Brevet FR2517042A1 — publié le 19830527

La présente invention concerne un appareil destiné à utiliser les gaz de fumées provenant de fours électriques, et plus particulièrement un nouvel appareil destiné à être utilisé avec des réchauffeurs à mitraille, qui emploie la chaleur sensible des gaz de fumées provenant de fours électriques de manière à empêcher une pollution secondaire se traduisant par des odeurs délétères et des fumées blanches, c'est-à-dire des gaz d'hydrocarbures, rejetés par le réchauf- feur. Un appareil d'utilisation des gaz de fumées pour des fours électriques utilise habituellement une chambre de com- bustion ou une chambre d'accumulation de chaleur destinée à recevoir les gaz de fumées chauds provenant du four électri- que par l'intermédiaire d'un conduit refroidi par eau, une benne dubréchauffeur destinée à recevoir une partie ou l'en- semble des gaz de fumées chauds provenant de la chambre par l'intermédiaire d'un conduit du réchauffeur et une hotte des- tinée à réchauffer la mitraille logée dans la benne, et un collecteur de poussières raccordé à labenne pour évacuer les gaz de fumées produits par le réchauffage, dans l'atmos- phère après que le gaz a participé à un échange thermique avec la mitraille située dans la benne. La mitraille chargée dans la benne de réchauffage est chauffée directement au contact des gaz de fumées et les huiles, les caoutchoucs, les matières plastiques et les autres matériaux étrangers contenus dans la mitraille sont incomplètement brûlés ou cuits et dégagent- inévitablement des vapeurs ou des fumées blanches et une odeur délétère à l'intérieur des gaz de fumées produits Par conséquents' ils sont libérés dans l'atmosphère, les gaz de fumées en- traînent une pollution secondaire C'est pourquoi il est prévu habituellement une chambre de post-combustion entre la benne du réchauffeur et le collecteur de poussières afin de brûler les huiles, les substances organiques, etc. contenues dans les gaz de fumées produits par le réchauffage. Cependant même si l'on introduit les gaz de fumées par l'intermédiaire d'un conduit principal depuis la chambre d'accumulation de chaleur dans la chambre de post-combustion, les gaz de fumées produits par le réchauffage ne peuvent pas être brûlés complètement avec la seule chaleur des gaz déli- vrée, de sorte que la chambre de post-combustion nécessite l'utilisation d'un brûleur auxiliaire ou analogue Par consé- quent il est impossible de réaliser des économies d'énergie, et l'appareil pose des problèmes par exemple d'entretien. Un but de la présente invention est de recycler les gaz de fumées utilisées pour le réchauffage de la mitraille dans un conduit situé au voisinage d'un four électrique de manière à réaliser le brûlage complet des gaz de fumées du réchauffage et d'éliminer ainsi toute probabilité d'une pollution secondaire. Un autre but de la présente invention est de fournir un système d'entrée de construction simple pour une amenée d'air pour réaliser le brûlage des gaz de fumées produits par le réchauffage. Un autre but de l'invention est de réaliser un mélan- ge de l'écoulement des gaz de fumées produits par le réchauf- fage et de l'écoulement d'air envoyé par l'entrée d'air de manière à régler l'alimentation d'air et à réutiliser les gaz de fumées produits par le réchauffage en remplacement de l'air. Un autre but de la présente invention est de réaliser une distribution efficace de l'air au niveau de la confluence des gaz de fumées produits par le réchauffage et d'une amenée de gaz de fumées chauds de manière à obtenir un rendement élevé de combustion. Un autre but de l'invention est de créer une chambre d'accumulation de chaleur disposée entre la chambre de ré- chauffage de la mitraille et la zone de confluence des gaz de fumées produits par le réchauffage et d'une amenée de gaz de fumées chauds de manière à brûler avec un rendement amé- lioré les gaz de fumées produits par le réchauffage. Un autre but de l'invention est de faire passer éventuellement les gaz de fumées produits par le réchauffa- ge à travers la chambre d'accumulation de chaleur et à tra- vers un collecteur de poussières en direction de l'atmosphè- re de manière à brûler, à un degré aussi élevé que possible, le brouillard d'huile et analogue contenus dans des gaz de fumées produits par le réchauffage et pour contrôler de ce fait la pollution secondaire. D'autres caractéristiques et avantages de la présen- te invention ressortiront de la description donnée ci-après de formes préférées de réalisation de l'invention considérée en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est un schéma montrant dans son ensemble une forme de réalisation préférée de l'invention; la figure 2 est un schéma montrant une modification partielle de la forme de réalisation de la figure 1; la figure 3 est un schéma montrant une autre forme de réalisation de la présente invention; la figure 4 est une vue à plus grande échelle en coupe partielle du dispositif de la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe prise suivant la ligne V-V sur la figure 4; et la figure 6 est un graphique indiquant les composants des gaz de fumées résultant du réchauffage de la mitraille. La figure 1 représente la forme de réalisation préfé- rée de l'invention Les gaz de fumées chauds sont envoyés à partir d'un four électrique 1 par un conduit primaire 3 à une benne 2 pour réaliser le réchauffage de la mitraille qui est chargée dans cette-benne La benne 2 du réchauffeur est installée, avec possibilité d'enlèvement, dans une fosse 4 du réchauffeur Un conduit 5 des gaz de fumées produitspar le réchauffage est raccordé à la fosse 4, c'est-à-dire à la benne 2 Le conduit 5 de circulation des gaz de fumées de réchauffage se subdivise en un conduit d'évacuation 6 et un conduit de recylage 7 Par l'intermédiaire du conduit d'éva- cuation 6, les gaz de fumées produits par le réchauffage et provenant du conduit 5 sont évacués de l'appareil en direc- tion de l'atmosphère par l'intermédiaire d'un collecteur de poussières 8 et d'une soufflante 9 Les gaz provenant du conduit 5 sont également introduits partiellement dans le conduit primaire 3 par l'intermédiaire du conduit de recycla- ge 7 qui contient, dans une partie intermédiaire, un ventila- teur 10. Au voisinage de la jonction entre le conduit primai- re 3 et le conduit de recyclage 7 il est prévu une entrée d'air 11 permettant d'introduire dans le conduit primaire 3, de l'air destiné à brûler les gaz de fumées produits par le réchauffage Le conduit primaire 3 comporte un coude 13 soli- daire du plafond 12 du four électrique 1 et un conduit 15 refroidi par eau et raccordé de façon détachable au coude 13 par l'intermédiaire d'un conduit coulissant 14 L'espace pré- sent entre le coude 13 et le conduit 15 refroidi par eau est utilisé pour constituer l'entrée d'air 11 Le conduit de recyclage 7 est raccordé à une hotte 16 recouvrant le con- duit coulissant 14 et l'entrée d'air 11 De l'air atmosphéri- que est introduit dans le conduit primaire 3 par l'intermé- diaire de l'espace compris entre la hotte 16, le coude 13 et l'entrée d'air 11. Le conduit coulissant 14 peut être monté autour du coude 13 et du conduit refroidi par eau 15 et peut être en- traîné à coulisser axialement sur ce conduit, au moyen d'un vérin non représenté On peut régler la quantité d'air pénétrant dans l'entrée d'air il en faisant glisser le con- duit coulissant 14 En outre il est également possible de régler les dimensions de l'espace présent entre la hotte 16 et le coude 13, alors que la hotte 16 est raccordée de façon hermétique au conduit refroidi par eau 15. Le conduit primaire 3 comporte en outre un conduit 17 du réchauffeur qui s'étend à partir de la benne 2 du ré- chauffeur et comporte un revêtement réfractaire de manière à garantir une résistance à la chaleur et une isolation thermique La chambre 18 d'accumulation de la chaler est interposée entre le conduit 17 du réchauffeur et le conduit refroidi par eau 15 Le conduit d'évacuation 6 et le conduit de recyclage 7 sont équipés de registres papillons respectifs 19 et 20 Le conduit d'évacuation 6 est raccordé à la cham- bre 18 d'accumulation de la chaleur par l'intermédiaire d'un conduit principal 21 Le conduit 17 du réchauffeur et le con- duit principal 21 sont équipés de registres papillons respec- tifs 22 et 23 Les registres papillons 19,'20, 22 et 23 peu- vent être ouverts et fermés de manière à permettre le passa- ge, avec possibilité de réglage; de l'ensemble ou d'une par- tie des gaz de fumées. La forme de réalisation préférée, décrite ci-dessus, fonctionne de la manière suivante. Les gaz de fumées chauds produits dans le four l traversent le coude 13 et le conduit refroidi par eau 15 pour parvenir dans la chambre 18 d'accumulation de la cha- leur puis s'écoulent,en étant subdivisés,dans le conduit 17 du réchauffeur et dans le conduit principal 21 La partie des gaz de fumées s'écoulant dans le conduit 17 réchauffe la mitraille chargée dans la benne 2, puis traverse le conduit et le conduit de recyclage 7 et pénètre dans la hotte 16. Les gaz de fumées produits par le réchauffage, ainsi recyclés, se mélangent à l'air atmosphérique pénétrant par l'espace compris entre la hotte 16 et le coude 13 et néces- saire pour la combustion et pénètrent dans le conduit primai- re 3, c'est-à-dire le conduit refroidi par eau 15, en passant par l'entrée d'air il. Etant donné que les gaz de fumées produits dans le four électrique possèdent une température d'environ 1200 'C au voisinage du conduit coulissant 14,les CO,les huiles et les composés organiques contenus dans les gaz de fumées produits par le réchauffage brûlent efficacement de façon complète lorsqu'ils sont mélangés à l'air Les gaz de fumées brûlés de façon efficace et complète circulent en se partageant à nouveau dans le conduit 17 du réchauffeur et dans le conduit principal 21 Ainsi le gaz est en partie utilisé pour le réchauffage et en partie évacué dans l'atmosphère par le conduit principal 21 par l'intermédiaire du collecteur de poussières 8 Etant donné que cette dernière partie des gaz de fumées est évacuée dans l'atmosphère après avoir traversé la chambre 18 de stockage de la chaleur, les gaz brûlent de façon plus complète, ce qui permet un contrôle de la pollu- tion secondaire. Avec l'appareil indiqué ci-dessus, les gaz de fumées produits par le réchauffage et recyclés sont amenés en con- tact direct avec les flammes des gaz de fumées chauds prove- nant du four 1 et éventuellement se réunissent aux gaz chauds à une température d'au moins 700 'C, à laquelle les huiles et les substances organiques brûlent complètement, ce qui per- met d'éliminer toute odeur, tout brouillard d'huile, toute vapeur ou fumée blanche, etc, sans aucun dépôt sur les sur- faces intérieures des conduites, et ce avec une récupération efficace de chaleur. On suppose maintenant que les gaz de fumées chauds possèdent une température de 12000 C et sont envoyés à un dé- bit de 600 Nm 3/mn (Nm 3 désignant un volume en m 3 de gaz dans les conditions normales de température et de pression), que les gaz de fumées produits par le réchauffage possèdent une température de 2000 C et un débit de Q Nm 3/mn, que l'air est envoyé à une température de 600 C et à un débit de 200 Nm /mn et que l'écoulement de gaz confluantspossède une température de 7000 C et que l'appareil fonctionne conformément à la relation suivante, sur une base simplifiée 1200 x 600 + 200 x 60 + 200 Q = ( 600 + 200 + Q) x 700. Q est alors égal approximativement à 340 N 3/mn Dans le cas indiqué cidessus, la chaleur sensible des gaz de fumées (chaleur spécifique: 0,34 kcal/C Nm /mn) utilisée pour le réchauffage de la mitraille est donnée par 340 x 0,34 x 700 x 60 = 5646 k Wh. En supposant que la quantité de mitraille traitée est de 60 tonnes, cette valeur correspond à 5646/60 Z 94 k Wh/ tonne Lorsque le rendement de réchauffage (quantité de cha- leur utilisée pour le réchauffage/total de la chaleur intro- duite) est égal à 0,3, la puissance électrique économisée est égale à 94 x 0,3 Z 30 k Wh. La figure 2 montre une modification partielle de la forme de réalisation précédente La jonction du conduit pri- maire 3 et du conduit de recyclage 7 est disposée au niveau d'une partie intermédiaire sur l'axe du coude 13 et une en- trée d'air il est formée au voisinage de cette jonction Un autre conduit coulissant 24 relie le conduit de recyclage 7 et la partie intermédiaire du coude 13. Les figures 3 à 5 montrent une autre forme de réali- sation de l'invention Pour régler la quantité d'air devant être envoyée à partir de l'entrée d'air 11, un injecteur 25 est disposé au niveau de la jonction d'un conduit primaire 3 et d'un conduit de recyclage 7 de manière à guider les gaz de fumées produits par le réchauffage dans une direction telle qu'ils se mélangent à l'écoulement d'air, c'est-à-dire qu'ils intersectent cet écoulement d'air. L'injecteur 25 comporte une hotte 16 recouvrant un conduit coulissant 14 s'adaptant autour d'un conduit refroi- di par eau 15 et pouvant glisser axialement par rapport à ce dernier La hotte 16 est réalisée sous la forme d'un cylin- dre creux qui est coaxial au conduit refroidi par eau 15. Une extrémité du conduit de recyclage 7 est raccordée à une partie périphérique extérieure de la hotte 16 Un coude 13, qui s'étend à partir du four électrique 1, possède une bride 6 sur son extrémité libre A l'extrémité de la hotte 16; située à-l'opposé du coude 13,et axialement par rapport à ce dernier, la hotte 16 comporte une sortie 27 d'évacuation des gaz qui est dirigée radialement, à l'intérieur de la hotte, vers la face de la bride 26 L'air est introduit dans le conduit refroidi par eau 15 par l'espace compris entre la bride 26 et la sortie 27 des gaz et par l'entrée d'air Le raccord entre le conduit de recyclage 7 et la hotte 16 est muni intérieurement d'un couple de plaques 28 de guidage de l'écoulement, qui permettent de guider les gaz de fumées produits par le réchauffage et arrivant par le conduit 7, à l'intérieur de la hotte 16 selon une distribution uniforme sur la périphérie de la hotte 16 Ainsi le gaz est introduit de manière uniformément répartie dans la sortie 27 d'évacua- tion des gaz. Avec la disposition décrite ci-dessus, les gaz de fumées produits par le réchauffage, qui sortent par la sor- tie 27 des gaz, se mélangent à l'air devant être introduit dans le conduit refroidi par eau 15 et arrivant par l'espa- ce compris entre la bride 26 et la sortie 27 des gaz et par l'entrée d'air 11, ce qui permet le réglage de l'alimentation en air à une quantité minimum requise et fournit un mélange uniforme de l'air et des gaz de fumées produits par le ré- chauffage Etant donné que seule peut être introduite une quantité requise d'air atmosphérique à basse température (d'environ 250 C), l'entrée de la benne 2 du réchauffeur peut être maintenue à une température comprise entre environ 500 et environ 6000 C A l'endroit o les gaz de fumées produits par le réchauffage et les gaz de fumées provenant du four 1 sont mélangés réciproquement et brûlés, l'appareil présente une température de 600 à 8000 C, pour laquelle les hydrocarbu- res gazeux, qui sont produits par le réchauffage de la mi- traille et qui sont des éléments constitutifs des odeurs et des vapeurs ou fumées blanches, peuvent être complètement brûlés et éliminés avec un rendement élevé. Etant donné que les gaz de fumées sortant du ré- chauffeur sont réutilisés avec une alimentation en air exté- rieur réduite au minimum, l'appareil conserve une capacité élevée d'aspiration des gaz de fumées provenant du four électrique et n'influera pas de façon importante sur le fonc- tionnement efficace du four 1. Lorsque la mitraille devant être réchauffée est d'une bonne qualité, c'est-à-dire lorsqu'elle est exempte de maté- riaux combustibles tels que des huiles et des caoutchoucs, les registres papillons 20, 23 situés dans le conduit de recyclage 7 et dans le conduit principal 21 sont fermés et les registres papillons 22, 19 du conduit 17 du réchauffeur et du conduit d'évacuation 6 sont fermés de manière à déli- vrer l'ensemble des gaz de fumées chauds provenant du four électrique 1 à la benne 2 du réchauffeur, ce qui permet de récupérer de la chaleur de façon efficace sans entraîner une pollution secondaire. La figure 6 est un graphique montrant les composants des gaz de fumées produits par le réchauffage de la mitrail- le dans le cas d'un four électrique de 50 tonnes On voit que le gaz possède une teneur en 02 égale à au moins 7 % dans le pire des cas et peut par conséquent être utilisé de façon satisfaisante pour la combustion Ainsi, lorsque les gaz de fumées produits par le réchauffage sont recyclés dans le conduit primaire 3, ces gaz peuvent être utilisés à la place de l'air extérieur ou bien conjointement avec ce dernier, pour réaliser un brûlage efficace des combustibles dans les gaz de fumées. REVENDICATIONS 1 Appareil d'utilisation des gaz de fumées pour un four électrique ( 1), caractérisé en ce qu'il comporte un con- duit primaire ( 3) destiné à envoyer les gaz de fumées chauds provenant du four électrique à une benne ( 2) d'un réchauffeur chargé par de la mitraille, un conduit d'évacuation ( 6) pour guider les gaz de fumées produits par le réchauffage depuis un conduit ( 5) de circulation des gaz de fumées produits par le réchauffage et raccordé à la benne ( 2) jusqu'à un empla- cement situé à l'extérieur de -l'appareil, un conduit de recy- clage ( 7) servant à guider les gaz de fumées produits par le réchauffage depuis le conduit ( 5) au conduit primaire ( 3), et une entrée d'air ( 11) prévue au voisinage de la jonction entre le conduit primaire ( 3) et le conduit de recyclage ( 7) de manière à envoyer de l'air dans le conduit primaire ( 3) afin de brûler les gaz de fumées produits par le réchauffage. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conduit primaire ( 3) comporte un coude ( 13) fixé au plafond ( 12) du four électrique ( 1) et un conduit refrôi- di par eau ( 15) pouvant être raccordé au coude par un con- duit coulissant ( 14), et que l'expace compris entre le coude ( 13) et le conduit refroidi par eau ( 15) constitue l'entrée d'air ( 11). 3 Appareil selon l'une dès revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu au niveau de la jonction entre le conduit primaire ( 3) et le conduit de recyclage ( 7) un injecteur ( 25) servant à guider un écoulement des gaz de fumées produits par le réchauffage dans une direction telle que cet écoulement de gaz se mélange avec l'écoulement d'air devant être envoyé à l'entrée d'air ( 11) de manière à per- mettre ainsi le réglage de l'alimentation en air. 4 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la jonction du conduit primaire ( 3) et du conduit de recyclage ( 7) est située en un emplacement intermédiaire sur l'axe du coude ( 13). Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conduit primaire ( 3) comporte un conduit ( 17) du réchauffeur s'étendant à partir de la benne ( 2) du réchauf- feur et qu'une chambre ( 18) de stockage de la chaleur est 2511 042 interposée entre le conduit ( 17) et le conduit refroidi par eau ( 15). 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que des registres papillons ( 19, 20), pouvant être ouverts et fermés, sont prévus respectivement dans le conduit d'éva- cuation ( 5) et dans le conduit de recyclage ( 7) et que le conduit d'évacuation ( 5) est raccordé à la chambre ( 18) de stockage de chaleur par un conduit principal ( 21), le con- duit ( 17) et le conduit principal ( 21) étant équipés de re- gistres papillons respectifs ( 22, 23), pouvant être ouverts et fermés.