Brevet FR2564331A1 — publié le 19851122

-- 1 -- Perfectionnements apportés aux installations de dépollution d'un gaz pollué par des particules solides et/ou liquides. L'invention est relative aux installations de dépol- lution d'un gaz pollué par des particules solides et/ ou liquides et extrait d'une enceinte de travail dans laquelle des objets sont soumis à un traitement de surface. L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, aux installations de dépollution d'un air pollué par une suspension de fines particules de peinture et extrait d'une cabine de peinture dans laquelle des objets, notamment des carrosseries de véhicules automobiles, sont revêtus de couches de pein- ture. On a déjà proposé de faire comporter à de telles installations un dispositif laveur à nappes de ruisselle- ment dans lequel le gaz pollué issu de l'enceinte de travail traverse des nappes de liquide de lavage, ledit dispositif laveur étant disposé à proximité de l'enceinte de travail. Si l'on se contente de ce seul dispositif laveur à nappes de ruissellement, et pour obtenir une dépollution efficace, on est conduit à réaliser un dispositif laveur encombrant (multiplicité et disposition en série des nappes de ruissellement) et bruyant (dimensions des nappes de ruissellement, faibles sections de passage du gaz). Or, les exigences sont de plus en plus rigoureuses, tant pour l'efficacité de dépollution que pour les nui- sances acoustiques de l'environnement. Une solution mettant en oeuvre ce seul dispositif laveur à nappes de ruissellement est donc difficilement concevable, d'autant que ses coQts de réalisation et de fonctionnement sont élevés. Il existe d'autres types de dispositifs laveurs,tels -2- que des dispositifs laveurs à venturi et jet pulvérisé dans lesquels le gaz pollué traverse au moins un venturi dans lequel débouche, au niveau du col, au moins un jet de liquide de lavage pulvérisé destiné à produire un brouillard de liquide de lavage traversé par le gaz pollué. Cependant, si l'on se contente seulement de dispo- sitifs laveurs de ce type, on se heurte rapidement à des problèmes d'encrassement, notamment lorsqu'il s'agit d'un gaz pollué par une suspension de fines particules de peinture. Enfin, on connaît des dispositifs séparateurs opérant par différence de poids, notamment par centrifugation, pour recueillir les particules solides et/ou liquides d'un gaz pollué, mais, comme dans le cas précédent, ces dispo- sitifs s'encrassent rapidement si la matière constitutive de ces particules ne peut pas être éliminée facilement, ce qui est bien entendu le cas lorsque ces particules sont de fines particules de peinture. L'invention a précisément pour but d'éviter les in- convénients mentionnés ci-dessus, à propos des différents dispositifs laveurs ou séparateurs mis en oeuvre isolément. Selon l'invention, l'installation comporte en combi- naison, - un premier dispositif laveur à nappes de ruissellement dans lequel le gaz pollué issu de l'enceinte de travail traverse des nappes de liquide de lavage, ledit dispositif étant disposé à proximité de l'enceinte de travail, ledit dispositif étant agencé pour que son efficacité de capta- tion soit telle qu'il capte la quasi-totalité des particules de dimensions moyennes supérieures à 6 microns, et environ la moitié des particules de dimensions moyennes inférieures à 6 microns, - un second dispositif laveur à venturi et jet pulvérisé -3 - dans lequel le gaz partiellement dépollué issu du premier dispositif laveur traverse au moins un venturi dans lequel débouche, au niveau du col, au moins un jet de liquide de lavage pulvérisé, ledit dispositif étant agencé pour que son efficacité de captation soit telle qu'il capte la quasi-totalité des particules de dimensions moyennes inférieures à 6 microns encore présentes dans le gaz partiellement dépollué, - et un dispositif séparateur centrifuge dans lequel le gaz dépollué mais chargé de gouttelettes de liquide de lavage ayant capté des particules de dimensions moyennes inférieures à 6 microns dans le second dispositif laveur est débarrassé de ces gouttelettes qui se déposent par centrifugation sur les parois dudit dispositif séparateur et ruissellent par gravité le long de ces parois. On conçoit alors que, grâce à la combinaison de ces deux dispositifs laveurs, et de ce dispositif séparateur, - le premier dispositif laveur, de par sa relative faible efficacité (100% des particules de dimensions supérieures à 6 microns et seulement 50% des particules de dimensions inférieures à 6 microns), est peu encombrant, générateur de nuisances acoustiques acceptables et d'un coût de réalisation et d'un coût de fonctionnement relati- vement peu élevés, - le second dispositif laveur, du fait qu'il traite un air déjà dépollué (ne contenant plus que 50% des parti- cules de dimensions inférieures à 6 microns), ne pose pas de problème d'encrassement rapide, - et le dispositif séparateur, du fait qu'il recueille des gouttelettes de liquide de lavage n'ayant capté que des particules de petites dimensions et en quantité relativement faible (50% des particules de dimensions inférieures à 6 microns), ne pose pas de problème d'en- crassement, lesdites gouttelettes étant éliminées par -4 ruissellement sans risque d'adhérence sur les parois. Selon une disposition préférée de l'invention, l'installation comporte en outre, en aval du dispositif séparateur, un dispositif épurateur de gaz, notamment à effet physico-chimique, pour éliminer au moins partielle- ment des vapeurs de solvants que pourrait contenir le gaz dépollué et débarrassé des gouttelettes de liquide de lavage. Grâce à cette disposition, le gaz ainsi épuré peut être soit rejeté directement dans l'atmosphère, soit être, au moins partiellement recyclé dans l'enceinte de travail; dans ce dernier cas, on réalise des économies d'énergie car le gaz, ainsi recyclé, présente des condi- tions de température et d'hygrométrie qui peuvent être favorables au traitement effectué dans ladite enceinte, ce qui évite alors d'avoir à amener préalablement la totalité du gaz admis dans cette enceinte aux susdites conditions de température et d'hygrométrie, ceci étant particulièrement avantageux dans le cas d'une installation dans laquelle l'enceinte de traitement est constituée par une cabine de peinture. Selon une autre disposition de l'invention, une partie du liquide de lavage introduit dans le second dispositif laveur peut provenir du dispositif séparateur. L'invention consiste, mises à part lès dispositions dont il vient d'être question, en certaines autres dispo- sitions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins, sont relatifs à un mode de réalisation préféré de l'invention et ne présentent, bien entendu, aucun caractère limitatif. - 5 - La fig. 1, de ces dessins, montre un schéma synoptique d'une installation établie conformément à l'invention. La fig. 2 montre un schéma synoptique d'une installa- tion établie suivant une disposition particulièrement avantageuse de l'invention. Sur ces figures i et 2, on a montré une cabine de peinture I dans laquelle des carrosseries de véhicules automobiles 2 sont revêtues de couches de peinture, par exemple par un ensemble de pistolets pulvérisateurs (non représentés). Cette cabine de peinture 1 est alimentée en air propre, préalablement amené à des conditions'de tempé- rature et d'hygrométrie déterminées, par une gaine 39; par exemple cet air est à 20 C et présente une humidité relative de 70%. En dessous de cette cabine de peinture est disposé un premier dispositif laveur 4 à nappes de ruissellement dans lequel l'air chargé de particules de peinture traverse des nappes de liquide de lavage. A cet effet, le premier dispositif laveur 4 comporte un plancher incliné 5 alimenté en eau de lavage par des goulottes à débordement latérales 6, elles-mêmes ali- mentées en eau par une tuyauterie 7. Des orifices de passage 8 sont ménagés dans le plan- cher incliné 5 et permettent la formation de nappes de ruissellement traversées par l'air pollué de particules de peinture. D'autres nappes de ruissellement sont formées entre une paroi transversale il et des parois verticales 10 au niveau des passages 9 existant entre cette paroi transversale Il et ces parois verticales 10. L'air pollué par les fines particules de peinture traverse les nappes d'eau de lavage, et par un contact intime avec l'eau de lavage, est partiellement dépollué. Le premier dispositif laveur 4 est agencé pour - 6 - - capter la quasitotalité des particules de peinture de dimensions moyennes supérieures à 6 microns, - et capter la moitié environ des particules de peinture de dimensions moyennes inférieures à 6 microns. Le premier dispositif laveur 4 peut être fabriqué d'une façon relativement simple (donc présenter un colt de réalisation et un colt de fonctionnement peu élevés), et engendrer des nuisances acoustiques acceptables (inférieures à 80 dBa). Un système éliminateur de gouttelettes d'eau de lavage est prévu à la sortie de ce premier dispositif laveur 4, ce système comportant un passage 13 dans lequel l'air est brusquement accéléré et les gouttelettes d'eau tombent en aval du passage 13 par gravité pour être recueillies dans un bac 15. L'eau de ce bac 15 est ensuite évacuée par une tuyauterie 16 qui rejoint la tuyau- terie générale 17 d'évacuation de l'eau du premier dispo- sitif laveur 4. Un système de traitement de l'eau (non représenté) peut alors être prévu, ce qui peut permettre un recyclage total ou partiel de l'eau traitée vers la tuyauterie 7 d'alimentation des goulottes 6. L'air, partiellement dépollué, issu de ce premier dispositif laveur 4 est amené, par une gaine 19, à un second dispositif laveur 20 à venturi et jet pulvérisé. Cet air partiellement dépollué traverse un venturi 21 dans lequel débouche, au niveau du col 22, un jet d'eau de lavage pulvérisée. Le jet d'eau de lavage ainsi pulvérisée est projeté orthogonalement dans l'écoulement d'air et forme une nappe dense, assurant un contact intime entre l'eau et l'air qui contient encore environ la moitié des particules de peinture de dimensions moyennes inférieures à 6 microns. -7- Ce second dispositif laveur 20 est agencé pour que la quasi-totalité de ces particules soit alors captées. L'eau de lavage provenant d'un réservoir 27 est amenée au col 22 du venturi 21 par une tuyauterie 25 et une pompe 26. L'air ainsi dépollué, par les premier et second dis- positifs laveurs 4 et 20, mais chargé de gouttelettes d'eau de lavage ayant capté, dans le second dispositif laveur 20 les particules de peinture de dimensions moyennes infé- rieures à 6 microns, est alors dirigé, par l'intermédiaire d'une gaine 28, vers un dispositif séparateur centrifuge 29. Ce dispositif séparateur centrifuge 29 comporte une entrée tangentielle 30 à laquelle aboutit la gaine 28. Cette entrée tangentielle 30 assure un mouvement de rotation de l'air contenant les gouttelettes d'eau, et ce mouvement de rotation est accéléré dans une zone 31 présentant un passage annulaire 32 ménagé entre un noyau central 33 et une paroi verticale concentrique 34. Une paroi verticale supérieure 35 recueille les gouttelettes d'eau qui ruis- selle alors le long de cette paroi verticale supérieure pour être recueillie au niveau de la paroi verticale concentrique 34. Cette eau recueillie est avantageusement recyclée vers le réservoir d'alimentation 27 du second dispositif laveur 20, ledit réservoir étant par ailleurs alimenté en eau neuve. Par l'intermédiaire d'une gaine 37 et d'un ventila- teur 38, l'air issu du dispositif séparateur 29 peut être évacué vers une cheminée 40 (fig. 1) ou vers un dispositif épurateur 41 (fig. 2), notamment à effet physico-chimique, pour éliminer des vapeurs de solvants que peut contenir l'air dépollué et débarrassé des gouttelettes d'eau de lavage. Ce dispositif épurateur 41 peut être du type à charbon actif, ou à pulvérisation d'huile organique, ou à champ de plasma, ou à champ de rayonnement Béta. -8- Une fois l'air ainsi épuré, il est avantageux de le recycler, totalement ou partiellement, vers la gaine 39 d'alimentation de la cabine de peinture 1: en effet, les conditions de température et d'hygrométrie de l'air à la sortie du dispositif épurateur 41 sont très voisines de celles requises (20 C et 70% d'humidité relative) pour l'alimentation de la cabine de peinture 1. L'installation ainsi réalisée présente un certain nombre d'avantages parmi lesquels on peut citer ceux résumés dans les points ci-dessous: - il est possible d'assurer l'extraction en continu du gaz pollué à partir de l'enceinte de travail, avec un rendement élevé; le rendement sur les particules de dimensions moyennes inférieures à 6 microns peut être voisin de 95% puis on peut passer, dans le cas d'une cabine de peinture d'une concentration de 20 mg de pein- ture par m3 d'air à la sortie de la cabine, à une concen- tration de 1 mg de peinture par m3 d'air à la sortie du dispositif séparateur, - le bruit engendré dans l'enceinte de travail par la mise en circulation du gaz extrait est réduit jusqu'à ne pas dépasser un seuil de 80 dBA; cette réduction est rendue possible par le fait que la perte de charge dans le premier dispositif laveur est volontairement limitée (de l'ordre de 1600 Pa pour un dispositif laveur classique, cette perte de charge est ramenée à 800 Pa dans le cas de l'invention), la diminution de rendement de ce premier dispositif laveur qui en résulte étant compensée par la présence du second dispositif laveur situé en aval; - la constitution du second dispositif laveur permet sa. réalisation à faible coût, et son fonctionnement (notamment sa consommation en eau) entraîne un coût également faible; de plus, il n'est pas générateur de pollution acoustique, -9- et sa disposition, en aval du premier dispositif laveur, rend son encrassement faible; - l'élimination efficace des particules solides et/ou liquides dans les deux dispositifs laveurs et l'élimi- nation des gouttelettes d'eau de lavage dans le dispo- sitif séparateur, permettent de prévoir un dispositif épurateur, notamment pour éliminer les solvants, sans risque de colmatage pour ce dispositif épurateur; - le recyclage, au moins partiel, du gaz épuré issu du dispositif épurateur, dans l'enceinte de travail, conduit à de substantielles économies d'énergie; dans le cas particulier d'une cabine de peinture, l'air admis dans cette cabine doit être à environ 20 C et présenter une humidité relative de l'ordre de 70%, ces conditions étant pratiquement celles de l'air épuré dont le recyclage peut donc se faire directement dans la cabine de peinture; - la consommation en liquide de lavage du second dis- positif laveur peut être considérablement réduite en recyclant dans ce second dispositif laveur au moins une partie du liquide de lavage provenant du dispositif séparateur centrifuge; - l'implantation des différents éléments de l'installa- tion peut être déterminée en fonction de divers impé- ratifs, seul le premier dispositif laveur étant situé à proximité de l'enceinte de travail, généralement en dessous. - 10 - REVENDICATIONS 1.- Installation de dépollution d'un gaz pollué par des particules solides et/ou liquides, ledit gaz pollué étant extrait d'une enceinte de travail dans laquelle les objets sont soumis à un traitement de surface, caractérisée par le fait qu'elle comporte en combinaison: - un premier dispositif laveur (4) à nappes de ruisselle- ment dans lequel le gaz pollué issu de l'enceinte de travail (1) traverse des nappes de liquide de lavage, ledit dispositif (4) étant disposé à proximité de l'enceinte de travail (1), ledit dispositif (4) étant agencé pour que son efficacité de captation soit telle qu'il capte la quasitotalité des particules de dimensions moyennes supérieures à 6 microns, et environ la moitié des particules de dimensions moyennes inférieures à 6 microns, - un second dispositif laveur (20) à venturi et jet pul- vérisé dans lequel le gaz partiellement dépollué issu du premier dispositif laveur (4) traverse au moins un venturi (21) dans lequel débouche, au niveau du col (22), au moins un jet de liquide de lavage pulvérisé, ledit dispositif (20) étant agencé pour que son efficacité de captation soit telle qu'il capte la quasi-totalité des particules de dimensions moyennes inférieures à 6 microns encore présentes dans le gaz partiellement dépollué, - et un dispositif séparateur centrifuge (29)dans lequel le gaz dépollué mais chargé de gouttelettes de liquide de lavage ayant capté des particules de dimensions moyennes inférieures à 6 microns dans le second dispositif laveur (20) est débarrassé de ces gouttelettes qui se déposent par centrifugation sur les parois dudit dispositif séparateur et ruisellent par gravité le long de ces parois. - Il - 2.- Installation selon la revendication 1, carac- térisée par le fait qu'elle comporte en outre, en aval du dispositif séparateur (29), un dispositif épurateur de gaz (41), notamment à effet physico-chimique, pour éliminer au moins partiellement des vapeurs de solvants que pourrait contenir le gaz dépollué et débarrassé des gouttelettes de liquide de lavage. 3.- Installation selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que le gaz dépollué et débarrassé des gouttelettes de liquide de lavage est, au moins partiellement, recyclé dans l'enceinte de travail. 4.- Installation selon la revendication 2, carac- térisée par le fait que le gaz dépollué, débarrassé des gouttelettes de liquide de lavage, et épuré est, au moins partiellement,recyclé dans l'enceinte de travail. 5.- Installation selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'au moins une partie du liquide de lavage recueilli dans le dis- positif séparateur est recyclé dans le second dispositif laveur. 6.- Installation selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisée par le fait que l'enceinte de travail est constituée par une cabine de peinture.