Brevet FR2707521A1 — publié le 19950120

La présente invention est relative aux épurateurs de gaz appelés également laveurs de fumées. Il est de plus en plus fréquent d'équiper les chaudières d'un épurateur de fumée permettant de rejeter à l'atmosphère de la fumée débarrassée de la majeure partie des corps polluants qu'elle contient. On connaît un grand nombre de système d'épuration des gaz. Les principaux sont les suivants Les épurateurs à cyclones présentent de bonnes performances pour les poussières de granulométrie importante ( > 50 microns), et de densité élevée. Cependant, l'effet sur les fumées est très faible (rendement de l'ordre de 30%). Les multi-cyclones présentent l'avantage d'utiliser un moindre volume et de permettre de gagner sur l'encombrement. Les filtres à manches ont une très bonne ef fi- cacité, mais ne supportent pas les températures élevées ( > 250"C). Leur prix d'achat et de maintenance est considérable. Ils présentent des risques d'avaries dues aux escarbilles. Enfin, l'humidité des gaz agglomère les particules retenues et colmate les filtres. Les systèmes à turbo-cyclones ont une bonne efficacité ( > 90%) lorsque les appareils sont neufs, mais les machines tournantes nécessitent de l'entretien. En outre, il s'agit d'appareils bruyants. Après quelques jours d'usage, des dépôts se forment sur les pales tournantes et réduisent les performances. Enfin, leur consommation d'énergie est non négligeable. Les systèmes à électro-filtres ont une très bonne efficacité lorsqu'ils sont bien dimensionnés. Leur inconvénient est de nécessiter un investissement très élevé, ce qui ne les rend intéressants que pour de très grosses installations. Par ailleurs, ils posent des problèmes dus à la rémanence et présentent une consommation importante d'énergie électrique. Les tours de barbotage (dites tours "Sulzer"), dans lesquelles, le gaz est introduit dans une colonne remplie d'eau additionnée d'un produit tensio-actif. Leur efficacité est très bonne mais le procédé ne convient que pour quelques centaines de m3/h et leur prix est très élevé par rapport au volume de gaz traité. L'invention vise à remédier aux inconvénients des systèmes connus et à créer un épurateur de gaz qui tout en étant d'une construction relativement simple, soit capable de performances particulièrement élevées. Elle a donc pour objet un epurateur de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend dans une enceinte, un conduit vertical relié à un tunnel de lavage de gaz ou de fumées par nébulisation d'eau, et comportant une extrémité d'accélération des gaz chargés de particules d'eau disposée en regard d'une surface d'eau à niveau constant d'attraction des particules de fumée chargées d'eau par tension superficielle, des moyens d'extraction des fumées lavées et des moyens d'extraction de boues résultant de la décantation des particules attirées par la surface d'eau à niveau constant. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel - la Fig. unique est une vue schématique en élévation et en coupe d'un épurateur de gaz ou laveur de fumées suivant l'invention. Le laveur de fumées représenté sur cette figure comporte essentiellement une enceinte 1 d'axe vertical dans laquelle est monté un conduit vertical axial 2 de lavage de gaz dont l'extrémité inférieure 3 est formée par une embouchure conique rétrécie accélérant la vitesse des gaz. A son extrémité opposée à l'embouchure 3, le conduit axial est raccordé à un tunnel de lavage 5 qui s'étend horizontalement et qui est pourvu de conduits 6 comprenant des jets nébuliseurs 7 d'un liquide de lavage tel que de l'eau. Les conduits 6 sont reliés à une canalisation 8 reliée à la partie inférieure d'un bac de décantation 9 avec interposition d'une pompe 10. Le bac de décantation 9 est pourvu d'un filtre de décantation 9a. L'enceinte 1 est en outre reliée à sa partie supérieure à un extracteur de fumées 11. Au-dessous de l'embouchure conique 3 du conduit vertical 2, l'enceinte comporte un fond 12 de forme tronconique terminé par une vanne de vidange 13. Dans le fond tronconique 12 destiné à recueillir les boues résultant du lavage, est disposé un extracteur de boues 14 constitué par un système à vis d'Archimède 15 entraînée par un moteur électrique 16 et débouchant audessus d'un bac 17 collecteur de boues. A peu près aux trois quarts de la hauteur du fond tronconique 12 de l'enceinte est disposé un déversoir de trop plein 18 vers le bac décanteur 9. Le déversoir 18 détermine dans l'enceinte un niveau constant d'eau 19 formant piège à eau pour les particules de gaz projetées sur cette surface de la manière qui sera décrite par la suite. Dans l'enceinte 1 est placé, entre le niveau d'eau constant 19 et l'extracteur de fumées 11, un piège à gouttelettes ou dévêsiculeur 20 destiné à éviter les entraînements d'eau dans l'extracteur de fumées 11. Ce piège à gouttelettes formé de plaques profilées est en soi connu et ne sera donc pas décrit en détail. L'installation comporte également un système de réglage de la distance de l'embouchure conique 3 par rapport à la surface à niveau constant formé de tiges 21 de support de l'embouchure 3, pourvues d'extrémité filetées 22 traversant la partie supérieure de l'enceinte 1 et coopérant avec des écrous de fixation 23. Le fonctionnement du laveur de fumées représenté au dessin est le suivant. Après la mise en marche de la pompe 10, les injecteurs 7 distribuent dans le tunnel de lavage 5, une quantité d'eau pulvérisée toujours supérieure à l'évaporation due au refroidissement des fumées. Les gaz traversant cette zone sont refroidis et les poussières qu'ils véhiculent sont mouillées par l'eau pulvérisée ou nébulisée. L'aspiration de l'extracteur 11 entraîne le brouillard sursaturé dans le tube central 2 et son accélération par l'embouchure conique 3 de celui-ci. Les gaz humides frappent alors la surface à niveau constant 19 de l'eau se trouvant dans la partie inférieure de l'enceinte 1 suivant un angle de 90 . Les poussières pénètrent par inertie dans le piège à eau ainsi constitué. Un phénomène de tension superficielle complète l'absorption des gouttelettes et des poussières reçues par la surface de l'eau 19. Les métaux lourds éventuellement présents dans les fumées sont condensés et éventuellement piégés. Toutes ces particules se déposent au fond de la partie tronconique 12 de l'enceinte sous la forme de boue pelletable B qui est alors évacuée par l'extracteur de boue à vis d'Archimède 15,16 vers le bac de récupération 17. Ceci est une caractéristique particulièrement intéressante de l'invention car dans les agencements connus, on obtient en général des mélanges beaucoup plus liquides que la boue, qui constituent donc un volume de produit à traiter par la suite beaucoup plus important. Les gaz épurés sortent à contre-courant dans le corps de l'enceinte en traversant le piège à gouttelettes 20 situé dans la partie centrale supérieure de l'enceinte 1. L'épurateur de gaz ou laveur de fumées suivant l'invention a une efficacité adaptable aux résultats recherchés. Un réglage standard permet une efficacité de 90% sans perte de charge importante. L'efficacité peut être augmentée par adjonction dans l'eau de lavage d'un produit tensioactif tel que du savon liquide. L'efficacité peut être portée à plus de 95% par rapprochement du cône 3 d'accélération des gaz de la surface du niveau d'eau 19. On remarquera toutefois que plus l'efficacité est grande, plus la perte de charge s'accroît et par conséquent la puissance de l'extracteur de fumées doit être augmentée. Des essais ont révélé que pour passer de 90% à 95%, la puissance absorbée par l'extracteur est multipliée par deux. Bien que l'épurateur qui vient d'être décrit soit considéré comme étant appliqué au lavage de fumées de chaudières ou d'incinêrateurs, on comprendra qu'un tel appareil peut également être utilisé comme dépoussiéreur de gaz. REVENDICATIONS 1. Epurateur de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend dans une enceinte (1), un conduit vertical (2) relié à un tunnel (5) de lavage de gaz ou de fumées par nébulisation d'eau, et comportant une extrémité (3) d'accélération des gaz chargés de particules d'eau disposée en regard d'une surface d'eau à niveau constant (19) d'attraction des particules de fumée chargées d'eau par tension superficielle, des moyens (11) d'extraction des fumées lavées et des moyens (15,16) d'extraction de boues résultant de la décantation des particules attirées par la surface d'eau à niveau constant (19). 2. Epurateur de gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte (1) comporte un fond (12) de forme tronconique pourvu d'un déversoir de trop plein (18) qui définit la surface d'eau à niveau constant (19) dans ladite enceinte (1). 3. Epurateur de gaz suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité d'accélération des gaz chargés de particules d'eau est constituée par une embouchure conique rétrécie (3) du conduit vertical (2). 4. Epurateur de gaz suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (21,22,23) de réglage de la distance de l'em- bouchure (3) du conduit vertical (2) par rapport au niveau d'eau constant (19). 5. Epurateur de gaz suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que les moyens d'extraction des boues de décantation (B) comprennent une vis d'Archimède (15) entraînée par un moteur électrique, (16), disposée dans le fond (12) de l'enceinte et débouchant au-dessus d'un bac collecteur de boues (17). 6. Epurateur de gaz suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un piège à gouttelettes (20) disposé dans l'enceinte (1) entre la surface d'eau à niveau constant (19) et les moyens d'extraction (11). 7. Epurateur de gaz suivant l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte également un bac de décantation (9) disposé au-dessous du déversoir de trop plein (18) de l'enceinte, ledit bac de décantation (9) étant relié par l'intermédiaire d'une pompe (10) à des jets nébuliseurs (7) contenus dans le tunnel de lavage (5).