Brevet FR2599022A1 — publié le 19871127

La présente invention est relative a un appareil auto-nettoyant d'un type nouveau, prévu pour assu- rer le traitement des eaux polluées. Cet appareil est prévu plus particulièrement, quoique non exclusivement, pour traiter les eaux polluées industrielles. Elle est particulièrement utile pour le traitement des eaux chargées en produits entartrants ou col matants comme en particulier les sels dissous car elle permet de séparer d'une part le vecteur eau sous forme de vapeur et d'autre part le concentration formant saumure. Pour parvenir à ce résultat, les appareils connus et utilisés jusqu'à ce jour sont des matériels dérivés des bouilleurs ou évaporateurs utilisés dans les industries chimiques, pharmaceuti- ques ou phytosanitaires. Ces appareils connus à ce jour comportent une paroi chauffante sur laquelle on fait passer l'eau polluée pour en retirer une phase solide qui apparaît sur la paroi chauffante, alors qu'une phase gazeuse et une phase liquide sont évacuées par ailleurs, puis séparées par d'autres procédés. Quel que soit l'appareil utilisé, les résulte tats obtenus sont mauvais lorsque la solution est entartrante ou a tendance à cristalliser. Dans les divers app,areils, le tartre ou les sels se déposent sur la paroi chaude (paroi d'échange thermique), ce qui conduit à une chute accélérée du coefficient de transfert thermique et rend l'appareil pratiquement inexploitable. Certains appareils, qualifiés de "dynamiques", retardent ce phénomène grâce au principe d'une circulation à vitesse très importante du fluide à vaporiser. Cette pseudo-solution ne permet que de retarder le phénomène au prix de l'acceptation d'un surcoût énergétique (pompe de circulation). Certaines approches ont d'autre part été faites pour obtenir un nettoyage constant de la surface d'échange par le biais de urosses longitudinales, entraînées en rotation par un moteur et permettant de nettoyer en permanence la surface d'échange. Cette dernière méthode, dont le principe est comparable au matériel faisant l'objet de la présente in- vention, comporte des défauts importants - le mouvement de rotation des brosses perturbe l'échange ther mique qui doit s'effectuer au niveau de la paroi chauffante. - la mise en rotation uniforme de l'eau contenue dans le corps de l'évaporateur entraîne la création d'une couche limite an nulaire type laminaire qui casse l'échange thermique. - le transfert thermique n'étant efficace que sur une longueur limitée, un évaporateur ainsi conçu peut être décomposé sché matiquement entre d'une part un noyau central passif et d'au tre part une couronne extérieure active, ces deux zones fon damentales étant à la fois interactives et opposées ce qui diminue considérablement le rendement global de l'appareil. - le flottement du système de brossage contre la paroi chauf fante entraîne une usure des poils de brosse. Cette usure est compensée par une modification de la géomé trie de l'ensemble de brossage. Cette modification de la géo métrie se fait par un effet de torsion sur le mécanisme por tant sur les brosses. L'augmentation de cet effort de torsion se traduit par une déformation du type "tonneau inversé" des support de brosse, ce qui entraîne deux effets négatifs et complémentaires une efficacité inégale du système de bros sage une augmentation de la pression de contact des brosses sur la calandre en cetains points, ce qui provo que une usure prématurée et préjudiciable de la calandre. La présente invention a pour but de suppri mer ces inconvénients et de réaliser un évaporateur répondant aux critères suivants - absence d'entartrage sur la paroi chaude dans le cas de solutions salines entartrantes ou incrustantes. - faible consommation énergétique -optimisation du rendement Un appareil évaporateur selon l'invention comprend une paroi chauffante contre laquelle on fait circuler le liquide à évaporer et il est carctérisé en ce que la face interne de cette paroi chauffante est brossée en permanence, ce qui a pour effet de nettoyer la surface d'échange thermique et d'éliminer les dépôts incrustants au fur et à mesure de leur formation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de brossage est supporté par un tambour de grand diamètre, entraîné en rotation par un motoréducteur. Ce tambour a deux effets de nature à optimiser le rendement de l'appareil: - d'une part le liquide à évaporer,situé entre l'enveloppe ex térieure (calandre) et le tambour intérieur, se présente sous forme d'une couche de faible épaisseur donc plus facilement perméable au flux thermique. - d'autre part, la forte inertie thermique du tambour augmente encore les échanges thermiques de l'appareil. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le système de brossage est constitué par une brosse métallique fixée sur le tambour et enroulée en spirale autour de ce dernier. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le sens de rotation du tambour est déterminé de façon à ce que l'effet de vis provoqué par la rotation de la brosse en spirale s'oppose au sens de circulation normale du fluide. telui-ci est repoussé vers la portion de paroi chauffante qu'il vient de quitter, laquelle à noveau peut céder des calories ; tout se passe comme si chaque parcelle de la surface chauffante servait en fait plusieurs fois ce qui augmente considérablement le rendement de l'appareil. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le fluide à évaporer est introduit à la partie haute de l'appareil et le produit de l'évaporation est extrait à la partie basse de l'appareil. Cette disposition, contraire à la circulation naturelle des fluides, conduit à une légère mise en pression de l'ensemble, ce qui entraîne - une amélioration de transfert thermique par l'élévation de température qui en résulte (principe de le "cocotte minute"). - le fluide évaporé reste intimement mêlé au fluide à évapo rer, ce qui favorise encore le transfert thermique. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un appareil évaporateur selon l'invention. La figure 2 est une vue longitudinale partielle qui permet de comprendre l'effet de "vis" du dispositif de brossage. L'appareil, selon l'invention tel qu'illustré sur les dessins comprend - une alimentation 1 qui amène la solution à évaporer. - un corps d'évaporateur 2 dont la paroi interne 3, cylindre de révolution autour de l'axe vertical 4, est entourée d'une double enveloppe extérieure 5. - un tambour de grand diamètre 6 qui délilite un espace annulaire 7 de faible épaisseur et qui porte le système de brossage 8 - le tambour 6 et le système de brossage 8 sont en# traînés en rotation par un motoréducteur. Le fonctionnement est le suivant - la sortie de la phase évaporée et d'une partie de la solution à évaporer se fait par la tubulure 10 qui aboutit au séparateur 11 - dans le séparateur ll on soutire à la partie basse 12 la phase liquide qui vient de l'évaporateur, et à la par-tie haute 13 la phase gazeuse qui se dégage. - la brosse 14 fixée en spirale sur le tambour 6 tourne dans un sens 16 qui s'oppose à la circulation normale 17 du fluide. Dans ces conditions, la surface d'échange est sollicitée au maximum. REVENDICATIONS 1-Appareil évaporateur comprenant une paroi chauffante contre laquelle on fait circuler le liquide à évaporer, caractérisé en ce que la face interne de cette paroi chauffante (5) est brossée en permanence, ce qui a pour effet de nettoyer la suface d'échange thermique et d'éliminer les dépôts incrustants au fur et à me,ure de leur formation. 2-Appareil évaporateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de brossage (14) est supporté par un tambour (6) de grand diamètre, entraîné en rotation par un motoréducteur (9) et assurant deux effets de nature à optimiser le rendement de l'appareil: - d'une part le liquide à évaporer, situé entre l'enveloppe ex térieur (5) (calandre) et le tambour intérieur (6) se présen te sous forme d'une couche (4) de faible épaisseur, donc plus facilement perméable au flux thermique - d'autre part, la forte inertie thermique du tambour (6) aug mente encore les échanges thermiques de l'appareil. 3-Appareil évaporateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, ca#actérisé en ce que le système de brossage est constitué par une brosse métallique (14) fixée sur tambour (6) et enroulée en spirale autour de ce dernier. 4-Appareil évaporateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sens de rotation (15) du tambour (6) est déterminé de façon que l'effet de vis provoqué par la rotation de la brosse en spirale(14) s' oppose au sens de circulation normal(17) du fluide 5-Appareil évaporateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vapeur formée est extraite à la partie basse par une vanne (12) d'un séparateur (11).