Brevet FR2534150A1 — publié le 19840413

L'invention concerne une installation pour la désulfuration de gaz de fumée, en particulier de gaz de fumée en aval des foyers de chaudières de centrales élec- triques, avec production de sulfate hydraté de calcium, comprenant deux colonnes de lavage de gaz de fumée, un dispositif d'entrée de gaz de fumée, un dispositif de sortie de gaz de fumée et un circuit de liquide de lavage avec puisard de liquide de lavage dans les deux colonnes de lavage de gaz de fumée, avec amenée du liquide de lavage et soutirage du sulfate hydraté de calcium, l'une des colonnes de lavage de gaz de fumée pouvant fonctionner comme premier étage de désulfuration dans le domaine de valeurs p H acides du liquide de lavage, et l'autre comme deuxième étage de désulfuration dans le domaine de valeurs p H plus basiques du liquide de lavage; le gaz de fumée à désulfurer pouvant être introduit dans la colonne de lavage fonctionnant en régime acide et le gaz de fumée désulfuré pouvant être soutiré de la colonne de layage fonctionnant en régime plus basique, et enfin le puisard de liquide de lavage de la colonne de lavage de gaz de fumée fonctionnant en régime acide étant aménagé pour l'introduction d'air ou d'oxygène et le soutirage du sulfate hydraté de calcium Le terme "lplus basique" signifie seulement que le p H dans le deuxième étage de désulfuration est supérieur à celui du premier étage, mais non pas que l'on règle déjà un comportement parfaitement basique dans le sens classique du terme. Dans l'installation bien connue de ce genre, les deux colonnes de lavage de gaz de fumée sont superposées. Elles forment en quelque sorte une tour de lavage homogène à deux étages La colonne de lavage supérieure fonctionne dans le domaine de valeurs p H basiques et la colonne infé- rieure dans le domaine de valeurs p H acides Par l'inter- médiaire d'un système de décantation, le liquide de lavage de la colonne de lavage supérieure arrive en partie égale- ment dans la colonne de lavage inférieure Les gaz de fumée à désulfurer sont introduits dans la colonne de lavage inférieure et évacués par la colonne de lavage supérieure. De tels systèmes ont en soi fait leurs preuves Toutefois, les gaz de fumée désulfurés quittent la colonne de lavage supérieure à une température égale ou inférieure à 500 C. Cela est inadmissible pour des raisons relevant de la technique écologique Il est donc nécessaire de réchauffer les gaz de fumée dans un appareillage particulier, ce qui entraîne d'importants frais supplémentaires étant donné que cet appareil doit être chauffé, par exemple, avec des combustibles fossiles On pourrait, certes, imaginer d'équiper l'installation bien connue de ce genre d'un échan- geur de chaleur en amont de l'entrée des gaz de fumée et d'un autre échangeur de chaleur à la sortie des gaz de fumée ainsi que de coupler les deux échangeurs de chaleur de telle façon que la chaleur sensible des gaz de fumée entrant dans l'installation assure également, par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur, un réchauffage des gaz de fumée désulfurés sortant de l'installation Mais cela est désa- vantageux pour plusieurs raisons D'une part, l'exploitation de tels échangeurs de chaleur est coûteuse et, d'autre part, des dépôts, qui gênent la transmission de chaleur et qui ne peuvent être éliminés que difficilement étant donné qu'ils se composent essentiellement de gypse, se forment dans l'échangeur de chaleur monté à la sortie des gaz de fumée. La présente invention a pour objet de perfectionner une installation du genre précité de façon à permettre, sans dépenses particulières et de manière fiable, un réchauffage des gaz de fumée désulfurés. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les deux colonnes de lavage de gaz de fumée sont dispo- sées côte à côte, à savoir avec dispositif pour l'introduc- tion ou l'évacuation des gaz de fumée monté sur les colonnes de lavage de gaz de fumée et avec passage inférieur des gaz de fumée entre les deux colonnes de lavage, que le dispositif pour l'introduction ainsi que pour l'évacuation des gaz de fumée est surmonté d'un échangeur de chaleur qui, du point de vue de la technique de l'échange de chaleur, couple les deux courants de gaz-de fumée, et que l'échangeur de chaleur est réalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur réversible avec masse d'accumulation tournante qui peut être à la fois chauffé par le gaz de fumée amené et devant être désulfuré, et libéré des dépôts provenant du gaz de fumée traité Les deux colonnes de lavage de gaz de fumée peuvent être réalisées sous la forme de tours de lavage juxtaposées Mais il est également possible de loger les deux colonnes de lavage de gaz de fumée dans une tour homogène qui présente une cloison de séparation verticale médiane Selon le régime de fonctionnement, l'échangeur de chaleur réversible de l'installation selon l'invention peut être parfaitement désengorgé, c'està-dire nettoyé, par les gaz de fumée amenés Toutefois, il est prévu dans le cadre 1 O de la-présente invention-que l'échangeur de chaleur réver- sible présente, du côté entrée des gaz de fumée, en dessous de la masse d'accumulation, des tuyères de rinçage raccor- dées à l'arrivée de liquide de lavage De même, il est possible, en vue du nettoyage, de souffler, en plus, de l'air dans la masse d'accumulation du côté entrée des gaz de fumée si les conditions d'exploitation l'exigent. L'invention met à profit le fait qu'un échangeur de chaleur réversible avec des masses d'accumulation tour- nantes peut non seulement être réchauffé par les gaz de fumée à désulfurer, mais que ces gaz permettent également d'expulser entièrement ou dans une large mesure d'éventuels dépôts qui se forment dans les masses d'accumulation lors du réchauffage des gaz de fumée désulfurés, à condition que les gaz de fumée à désulfurer soient amenés à une vitesse d'écou- lement suffisante dans un tel échangeur de chaleur réver- sible La caractéristique selon laquelle l'échangeur de chaleur réversible peut être réchauffé par le gaz de fumée à désulfurer et libéré, en plus, en totalité ou dans une large mesure, des dépôts provenant du gaz de fumée traité implique que l'échangeur de chaleur réversible est conçu de telle façon que les gaz de fumée à désulfurer traversent les - masses d'accumulation à une vitesse correspondante Il est surprenant de constater que cela conduit à une conception qui permet également, sans difficulté, un réchauffage du gaz de fumée désulfuré La vitesse de rotation des masses d'accumulation ne doit pas être trop faible Dans une installation selon-l'invention, tout cela s'accorde dans le sens d'un bon fonctionnement, l'installation dans son ensemble étant conçue de la manière habituelle en fonction des quantités de gaz de fumée à traiter Pour l'installation selon l'invention, des conditions de service optimales sont obtenues en particulier si les gaz de fumée à désulfurer sont amenés à l'échangeur de chaleur réversible à une température d'environ 1300 C pour en sortir à une température d'environ 801 C et si les gaz de fumée désulfurés sont introduits dans l'échangeur de chaleur réversible à une température d'envi- ron 500 C pour en sortir à une température d'environ 100 IC. Pour le réglage de la température il n'est pas nécessaire de mélanger au gaz de fumée désulfuré du gaz de fumée non traité à haute température L'élimination des dépôts dans l'échangeur de chaleur réversible par l'introduction des gaz de fumée à désulfurer est par ailleurs favorisée par le fait que l'une des colonnes de lavage de gaz de fumée fonctionne dans le domaine de valeurs p H acides de 3 à 6, tandis que l'autre colonne de lavage fonctionne dans le domaine de valeurs p H plus basiques et comprises entre 5 et 8 Cette méthode conduit à des cristaux alpha demihydratés qui peuvent être éliminés facilement de l'échangeur de chaleur réversible Tout cela peut se faire en service continu, sans mise à l'arrêt de l'installation. Les échangeurs de chaleur réversibles du genre précité sont bien connus en soi et comprennent notamment les échangeurs de chaleur réversibles du système de Ljungstrom. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente le schéma d'une installation selon l'invention. La figure 2 représente, en perspective et à une échelle beaucoup plus grande par rapport à la figure 1, l'échangeur de chaleur réversible de l'installation de la figure 1. L'installation représentée à la figure 1 sert à la désulfuration de gaz de fumée, à savoir en particulier à la désulfuration en aval de chaufferies de centrales électriques. La désulfuration s'accompagne d'une production de sulfate hydraté de calcium L'installation se compose fondamentalement de deux colonnes de lavage de gaz de fumée 1, 2, un dispositif 3 pour l'introduction des gaz de fumée, un dispositif 4 pour l'évacuation des gaz de fumée, et un circuit de liquide de lavage 5, 6 avec puisard de liquide de lavage 7, 8 dans les deux colonnes de lavage de gaz de fumée 1-, 2, avec amenée du liquide de lavage et soutirage du sulfate hydraté de calcium 9. La colonne de lavage de gaz de fumée 1 fonctionne comme premier étage de désulfuration dans le domaine de valeurs p H acides du liquide de lavage L'autre colonne de lavage de gaz de fumée 2 fonctionne comme deuxième étage de désulfuration dans le domaine de valeurs p H plus basiques du liquide de lavage Le gaz de fumée à désulfurer peut être amené dans la colonne de lavage 1 fonctionnant en régime acide et soutiré de la colonne de lavage 2 fonctionnant en régime plus basique Le dispositif 10 permet d'injecter de l'air ou de l'oxygène dans le puisard-de liquide de lavage 7 de la colonne de lavage de gaz de fumée 1 fonctionnant en régime acide C'est également de ce puisard de liquide de lavage 7 que peut être soutiré le sulfate hydraté de calcium Le liquide de lavage, une suspension d'eau/roche calcaire, est introduit, par l'intermédiaire du dispositif 11, dans la colonne de lavage de gaz de fumée 2 fonction- nant en régime basique. Les deux colonnes de lavage de gaz de fumée 1, 2 sont disposées côte à côte et surmontées, d'un côté, du dispositif 3 pour l'introduction des gaz de fumée et, de l'autre, du dispositif 4 pour l'évacuation des gaz de fumée. Entre les deux colonnes de lavage de gaz de fumée 1, 2 est ménagé un passage 12 pour les gaz de fumée Le dispositif 3 pour l'introduction des gaz de fumée d'une part et le dispositif 4 pour l'évacuation des gaz de fumée d'autre part sont coiffés par un échangeur de chaleur 13 qui assure le couplage des deux courants de gaz de fumée du point de vue de la technique d'échange de chaleur L'échangeur de chaleur est réalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur réversible 13 avec des masses d'accumulation tournantes 14. Cela ressort notamment de la figure 2 dans laquelle on reconnaît l'entrée 15 pour les gaz de fumée à désulfurer et la sortie 16 pour les gaz de fumée désulfurés, le carter 17 en représentation écorchée, et, à l'intérieur du carter 17, les masses d'accumulation 14 dont le sens de rotation est indiqué par la flèche 18 L'échangeur de chaleur réversible 13 peut en même temps être chauffé par les gaz de fumée à désulfurer et dans une large mesure libéré de la manière décrite des dépôts provenant du gaz de fumée traité. Dans l'exemple de réalisation et selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux colonnes de lavage de gaz de fumée 1, 2 sont logées dans une tour 19 homogène munie d'une cloison de séparation vertical médiane Le liquide de lavage est atomisé dans les deux colonnes de lavage de gaz de fumée 1, 2, par exemple par l'intermé- diaire de tuyères à tourbillons 21, et les circuits de liquide de lavage 5, 6 correspondants comportent les pompes 22 habituelles Un séparateur 23 est monté en amont du dispositif 4 pouir l'évacuation des gaz de fumée Les valeurs de température inscrites indiquent que les gaz de fumée à désulfurer sont amenés à l'échangeur de chaleur réversible 13 à une température d'environ 1300 C et qu'ils en sortent à une température d'environ 800 C Les gaz de fumée désulfurés entrent dans l'échangeur de chaleur réversible 13 avec une température d'environ 500 C et en sortent avec une tempéra- ture d'environ 1000 C La valeur p H dans le circuit de liquide de lavage 5 de la colonne de lavage de gaz de fumée 1 fonctionnant en régime acide se situe entre 5 et 8 Le puisard de liquide de lavage 8 de la colonne de lavage de gaz de fumée 2 fonctionnant en régime basique est muni d'un trop-plein 24 qu'une conduite 25 met en communication avec le puisard de liquide de lavage 7 Par l'intermédiaire de cette conduite 25 il est possible de modifier la valeur p H dans le puisard de liquide de lavage que, La ligne en traits mixtes dans la figure 1 indique/ du côté entrée des gaz de fumée, les masses d'accumulation 14 peuvent être chargées, à leur face inférieure, d'eau de lavage par l'intermédiaire de pulvérisateurs 26, ce qui permet un nettoyage supplémentaire desdites masses d'accumu- lation Il n'en résulte aucun effet gênant du côté sortie des gaz de fumée, en particulier si, eu égard à la rotation des masses d'accumulation 14, la pulvérisation ne se fait - que dans un secteur des masses d'accumulation situé du côté entrée - REVENDICATIONS 1 Installation pour la désulfuration de gaz de fumée, en particulier de gaz de fumée en aval des foyers de chaudières de centrales électriques, avec production de sulfate hydraté de calcium, comprenant deux colonnes de la- vage de gaz de fumée, un dispositif d'entrée de gaz de fumée, un dispositif de sortie de gaz de fumée, et un circuit de liquide de lavage avec puisard de liquide de lavage dans les deux colonnes de lavage de gaz de fumée, avec amenée du liquide de lavage et soutirage du sulfate hydraté de calcium, l'une des colonnes de lavage de gaz de fumée pouvant fonctionner comme premier étage de désu-lfura- tion dans le domaine de valeurs p H acides du liquide de lavage, et l'autre comme deuxième étage de désulfuration dans le domaine de valeurs p H plus basiques du liquide de lavage; le gaz de fumée à désulfurer pouvant être introduit dans la colonne de lavage fonctionnant en régime acide et le gaz de fumée désulfuré pouvant être soutiré de la colonne de lavage fonctionnant en régime plus basique, et enfin le puisard de liquide de lavage de la colonne de lavage de gaz de fumée fonctionnant en régime acide étant aménagé pour l'introduction d'air ou d'oxygène et pour le soutirage du sulfate hydraté de calcium, caractérisée par le fait que les deux colonnes de lavage de gaz de fumée( 1, 2) sont disposées côte à côte, surmontées d'un dispositif ( 3, 4) pour l'introduction ou l'évacuation du gaz de fumée et munies, à un niveau inférieur, d'un passage de gaz de fumée ( 12) entre les deux colonnes de lavage de gaz de fumée ( 1, 2), que le dispositif ( 3, 4) pour l'introduction ou l'évacuation du gaz de fumée est coiffé par un échangeur de chaleur ( 13) qui assure le couplage des deux courants de gaz de fumée du point de vue de la technique d'échange de chaleur, et que l'échangeur de chaleur est réalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur réversible ( 13) avec des masses d'accumulation tournantes ( 14), qui peut être à la fois chauffé par le gaz de fumée à désulfurer et libéré des dépôts provenant du gaz de fumée traité. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux colonnes de lavage de gaz de fumée ( 1, 2) sont réalisées sous la forme de tours de lavage juxtaposées. 3 Installation selon la revendication 1, caracté- risé e par le fait que les deux colonnes de lavage de gaz de fumée ( 1, 2) sont logées dans une tour ( 19) homogène qui comprend une cloison-de séparation verticale médiane ( 20). 4 Installation selon l'une quelconque des - revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'échan- geur de chaleur réversible ( 13) présente, en dessous de la masse d'accumulation ( 14), du côté entrée du gaz de fumée, des pulvérisateurs ( 26) raccordés à une arrivée de liquide de lavage. Procédé pour la mise en oeuvre-de l'installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les gaz de fumée à désulfurer sont dirigés vers l'échangeur de chaleur réversible avec une température d'environ 130 'C et en sortent avec une température d'envi- ron 800 C et que les gaz de fumée désulfurés sont introduits dans l'échangeur de chaleur réversible avec une température d'environ 501 C et en sortent avec une température d'environ 1000 C. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'une des colonnes de lavage de gaz de fumée fonctionne dans le domaine de valeurs p H acides de 3 à 6 et que l'autre colonne de lavage de gaz de fumée fonctionne dans le domaine de valeurs p H plus basiques de à 8.