Brevet FR2527471A1 — publié le 19831202

L'invention concerne un dispositif destiné à laver des gaz au moyen de gouttes d'un liquide de lavage finement divisées et avec transport simultané du gaz lavé et elle se rapporte à la constitution des organes épurateurs. De tels laveurs de gaz sont utilisés, entre autres, pour l'épuration des gaz de gueulard, des fours de toutes sortes tels que les cubilots, hauts fourneaux, fours à zinc et à plomb, des gaz à base de CO produits par des générateurs spéciaux de l'industrie chimique, des gaz à base de CO produits par fours électriques destinés à la fabrication du carbure, de la fonte brute, des ferro-alliages et du zinc, des gaz de générateurs produits par les générateurs utilisant tous les combustibles ainsi que les gaz de synthèse et les gaz de pyrolyse Les dispositifs de lavage des gaz du genre auxquels l'invention se rapporte sont donc utilisés dans la fonderie, et dans les industries métallurgique, sidérurgique et chimique. Ces laveurs de gaz sont également désignés par l'expression de laveurs de gaz-désintégrateurs La fonction des laveurs de gaz-désintégrateurs est d'épurer les gaz des matières solides aussi bien que des matières nocives gazeuses avec un haut rendement de séparation, au moyen d'eau de lavage introduite et finement divisée De tels désintégrateurs ne sont pas seulement des laveurs de gaz mais ils constituent en même temps des ventilateurs, grâce à la pression produite sur le gaz aspiré, de sorte que le gaz lavé peut être introduit dans les installations aval sans interposition d'un ventilateur Il n'est donc pas nécessaire de prévoir de ventilateur spécial. Les laveurs de gaz-désintégrateurs sont connus depuis des dizaines d'années et décrits, entre autres, dans l'encyclopédie de la chimie technique de Ullmann ("Ullmanns Encyclopâdie der technischen Chemie"), 3 ème édition, ler tome, page 406 Ces appareils sont construits pour des capacités de 10 m /h jusqu'à 150 000 m /h. Un tel laveur de gaz désintégrateur déjà connu est un dispositif destiné à laver des gaz avec un liquide de lavage, qui comprend une enveloppe de ventilateur de forme à peu près cylindrique ou à peu près spiraloide de faible épaisseur, au moins un canal d'aspiration des gaz qui débouche en position centrale dans cette enveloppe, un canal d'évacuation des gaz qui part de la périphérie de l'enveloppe, un arbre de rotor monté coaxialement à l'axe de l'enveloppe du ventilateur, au moins undisque porteur fixé perpendicu- lairement à l'axe sur l'arbre du rotor, une cage à barreaux de rotor, fixée sur le disque porteur, composée de plusieurs couronnes concentriques de barreaux paral- lèles à l'axe, qui sont tous au même écartement, dont la section est à peu près deux fois plus grande dans le sens circonférentiel que dans le sens radial, et qui sont réglés avec un petit angle d'incidence par rapport à la direction circonférentielle, une cage à barreaux de stator fixée à l'enveloppe du ventilateur, qui est entièrement engagée dans la cage à barreaux du rotor et est composée de plusieurs couronnes concentriques dont chacune est engagée entre deux couronnes de barreaux de la cage à barreaux du rotor, composées de barreaux parallèles à l'axe, placés tous au même écartement, dont la section est à peu près deux fois plus grande dans la direction circonférentielle que dans la direction radiale et qui sont réglés avec un petit angle d'incidence sur la direction circonférentielle, en sens inverse de l'inclinaison des barreaux de la cage à barreaux du rotor, un dispositif de distribution de liquide de lavage monté sur l'arbre du rotor, à l'intérieur de la cage à barreaux du rotor, ainsi que des tubes d'arrivée du liquide de lavage qui débouchent dans le dispositif de distribution du liquide de lavage Ce laveur de gaz pos- sède la constitution de principe qui ressort des figures 1 et 2, lesquelles représentent un laveur de gaz suivant l'invention par une vue de côté et une vue en coupe respectivement. Le laveur de gazdésintégrateur comprend une enveloppe de ventilateur 1, de forme à peu près cylin- drique ou à peu près spiraloide de faible épaisseur, comportant un canal latéral 2 d'aspiration des gaz débouchant en position centrale, pour l'arrivée des gaz à épurer De la périphérie, part un canal d'ex- traction des gaz 3, de 'La même façon que dans un ventilateur Un arbre de rotor 5 est monté, entre autres, en dehors de l'enveloppe de ventilateur 1, sur un montant, dans un palier largement dimensionné A l'intérieur de l'enveloppe 1 du ventilateur, cet arbre de rotor porte à proximité de son extrémité un disque porteur 7 fixe perpendiculairement à l'axe Sur ce disque est fixé une cage à barreaux de rotor 10, composée de plusieurs couronnes concentriques 11 de barreaux 12 parallèles à l'axe (parallèles à l'arbre du rotor) Par ailleurs, une cage à barreaux de stator 11, composée de plusieurs couronnes concentriques 16 de barreaux paral- lèles à l'axe 17, qui sont engagées chacune entre deux couronnes de barreaux 11 de la cage à barreaux 10 du rotor, est fixée à l'enveloppe du ventilateur et entiè- rement engagée dans la cage à barreaux 10 du rotor Les barreaux 12 et 17 de la cage 10 du rotor et de la cage du stator ont chacun en section une forme allongée, notamment un profil en goutte d'eau Dans la direction circonférentielle, cette section est à peu près deux fois plus grande que dans la direction radiale Les barreaux sont inclinés d'un petit angle d'incidence sur la direction circonférentielle et la direction de l'in- clinaison des barreaux de la cage à barreaux du stator est inverse de celle des barreaux de la cage à barreaux du rotor La distance entre les couronnes de barreaux est identique partout. On connaît déjà de tels barreaux à profil en goutte d'eau (brevet de la R F A DE-739 219) Toutefois, dans les formes de réalisation pratiques du laveur de gaz désintégrateur, l'angle d'incidence est au maximum de à 130 Les couronnes de barreaux 16 de la cage 15 du stator sont engagées chacune entre deux couronnes de barreaux 11 de la cage 10 du rotor de sorte qu'il est prévu au moins une couronne de barreaux 11 tournante, fréquemment deux couronnes de barreaux tournantes 11 de plus que de couronnes de barreaux fixes 16 La distance séparant les couronnes de barreaux 11 et 16 est identique partout. Sur l'arbre 5 du rotor, se trouve, à l'inté- rieur de la cage à barreaux 10 du rotor, un dispositif de distribution de liquide de lavage qui achemine un liquide de lavage de l'extérieur, par des tubes 21 d'arrivée du liquide de lavage qui débouchent dans ce dispositif Le dispositif 20 de distribution de liquide de lavage peut présenter la forme de ce qu'on appelle un cylindre de pulvérisation Le liquide de lavage amené au dispositif 20 de distribution de liquide de lavage par les tubes d'arrivée 21 est finement divisé ou pulvé- risé dans ce dispositif est réparti uniformément sur toute la largeur du rotor. Sous l'effet de l'action centrifuge des barreaux 12 de la cage à barreaux 10 du rotor, le gaz aspiré au centre se mélange aux gouttelettes de liquide. Le mélange de gaz et de liquide de lavage est ensuite projeté contre les barreaux fixes 17 L'effet de choc et la pulvérisation fine du liquide de lavage déterminent le mouillage et la séparation des substances solides ou nocives contenues dans le gaz. Ce phénomène se répète dans chacune des cou- ronnes de barreaux fixes et tournantes successives Avec un nombre approprié de couronnes de barreaux correspon- dantes, les couronnes de barreaux fixes et tournantes assurent, avec une pulvérisation fine, et en même temps qu'un haut rendement de séparation, un effet de ventila- teur optimal. Il est toujours prévu en aval du laveur de gaz désintégrateur, un séparateur de liquide de lavage qui sépare les gouttes de liquide de lavage contenues dans le gaz épuré qui entraînent les matières solides ou nocives. Dans la construction et l'étude d'un tel laveur de gaz, on cherche à obtenir d'une part de hauts rendements de séparation, c'est-à-dire un taux élevé de séparation des fines particules solides, et d'autre part, un rendement de ventilateur aussi bon que possible, en même temps qu'une pression aussi élevée que possible. Ces deux exigences sont contradictoires parce qu'un haut rendement de ventilateur entraîne une faible performance de séparation Le problème qui se pose aux constructeurs consistait donc à trouver un compromis optimal On a obtenu ces résultats en utilisant jusqu'à quatre couronnes de barreaux de stator et jusqu'à six couronnes de barreaux de rotor, l'angle d'incidence des barreaux à profil en goutte d'eau par rapport à la direction circon- férentielle étant au maximum de 130 et la distance entre couronnes de barreaux voisines représentant au maximum 18 à 22 % du diamètre de la couronne de barreaux la plus intérieure La distance d'écartement circonférentielle des barreaux était déterminée en fonction de ces gran- deurs. D 747 i Avec les valeurs trouvées, on pensait avoir atteint le taux de séparation le plus élevé possible, précisément dans le domaine des grains fins, avec le meilleur rendement de ventilateur Les lav Eu Ede gaz- désintégrateurs ont été construits selon ces critères per Cant des dizaines d'années Pour le nettoyage des gaz contenant des particules plus fines et pour obtenir des teneurs résiduelles en matières solides encore plus basses, on est passé à d'autres dispositifs d'épuration, par exemple à des filtres en tissu D'un autre côté, on pouvait atteindre des taux de séparation plus élevés losqu'on pouvait utiliser en supplément d'autres ven- tilateurs, en particulier placés en aval, c'est-à-dire lorsque le laveur de gaz n'avait pas à assurer en même temps la fonction d'un ventilateur. L'invention se donne pour but de créer une constitution du laveur désintégrateur cité avec laquelle il soit possible de séparer des poussières d'une gros- seur de gzain inférieure à 1 pm avec un taux de sépara- tion extrêmement élevé, c'est-à-dire avec lequel on puisse atteindre des teneurs résiduelles en poussière atteignant au maximum 30 mg/m 3 de gaz et avec lequel le laveur de gaz travaille cependant en ventilateur avec un excellent rendement de ventilateur, c'est-à-dire dans lequel il ne soit plus nécessaire de prévoir de ventila- teurs supplémentaires ni d'envisager des pertes de puissance. Selon l'invention, un dispositif pour le lavage des gaz (laveur de gazdésintégrateur) du type 3 fl ir'i ué nus haut et Aui re le i:roblème comprend huit à dix couronnes de barreaux de rotor et six ou sept couronnes de barreaux de stator, les barreaux de toutes les couronnes de barreaux étant inclinés (angle d'incidence) de 16 à 220 sur la direction circonféren- tielle L'écartement identique entre couronnes de barreaux voisines représente 25 à 30 % du diamètre de la couronne de barreaux la plus intérieure Les barreaux possèdent avantageusement un profil en goutte d'eau, comme dans la construction connue. On a constaté avec surprise qu'avec la nou- velle géométrie et la nouvelle constitution des cou- ronnes de barreaux de stator et de rotor J 1 et 16 selon l'invention, il est possible d'augmenter légèrement leur nombre sans que le taux de séparation ne puisse être considérablement augmenté qu'aux dépens du rendement du ventilateur, de sorte que les poussières les plus fines, d'une grosseur de grain inférieure à 1 pm, peuvent également être sépa- rées avec un taux de séparation extrêmement élevé, c'est-à-dire d'une façon extrêmement complète L'in- vention permet d'atteindre le résultat, qui était considéré jusqu'à présent comme impossible, de remplacer les filtres en tissu par des laveurs de gaz-désintégra- teurs pour assurer la séparation totale des poussières extrêmement fines des gaz précités, qui sont dans la plupart des cas très chauds. Pour les faibles débits, les laveurs de gaz possèdent un diamètre de couronne de barreaux de rotor extrême inférieure d'environ 150 mm et un diamètre de couronne de barreaux de rotor extrême extérieure d'envi- ron 700 mm, avec utilisation de huit couronnes de bar- reaux pour le rotor tandis que, pour les très grands débits, le diamètre de la couronne de barreaux extrême intérieure du rotor est d'environ 1200 mm et celui de la couronne de barreaux extrême extérieure du rotor est d'environ 2500 mm. REVEND I CATIONS 1 Dispositif destiné à laver des gaz au moyen d'un liquide, qui comprend une enveloppe ( 1) de ventilateur de forme à peu près cylindrique ou à peu près spiralolde de faible épaisseur, au moins un canal ( 2) d'aspiration des gaz qui débouche en position centrale dans cette enveloppe, un canal ( 3) d'évacuation des gaz qui part de la périphérie de l'enveloppe, un arbre de rotor ( 5) monté coaxiale- ment à l'axe de l'enveloppe du ventilateur ( 1), au moins un disque porteur ( 7) fixé perpendiculairement à l'axe sur l'arbre de rotor ( 5), une cage à barreaux de rotor ( 10), fixée sur le disque porteur, composée de plusieurs couronnes concentriques ( 11) de barreaux ( 12) parallèles à l'axe, qui sont tous au même écartement, dont la section est à peu près deux fois plus grande dans le sens circonférentiel que dans le sens radial, et qui sont réglés avec un petit angle d'incidence par rapport à la direction circon- férentielle, une cage à barreaux de stator ( 15) fixée à l'enveloppe ( 1) du ventilateur, qui est entièrement engagée dans la cage à barreaux de rotor et est com- mandée de plusieurs couronnes de barreaux ( 16) de la cage à barreaux de rotor ( 10), composées de barreaux ( 17) parallèles à l'axe, placés tous au même écarte- ment, dont la section est à peu près deux fois plus grande dans la direction circonférentielle que dans la direction radiale et qui sont réglés avec un petit angle d'incidence (o) sur la direction circonférentielle, en sens inverse de l'inclinaison des barreaux ( 12) de la cage à barreaux de rotor ( 10), un dispositif de distribution de liquide de lavage ( 20) monté sur l'arbre de rotor ( 5), à l'intérieur de la cage à barreaux de rotor ( 10), ainsi que des tubes ( 21) d'arri- vée du liquide de lavage qui débouchent dans le dispositif de distribution du liquide de lavage ( 20), caractérisé en ce qu'il est prévu huit à dix couronnes de barreaux ( 11) du rotor et six ou sept couronnes de barreaux ( 16) du stator, en ce que les barreaux ( 12,17) de toutes les couronnes de barreaux ( 11,16) sont inclinés d'un angle d'incidence de 16 à 220 sur la direction circonférentielle et en ce que la distance d'écartement indentique entre toutes les couronnes de barreaux ( 11, 16) représente 25 à 30 % du diamètre de la couronne de barreaux extrême intérieure. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les barreaux ( 12, 17) ont un profil en goutte d'eau.