Brevet FR2478484A1 — publié le 19810925

APPAREIL POUR LE TRAITEMENT DE VAPEURS D'EAU CHARGEES D'AIR ET D'AUTRES VAPEURS ET/OU AEROSOLS POLLUANTS L'invention concerne un appareil pour le traitement de vapeurs d'eau chargées d'air et d'autres vapeurs et/ou aéro- sols de liquides polluants dont le point d'ébullition est supérieur à celui de l'eau. Le rejet à l'atmosphère de ces vapeurs constitue souvent une nuisance pour l'environnement mais surtout représente un important gaspillage d'énergie. De nombreuses tentatives ont été faites pour résoudre ce problème. Dans le but de réduire la pollution de ces effluents, certains ont envisagé de les brûler, solution qui s'avère cependant d'un coût énergétique prohibitif, la vapeur d'eau devant être également portée à la température de combustion des effluents polluants. Une autre possibilité consisterait à condenser ces vapeurs, permettant également de récupérer leur chaleur latente. Les performances d'un tel échangeur seraient cependant extrêmement réduites du fait de la présence dans la vapeur d'eau, d'air et d'effluents ayant une tension de vapeur supérieure à celle de l'eau. De plus, le condensat ainsi obtenu serait fortement polluant et pratiquement inutilisable. L'invention concerne un dispositif visant à combiner la récupération d'énergie et la suppression de la nuisance pour l'environnement. Ce dispositif consiste en un ensemble collecteur des vapeurs d'eau à traiter, un filtre coalesceur-déflegmateur, un bassin collecteur du filtrat, une chambre de condensation des vapeurs filtrées, équipée de pulvérisateurs dweau,et un ensemble de récupération des vapeurs non condensables. Les friteuses utilisées pour la cuisson dans l'indus- trie alimentaire constituent un exemple particulièrement séduisant d'application, qui nous permettra de décrire plus aisément les avantages du dispositif. Il est bien entendu que cet exemple n'est pas limitatif et ne saurait en rien restreindre la portée du brevet. Les friteuses fonctionnent de la façon suivante: (voir schéma) Elles sont constituées d'un bac (1) rempli d'huile végétale (2) maintenue à une température d'environ 180'C au moyen d'un échangeur (3) (huile/vapeur ou huile/fluide thermique). L'expérience a montré que de 40 à 80 % de la consomma- tion énergétique de ces friteuses est perdue à la cheminée sous forme de vapeur d'eau. Une hotte (4) placée au-dessus de ce bac recueille les vapeurs d'eau dégagées lors de la cuisson des aliments et les rejette à l'atmosphère au travers d'une cheminée (5). Les aliments pénètrent en continu dans le bain par des orifices d'entrée (6) et de sortie (7), qui ne permettent pas de rendre la hotte tout à fait étanche. Afin d'éviter le passage de vapeur à l'ambiance, une légère dépression doit être maintenue sous la hotte. Une certaine quantité d'air y pénètre et vient se mélanger à la vapeur d'eau dégagée lors de la cuisson. Cette introduction parasite doit d'ailleurs être limi- tée au maximum afin d'éviter une oxydation rapide de l'huile. Le bouillonnement important du bain durant la cuisson provoque un entrainement de gouttelettes et de vapeurs d'huile dans la vapeur d'eau. De plus, cet air se sature également en huile,- formant ainsi un effluent polluant et incondensable. L'invention concerne un appareil à placer au-dessus de la hotte et destiné à traiter l'effluent de manière à le rendre inoffensif pour l'environnement. L'appareil permet en outre de restituer l'énergie contenue dans les vapeurs sous forme d'eau chaude utilisa- ble. Cet appareil sera construit de la façon suivante Une ouverture pratiquée au sommet de la hotte permettra aux vapeurs de pénétrer dans l'appareil. Celles-ci traverseront tout d'abord un filtre à effet coalesceurd6flegmateur (8) laissant passer la vapeur d'eau mais interceptant les gouttelettes et les vapeurs d'huile. Un déflecteur (9) en forme de coupole sera placé au bas du coalesceur afin de récupérer le filtrat dans un bassin collecteur (10). Ce filtrat, composé des huiles et graisses et d'une faible quantité d'eau, est envoyé vers un séparateur par gravité (11), les graisses étant évacuées par (11ter) et les eaux par (libis). La vapeur d'eau ainsi débarrassée de l'huile passe ensuite dans un condenseur (12) fonctionnant de la façon suivante: De l'eau sera pulvérisée au moyen-de gicleurs à fine dispersion (13) à travers une enceinte (14) également tra- versée par la vapeur et comprenant un dome.14a. L'eau aura une température comprise entre 0 et 75 C. Cette pulvérisation va provoquer la condensation de la vapeur d'eau, provoquant ainsi le réchauffement de l'eau pulvérisée. Un bassin collecteur de récupération (15) placé dans le bas du condenseur, en dessous du bord inférieur 14b du dame 14a, recueillera l'eau chaude constituée du mélange de l'eau injectée et des condensats. Cette eau, d'une température maximale de 90 C, sera évacuée au moyen d'une pompe (16) soit vers un réseau d'uti- lisation, soit dans un échangeur eau/eau ou eau/air si l'eau récupérée ne peut être utilisée telle quelle. Un thermostat (17) placé dans la goulotte (15) maintien- dra la température de l'eau constante par action sur une vanne modulante (18) placée sur l'arrivée d'eau de pulvérisa- tion. Les effluents incondensables qui auront franchi le bord inférieur 14b du dôme seront recueillis par une cloche (25b) et aspirés au moyen d'un ventilateur-extracteur (19) situe au sommet de l'appareil. Un dispositif (25) destiné à éliminer les gouttelettes d'eau est placé à l'aspiration de l'extracteur. Afin de limiter au maximum l'introduction d'air, donc d'incondensables,dans l'appareil, un clapet (27) sera instal- lé dans l'aspiration de l'extracteur. Son positionnement est assuré par un détecteur d'introduction d'air-sous la hotte, réalisé de la façon suivante: Une sonde thermostatique (20) sera disposée dans un petit tube (21) traversant la paroi de la hotte. Si celle-ci se trouve en légère dépression par rapport à l'ambiance, un faible passage d'air extérieur froid péné- trera dans la hotte en passant par le tube (21). Si par contre, la hotte venait à se trouver en légère surpression par rapport à l'ambiance, un léger filet de vapeur chaude s'échappera par le tube (21), et sera immédia- tement détecté par le thermostat (20). Un point de consigne judicieusement choisi permettra au régulateur (22) de maintenir la hotte en très légère dépression, limitant ainsi l'entrée d'air au minimum, sans risque de sortie de vapeurs polluantes. La faible quantité d1incondensables s'échappant de l'extracteur sera rendue non polluante au moyen d'un brleur à gaz (23) portant ceux-ci à une température supérieure à 700OC. Le débit du brûleur (23) sera régulé par un thermostat (24) placé dans la tubulure d'échappement des gaz. Pour des installations de grande capacité, un récupéra- teur de chaleur (26) est placé dans la cheminée (5). Ce récupérateur (26) est parcouru par l'eau évacuée par la pompe (16) afin d'en relever la température. REVENDICATIONS 1. Appareil pour le traitement de vapeurs d'eau char- gées d'air et d'autres vapeurs et/ou aérosols de liquides polluants, caractérisé en ce qu'il comprend: - un ensemble collecteur des vapeurs à traiter, compre- nant une hotte munie d'un conduit de départ; - un filtre coalesceurdéflegmateur placé au-dessus du conduit de départ de la hotte, pour séparer la vapeur d'eau des gouttelettes et vapeurs d'huile ou similaires E - un ensemble de récupération des huiles et graisses, comprenant un déflecteur placé en dessous du filtre pour recueillir le filtrat composé d'huiles ou graisses et d'eau, et un bassin recevant l'effluent du déflecteur et muni d'un premier moyen de décharge; - un ensemble de récupération de la vapeur d'eau qui a traversé le filtre, comprenant une chambre de condensation contenant des pulvérisateurs d'eau et un bassin collecteur muni d'un deuxième moyen de décharge; - unensemble de récupération des vapeurs non condensa- bles, comprenant une cloche coiffant le dOme de la chambre de condensation, cette cloche comportant à sa partie supé- rieure une ouverture en communication avec un ventilateur extracteur déchargeant les gaz dans une cheminée. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce aue le filtre coalesceur-déflegmateur est placé à la partie supérieure d'une enceinte située au-dessus de l'ori- fice du conduit de départ de la hotte, et en ce que cette enceinte comporte à sa partie inférieure et le long de son bord une cuvette annulaire intérieure équipée du premier moyen de décharge, surmontée du déflecteur dont le diamètre est inférieur à celui de l'enceinte et dont le bord est situé au-dessus de ladite cuvette annulaire. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de décharge de ladite cuvette annulaire communique avec un séparateur d'eau et d'huile ou de graisse. 4. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chambre de condensation recevant la vapeur d'eau qui a traversé le filtre, est déli- mitée intérieurement par la paroi de l'enceinte qui contient le filtre, et extérieurement par un dôme concentrique à l'enceinte, le bord inférieur du dôme se terminant à quelque distance au-dessus du fond du bassin collecteur qui limite à sa base la chambre de condensation et qui est équipé du deuxième moyen de décharge. 5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les ajutages pulvérisateurs d'eau de la chambre de condensation sont établis dans cette chambre autour de l'enceinte qui contient le filtre et sont alimentés par un conduit comportant une valve placée sous la dépendance d'une sonde thermostatique plongeant dans le liquide du bassin collecteur. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il présente, entre la cloche et le ventilateur extrac- teur, un clapet commandé par une sonde thermostatique placée dans une gaine de diamètre légèrement supérieur à celui de la sonde, ouverte à ses deux extrémités, l'une de ces extré- mités s'ouvrant à l'atmosphère et l'autre s'ouvrant à l'intérieur de la hotte. 7. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble destiné à rendre non polluantes les vapeurs non condensables, placé à la sortie du moyen de décharge de ladite cloche et constitué d'une cheminée débouchant dans l'atmosphère et contenant un brûleur en amont de la sortie de la cheminée. 8. Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la cheminée contient un récupé- rateur de chaleur. 9. Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le récupérateur de chaleur est constitué par un échangeur tubulaire que traverse l'eau recueillie dans le bassin collecteur situé à la base de la chambre de conden- sation.