Brevet FR2961291A1 — publié le 20111216

La présente invention concerne une installation de traitement de fumées, du type comprenant au moins : - un générateur de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à brûleur 5 air/gaz ou air/combustible solide, et - une unité de traitement des fumées. Jusqu'à présent, les fumées produites par les chaudières sont rejetées dans l'atmosphère. Ces fumées peuvent contenir des matières toxiques et polluantes 10 défavorables à l'environnement dans lequel elles sont rejetées. Un but de la présente invention est donc de proposer une installation de traitement de fumées dont la conception permet de réduire voire de supprimer la quantité de fumées rejetée dans l'atmosphère. 15 A cet effet, l'invention a pour objet une installation de traitement de fumées, du type comprenant au moins : - un générateur de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à brûleur air/gaz ou air/combustible solide, et 20 - une unité de traitement des fumées, caractérisée en ce que ladite installation comporte en outre au moins un espace de confinement des fumées produites par ledit générateur de fumées, cet espace de confinement des fumées, alimenté en entrée par le générateur de fumées équipé d'une sortie d'évacuation des fumées, étant raccordé en 25 sortie à la chambre de combustion dudit générateur de fumées par un circuit dit de recirculation, pour une recirculation des fumées à l'intérieur dudit générateur de fumées, ladite unité de traitement des fumées étant disposée sur le circuit de circulation des fumées entre la sortie d'évacuation des fumées du générateur de fumées et la sortie de l'espace de confinement alimentant le 30 circuit de recirculation, de manière à être alimentée par au moins une partie des fumées circulant entre la sortie d'évacuation des fumées du générateur de fumées et la sortie de l'espace de confinement alimentant le circuit de 15 recirculation. La présence d'un espace de confinement des fumées permet de refroidir les gaz et de les détendre avant de les soumettre à une nouvelle combustion pour supprimer les éléments toxiques ou polluants encore présents dans lesdites fumées. De préférence, le volume de l'espace de confinement exprimé en m3 est égal à au moins 10 fois le volume d'alimentation en air du brûleur sur une durée d'une 10 heure pour un réglage à débit d'alimentation en air maximal dudit brûleur. Ainsi, à titre d'exemple, si le débit maximal d'alimentation en air du brûleur est égal à 5 m3/h, le volume de l'espace de confinement est choisi au moins égal à 50 m3. Une recirculation des fumées peut donc être organisée de manière sûre excluant la présence de cheminées conformément à l'état de la technique. De préférence encore, l'installation comporte en outre des moyens d'analyse 20 des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse. La présence de ces moyens d'analyse des gaz des fumées permet, en cas de 25 saturation de l'installation, soit d'évacuer après traitement une partie des fumées vers l'extérieur de l'installation, soit d'arrêter l'installation, en particulier le brûleur de l'installation ou de réduire le débit d'alimentation en air dudit brûleur. 3o L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 2 la figure 1 représente une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'une installation conforme à l'invention ; la figure 2 représente une vue schématique d'un second mode de 5 réalisation d'une installation conforme à l'invention ; la figure 3 représente une vue de détail de l'entrée du conduit de recirculation des fumées dans le brûleur. 10 Comme mentionné ci-dessus, l'installation de traitement de fumées, objet de l'invention, comprend au moins : - un générateur 1 de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à brûleur 2 air/gaz ou air/combustible solide, et - une unité 4 de traitement des fumées. 15 La chaudière peut être une chaudière d'incinérateur, une chaudière domestique, une chaudière de bateau, une chaudière de cimenterie, de raffinerie ou toute autre chaudière industrielle ou domestique. 20 De manière caractéristique à l'invention, ladite installation comporte en outre au moins un espace 5 de confinement des fumées produites par ledit générateur 1 de fumées. Cet espace 5 de confinement des fumées est alimenté en entrée par le générateur 1 de fumées équipé à cet effet d'une sortie 1A d'évacuation des fumées. Cet espace 5 de confinement des fumées est 25 raccordé en sortie à la chambre de combustion du générateur 1 de fumées par un circuit 7, dit de recirculation, pour une recirculation des fumées à l'intérieur du générateur 1 de fumées. On note, comme l'illustre la figure 3, que le circuit de recirculation des fumées débouche dans le générateur de fumées au niveau du brûleur, en particulier au niveau de la chambre de combustion du brûleur 30 qui forme également la chambre de combustion de ladite chaudière. Ce débouché est de préférence situé le plus proche de la zone dite bleue de la flamme du brûleur, c'est-à-dire de la zone la plus chaude de la flamme du 20 25 brûleur. Cette zone correspond à la zone de la flamme qui est proche du gicleur 12 ou de l'accroche-flamme 13 dont est équipé le brûleur. On garantit ainsi une meilleure combustion des éléments toxiques ou polluants contenus dans les fumées réinjectées à ce niveau. L'unité 4 de traitement des fumées est quant à elle disposée sur le circuit de circulation des fumées entre la sortie 1A d'évacuation des fumées du générateur 1 de fumées et la sortie 6 de l'espace 5 de confinement alimentant le circuit 7 de recirculation, de manière à être alimentée par au moins une partie des fumées circulant entre la sortie 1A d'évacuation des fumées du générateur 1 de fumées et la sortie 6 de l'espace io de confinement alimentant le circuit 7 de recirculation. Grâce au montage tel que décrit ci-dessus, on obtient une possibilité de circulation en boucle des fumées du générateur de fumées vers l'espace 5 de confinement des fumées puis de l'espace 5 de confinement des fumées vers le 15 générateur 1 de fumée. De préférence, le volume de l'espace de confinement exprimé en m3 est égal à au moins 10 fois le volume d'alimentation en air du brûleur sur une durée d'une heure pour un réglage à débit d'alimentation en air maximal dudit brûleur. L'installation comporte en outre des moyens 8 d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens 8 d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse. Deux modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés. Dans un premier mode de réalisation de l'invention conforme à la figure 2, l'unité 4 de traitement est disposée en ligne avec le générateur 1 de fumées et 30 est interposée entre le générateur de fumées et l'espace 5 de confinement des fumées. Dans cet exemple, l'unité 4 de traitement comporte au moins : - un réacteur rempli au moins partiellement de réactifs dont au moins un est choisi dans le groupe de réactifs formés par la chaux, le charbon actif, l'urée en grains - un filtre tel qu'un filtre à manche. Dans ce premier mode de réalisation, lorsque l'installation comporte en outre des moyens 8 d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdites moyens 8 d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse, le générateur 1 de fumées est équipé de moyens de réglage du débit d'alimentation en air du brûleur 2 du générateur 1 de fumées, lesdits moyens de réglage étant configurés pour être pilotés à partir des signaux fournis par les moyens 8 d'analyse des gaz des fumées. Le principe de fonctionnement d'une telle installation est le suivant. Le brûleur 2, alimenté en air et en combustible, tel que fuel ou gaz, assure le mélange du combustible et du comburant et les injecte dans la chambre de combustion de la chaudière où la combustion du mélange entraîne la formation de fumées. Ces fumées sont évacuées à l'aide d'un orifice ou sortie 1A d'évacuation des fumées de la chambre de combustion du générateur 1 de fumées. Elles traversent l'unité 4 de traitement de fumées formée d'un réacteur disposé en série avec un filtre. Au cours de ce passage, au moins une partie des éléments polluants et toxiques contenus dans les fumées sont éliminés puisque retenus par le filtre ou entrés en réaction chimique avec les éléments du réacteur. Les fumées arrivent ensuite dans l'espace 5 de confinement avant d'être entraînées en direction du générateur de fumées pour être réintroduites par une entrée représentée en 3 aux figures dans la chambre de combustion du générateur au plus près de la flamme du brûleur, c'est-à-dire dans la zone d'injection par ledit brûleur du mélange air/combustible dans ladite chambre de combustion. Pour faciliter cette recirculation, des moyens de circulation forcée d'air, tels qu'un ventilateur, sont prévus sur le circuit de circulation des fumées de ladite installation. Les moyens d'analyse des gaz permettent d'arrêter le fonctionnement du brûleur ou de réduire le débit d'alimentation en air du brûleur lorsque les résultats desdits moyens d'analyse indiquent une saturation des fumées par exemple en raison d'un taux extrêmement élevé en dioxyde de carbone ou monoxyde de carbone. Dans un second mode de réalisation conforme à celui représenté à la figure 1, l'unité 4 de traitement est disposée sur une branche 9 obturable de dérivation de la portion de circuit de circulation de fluide s'étendant depuis la sortie 1A d'évacuation des fumées du générateur 1 de fumées jusqu'à la sortie 6 de l'espace 5 de confinement alimentant le circuit 7 de recirculation. La branche 9 de dérivation est raccordée en entrée à l'espace 5 de confinement et débouche, après traversée de l'unité 4 de traitement, à l'air libre. Dans un second mode de réalisation, lorsque l'installation est du type comportant en outre des moyens 8 d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens 8 d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse, l'organe 10 d'obturation de la branche 9 de dérivation est un organe pilotable à partir des signaux émis par lesdits moyens 8 d'analyse des gaz des fumées. Ainsi, le fonctionnement d'une telle installation peut être le suivant. A nouveau, le brûleur 2 réalise le mélange air/combustible avant d'injecter ce mélange dans la chambre de combustion de la chaudière. L'inflammation de ce mélange entraîne la production de fumées qui sont évacuées de la chambre de combustion de la chaudière par une sortie 1A d'évacuation de fumée. Ces fumées pénètrent alors dans l'espace 5 de confinement desdites fumées. Il doit être noté qu'un organe d'obturation peut être prévu sur la liaison entre sortie 1A d'évacuation de fumées de la chambre de combustion de la chaudière et entrée dans l'espace 5 de confinement des fumées pour éviter un refoulement des fumées dans la chambre de combustion de la chaudière. Les gaz peuvent être analysés dans cet espace 5 de confinement des fumées à l'aide de moyens 8 d'analyse des gaz. Si les résultats de l'analyse sont corrects, alors la totalité des fumées est évacuée de la zone 5 de confinement des fumées par la sortie 6 dudit espace 5 de confinement et emprunte le circuit 7 de recirculation des fumées pour être à nouveau injectée dans la chambre de combustion de la chaudière au niveau du brûleur comme l'illustre la figure 3. Si l'analyse des gaz montre une quantité trop importante d'éléments toxiques ou de polluants dans les gaz des fumées, alors l'organe 10 d'obturation, qui ferme la branche 9 de io dérivation et qui est disposé au niveau de l'espace 5 de confinement des gaz est ouvert pour permettre l'évacuation d'une partie des fumées au niveau de cette branche 9 obturable de dérivation. Cette branche 9 de dérivation traverse l'unité de traitement avant de déboucher à l'air libre. Les fumées sont ainsi traitées avant d'être rejetées dans l'atmosphère. Dès que les résultats 15 d'analyse sont de nouveau conformes à ceux attendus, l'organe 10 d'obturation de la branche 9 obturable est refermé et les fumées empruntent alors le circuit de recirculation des fumées. Indépendamment du mode de réalisation retenu, de préférence, l'espace 5 de 20 confinement des fumées est délimité à l'aide d'une structure creuse dont le volume intérieur est compartimenté à l'aide de chicanes. Dans un mode de réalisation particulier, cet espace 5 de confinement des fumées peut être délimité à l'aide d'une structure gonflable. Cet espace 5 de confinement peut être semi-enterré ou complètement enterré. 25 REVENDICATIONS1. Installation de traitement de fumées, du type comprenant au moins : - un générateur (1) de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à 5 brûleur (2) air/gaz ou air/combustible solide, et - une unité (4) de traitement des fumées, caractérisée en ce que ladite installation comporte en outre au moins un espace (5) de confinement des fumées produites par ledit générateur (1) de fumées, cet espace (5) de confinement des fumées, alimenté en entrée par le io générateur (1) de fumées équipé d'une sortie (1A) d'évacuation des fumées, étant raccordé en sortie à la chambre de combustion dudit générateur (1) de fumées par un circuit (7) dit de recirculation, pour une recirculation des fumées à l'intérieur dudit générateur (1) de fumées, ladite unité (4) de traitement des fumées étant disposée, sur le circuit de circulation des fumées, entre la sortie 15 (1A) d'évacuation des fumées du générateur (1) de fumées et la sortie (6) de l'espace (5) de confinement alimentant le circuit (7) de recirculation, de manière à être alimentée par au moins une partie des fumées circulant entre la sortie (1A) d'évacuation des fumées du générateur (1) de fumées et la sortie (6) de l'espace de confinement alimentant le circuit (7) de recirculation. 20 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume de l'espace (5) de confinement exprimé en m3 est égal à au moins 10 fois le volume d'alimentation en air du brûleur (2) sur une durée d'une heure pour un réglage à débit d'alimentation en air maximal 25 dudit brûleur. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (8) d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens (8) d'analyse 30 des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse. 8 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'unité (4) de traitement est disposée en ligne avec le générateur (1) de fumées et est interposée entre le générateur de fumées et l'espace (5) de confinement des fumées. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'unité (4) de traitement comporte au moins : - un réacteur rempli au moins partiellement de réactifs dont au moins un est choisi dans le groupe de réactifs formés par la chaux, le charbon actif, l'urée en io grains et - un filtre. 8. Installation selon l'une des revendications 4 et 5, du type comportant en outre des moyens (8) d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de 15 l'installation, lesdits moyens (8) d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse, caractérisée en ce que le générateur (1) de fumées est équipé de moyens de réglage du débit d'alimentation en air du brûleur (2) du générateur (1) de 20 fumées, lesdits moyens de réglage étant configurés pour être pilotés à partir des signaux fournis par les moyens (8) d'analyse des gaz des fumées. 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'unité (4) de traitement est disposée sur une branche 25 (9) obturable de dérivation de la portion de circuit de circulation de fluide s'étendant depuis la sortie (1A) d'évacuation des fumées du générateur (1) de fumées jusqu'à la sortie (6) de l'espace (5) de confinement alimentant le circuit (7) de recirculation. 30 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la branche (9) de dérivation est raccordée en entrée à l'espace (4) de confinement et débouche, après traversée de l'unité (4) detraitement, à l'air libre. 9. Installation selon l'une des revendications 7 et 8, du type comportant en outre des moyens (8) d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens (8) d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse caractérisée en ce que l'organe (10) d'obturation de la branche (9) de dérivation est un organe pilotable à partir des signaux émis par lesdits moyens (8) d'analyse des gaz des fumées. 10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'espace (5) de confinement des fumées est délimité à l'aide d'une structure creuse dont le volume intérieur est compartimenté à l'aide de chicanes. 1015