 fois celui du brûleur.