Brevet FR3112290A1 — publié le 20220114

Chambre de lavage (1) pour le traitement de fumées de combustion chaudes, comportant : - une entrée (E), destinée à recevoir des fumées de combustion s’écoulant suivant une direction d’écoulement (D), et formant un flux gazeux comprenant des particules solides ; - un ensemble de séparateurs (2), réalisé dans un matériau réfractaire, les séparateurs (2) étant espacés suivant la direction d’écoulement (D) pour faire obstacle au flux gazeux, les séparateurs (2) comprenant des structures alvéolaires adaptées pour autoriser un passage du flux gazeux et séparer les particules solides du flux gazeux ; - des moyens d’injection, agencés pour injecter un liquide de lavage sur le flux gazeux de manière à entraîner les particules solides séparées par les structures alvéolaires ; les séparateurs (2) comprenant des profilés de guidage du liquide de lavage vers les structures alvéolaires ; - une sortie (S), destinée à transmettre le flux gazeux sortant de l’ensemble de séparateurs (2). Figure 1 Chambre de lavage pour équiper une installation de traitement de fumées de combustion L’invention se rapporte au domaine technique du traitement des fumées de combustion chaudes, possédant une température comprise entre 400°C et 650°C. L’invention trouve notamment son application pour une utilisation domestique ou industrielle. État de l’art Il est connu de l’état de la technique d’utiliser un filtre à manche pour filtrer des fumées de combustion. Les filtres à manche résistent mal à une température élevée (classiquement à partir de 170°C), si bien qu’il est nécessaire de refroidir en amont les fumées de combustion. Il en résulte une complexification du traitement des fumées de combustion. Pour pallier ce problème, il est connu de l’état de la technique d’utiliser un filtre réalisé dans un matériau céramique, réfractaire à la température des fumées de combustion. Les filtres céramiques comportent une structure alvéolaire sur laquelle viennent se fixer des particules solides issues des fumées de combustion. Les particules solides sont évacuées de la structure alvéolaire (décolmatage) par impulsion d’air comprimé. Une telle solution de l’état de la technique n’est pas entièrement satisfaisante dans la mesure où le décolmatage par jet d’air comprimé peut s’avérer complexe à mettre en œuvre et peut conduire à créer des particules en suspension potentiellement inflammables. L’invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention a pour objet une chambre de lavage pour équiper une installation de traitement de fumées de combustion, la chambre de lavage comportant : - une entrée, destinée à recevoir des fumées de combustion possédant une température comprise entre 400°C et 650°C et s’écoulant suivant une direction d’écoulement, les fumées de combustion formant un flux gazeux comprenant des particules solides ; - un ensemble de séparateurs, réalisé dans un matériau réfractaire à la température des fumées de combustion, les séparateurs étant espacés suivant la direction d’écoulement pour faire obstacle au flux gazeux, les séparateurs comprenant des structures alvéolaires adaptées pour autoriser un passage du flux gazeux suivant la direction d’écoulement et adaptées pour séparer les particules solides du flux gazeux ; - des moyens d’injection, agencés pour injecter un liquide de lavage sur le flux gazeux de manière à entraîner les particules solides séparées par les structures alvéolaires ; les séparateurs comprenant des profilés de guidage agencés pour guider le liquide de lavage vers les structures alvéolaires ; - une sortie, destinée à transmettre le flux gazeux sortant de l’ensemble de séparateurs. Définitions - Par « réfractaire », on entend que le matériau présente une résistance pyroscopique supérieure ou égale à la température des fumées de combustion, c'est-à-dire de préférence supérieure ou égale à 650°C. Une méthode pour déterminer la résistance pyroscopique (réfractarité) est spécifiée dans la norme ISO 528 :1983. - Par « structure alvéolaire », on entend une structure comportant des cavités ouvertes formées en son sein. Les dimensions des cavités ouvertes sont adaptées aux dimensions de certains types de particules solides pour empêcher leur passage, tout en autorisant le passage du flux gazeux. - Par « liquide de lavage », on entend un liquide adapté pour saturer les fumées de combustion (le flux gazeux), de manière à transférer les agents polluants de la phase gazeuse vers la phase liquide. Le liquide de lavage peut comporter des produits neutralisants, par exemple adaptés pour neutraliser les oxydes de soufre et les oxydes d’azote. - Par « entraîner les particules solides », on entend que le liquide de lavage injecté entraîne au sol, à l’aide de la gravité, les particules solides séparées. - Par « profilé de guidage », on entend que chaque séparateur possède un profil déterminé (selon une direction transverse à la direction d’écoulement) pour guider le liquide de lavage le long du profilé vers les structures alvéolaires. Ainsi, une telle chambre de lavage selon l’invention permet de s’affranchir d’un refroidissement des fumées de combustion en amont de la chambre de lavage, et ce grâce à un tel ensemble de séparateurs. En outre, les profilés de guidage, en conjugaison avec les moyens d’injection du liquide de lavage, permettent d’éviter la présence de particules en suspension potentiellement inflammables, en les entraînant depuis les structures alvéolaires vers le sol à l’aide de la gravité. La chambre de lavage selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon une caractéristique de l’invention, les structures alvéolaires de l’ensemble de séparateurs sont géométriquement adaptées suivant la direction d’écoulement pour séparer les particules solides du flux gazeux par taille décroissante. Ainsi, un avantage procuré est d’effectuer un filtrage progressif des particules solides, des plus grosses aux plus petites, ce qui améliore la qualité du filtrage. Selon une caractéristique de l’invention, les profilés de guidage sont agencés pour guider le liquide de lavage suivant une direction perpendiculaire à la direction d’écoulement. Ainsi, un avantage procuré est de faciliter l’entraînement des particules solides vers le sol en utilisant au mieux la gravité c'est-à-dire en maximisant l’intensité de la force de pesanteur. Selon une caractéristique de l’invention, le matériau réfractaire est choisi parmi : - un métal, de préférence Al, Fe, - un alliage métallique, de préférence un acier inoxydable, - un matériau composite à matrice minérale. Selon une caractéristique de l’invention, les moyens d’injection comportent des buses agencées pour injecter le liquide de lavage à une pression adaptée pour décolmater les structures alvéolaires des séparateurs. Définition Par « décolmater », on entend le fait d’ôter les particules solides qui obstruent les structures alvéolaires. Ainsi, un avantage procuré est de conserver une bonne qualité de filtrage par l’ensemble de séparateurs. Selon une caractéristique de l’invention, la chambre de lavage comporte : - un sol poreux ; - un bac de réception, agencé sous le sol poreux pour réceptionner le liquide de lavage et les particules solides. Définition Par « sol poreux », on entend un sol présentant des interstices adaptés pour laisser pénétrer le liquide de lavage et les particules solides. Ainsi, un avantage procuré est de faciliter le nettoyage du sol. L’invention a également pour objet une installation de traitement de fumées de combustion, comportant une chambre de lavage conforme à l’invention. Selon une caractéristique de l’invention, l’installation comporte : - un conduit, destiné à recevoir des fumées de combustion possédant une température comprise entre 400°C et 650°C ; - un caisson, relié au conduit et à l’entrée de la chambre de lavage ; - des moyens d’aspiration, agencés pour aspirer les fumées de combustion du conduit vers la chambre de lavage via le caisson. Selon une caractéristique de l’invention, le caisson est muni d’une chambre d’expansion agencée pour dilater les fumées de combustion. Ainsi, un avantage procuré par la dilatation du flux gazeux est de réduire la vitesse d’écoulement des fumées de combustion en amont de la chambre de lavage. Selon une caractéristique de l’invention, l’installation comporte un conduit d’évacuation agencé pour évacuer le flux gazeux transmis à la sortie de la chambre de lavage, les moyens d’aspiration étant agencés pour aspirer le flux gazeux de la sortie de la chambre de lavage vers le conduit d’évacuation. Selon une caractéristique de l’invention, l’installation comporte un dévésiculeur relié à la sortie de la chambre de lavage et au conduit d’évacuation, le conduit d’évacuation étant agencé pour évacuer le flux gazeux sortant du dévésiculeur. Définition Par « dévésiculeur », on entend un appareil adapté pour éliminer les gouttelettes de liquide en suspension dans le flux gazeux. Ainsi, un avantage procuré est d’améliorer la pureté du flux gazeux sortant du dévésiculeur. L’invention a enfin pour objet un conteneur, comportant une installation conforme à l’invention. Définition Par « conteneur » ( container en langue anglaise), on entend un caisson rigide transportable, de préférence métallique et de forme parallélépipédique. Ainsi, un avantage procuré est de pouvoir transporter facilement l’installation. D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans l’exposé détaillé de différents modes de réalisation de l’invention, l’exposé étant assorti d’exemples et de références aux dessins joints. Figure 1 est une vue schématique en perspective et en transparence d’une installation selon l’invention, illustrant un premier mode de réalisation. Figure 2 est une vue schématique en perspective et en transparence d’une installation selon l’invention, illustrant un deuxième mode de réalisation. Figure 3 est une vue schématique en perspective et en transparence d’une installation selon l’invention, illustrant un troisième mode de réalisation. Figure 4 est une vue schématique de dessus d’un ensemble de séparateurs équipant une chambre de lavage selon l’invention, illustrant un premier mode de réalisation. Figure 5 est une vue schématique de face d’un ensemble de séparateurs équipant une chambre de lavage selon l’invention, illustrant un deuxième mode de réalisation. Figure 6 est une vue schématique de face d’un ensemble de séparateurs équipant une chambre de lavage selon l’invention, illustrant un troisième mode de réalisation. Il est à noter que les dessins décrits ci-avant sont schématiques, et ne sont pas nécessairement à l’échelle par souci de lisibilité et pour en simplifier leur compréhension. Exposé détaillé des modes de réalisation Les éléments identiques ou assurant la même fonction porteront les mêmes références pour les différents modes de réalisation, par souci de simplification. Un objet de l’invention est une chambre de lavage 1 pour équiper une installation de traitement de fumées de combustion, la chambre de lavage 1 comportant : - une entrée E, destinée à recevoir des fumées de combustion possédant une température comprise entre 400°C et 650°C et s’écoulant suivant une direction d’écoulement, les fumées de combustion formant un flux gazeux comprenant des particules solides ; - un ensemble de séparateurs 2, réalisé dans un matériau réfractaire à la température des fumées de combustion, les séparateurs 2 étant espacés suivant la direction d’écoulement D pour faire obstacle au flux gazeux, les séparateurs 2 comprenant des structures alvéolaires 20 adaptées pour autoriser un passage du flux gazeux suivant la direction d’écoulement D et adaptées pour séparer les particules solides du flux gazeux ; - des moyens d’injection, agencés pour injecter un liquide de lavage sur le flux gazeux de manière à entraîner les particules solides séparées par les structures alvéolaires 20 ; les séparateurs 2 comprenant des profilés de guidage 21 agencés pour guider le liquide de lavage vers les structures alvéolaires 20 ; - une sortie S, destinée à transmettre le flux gazeux sortant de l’ensemble de séparateurs 2. Fumées de combustion A titre d’exemple non limitatif, les fumées de combustion peuvent être issues de la combustion de bois. Séparateurs Différents modes de réalisation des séparateurs 2 sont illustrés aux figures 4 à 6. Les structures alvéolaires 20 de l’ensemble de séparateurs 2 sont avantageusement géométriquement adaptées suivant la direction d’écoulement D pour séparer les particules solides du flux gazeux par taille décroissante. A cet effet, les structures alvéolaires 20 peuvent présenter des orifices traversant dont l’aire peut varier entre 0,1 cm 2 et 10 cm 2 . Les structures alvéolaires 20 forment une grille permettant de piéger les particules solides qui peuvent s’y accrocher par adsorption. Les profilés de guidage 21 sont avantageusement agencés pour guider le liquide de lavage suivant une direction (dite de guidage), de préférence perpendiculaire à la direction d’écoulement D. Ainsi, le liquide de lavage peut ruisseler le long des profilés de guidage 21, suivant la direction de guidage. En d’autres termes, les profilés de guidage 21 forment des gorges adaptées pour guider l’écoulement du liquide de lavage vers le sol de la chambre de lavage 1. Les profilés de guidage 21 sont avantageusement munis de structures alvéolaires 20 adaptées pour autoriser un passage du flux gazeux, et adaptées pour séparer les particules solides du flux gazeux. A titre d’exemples non limitatifs, chaque profilé de guidage 21 peut présenter une section longitudinale en forme de U ou de V. Par section longitudinale, on entend une section suivant la direction d’écoulement D. Chaque profilé de guidage 21 peut comporter deux ailettes réunies entre elles de manière à former une gorge le long de laquelle peut ruisseler le liquide de lavage. Les ailettes de chaque profilé de guidage 21 sont avantageusement munies d’orifices traversant de manière à former des structures alvéolaires 20. Le matériau réfractaire est avantageusement choisi parmi : - un métal, de préférence Al, Fe, - un alliage métallique, de préférence un acier inoxydable, - un matériau composite à matrice minérale, par exemple de type liant phosphatique. Moyens d’injection et liquide de lavage Les moyens d’injection comportent avantageusement des buses 3 agencées pour injecter le liquide de lavage à une pression adaptée pour décolmater les structures alvéolaires 20 des séparateurs 2, la pression étant de préférence comprise entre 2 bars et 10 bars. Le liquide de lavage est de préférence de l’eau, injecté à température ambiante, c'est-à-dire à une température comprise entre 20°C et 30°C. Le liquide de lavage comporte avantageusement des agents neutralisants, par exemple adaptés pour neutraliser les oxydes de soufre et les oxydes d’azote. Réception du liquide de lavage et des particules solides La chambre de lavage 1 comporte avantageusement : - un sol 10 poreux ; - un bac de réception 11, agencé sous le sol 10 poreux pour réceptionner le liquide de lavage et les particules solides. Selon une alternative illustrée à la figure 3, le sol 10 de la chambre de lavage 1 est étanche, et le bac de réception 11 est agencé sur un côté de la chambre de lavage 1. Installation Un objet de l’invention est une installation de traitement de fumées de combustion, comportant une chambre de lavage 1 conforme à l’invention. Différents modes de réalisation sont illustrés aux figures 1 à 3. Comme illustré aux figures 1 à 3, l’installation comporte avantageusement : - un conduit 4, destiné à recevoir des fumées de combustion possédant une température comprise entre 400°C et 650°C ; - un caisson 5, relié au conduit 4 et à l’entrée E de la chambre de lavage 1 ; - des moyens d’aspiration 6, agencés pour aspirer les fumées de combustion du conduit 4 vers la chambre de lavage 1 via le caisson 5. Comme illustré aux figures 1 et 3, le caisson 5 est avantageusement muni d’une chambre d’expansion 50 agencée pour dilater les fumées de combustion. Comme illustré à la figure 1, le caisson 5 et la chambre d’expansion 50 peuvent s’étendre d’un côté de la chambre de lavage 1. Comme illustré à la figure 3, le caisson 5 et la chambre d’expansion peuvent s’étendre au-dessous de la chambre de lavage 1. Comme illustré aux figures 1 à 3, l’installation comporte avantageusement un conduit d’évacuation 7 agencé pour évacuer le flux gazeux transmis à la sortie S de la chambre de lavage 1, les moyens d’aspiration 6 étant agencés pour aspirer le flux gazeux de la sortie S de la chambre de lavage 1 vers le conduit d’évacuation 7. Comme illustré aux figures 1 à 3, l’installation comporte avantageusement un dévésiculeur 8 relié à la sortie S de la chambre de lavage 1 et au conduit d’évacuation 7, le conduit d’évacuation 7 étant agencé pour évacuer le flux gazeux sortant du dévésiculeur 8. Un objet de l’invention est un conteneur C, comportant une installation conforme à l’invention. Le conteneur C est préférentiellement de forme parallélépipédique. Le conteneur C est avantageusement réalisé dans un matériau métallique, de préférence un acier. L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation exposés. L’homme du métier est mis à même de considérer leurs combinaisons techniquement opérantes, et de leur substituer des équivalents. Chambre de lavage (1) pour équiper une installation de traitement de fumées de combustion, la chambre de lavage (1) comportant : - une entrée (E), destinée à recevoir des fumées de combustion possédant une température comprise entre 400°C et 650°C et s’écoulant suivant une direction d’écoulement (D), les fumées de combustion formant un flux gazeux comprenant des particules solides ; - un ensemble de séparateurs (2), réalisé dans un matériau réfractaire à la température des fumées de combustion, les séparateurs (2) étant espacés suivant la direction d’écoulement (D) pour faire obstacle au flux gazeux, les séparateurs (2) comprenant des structures alvéolaires (20) adaptées pour autoriser un passage du flux gazeux suivant la direction d’écoulement (D) et adaptées pour séparer les particules solides du flux gazeux ; - des moyens d’injection, agencés pour injecter un liquide de lavage sur le flux gazeux de manière à entraîner les particules solides séparées par les structures alvéolaires (20) ; les séparateurs (2) comprenant des profilés de guidage (21) agencés pour guider le liquide de lavage vers les structures alvéolaires (20) ; - une sortie (S), destinée à transmettre le flux gazeux sortant de l’ensemble de séparateurs (2). Chambre de lavage (1) selon la revendication 1, dans laquelle les structures alvéolaires (20) de l’ensemble de séparateurs (2) sont géométriquement adaptées suivant la direction d’écoulement (D) pour séparer les particules solides du flux gazeux par taille décroissante. Chambre de lavage (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les profilés de guidage (21) sont agencés pour guider le liquide de lavage suivant une direction perpendiculaire à la direction d’écoulement (D). Chambre de lavage (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle le matériau réfractaire est choisi parmi : - un métal, de préférence Al, Fe, - un alliage métallique, de préférence un acier inoxydable, - un matériau composite à matrice minérale. Chambre de lavage (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle les moyens d’injection comportent des buses (3) agencées pour injecter le liquide de lavage à une pression adaptée pour décolmater les structures alvéolaires (20) des séparateurs (2). Chambre de lavage (1) selon l’une des revendications 1 à 5, comportant : - un sol (10) poreux ; - un bac de réception (11), agencé sous le sol (10) poreux pour réceptionner le liquide de lavage et les particules solides. Installation de traitement de fumées de combustion, comportant une chambre de lavage (1) selon l’une des revendications 1 à 6. Installation selon la revendication 7, comportant : - un conduit (4), destiné à recevoir des fumées de combustion possédant une température comprise entre 400°C et 650°C ; - un caisson (5), relié au conduit (4) et à l’entrée (E) de la chambre de lavage (1) ; - des moyens d’aspiration (6), agencés pour aspirer les fumées de combustion du conduit (4) vers la chambre de lavage (1) via le caisson (5). Installation selon la revendication 8, dans laquelle le caisson (5) est muni d’une chambre d’expansion (50) agencée pour dilater les fumées de combustion. Installation selon la revendication 8 ou 9, comportant un conduit d’évacuation (7) agencé pour évacuer le flux gazeux transmis à la sortie (S) de la chambre de lavage (1), les moyens d’aspiration (6) étant agencés pour aspirer le flux gazeux de la sortie (S) de la chambre de lavage (1) vers le conduit d’évacuation (7). Installation selon la revendication 10, comportant un dévésiculeur (8) relié à la sortie (S) de la chambre de lavage (1) et au conduit d’évacuation (7), le conduit d’évacuation (7) étant agencé pour évacuer le flux gazeux sortant du dévésiculeur (8). Conteneur (C), comportant une installation selon l’une des revendications 7 à 11.