Brevet FR2594133A1 — publié le 19870814

L'invention concerne le refroidissement du coke incandescent, par son arrosage par de l'eau, ce qui provo- que l'extinction du coke et le dégagement de diverses vapeurs. L'invention vise plus particulièrement un procédé destiné à traiter, avant leur évacuation éventuelle à l'atmosphère, les gaz ainsi dégagés pour provoquer une condensation de l'eau, une séparation des particules solides et une épuration des gaz afin d'en éliminer les constituants nuisibles pour l'environnement. L'invention concerne en outre une installation pour la mise en oeuvre du procédé et qui, en plus d'une tour recevant le chariot à coke ou le wagon d'extinction, comporte des dispositifs et organes associés à cette tour pour effectuer les opéra- tions de condensation, séparation de solides et traitement de l'eau et des gaz. Bien entendu, l'invention vise à effectuer ces opérations efficacement et au moindre coût possible. Au cours des dernières décennies, on a acheminé, et continué d'acheminer, le coke incandescent des cokeries, à l'aide d'un chariot à coke ou wagon d'extinction, dans une tour d'extinction dans laquelle ce coke incandescent a été arrosé par de grandes quantités d'eau. Aujourd'hui encore, on travaille dans la plupart des cokeries en appli- quant ce procédé d'extinction. La tour d'extinction est ouverte à son sommet,de sorte que les vapeurs résultant de l'extinction puissent immédiatement partir à l'atmos- phère. En incorporant à cette tour divers dispositifs, on a essayé de retenir autant que possible de l'eau d'extinction et des particules de coke que cette eau entraîne, afin de ne pas polluer trop fortement l'environ- nement par les vapeurs ainsi dégagées. On connaît aussi ce que l'on appelle un refroidissement du coke à sec, et au cours duquel on entreprend, à l'aide d'un ou plusieurs échangeurs de chaleur, un refroidissement indirect du coke incandescent. Le refroidissement du coke à sec et aussi ce que l'on appelle le refroidissement du coke par voie humide en enceinte close ont lieu dans une enceinte isolée de l'extérieur. La technologie des installations destinées à satisfaire entièrement aux exigences énoncées pour le refroidissement du coke à sec ou pour-le refroidissement dans une enceinte close exige des investissements consi- dérables (de l'ordre de 495 à 825 millions de francs pour des cokeries de taille usuelle), l'entretien de ces ins- tallations s'avérant également très onéreux, d'autant plus qu'en règle générale il n'est pas possible d'utiliser entièrement la chaleur libérée,car on manque tout simple- ment pour cela de capacités et/ou de dispositifs conve- nables. Le problème se trouvant à la base de l'invention consiste donc à trouver une façon simple, exigeant aussi peu que possible d'investissements financiers et de frais d'entretien, pour refroidir le coke, traiter les vapeurs dégagées et ne laisser éventuellement partir à l'atmos- phère que des gaz fortement épurés et ne comportant aussi peu que possible de constituants gênants. Selon le procédé de l'invention, on résout ce pro- blème en conservant dans un réservoir intermédiaire, avant leur dégagement à l'atmosphère, les vapeurs dégagées lors de l'extinction du coke et en soumettant ces vapeurs, ensuite ou même immédiatement, à une condensation et à un refroidissement supplémentaires, ce qui permet de trai- ter le condensat ainsi obtenu pour l'épurer à nouveau et éventuellement pour le refroidir puis l'utiliser à nouveau pour la condensation. On peut ainsi utiliser à nouveau les parties d'installation connues jusqu'à présent, comme la tour d'extinction ou la totalité même de l'installation d'extinction, en équipant cette tour d'extinction tout simplement d'un volume tampon correspondant,qui permet ensuite d'entreprendre une condensation en continu. On aspire ainsi en continu une quantité presque égale de gaz pour en éliminer, au cours de la condensation, l'eau ayant servi à l'extinction et pour pouvoir ensuite traiter les gaz et l'eau ou pouvoir évacuer ces gaz à l'atmosphère. On obtient ainsi non seulement la formation d'un condensat mais aussi la séparation d'une proportion très importante des particules de coke entraînées, que l'on peut donc éliminer pour éviter de polluer l'atmosphère et l'environ- nement. Selon un aspect judicieux de l'invention, on pré- voit, si les vapeurs dégagées au cours de l'extinction et qui sont retenues dans un réservoir intermédiaire con- tiennent de fortes teneurs, ou des "pics", d'oxyde de carbone, d'incorporer à ces vapeurs, en discontinu, de l'air frais. L'aspiration d'air frais permet ainsi, de façon judicieuse, d'éviter un enrichissement dangereux du mélange en de l'oxyde de carbone et autres gaz gênants dans l'espace tampon et dans la zone de condensation. Selon un autre aspect judicieux, le condensat ainsi prépa- est soumis & un refroidissement en deux étapes, ce qui permet d'en retirer, avantageusement, de la chaleur par voie indirecte dans une étape. Ce refroidissement en deux étapes permet de ne retirer à chaque fois, dans l'étape de refroidissement indirect, que la quantité de chaleur à chaque fois utilisable et qui est nécessaire et/ou inté- ressante pour l'installation globale en cause. Selon la quantité de chaleur à enlever et d'après le moment de l'année o on effectue cette opération, on peut même faire porter la totalité de la charge de refroidissement sur l'installation de refroidissement indirect et il n'est alors absolument pas nécessaire de prévoir de sortie de vapeur de cette partie de l'installation. Pour la mise en oeuvre du procédé et comme déjà indiqué ci-dessus, on peut utiliser également une instal- lation actuellement en fonctionnement et qui comporte notamment une tour d'extinction dans laquelle on peut faire pénétrer le chariot à coke ou wagon d'extinction. On associe à cette tour un séparateur de condensat et un espace tampon destiné à retenir les vapeurs dégagées au cours de l'extinction. L'espace tampon peut comporter une admission, obturable à volonté, d'air frais, et le sépara- teur de condensat peut comporter un circuit de recyclage de ce condensat comportant un dispositif intercalé pour la préparation et la purification de l'eau, le sépara- teur de condensat et l'espace tampon communiquant l'un avec l'autre. Une telle installation constitue donc un système presque entièrement fermé. L'eau nécessaire pour l'extinction du coke circule ainsi en circuit fermé,c'est- à-dire qu'elle est envoyée sur le coke incandescent puis elle est récupérée dans le séparateur de condensat, elle est purifiée et recyclée à nouveau dans le circuit fermé. Selon les nécessités, on peut retirer de cette eau une quantité supplémentaire de chaleur en fonction de la quan- tité à chaque fois nécessaire et/ou utilisable dans d'au- tres parties de la cokerie ou d'une autre installation voisine. Afin de garder toujours en réserve suffisamment d'eau pour l'opération d'extinction du coke, il est prévu que la partie de l'installation consacrée à la prépara- tion et à l'épuration de l'eau comporte un récipient équipé d'un mécanisme de raclage et d'un organe de sortie de l'eau par débordement. L'eau qui circule en circuit fermé parcourt le récipient équipé du mécanisme de raclage, elle y abandonne les substances nuisibles et, parvient, purifiée, dans l'organe de sortie par débordement d'o elle est immédiatement acheminée vers le réservoir de retenue d'eau ou bien elle est acheminée vers un disposi- tif de refroidissement dans lequel elle est refroidie. Après avoir parcouru ce dispositif de refroidissement et éventuellement aussi la tour de refroidissement, cette eau est également acheminée vers le réservoir de retenue d'eau,de sorte que l'on dispose toujours pour le sépara- teur de condensat d'une eau refroidie de façon approxima- tivement régulière. Pour refroidir l'eau acheminée par une conduite de dérivation, il est prévu sur le trajet de cette conduite un système de refroidissement double comportant un dispositif de refroidissement réalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur et d'une tour de refroi- dissement. Ainsi, l'eau est tout d'abord refroidie dans l'échangeur de chaleurpuis, selon les besoins, elle peut être soumise à un refroidissement supplémentaire dans une tour de refroidissement, avant d'être recyclée vers le réservoir de retenue d'eau. Grâce à des dispositifs appro- priés correspondants, avantageusement un organe réglable d'étranglement monté dans le conduit de dérivation, il est possible d'envoyer une quantité plus ou moins grande d'eau à refroidir dans le dispositif de refroidissement réalisé sous forme d'un échangeur de chaleur. Ce disposi- tif de refroidissement est judicieusement réalisé sous la forme d'un échangeur de chaleur avec de l'eaucar, de cette façon, on peut le plus judicieusement utiliser directement la chaleur ainsi récupérée ou bien, et au choix, l'acheminer vers une autre partie de l'installation globale. Pendant le processus de l'extinction du coke, les vapeurs chargées d'eau sont entraînées, en un mouvement ascendant, vers le sommet de la tour d'extinction. C'est pourquoi il est judicieux que l'espace tampon constitue le sommet de la tour d'extinction et que les plaques ou dalles recouvrant ce sommet soient montées pivotantes. Il est ainsi possible de faire, en cas de besoin, fonc-- tionner la tour d'extinction avec ces plaques ou dalles ouvertes, ce qui permet, s'il le faut absolument, que les vapeurs dégagées lors de l'extinction puissent, sans subir de condensation ni de purification, parvenir directement à l'atmosphère. Par contre, lorsque ces plaques ou dalles sont refermées, les vapeurs dégagées lors de l'extinction du coke sont retenues dans l'espace tampon o elles se rassemblent avant d'être aspirées en continu dans le sépa- rateur de condensat. La tour de refroidissement disposée en aval a tout simplement pour r1ôle propre d'effectuer l'enlèvement de la chaleur résiduelle demeurée dans l'eau de refroidisse- ment à sa sortie du dispositif de refroidissement, lequel peut avantageusement être réalisé sous forme d'un échan- geur de chaleur. On voit donc que l'invention vise à limiter, dans toute la mesure du possible, à sa valeur minimale la proportion éventuelle des constituants gênants des vapeurs traitées, moyennant des frais d'investissement et des coûts de fonctionnement aussi faibles que possible. D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante, faite à titre illus- tratif et nullement limitatif, en regard de la figure uni- que annexée, qui montre de façon schématique une installa- tion d'extinction de coke. On voit, sur la gauche de cette figure unique, une tour(10)d'extinction dans laquelle on peut introduire un wagon(9)d'extinction (ou chariot à coke). Une porte ou enceinte (11) enferme des deux côtés la tour (10) que les vapeurs dégagées pendant l'extinction peuvent parcourir mais sans parvenir directement à l'atmosphère. Au contraire, ces vapeurs sont tout d'abord soumises à un traitement. Le sommet (27) de la tour (10) d'extinction forme un espace ou compartiment (1) tampon, lequel com- porte une admission (2) d'air frais. Cette admission (2) comporte un dispositif d'obturation réglable et permet l'aspiration d'air frais dans l'espace ou compartiment (1) tampon afin de diluer d'éventuelles fortes quantités, ou "pics", d'oxyde de carbone, CO. L'admission (2) d'air frais est réalisée sous forme d'un dispositif à débit réglable et qui est même obturable. Ainsi, des mélanges dangereux ne peuvent se rassembler dans l'espace (1) tam- pon. Les vapeurs dégagées au cours de l'extinction du coke sont aspirées en continu, soit directement de la tour (10), soit en passant par l'espace ou compartiment (1) tampon, par un conduit d'aspiration raccordé à la tour et/ou à l'aide d'un ventilateur (4), pour parvenir dans un séparateur (3) de condensat. Dans le séparateur (3), les vapeurs sont arrosées d'eau froide à l'aide de pommes (14) d'arrosoir, ce qui permet d'en récupérer la plus grande partie sous forme d'un condensat. Cette eau est acheminée par un conduit (12) de recyclage du condensat vers un réservoir (13) de stockage et retenue d'eau, cepen- dant qu'une bande transporteuse (15), disposée au-dessous dans le séparateur (3) de condensat, a pour rôle de faire également sortir les solides qui s'y rassemblent. Une van- ne (16) permet une régulation correspondante de la circu- lation de l'eau condensée. Le condensat qui sort du séparateur (3) est neutra- lisé et débarrassé de ses solides dans un dispositif (17) de traitement de préparation et d'épuration de l'eaude façon à pouvoir être ensuite acheminé, en passant par un dispositif (19) de sortie par débordement de l'eau et en empruntant le conduit précité (12) de recyclage du conden- sat, & nouveau vers le réservoir (13) de retenue d'eau. Un mécanisme racleur (18) fait glisser les solides vers le milieu du dispositif (17) pour qu'ils puissent être retirés par la sortie (29) du récipient correspondant. Ce récipient n'est représenté que de façon purement simpli- fiée sur la figure unique. Il s'agit d'un récipient cylin- drique dans lequel sont prévues des zones de repos o, par l'addition d'agent de floculation, l'eau peut être débar- rassée de ses solides même les plus fins. Les substances nécessaires à cet effet sont gardées en réserve dans des cuves (21) d'agent d'épaississement. Une pompe (20) assure le recyclage, vers le réservoir (13), du condensat purifié. Le dispositif (19) de sortie de l'eau par déborde- ment communique avec un conduit (23) de dérivation,qui traverse un dispositif (5) de refroidissement dans lequel, par l'intermédiaire d'un agent de refroidissement circulant en circuit fermé (22),de la chaleur est enlevée du conden- sat ou de l'eau purifiée. L'eau peut ensuite être éventuel- lement encore refroidie davantage dans une tour (6) de refroidissement. Des ventilateurs (7) sont prévus à cet effet en vue de réaliser un enlèvement supplémentaire de la chaleur qui était encore restée dans l'eau de refroi- dissement. Un organe (26) d'étranglement permet de réguler et/ou commander l'arrivée du condensat ou de l'eau à refroidir. Les gaz qui sortent du séparateur (3) du condensat sont également acheminés vers la tour (6) de refroidisse- ment par un conduit (24) comportant le ventilateur (4). Dans cette tour (6), les gaz subissent à nouveau une aspersion pour que se produise un refroidissement supplé- mentaire. Après avoir traversé cette tour (6) de refroi- dissement, les gaz peuvent passer à l'atmosphère. La pro- portion des substances gênantes et/ou éventuellement nui- sibles est ainsi limitée à une valeur minimale. Une pompe (25) assure le recyclage, vers le réser- voir (13) de stockage d'eau, de l'eau purifiée et refroi- die. L'indice (8) de référence désigne la ou les plaques montées pivotante(s) au sommet (27) de la tour (10), et qui peuvent, en cas de besoin, s'ouvrir en laissant la tour (10) communiquer par le haut avec l'atmosphère et en laissant ainsi les vapeurs, dégagées lors de l'extinc- tion du coke, partir directement à l'atmosphère. On peut pour cela prévoir soit une jointure articulée (30) médiane, soit des gonds ou articulations (31) prévus, un de chaque côté, de façon à permettre sans difficulté aux plaques (8) de s'écarter par pivotement pour ouvrir le sommet de la tour (10) à l'atmosphère. Afin de simplifier la figure et de permettre d'en examiner plus facilement les parties considérées comme importantes pour l'invention, certains détails, et notamment des dispositifs de soulèvement. et de traction des plaques (8),n'ont pas été représentés. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'inven- tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'installation, décrits et représentés, pour traiter les gaz dégagés lors de l'extinction du coke, avant de laisser ces gaz s'échapper à l'atmosphère. REVENDICATIONS 1. Procédé pour ne laisser partir à l'atmosphère que des vapeurs pauvres en substances gênantes, après refroidissement d'un coke par extinction, selon lequel on asperge le coke incandescent par de l'eau qui l'éteint et les vapeurs résultantes parviennent finalement & l'atmos- phère, procédé caractérisé en ce que, avant ce départ à l'atmosphère, on retient les vapeurs dégagées dans un espace intermédiaire et on les soumet ensuite, ou bien immédiatement, à une condensation et à un refroidissement supplémentaires, le condensat ainsi obtenu étant à nouveau traité pour son épuration et sa préparation, en étant éven- tuellement refroidi puis utilisé à nouveau pour la conden- sation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en cas de hautes teneurs, apparaissant en pointes, en oxyde de carbone, CO, de l'air frais est mélangé de manière discontinue aux vapeurs qui se sont dégagées lors de l'extinction du coke et sont encore retenues dans l'ins- tallation. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condensat est, après sa préparation, soumis à un refroidissement en deux étapes dont l'une peut avanta- geusement consister en un enlèvement indirect de chaleur. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, cette ins- tallation comportant une tour d'extinction dans laquelle est ou sont reçus le ou les wagons d'extinction, installa- tion caractérisée en ce qu'un séparateur (3) de condensat et un espace (1) tampon, destiné aux vapeurs dégagées lors de l'extinction, sont associés à la tour (10) d'extinction, l'espace (1) tampon présentant une admission (2) réglable, et notamment obturable, pour l'air frais et le séparateur (3) de condensat présentant un conduit (12) de recyclage 35. de ce condensat avec interposition d'un dispositif (17) de préparation et de purification d'eau, le séparateur (3) de condensat et l'espace (1) tampon communiquant l'un avec l'autre. 5. Installation selon la revendication 4, caracté- risée en ce que le dispositif (17) de traitement de l'eau présente un récipient comportant un mécanisme racleur (18) et un dispositif (19) de sortie d'eau par débordement. 6. Installation selon la revendication 4, caracté- risée en ce qu'elle comporte un conduit (23) de dériva- tion, relié au dispositif (19) et aboutissant à un système de refroidissement double comportant un dispositif (5) de refroidissement, réalisé sous forme d'un échangeur de chaleur, et une tour (6) de refroidissement. 7. Installation selon la revendication 6, caracté- risée en ce que le dispositif (5) de refroidissement est réalisé sous forme d'un échangeur de chaleur dans lequel de l'eau est refroidie. 8. Installation selon la revendication 4, caracté- risée en ce que l'espace (1) tampon forme le sommet (27) de la tour (10) d'extinction du coke. 9. Installation selon l'une des revendications 4 ou 8, caractérisée en ce que les plaques (8) recouvrant le sommet (27) de la tour (10) sont montées pivotantes (30; 31).