Brevet FR2616357A1 — publié le 19881216

La présente invention concerne les dispositifs destinés à brûler les déchets industriels, plus précisé- ment, les dispositifs destinés à éliminer les déchets ga- zeux ou les gaz nocifs et a notamment pour objet les dis- positifs épurateurs de rejets de ventilation. L'utilisation de la présente invention est la plus efficace dans les dispositifs destinés à épurer les rejets de faible concentration sortant de la ventilation d'ateliers de peinture et de séchage dans lesquels on uti- lise des solvants organiques et dans lesquels les postes de travail sont munis de moyens d'aspiration locale. L'invention peut être utilisée dans les cons- tructions mécaniques, la métallurgie, l'industrie de cons- truction d'appareils de mesure et de contrôle ainsi que dans toute autre branche de l'industrie prévoyant la fa- brication de peintures et vernis. On connaît un dispositif épurateur de rejets de ventilation (SU. A. 520 489) comprenant un corps dans lequel sont disposés successivement un foyer avec un bru- leur, une chambre de mélange avec un tube perforé, une chambre de postcombustion avec des éléments catalyseurs, constitués par deux cônes coaxiaux perforés, et un échan- geur de chaleur à faisceaux de tubes. - Pour assurer le chauffage régulier des rejets de ventilation jusqu'à la température de la réaction d'oxydation catalytique, le dispositif connu utilise le tube perforé de la chambre de mélange. La disposition co- axiale du brûleur et du tube perforé de la chambre de mé- lange n'assure pas le mélange régulier des gaz dans le foyer avec les rejets de ventilation, ce qui a pour re- sultat un champ thermique irrégulier du courant d'air en amont des éléments catalyseurs et, par conséquent, un fonctionnement inefficace du dispositif, La réalisation des éléments catalyseurs en forme de deux cônes coaxiaux perforés impose des dépenses supplémentaires pour l'iso- lement thermique de la chambre de postcombustion, dont le volume est important. On connait un autre dispositif épurateur de re- jets de ventilation (Lurgi, Reinigung von Gasen, Abgasen und Abluft durch Absorption und Katalyse) comprenant un corps dans lequel est disposé un foyer avec un brûleur, au-dessus duquel est montée une tubulure d'amenée de re- jets de ventilation. En aval du foyer sont disposés suc- cessivement une chambre de postcombustion et un échangeur de chaleur. La chambre de postcombustion comporte des élé- ments catalyseurs disposés horizontalement. La tubulure d'amenée de rejets de ventilation et le brûleur sont mon- tés en parallèle. Ce mode de réalisation du foyer et de la cham- bre de postcombustion avec les éléments catalyseurs dis- posés horizontalement crée des conditions défavorables pour l'égalisation des vitesses du courant d'air avant les éléments catalyseurs, ce qui aboutit à une charge ir- régulière de certaines zones des éléments catalyseurs et, par conséquent, nuit au fonctionnement du dispositif. La disposition en parallèle de la tubulure d'amenée de re- jets de ventilation et du brûleur provoque une températu- re irrégulière dans le courant d'air en amont des éléments catalyseurs, ce qui nuit également au fonctionnement du dispositif. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif épurateur de rejets de ventilation dans lequel la conception du foyer et de la chambre de postcombustion assure l'égalisation du courant d'air à l'entrée de l'é- changeur de chaleur. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif épurateur de rejets de ventilation com- portant un corps dans lequel se trouve un foyer avec un brûleur, au-dessus duquel est montée une tubulure d'ame- née de rejets de ventilation, et une chambre de postcom- bustion, comprenant des éléments catalyseurs, et un échangeur de chaleur, disposés successivement en aval du foyer, caractérisé en ce qu'une grille de distribution en forme de V est montée entre l'échangeur de chaleur et la chambre de postcombustion, le sommet de cette grille étant orienté vers la chambre de postcombustion, les éléments catalyseurs étant constitués par deux prismes obliques à quatre faces qui sont en contact l'un avec l'autre par leurs arêtes supérieures, et en ce que la tubulure est montée de façon que son axe puisse se croi- ser avec celui du brûleur afin d'égaliser la température du courant d'air. Il est avantageux que l'angle au sommet de la grille de distribution soit de 120 à 140 0, Il est utile que le point d'intersection de l'axe de la tubulure et de l'axe du brûleur se situe à la paroi du foyer opposée au brûleur. Il est avantageux que la grille de distribution soit réalisée avec des perforations ayant une section de à 40 % de la surface totale de la grille de distribu- tion et des languettes rabattues vers le bas et convexes par rapport au sommet de la grille de distribution. Grâce à ce que le dispositif est pourvu d'une grille de distribution, il est possible de répartir régu- lièrement le courant d'air à l'entrée de l'échangeur de chaleur, la distance séparant la chambre de postcombus- tion et l'échangeur de chaleur étant minimale. La réali- sation des éléments catalyseurs sous forme de deux pris- mes obliques à quatre faces qui sont en contact l'un avec l'autre par leurs arêtes supérieures, assure le passage régulier des rejets de ventilation par les éléments cata- lyseur et la protection de ces derniers contre des inflam- mations intempestives quand le brûleur marche à des régi- mes extrêmes sans moyens de protection supplémentaires L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limita- tif avec références au dessin unique annexé représentant, en coupe longitudinale, un dispositif épurateur de l'air d'échappement de la ventilation, conforme à l'invention. Le dispositif comporte un corps 1 dans lequel se trouve un foyer 2 avec un brûleur 3. Une tubulure 4 d'amenée de rejets de ventilation est disposée au-dessus du brûleur 3. Une chambre de postcombustion 5, renfermant des éléments catalyseurs 6, 7, se situe au-dessus du foyer 2. La tubulure 4 et le brûleur 3 sont disposés sur la même paroi du foyer 2. L'axe central 8 de la tubulure 4 et l'axe central 9 du brûleur 3 se croisent au point 10 de la paroi opposée du foyer 2. Cette position du point d'inter- section de l'axe 8 de la tubulure 4 et de l'axe 9 du brû- leur 3 est motivée par la formule ci-après: tx t= t. n x ou: 4 tx est la différence des températures du courant des rejets de ventilation et du courant des gaz du foyer, à la distance x; x est la distance comprise entre le point de différence maximale des températures de l'air d'échappement de la ventilation et le point de différence minimale des températures'; to est la différence des températures du courant des rejets de ventilation et du courant des gaz du foyer, à la sortie du courant d'air du brûleur 3; n est le coefficient de variation de la tempéra- ture du courant des rejets de ventilation dans le jet des gaz du foyer; b est la hauteur de la tubulure 4 d'amenée des rejets de ventilation à la sortie. Il ressort de la formule que la distance maxi- male x et, respectivement, la différence minimale des températures à tx à l'entrée du courant des rejets chauffés dans les éléments catalyseurs 6, 7 sont assurées lorsque la tubulure 4 d'amenée de l'air d'échappement de la ventilation est disposée de façon que son axe 8 se croise avec l'axe 9 du brûleur 3 sur la paroi du foyer 2 opposée au brûleur 3. Au-dessus de la chambre de postcombustion 5, on a monté un échangeur de chaleur 11 avec trois conduits d'air 12, 15, 14. Le conduit d'air 15 se transforme en une dérivation tubulaire 13 servant à canaliser une par- tie des rejets de ventilation vers le brûleur 3. Une gril- le de distribution 16 en V est placée entre l'échangeur de chaleur 11 et la chambre de postcombustion 5 et sert à égaliser le courant d'air. En montant la grille de distri- bution directement entre l'échangeur de chaleur 11 et les éléments catalyseurs 6, 7, on assure la régularité des vi- tesses du courant d'air à l'entrée de l'échangeur de cha- leur 11 et on réussit à réduire le volume de l'installa- tion et les pertes thermiques dans le milieu ambiant par suite de la diminution de la surface de transmission de la chaleur. La grille de distribution 16 comprend un som- met orienté vers la chambre de combustion 5. L'angle au sommet de la grille de distribution 16 est de 120 à 140 . Si l'angle au sommet n'est pas dans les limi- tes indiquées, le coefficient d'irrégularité des vitesses du courant d'air accroît brusquement en conformité avec le rapport suivant:- Vmax k= * -V min o: k est le coefficient d'irrégularité des vitesses du courant d'air; Vmax est la vitesse maximale du courant d'air; Vmin est la vitesse minimale du courant d'air. Le coefficient d'irrégularité des vitesses du courant d'air est de 10 % au maximum pour les angles compris entre 1200 et 140 et les pertes hydrauliques ne dépassent pas 10 à 15 Pa. La surface de la grille de distribution 16 est réalisée avec des perforations, dont la section cons- titue 20 à 40 % de la surface totale de la grille de dis- tribution 16. Si la section des perforations est inférieu- re à 20 % de la surface totale de la grille de distribu- tion 16, les pertes thermiques augmentent sensiblement. Si la section des perforations est supérieure à 40 % de la surface totale de la grille de distribution 16, l'irré- gularité des vitesses du courant d'air augmente brusque- ment et peut atteindre 25 % et davantage. Sur la surface de la grille de distribution 16, près de chacune des per- forations, on a pratiqué des languettes 17 rabattues vers le bas et convexes par rapport au sommet de la grille de distribution 16. Ces languettes 17 servent à changer la direction du courant d'air avant l'entrée de l'échangeur de chaleur 11. Les éléments catalyseurs 6, 7 de la cham- bre de postcombustion 5 sont réalisés sous forme de deux prismes obliques à quatre faces qui sont en contact l'un avec l'autre par leurs arêtes supérieures. Cette réalisa- tion des éléments catalyseurs 6, 7 assure l'égalisation des vitesses du courant d'air grâce à la réduction pro- gressive de l'espace d'entrée entre les éléments cataly- seurs 6, 7 o l'air d'échappement chauffé est amené de- puis le foyer 2. L'espace entre les éléments catalyseurs 6, 7 se rétrécit régulièrement depuis les arêtes inférieu- res vers les arêtes supérieures desdits éléments cataly- seurs. De ce fait, le courant des rejets chauffés diminue progressivement au cours de sa montée de façon qu'en se rapprochant des arêtes supérieures se trouv0nt en contact l'un avec l'autre, le courant total traverse les surfaces filtrantes des éléments catalyseurs 6 et 7. Grâce au ré- trécissement de l'espace d'entrée compris entre les élé- ments catalyseurs 6, 7 et à la diminution proportionnelle du volume du courant d'air, les vitesses du courant d'air Z616357 sont les mêmes sur toute la surface filtrante des éléments catalyseurs, ce qui conditionne l'effet d'égalisation des vitesses du courant d'air. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Les rejets de la ventilation arrivent par le conduit d'air 12 dans l'échangeur de chaleur 11 o ils sont chauffés par la chaleur des gaz épurés. Ensuite, une portions des rejets de ventilation parvient dans le foyer 2 en passant par le conduit d'air 15 et la tubulure 4. L'autre portion des rejets de ventilation est véhiculée par la déviation tubulaire 13 vers le brûleur 3 pour assu- rer le processus de combustion du gaz de chauffage achemi- né, par exemple d'un réservoir à gaz. Les gaz débouchent du foyer et se déplacent le long de l'axe 9 du brûleur 3 conjointement avec les rejets de ventilation. Les rejets de ventilation débouchant de la tubulure 4 se déplacent le long de l'axe 8 de la tubulure 4 et se mélangent aux gaz du foyer. Le mélange le plus actif des gaz du foyer et des rejets est obtenu dans la construc- tion dans laquelle l'axe 8 de la tubulure 4 et l'axe 9 du brûleur 3 se croisent au point 10 se trouvant sur la pa- roi du foyer 2 opposé au brûleur 3. En se chauffant au cours du mélangeage jusqu'à une température déterminée, les rejets de ventilation pénètrent dans la chambre de postcombustion 5 en traversant les surfaces réceptrices d'air des éléments catalyseurs 6, 7 dans lesquels a lieu le processus d'épuration de l'air d'échappement de la ventilation par voie d'oxydation sans flamme. Puis, les rejets épurés traversent la grille de distribution 16, dont les languettes 17 assurent l'égalisation ultérieure du courant d'air. Les rejets épurés passent ensuite par l'échangeur de chaleur 11 en cédant une partie de leur chaleur aux rejets de la ventilation qui arrivent par le conduit d'air 12, et s'échappentdudispositif par le con- duit d'air 14. L'utilisation du dispositif revendiqué permet d'élever l'efficacité de fonctionnement du dispositif, de réduire son encombrement en diminuant la quantité de métal nécessaire à sa fabrication. REVENDICATIONS 1. Dispositif épurateur de rejets de ventila- tion comprenant un corps (1) dans lequel est disposé un foyer (2) avec un brûleur (3), au-dessus duquel est mon- tée une tubulure (4) d'amenée des rejets de la ventila- tion, et sont disposés en aval du foyer (2), une chambre de postcombustion (5) renfermant des éléments catalyseurs (6, 7) et un échangeur de chaleur (11), caractérisé en ce qu'une grille de distribution en forme de V (16) est montée entre l'échangeur de chaleur (11) et la chambre de postcombustion (5), le sommet de ladite grille étant orienté vers la chambre de postcombustion (5), en ce que les éléments catalyseurs (6, 7) sont réalisés sous forme de deux prismes obliques à quatre faces qui sont en con- tact l'un avec l'autre par leurs arêtes supérieures et en ce que la tubulure (4) est montée de façon que son axe (8) se croise avec l'axe (9) du brûleur (3) afin d'égaliser la température du courant d'air. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'angle au sommet de la grille de dis- tribution (16) est compris entre 120 et 140 . 3. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le point (10) d'intersection de l'axe (8) de la tubulure (4) et de l'axe (9) du brûleur (3) se trouve sur la paroi du foyer (2) opposé au brûleur (3). 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface de la grille de distri- bution (16) est réalisée avec des perforations d'une sec- tion de 20 à 40 % de la surface totale de la grille de distribution et des languettes (17) rabattues vers le bas et convexes par rapport au sommet de la grille de distribution (16).