Brevet FR2572659A1 — publié le 19860509

I Installation pour le traitement de fumées par un Rroduit en poudre La présente invention concerne une installation pour le traitement de fumées par un produit en poudre, du type comportant d'une part une colonne de réaction essentiellement verticale, à la base de laquelle s'ef- fectue une mise en contact entre lesdites fumées et le produit en poudre, la suspension ainsi obtenue étant animée d'un mouvement ascensionnel dans la colonne, et d'autre part des dispositifs séparateurs en communica- tion avec la partie supérieure de la colonne, destines à effectuer une séparation entre les gaz épurés et le pro- duit en poudre ayant Servi au traitement. Le traitement en question aura pour but, le plus souvent, de faire en sorte que ledit produit en poudre, à savoir le réactif, absorbe à sec, par un contact in- time avec les gaz, les polluants gazeux contenus dans les fumées, par un procédé couramment appelé, pour cette raison, "Dry Scrubbing". Ce traitement peut s'appliquer par exemple à la captation de S02 ou, dans l'industrie du verre, de HF par la chaux, à la captation de HCl, également par la chaux, dans le cas des fumées provenant de l'incinéra- tion des ordures ménagères ou industrielles, ou encore, d'une façon générale, à la captation de différents gaz acides contenus dans des fumées. Les installations actuellement connues et con- cues spécialement pour la mise en oeuvre des traitements du genre rappelé ci-dessus sont habituellement consti- tuées de plusieurs ensembles connectés les uns aux autres par des conduites de liaison, et elles compren- nent notamment une conduite reliant la sortie de la co- lonne de réaction qui a été mentionnée au début à l'en- trée des dispositifs séparateurs, ordinairement du genre à cyclones, une conduite supplémentaire devant être prévue en général entre la sortie "gaz" de ces disposi- tifs séparateurs et l'entrée d'un dépoussiéreur, tel que filtre à tissu ou électrofiltre, les fumées traitées étant ensuite évacuées à l'atmosphère par une cheminée. En conséquence,la longueur totale des diffé- rentes conduites de liaison est importante, ce qui aug- mente la dépense de matériel et les pertes calorifiques. La séparation de ces installations en différents ensembles nécessite par ailleurs l'utilisation d'une charpente très importante, puisque chaque ensemble doit être supporté individuellement. Enfin, la colonne de réaction constituant le premier ensemble de l'installation doit fréquemment être isolée thermiquement'de l'extérieur, notamment pour évi- ter les colmatages dans le cas du traitement de produits risquant d'être déliquescents. Le but de la présente invention est donc essen- tiellement d'établir une installation du type mentionné au début, pour effectuer les différents traitements pré- cités ou des traitements analogues, et qui soit plus compacte et au total de structure plus simple et moins encombrante que les installations connues, qui nécessite une charpente plus réduite, et dans laquelle, en outre, les pertes caloriques soient moins élevées, avec une isolation thermique plus réduite. A cet effet, une installation du type général décrit au début sera, conformément à la présente inven- tion, essentiellement caractérisée en ce que lesdits dispositifs séparateurs sont logés dans la partie moyenne d'une enveloppe supportant ladite colonne en l'entourant, cette enveloppe étant elle-même portée par une charpente. Cette disposition élimine d'emblée la charpente qui, dans les installations connues, devait être prévue pour supporter lesdits dispositifs séparateurs. Ces derniers seront en effet supportés par la colonne de =2572659 réaction et par l'enveloppe précitée, cette enveloppe supportant ellemême la colonne de réaction, l'ensemble étant ainsi autoporteur. De plus, on comprend que cette enveloppe entou- rant la colonne de réaction permettra de créer autour de cette dernière un espace d'isolation thermique, d'o ré- sulteront des pertes caloriques plus faibles de la co- lonne de réaction vers l'extérieur, ce qui permettra le plus souvent de réduire l'isolation thermique néces- saire. Dans le même ordre d'idée, et notamment pour conserver & l'installation une grande compacité, on pourra prévoir en outre que l'extrémité supérieure ou- verte de la colonne de réaction communique avec l'entrée desdits dispositifs séparateurs par une gaine coiffant la colonne et dont la base pénètre dans l'enveloppe. Entre cette gaine et la colonne sera ainsi créée une conduite annulaire de'mise en communication de l'ex- trémité supérieure ouverte de la colonne de réaction avec l'entrée des dispositifs séparateurs. Là encore, il n'y aura besoin d'aucune charpente supplémentaire pour supporter ces moyens de liaison, la gaine comme la colonne de réaction étant supportées par l'enveloppe elle-même. Plus précisément, on pourra faire en sorte que la partie moyenne de ladite enveloppe, la colonne de réaction et ladite gaine soient constituées essentielle- ment de cylindres coaxiaux, le diamètre de la gaine étant intermédiaire entre le diamètre de la colonne et celui de ladite partie moyenne de l'enveloppe, d'o une grande simplicité de la structure. Avantageusement, on prévoira que la partie infé- rieure de ladite enveloppe est constituée sous la forme d'une trémie de récupération dudit produit en poudre ayant servi au traitement, cette partie inférieure de l'enveloppe communiquant avec les sorties "matière" desdits dispositifs séparateurs. Bien entendu, cette trémie, contrairement aux parties précédemment décrites, ne pourra être centrée sur l'axe général de la colonne de réaction, de la gaine et de la partie moyenne de l'enveloppe, mais elle pourra constituer une continuité de cette enveloppe et donc supporter encore, directement ou indirectement, la co- lonne. Quant à la partie supérieure de l'enveloppe dont la partie moyenne contient lesdits dispositifs sépara- teurs, on pourra avantageusement prévoir qu'elle cons- titue autour de la gaine un collecteur de sortie des gaz épurés, cette partie supérieure de l'enveloppe communi- quant avec les sorties "gaz" desdits dispositifs sépara- teurs. Là encore, cette disposition préserve la très grande simplicité de l'installation, de même que le ca- ractère très direct des liaisons entre ses différentes parties. Pour améliorer le rendement de l'installation et permettre à cet effet la réutilisation dans la colonne de réaction du produit pulvérulent ayant déjà parcouru la colonne, mais encore partiellement actif, on pourra prévoir de plus que la trémie précitée est en communica- tion, par l'intermédiaire d'un répartiteur, avec une en- trée de recyclage branchée à la base de ladite colonne. Il s'agit là d'une disposition déjà connue en elle-même, mais que la présente invention permet de mettre en oeuvre très facilement et moyennant encore des liaisons très courtes, la sortie de la trémie n'étant que faiblement décalée par rapport à l'axe de la colonne de réaction. - Un mode d'exécution d'une installation conforme à l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux fi- gures du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe axiale sché- matique d'une installation conforme à l'invention; et - la figure 2 est une vue partielle de l'exté- rieur du côté droit de l'installation. L'installation représentée sur les figures com- porte comme élément principal une colonne de réaction verticale 1 pourvue à sa base d'un raccord d'entrée de fumées 2 lui-même connecté à un convergent-divergent 3-4 de mise en suspension d'un produit réactif pulvérulent. Ce produit est amené & la base de la colonne par une conduite schématisée en 5 et débouchant légèrement au- dessus du col 6 du convergent-divergent, ce grâce à quoi on peut assurer une excellente dispersion du produit pulvérulent dans le flux ascendant des fumées. Ainsi, on obtient une efficacité maximale des réactions entre le produit réactif et les fumées durant tout le temps de leur ascension dans la colonne, cette ascension s'effec- tuant cependant à vitesse relativement élevée (de l'ordre de 10 m/s). A la sortie de la colonne 1, une première sépa- ration doit être assurée entre les fumées traitées et le produit pulvérulent, lequel s'est combiné avec les pol- luants à éliminer (par exemple des gaz acides, le pro- duit actif étant alors de la chaux). Cette première séparation, effectuée entre les fumées épurées et les plus grosses particules, est assu- rée par un ensemble de cyclones 7. Conformément à l'in- vention, ces cyclones sont logés dans la partie moyenne 8m d'une enveloppe 8 qui entoure la colonne 1 sur une partie de sa hauteur. Les entrées 7e des cyclones commu- niquent avec l'extrémité supérieure ouverte ls de la co- lonne de réaction par une gaine 9 coiffant la colonne et dont la base 9b pénètre dans l'enveloppe 8. On voit que la partie moyenne 8m de l'enveloppe, la majeure partie de la colonne 1 de réaction et la gaine 9 peuvent être constituées de cylindres de tôle coaxiaux et sont donc très faciles à fabriquer et à mettre en place. Les liai- sons mécaniques entre ces différentes parties peuvent être établies par tous moyens, et notamment par soudage, rivetage ou boulonnage. - De toute façon, on voit que les cyclones séparateurs 7 n'ont pas besoin de structure porteuse propre, comme dans les installations de l'art antérieur, étant donné qu'ils sont maintenus entre la colonne 1 d'une part, l'enveloppe 8 d'autre part. Il en est de même pour la gaine 9, dont la base est fixée aux entrées 7e des cyclones et qui peut en outre être maintenue, en , au niveau de sa pénétration dans l'enveloppe 8. L'ensemble de l'installation est ainsi autopor- teur et extrêmement'compact. Une seule charpente 11 est nécessaire pour la supporter. Les liaisons entre les différentes parties de l'installation sont extrêmement directes et toutes internes, ce qui diminue au maximum les déperditions caloriques. On voit qu'après leur sortie de l'extrémité is de la colonne, les fumées traitées et particules de pro- duit réactif descendent, à vitesse plus faible, dans l'espace annulaire 12 constitué entre gaine 9 et colonne 1, la réaction pouvant ainsi se poursuivre efficacement jusqu'aux entrées 7e des cyclones 7; l'espace 12 cons- titue en outre une isolation thermique de la partie su- périeure de la colonne 1 vis-à-vis de l'extérieur, la partie moyenne de cette colonne en étant de même isolée par l'espace annulaire contenant les cyclones 7. On éco- nomise ainsi les moyens d'isolation thermique qui sont ordinairement prévus lorsqu'il est nécessaire que les fumées restent chaudes pendant leur épuration. Dans les cyclones 7, la centrifugation permet d'effectuer une première séparation entre les fumées traitées et les plus grosses particules du produit, lesquelles tombent, par les sorties "matière" 7m des cyclones, dans une trémie asymétrique 8i constituant la partie inférieure de l'enveloppe 8. Dans des proportions déterminées par un réparti- teur 13, le produit, qui est encore partiellement ac- tif, peut d'une part être évacué, en 14, et d'autre part recyclé dans la colonne, en 15, l'entrée 5 constituant alors seulement un apport de produit frais, compensant la partie évacuée en 14, ainsi que les très fines parti- cules s'échappant des sorties "gaz" 7f des cyclones 7, en même temps que les fumées épurées. On voit également sur la figure 1 que la partie supérieure 8s de l'enveloppe 8 constitue autour de la base 9b de la gaine 9 un collecteur de sortie des gaz épurés, en communication avec lesdites sorties 7. des cyclones 7. La sortie 16 de ce collecteur est reliée à un dispositif de filtrage destiné à effectuer une sépa- ration entre la partie purement gazeuse des fumées et les plus fines particules du produit de traitement et autres poussières qu'elles contiennent à leur sortie des cyclones; il pourra s'agir de tout filtre approprié, par exemple un filtre à tissu ou un électrofiltre. Après quoi les fumées totalement épurées pourront être éva- cuées à l'atmosphère. Comme avantage supplémentaire d'une telle ins- tallation, il y a lieu de noter que les cyclones 7 sont réchauffés par les fumées montant dans la colonne de réaction 1, ce qui leur évite tout colmatage, du fait de matières contenues dans les fumées et qui pourraient s'agglomérer en refroidissant. Cet avantage est corol- laire de l'excellente et économique isolation thermique obtenue pour la colonne 1 vis-à-vis de l'extérieur. Ce risque de colmatage est de même évité pour les matières qui s'accumulent dans la trémie 8i. Comme il va de soi et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réa- lisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier, on peut envisager dans certains cas de remplacer les cyclones 7 par des manches de fil- trage ou autres filtres, auxquels cas la sortie 16, au lieu d'être reliée à -un filtre en tissu ou électro- filtre, comme indiqué plus haut, déboucherait directe- ment à l'atmosphère. REVENDICATIONS 1. Installation pour le traitement de fumées par un produit en poudre, du type comportant d'une part une colonne de réaction essentiellement verticale, à la base de laquelle s'effectue une mise en contact entre lesdites fumées et le produit en poudre, la suspension ainsi obtenue étant animée d'un mouvement ascensionnel dans la colonne, et d'autre part des dispositifs sépara- teurs en communication avec la partie supérieure de la colonne, destinés à effectuer une séparation entre les gaz épurés et le produit en poudre ayant servi au trai- tement, caractérisée en ce que lesdits dispositifs sépa- rateurs (7) sont logés dans la partie moyenne (8m) d'une enveloppe (8) supportant ladite colonne (1) en l'entou- rant, cette enveloppe étant elle-même portée par une charpente (11). 2. Installation selon la revendication 1, carac- térisée en ce que l'extrémité supérieure ouverte (1s) de la colonne de réaction (1) communique avec l'entrée (7e) desdits dispositifs séparateurs (7) par une gaine (9) coiffant la colonne et dont la base (9b) pénètre dans l'enveloppe. 3. Installation selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la partie moyenne (8m) de ladite enveloppe (8), la colonne de réaction (1) et ladite gaine (9) sont constituées essentiellement de cylindres coaxiaux, le diamètre de la gaine (9) étant intermé- diaire entre le diamètre de la colonne (1) et celui de ladite partie moyenne (8m) de l'enveloppe. 4. Installation selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que la par- tie inférieure (8i) de ladite enveloppe (8) est consti- tuée sous la forme d'une trémie de récupération dudit produit en poudre ayant servi au traitement, cette par- tie inférieure (8i) de l'enveloppe communiquant avec les sorties "matière" (7m) desdits dispositifs séparateurs. 5. Installation selon l'une quelconque des re- vendications 2 à 4, caractérisée en ce que la partie supérieure (8s) de ladite enveloppe (8) constitue autour de la gaine (9) un collecteur de sortie des gaz épurés, cette partie supérieure (8s) de l'enveloppe (8) communi- quant avec les sorties "gaz" (7g) desdits dispositifs séparateurs. 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que ladite trémie (8i) est en commu- nication, par l'intermédiaire d'un répartiteur (13), avec une entrée de recyclage (15) branchée à la base de ladite colonne.