Procédé d'épuration des gaz et dispositif pour la mise en aeuvre ce procédé La présente invention a pour objet un procédé d'épuration des gaz.
On sait qu'il existe de nombreux moyens d'épu rer des gaz, notamment pour leur dépoussiérage et pour la suppression des fumées industrielles et autres. Les différents traitements qu'on fait subir aux gaz ou fumées à nettoyer n'opèrent chacun qu'une partie du travail qui serait nécessaire pour obtenir une épuration totale. Pour arriver à un ré sultat complet, il conviendrait, après chacune de ces opérations partielles, de passer à la suivante, ce qui nécessiterait un appareillage distinct et parfois aussi un traitement intermédiaire adéquat. Or, dans l'industrie, l'expérience a prouvé que les bons ré sultats requièrent les qualités suivantes : rapidité, simplification, efficience et économie.
Dans l'épuration des gaz, il est bien connu que les difficultés deviennent très grandes lorsque les particules sont de dimensions submicroniques et que leur composition est très variée, tant par la nature que par la forme.
Le procédé d'épuration des gaz, objet de l'inven tion, est caractérisé en ce qu'on sature un gaz avec la vapeur d'un liquide susceptible d'enrober les par ticules de poussières à éliminer, en ce qu'après avoir saturé ledit gaz avec un liquide de manière à former un brouillard dense et stable, on soumet alors ledit gaz à un refroidissement brusque, suffisant pour provoquer dans les parties les plus intimes de sa masse la condensation d'une partie de la vapeur qu'il contient sur les particules jouant le rôle de noyaux de condensation,
en ce qu'après avoir sou mis ledit gaz à un champ électrique dont l'intensité est suffisante pour assurer l'ionisation et la précipi tation par voie électrique des gouttelettes de liquide emprisonnant toutes les particules d'impuretés, y compris les particules submicroniques, on précipite les particules ionisées en dirigeant ledit gaz sous forme de courant sur des surfaces de précipitation, et qu'on extrait le gaz nettoyé par voie continue.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en ceuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il comporte un récipient comprenant une chambre de saturation du gaz avec de la vapeur, ladite chambre de saturation communiquant avec une chambre de sursaturation du gaz avec du brouillard d'un liquide, ladite chambre de sursaturation com muniquant avec au moins un tube de Venturi, com posé d'un élément convergent et d'un élément di vergent, ledit tube étant traversé par le gaz saturé et sursaturé, des moyens pour produire un champ électrique intense susceptible d'ioniser ledit.
gaz et de projeter toutes les particules non gazeuses, y compris celles de dimensions submicroniques, sur des surfaces de précipitation renfermées dans une chambre isolée, reliée à l'élément divergent du tube de Venturi, lesdites particules étant emportées par le flux de gouttelettes précipitées sur lesdites sur faces de précipitation et le gaz échappant séparé ment de ladite chambre isolée, de manière continue.
Le dessin annexé représente, d'une manière sché matique et à titre d'exemple, une forme et deux ira- riantes d'exécution du dispositif que comprend l'in vention.
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale axiale de ladite forme d'exécution constituée par un récipient renfermant les organes d'épuration d'un gaz. La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale axiale d'une première variante de la forme d'exécu tion représentée à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale axiale d'une seconde variante de la forme d'exécution re présentée à la fig. 1. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, le dispositif comprend un récipient 14, de forme gé nérale oblongue, dans lequel le gaz à épurer pé nètre en 1, à la partie supérieure dudit récipient, et sort en 2, à la partie inférieure du récipient, ledit gaz étant mis en circulation, par exemple par un ventilateur, non représenté au dessin, dans le sens des flèches.
La partie supérieure du récipient 14 est consti tuée par une chambre d'humidification 3 dans la quelle de l'eau est pulvérisée en brouillard très fin et s'évapore en saturant de vapeur d'eau le gaz traité.
A sa partie inférieure, la chambre 3 se prolonge par une chambre 4 d'humidification, semblable à la chambre 3, dans laquelle de l'eau, pulvérisée en brouillard très fin ne pouvant plus s'évaporer dans le gaz totalement saturé, reste en suspension à l'état de brouillard.
A la partie inférieure de la chambre 4 est fixé un tube de Venturi dans l'élément convergent 5 du quel une partie de la pression atmosphérique du gaz est transformée en pression dynamique, provo quant une baisse de pression statique et une chute de température qui s'opère brusquement au plus intime de la masse gazeuse et de manière uniforme. Il se produit alors une condensation de vapeur sur les particules formant chacune un noyau de con densation. Les gouttelettes d'eau en suspension tra versent ensuite l'élément convergent 5 sans subir de refroidissement par détente, leur température étant ainsi plus élevée que celle de l'eau condensée.
Les dites gouttelettes d'eau s'évaporent ensuite partiel lement dans l'élément divergent 6 du tube de Ven turi, stabilisant ainsi la condensation sur les par ticules.
A la partie inférieure de l'élément divergent 6 est fixée une chambre isolée 7, renfermant un champ électrique intense. Ce champ électrique est établi entre au moins un conducteur 8 et des surfaces 9, de précipitation, par l'émission d'un courant haute tension avec effet corona à partir du conducteur 8, isolé électriquement et relié à une installation de production de courant haute tension suivant un pro cédé connu.
Les gouttelettes d'eau pure et celles emprison nant les particules sont ionisées et se déplacent dans la direction des surfaces de précipitation 9, reliées à la terre, lesdites gouttelettes, abandonnant sur ces surfaces leur charge électrique, ruissellent, assurant ainsi de manière sûre et continuelle le lavage desdites surfaces et l'évacuation des particules entraînées par l'eau. L'eau de ruissellement, entraînant les par- ticules hors du courant gazeux, s'écoule par l'orifice inférieur 10, de sortie du récipient 14, placé dans l'axe longitudinal de la chambre 7.
Au lieu d'effectuer l'ionisation des particules de gaz après la condensation de la vapeur sur les par ticules formant noyaux de condensation, ladite ioni sation pourrait être produite pendant la condensation de la vapeur.
Pour atteindre ce but et compte tenu de la durée minimum requise pour l'ionisation, il est nécessaire que le champ électrique intense avec effet corona règne dans tout le convergent-divergent du tube de Venturi.
L'ionisation par effet corona est susceptible d'être obtenue par un moyen connu, par exemple par des pointes, par un ou plusieurs fils disposés en réseau, soit parallèlement au courant gazeux, soit perpendiculairement audit courant, et la section d'écoulement du gaz dans le tube de Venturi peut être, par exemple, circulaire, rectangulaire ou de toute autre forme géométrique.
Une première variante du dispositif comprend un récipient 15 (fig. 2), formé de la même succession d'éléments que celle du récipient 14 (fig. 1), à sa voir: les chambres d'humidification 3 et 4, les élé ments convergent 5 et divergent 6, composant le tube de Venturi, et la chambre isolée 7'.
A l'intérieur du convergent-divergent est logé le réseau d'ionisation 8, à haute tension, protégé à l'entrée et à la sortie du tube de Venturi contre un excès de brouillard, d'humidité ou de poussière, par exemple par l'effet d'ionisation lui-même entre le réseau 8 et une paroi de protection 11, 12 respectivement, dont la forme est proportionnée en vue de maintenir l'effet corona.
Les parois de protection 11, 12 pourraient être ajourées pour ne pas géner le passage du gaz.
Cette première variante présente l'avantage de produire une très forte concentration en gouttelettes de brouillard, de l'ordre de plusieurs dizaines, et même centaines, de grammes par m3.
Les gouttelettes provenant du brouillard très intense sont ionisées à l'entrée du Venturi et agglo mèrent les particules rebelles à l'ionisation, ou ne s'ionisant que très lentement, comme c'est souvent le cas des particules submicroniques.
Cette agglomération est possible grâce au mou vement relatif très important entre les particules submicroniques et les gouttelettes traversant le tube de Venturi.
A titre d'exemple, le gaz et les particules submi- croniques sont susceptibles d'être soumis, dans l'élé ment convergent 5, à une accélération de vitesse de 20 à 180 km/h en 1/1@0@ de seconde, accélération que ne peuvent suivre les gouttelettes soumises aux forces d'inertie. Il en résulte une vitesse relative de 50 à 70 km/h entre les particules submicroniques encore neutres et les gouttelettes ionisées. Ce balayage s'ef fectue d'une part, avec attraction électrostatique et, d'autre part, en phase de condensation sur ces par ticules.
A la sortie du tube de Venturi, le gaz entraîne les gouttelettes et les particules microniques mouil lées, ionisées, auxquelles se sont agglomérées les particules submicroniques également mouillées, mais n'ayant pas eu le temps de s'ioniser. Une partie de ces particules ruisselle le long des parois de préci pitation.
En vue de séparer complètement le gaz, un élé ment 13, de précipitation, est placé dans la chambre 7', après l'élément divergent 6, ledit élément étant relié, par exemple à la terre, ou sous champ élec trique non ionisant pour accélérer la précipitation.
L'élément 13 pourrait être constitué par des surfaces de précipitation très rapprochées, ou par une séparation, par exemple du genre cyclone, par un filtre, par exemple à surface de choc, ou encore par un laveur, par exemple à pulvérisation ou à Venturi.
Une seconde variante d'exécution comprend un récipient 16 (fig. 3), comportant la même succession d'éléments que celle des récipients 14 (fig. 1) et 15 (fig. 2), mais présentant entre la chambre d'humi dification 4 et la chambre isolée 7" deux tubes de Venturi à éléments convergent-divergent, placés l'un à la suite de l'autre. Ces tubes de Venturi multiples sont destinés à étager le traitement des gaz et à obtenir plus d'efficacité des effets d'ionisation et d'agglomération par le balayage, décrit ci-dessus, entre les particules mouillées par la condensation et les gouttelettes d'eau, de masse et de charge élec trique différentes.
L'élément de précipitation 13', constitué par un filtre à surface de choc, pourrait être remplacé par un ensemble correspondant à celui de la fig. 2, en vue d'obtenir une efficacité plus complète. Dans cet ensemble, les surfaces de précipitation placées après le tube de Venturi dans le sens du courant gazeux seraient constituées, par exemple, par un séparateur, un filtre ou un laveur, ces différents or ganes étant pourvus d'un champ électrique intense non ionisant, remplaçant le réseau d'ionisation 8, en vue de créer simplement un champ électrique ca pable de polariser les gouttelettes de brouillard et de provoquer l'agglomération des particules par un balayage avec attraction électrostatique entre les particules mouillées, chargées électriquement et les gouttelettes de brouillard neutres, mais polarisées.
On pourrait également produire en aval d'au moins un tube de Venturi dans le sens du courant gazeux un champ électrique intense non ionisant, ledit champ électrique étant susceptible de polariser les gouttelettes de brouillard pour permettre l'agglo mération entre les particules chargées électriquement et les gouttelettes neutres mais polarisées du brouil lard.
Dans la forme et les variantes d'exécution dé crites, le dispositif est susceptible de fonctionner soit en position verticale, comme représenté dans les fig. 1 à 3, soit en position horizontale. Le procédé et le dispositif, que comprend l'in vention, sont applicables à tous les gaz, à toutes les particules, solides ou liquides, en suspension dans le gaz, même aux particules submicroniques, et en utilisant tout autre liquide susceptible d'être mieux approprié que l'eau.
Suivant l'importance du débit gazeux, le procédé objet de l'invention peut être mis en oeuvre par un ou plusieurs dispositifs fonctionnant en parallèle côte à côte, soit par plusieurs dispositifs fonctionnant en série les uns après les autres, soit encore, en combinant ces deux dispositions, en parallèle et en série.
Le procédé et le dispositif que comprend l'in vention présentent les principaux avantages sui vants : ils réduisent le nombre des opérations suc cessives, l'importance de l'appareillage nécessaire, l'encombrement du dispositif, le temps nécessaire à l'obtention des résultats définitifs, tout en permet tant un contrôle rigoureux de l'épuration en cours à ses différents stades. Grâce à leur encombrement réduit, les dispositifs décrits permettent d'obtenir un écoulement continu du gaz épuré et une évacua tion également continue des particules séparées du gaz, même les particules submicroniques.