CH520517A - Appareil d'épuration d'un fluide gazeux pollué par des particules solides et liquides et des gaz indésirables - Google Patents
Appareil d'épuration d'un fluide gazeux pollué par des particules solides et liquides et des gaz indésirablesInfo
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Description
Appareil d'épuration d'un fluide gazeux pollué par des
particules solides et liquides et des gaz indésirables
Il est bien connu que les fumées provenant de la combustion d'un combustible quelconque (bois, charbon, fuel-oil, etc.) ou issues d'une opération physique, mécanique, électrique (soudure à l'arc), chimique (oxycou.
page), etc., entraînent dans l'atmosphère des quantités plus ou moins importantes de poussières, de gaz plus ou moins nauséabonds et agressifs, ainsi que des particules liquides de différentes compositions. Les dimensions de ces particules peuvent varier dans de très larges limites, depuis des fractions de micron jusqu'à plusieurs millimètres.
Le but de la présente invention est de fournir un appareil permettant d'éliminer les particules solides et liquides, en suspension dans un courant gazeux quelconque, par agglomération en particules plus grosses, ainsi que l'épuration dudit courant en gaz indésirables (tels que oxydes de soufre, hydrogène sulfuré, mercaptans, phénols et polyphénols, oxydes et peroxydes d'azote, hydrocarbures, etc.).
L'appareil, objet de l'invention, comporte une enceinte cylindrique dans laquelle le courant à épurer entre tangentiellement, ladite enceinte présentant à sa partie supérieure un dispositif pulvérisateur pour former un brouillard de liquide épurateur et dans sa partie centrale une cheminée, par où s'échappe le courant gazeux épuré, l'extrémité inférieure de ladite cheminée débouchant dans la partie inférieure de l'enceinte, laquelle partie est munie d'un orifice permettant l'évacuation du liquide épurateur, est caractérisé par le fait que la cheminée comporte deux parties, une partie inférieure munie de moyens permettant d'une part le réglage de la vitesse du courant gazeux chargé par le brouillard et d'autre part l'épuration dudit courant gazeux, une partie supérieure, surmontant ladite partie inférieure,
munie de moyens permettant d'une part l'épuration du courant gazeux et d'autre part la condensation du brouillard entraîné dans la cheminée, un second dispositif de brouillard de liquide épurateur étant disposé dans le haut de la partie inférieure de la cheminée.
Le dessin représente à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'appareil, objet de l'invention:
- la fig. 1 est une vue en élévation partiellement en coupe, un premier mode de réalisation,
- la fig. 2 est une coupe schématique, dans un plan horizontal, au niveau du raccordement de la conduite d'amenée du gaz à épurer, de l'appareil de la fig. 1,
- la fig. 3 est une vue en élévation, semi-coupée, de la cheminée interne collectrice du courant gazeux,
- la fig. 4 est une vue en coupe verticale, à plus grande échelle, de la partie inférieure de la cheminée représentée sur la fig. 3,
- la fig. 5 est une vue en coupe horizontale à deux niveaux selon la ligne C-C de la fig. 4,
- la fig. 6 est une coupe verticale partielle schématisée selon la ligne D de la fig. 5,
- la fig.
7 est une vue en coupe verticale à plus grande échelle de la partie supérieure de la cheminée représentée sur la fig. 3,
- la fig. 8 représente une coupe horizontale selon
A-A de la fig. 7,
la fig. 9 représente une coupe horizontale selon
B-B de la fig. 7,
- la fig. 10 représente schématiquement un appareil de pulvérisation et plus particulièrement les liaisons entre les pulvérisateurs électrostatiques,
- la fig. 11, représente une variante de la fig. 10,
- la fig. 12 représente une vue en coupe partielle d'un mode de réalisation de partie haute de cheminée.
Sur la fig. 1, la référence 1 désigne l'enceinte dans laquelle s'effectue l'épuration du fluide gazeux et la partie inférieure 2 de ladite enceinte est tronconique et terminée par un orifice d'évacuation 5.
Le fluide gazeux est amené dans la partie supérieure de l'enceinte à l'aide d'une canalisation 3 et après épuration est évacué par une cheminée 4 qui se prolonge à l'intérieur de l'enceinte.
La canalisation 3 est munie d'un coude 6 formant siphon, destiné à empêcher toute remontée du liquide épurateur dans la conduite d'amenée du courant gazeux.
Des dispositifs 7 assurant l'alimentation et la pulvérisation sous forme d'un microbrouillard d'un liquide épurateur sont disposés à la partie supérieure de l'ep- ceinte 1, au dessus de l'arrivée du fluide gazeux. Ces dispositifs peuvent être par exemple montés sur une rampe circulaire. On peut également prévoir de les disposer hélicoïdalement sur la paroi de l'enceinte 1.
Le raccordement du tuyau d'amenée 3 du fluide gazeux à l'enceinte 1 se fait tangentiellement, d'où il résulte pour le fluide gazeux un mouvement de rotation à l'intérieur de ladite enceinte.
La fig. 3 est une vue en coupe partielle, selon un plan vertical, de la cheminée 4.
La cheminée comporte essentiellement deux parties: une partie basse 8 destinée à permettre le réglage de la vitesse du passage du fluide dans la cheminée au moyen des lames orientables 11, tout en ayant un rôle épurateur et une partie haute 9, destinée à parfaire l'épuration et à condenser le brouillard entraîné dans la cheminée, comme expliqué plus bas.
Entre ces deux parties on dispose une seconde rampe 10 de pulvérisation d'un microbrouillard de liquide épurateur, destinée à parfaire l'épuration totale tant des particules solides et/ou liquides que des gaz à neutraliser.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale, à plus grande échelle, de la partie basse 8 de la cheminée représentée àlafig. 3.
Cette partie comprend essentiellement un jeu de lames verticales en aube 11, réunies par leurs extrémités inférieures à un cône porteur 21 comportant un orifice axial d'évacuation 22. L'orientation des lames peut être réglée au moyen d'une roue dentée 12 agissant sur une couronne dentée 13 solidaire des lames 11 qui sont fixées à une couronne 14, elle-même solidaire de la paroi de la cheminée. Dans ce but, les lames 11 peuvent être souples ou montées pivotantes autour de leurs points d'attaches sur la couronne 14 et le cône 21.
La fig. 5 est une vue en coupe horizontale à deux niveaux selon la ligne C-C de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe verticale partielle schématisée selon la ligne D de la fig. 5.
La commande de la roue dentée 12 peut se faire de l'extérieur de l'enceinte.
On peut ainsi faire varier l'orientation des lames, l'appareil étant en cours de fonctionnement, ce qui permet un réglage précis de la vitesse de passage du courant gazeux dans la cheminée.
De plus, ce jeu de lames a un rôle épurateur, étant donné que le courant gazeux, pour pénétrer dans la partie haute de la cheminée, doit lécher les lames. Avantageuse- ment, la matière constitutive des lames est telle qu'elle ait une action attractive à l'encontre des particules solides et/ou liquides contenues dans le courant gazeux.
Un dispositif 10 assure l'alimentation et la pulvérisation sous forme d'un microbrouillard d'un liquide épurateur, disposé à l'extrémité supérieure de la partie basse de la cheminée.
La fig. 7 est une vue en coupe verticale à plus grande échelle de la partie haute 9 de la cheminée, représentée à la fig. 3.
Cette partie a essentiellement pour objet de condenser le brouillard entraîné dans la cheminée tout en améliorant l'épuration.
Dans ce but, elle est munie de pointes perpendiculaires 15 et/ou obliques par rapport à la paroi de la cheminée.
Les pointes perpendiculaires et les pointes obliques 16 sont disposées régulièrement, comme on peut le voir sur les fig. 8 et 9 représentant des coupes selon les lignes A-A et B-B de la fig. 7.
Les pointes à un niveau de la cheminée sont décalées par rapport à celles des niveaux voisins.
Les pointes peuvent être creuses et dans ce cas refroidies intérieurement par le microbrouillard formé dans l'enceinte de l'appareil.
On peut également prévoir de munir la partie haute de la cheminée d'une double paroi, une circulation de fluide réfrigérant, par exemple d'eau, étant aménagée dans l'espace ainsi formé.
La fig. 12 représente un tel mode de réalisation.
La partie haute de la cheminée comporte une double paroi comprenant une paroi interne 40 et une paroi externe 41. Dans le mode de réalisation représenté sur cette figure une cloison 39 a été prévue à l'intérieur de la double paroi de manière que le fluide réfrigérant circule de bas en haut le long de la paroi intérieure 40 de la cheminée, puis de haut en bas le long de la paroi externe 41 de ladite cheminée. Les pointes 38 destinées à la condensation du microbrouillard sont creuses et en communication avec l'espace délimité par la double paroi de manière à être refroidies.
Certaines des pointes disposées dans la partie haute de la cheminée, ou la totalité, peuvent être portées à un potentiel de manière à charger le microbrouillard selon une polarité appropriée.
Les pointes peuvent être chargées uniquement à leur extrémité ou dans toute leur masse.
Pour éviter des phénomènes d'arc entre les pointes, on peut prévoir un système de distribution de l'énergie polarisante dans les pointes de façon à répartir celle-ci dans toute la masse gazeuse sans provoquer de charges statiques dangereuses.
Avantageusement, les dispositifs de pulvérisations de microbrouillard disposés dans l'enceinte et la cheminée sont constitués par des pulvérisateurs électrostatiques.
Selon un premier mode de réalisation, l'ensemble des pulvérisateurs est relié à l'un des pôles d'un générateur électrostatique dont l'autre pôle est relié à la masse métallique de l'épurateur et fournissant une tension de 100 kilovolts.
I1 peut être avantageux lors du fonctionnement d'inverser la polarité des pulvérisateurs électrostatiques en agissant sur le générateur, l'inversion étant par exemple fonction de la vitesse des fumées à l'intérieur de l'épurateur.
Selon un deuxième mode de réalisation, la cheminée est isolée électriquement de l'enceinte et les pulvérisateurs électrostatiques disposés dans la cheminée sont portés à un potentiel différent de celui auquel sont portés les pulvérisateurs disposés sur l'enceinte; on peut dans ce cas prévoir deux générateurs électrostatiques.
Selon un mode d'exécution, le potentiel et la polarité auxquels sont portés les pulvérisateurs situés dans la cheminée sont variables cycliquement.
Les fig. 10 et 11 représentent respectivement schématiquement des appareils d'épuration conformes aux deux modes de réalisation cités ci-dessus.
Sur ces figures la référence 31 désigne l'enceinte
métallique, cylindrique de l'épurateur.
Les gaz à épurer sont introduits tangentiellement dans
celle-ci par l'ouverture 32.
La partie inférieure tronconique 33 de l'enceinte est
munie d'un orifice 34 permettant l'évacuation du liquide
épurateur.
On introduit dans l'enceinte 31 et à l'extrémité supé
rieure de la partie basse 36 de la cheminée 35 un liquide
épurateur, sous forme de microbrouillard au moyen de pulvérisateurs électrostatiques 42 isolés électriquement
des parois les supportant.
Les pulvérisateurs produisant le microbrouillard dans
l'enceinte 31 peuvent être répartis selon une ligne héli
coïdale.
Dans le mode de réalisation de la fig. 10, l'ensemble des pulvérisateurs est relié à un des pôles d'un même générateur électrostatique 43, fournissant par exemple une tension de l'ordre de 100 KV, l'autre pôle dudit générateur étant relié à la masse métallique de l'épurateur.
Dans cette forme de réalisation on peut prévoir des dispositifs permettant d'inverser cycliquement la polarité des pulvérisateurs par rapport à la masse pour améliorer la condensation.
Dans le mode de réalisation de la fig. 11, la cheminée 35 est isolée électriquement de l'enceinte 31, par exemple au moyen d'entretoises isolantes 44, ce qui permet de porter les pulvérisateurs disposés dans la cheminée à un potentiel différent de celui des pulvérisateurs de l'enceinte, en les alimentant par exemple au moyen d'un deuxième générateur électrostatique 45, comme représenté, branché entre lesdits pulvérisateurs et la cheminée.
Dans une autre variante de réalisation, on peut porter les différents pulvérisateurs de l'enceinte à des potentiels différents, en utilisant par exemple le deuxième générateur électrostatique 45. On peut également combiner une variation cyclique de la polarité des différents pulvérisateurs dans les modes de réalisation décrits ci-dessus.
Ainsi que cela a été représenté sur la fig. 1, il peut être avantageux de munir la paroi externe de la partie haute 37 de la cheminée d'aspérités ou de pointes telles que 46. On peut également prévoir de donner aux pointes 38 destinées à la condensation du microbrouillard un état de surface extérieur rugueux.
La partie haute de la cheminée peut être surmontée par un ou plusieurs extracteurs destinés à compenser les éventuelles pertes de charges.
Dans les appareils décrits, le courant gazeux à épurer entre en contact brutal, avec le liquide pulvérisé sous forme de brouillard ou d'aérosol et contenant divers produits destinés d'une part à mouiller les particules solides et/ou liquides et, d'autre part, à réagir chimiquement sur les gaz résiduaires en vue d'en assurer leur neutralisation ou leur transformation en produits différents ne présentant plus aucune nocivité et/ou odeurs, le liquide pulvérisé étant ensuite condensé et recueilli au bas de l'enceinte de l'appareil alors que le courant gazeux épuré sort par la cheminée.
Dans le mode de réalisation des fig. 1 à 7, le fluide gazeux amené dans la partie supérieure de l'enceinte subit une première épuration dans l'enceinte 1 lorsqu'il entre en contact avec le brouillard produit par le dispositif pulvérisateur 7.
Lors du passage du fluide dans la cheminée à travers le jeu de lames verticales en aube 11, réunies par leurs extrémités inférieures et dont l'orientation peut être modifiée de l'extérieur de l'enceinte, le courant gazeux à
épurer subit une deuxième épuration en léchant lesdites
lames pour passer dans la partie haute de la cheminée.
La condensation du microbrouillard dans la partie
haute de la cheminée obtenue au moyen de pointes régu
lièrement réparties sur la paroi de ladite partie haute de la
cheminée représentée dans la fig. 7 permet de parfaire
l'épuration du fluide.
La pulvérisation sous forme de microbrouillard ou
d'aérosol peut être obtenue par exemple par dispersion
mécanique du liquide mouillant et neutralisant non comprimé ou par détente d'un gaz comprimé en présence du
liquide, ou encore par l'adjonction, dans ledit liquide à pulvériser, d'un liquide inerte facilement vaporisable par
auto-détente à la pression atmosphérique. Avantageusement, on peut augmenter l'efficacité du liquide, mouillant et neutralisant, en utilisant des pulvérisateurs électro- statiques, comme représenté dans les modes de réalisation
des fig. 10 et 11.
De préférence, on utilise pour épurer le fluide gazeux un liquide présentant une très forte activité superficielle, autrement dit, c'est un liquide très mouillant, donnant un très faible angle de raccordement (le plus proche que possible de zéro) avec les particules solides et/ou liquides.
L'utilisation d'un liquide très mouillant est destinée à provoquer la formation, à la surface des très fines gouttelettes dudit liquide, d'une surface n'utilisant qu'une énergie minimale. De cette façon, les molécules de très petite énergie superficielle se trouvent concentrées à la surface des très fines gouttelettes du microbrouillard.
Ainsi, l'adhésion, liquide-solide et/ou liquide-liquide, par les interfaces sera facilitée, alors qu'avec de l'eau seule, liquide à forte tension superficielle, l'énergie développée, dans un choc, peut ne pas être assez forte pour entraîner l'agglutination.
Parmi tous les produits tensioactifs, que l'on trouve largement commercialisés, qui se présentent soit sous forme liquide, soit sous forme solide, mais solubles dans l'eau, qui possèdent une forte activité superficielle et qui donnent un angle de raccordement très faible tant avec les particules solides qu'avec les particules liquides, non naturellement solubles ni miscibles à l'eau, on peut citer, à titre illustratif et nullement limitatif, les produits suivants:
les alkyl-sulfonates de sodium, les aryl-sulfonates de sodium, les naphtyl-sulfonates de sodium, les stéarate et oléate de triéthanolamine, l'oléate d'ammonium, les amides d'acides gras sulfonés, les sulforicinates de sodium, les alcools gras sulfonés, les sulfo-esters de sodium d'alcools supérieurs primaires ou secondaires, les phospho-esters de sodium d'alcools supérieurs primaires ou secondaires, les ammonium quaternaires, les sucroglycérides et esters de sucre, etc.
Lorsqu'on utilise une pulvérisation chargée d'électricité de polarité contraire à celle des particules solides et/ou liquides en suspension, on peut obtenir une floculation immédiate, du fait de la neutralisation desdites particules. La raison de cette floculation est due au fait que tant que les particules sont en présence les unes des autres, alors qu'elles portent des charges électriques de même signe, il leur est impossible de se rencontrer en raison des forces électriques de répulsion; alors que, si la charge est neutralisée, les forces de cohésion deviennent prépondérantes et tout porte les particules à se rencontrer, s'agglutiner et à chuter.
On peut obtenir non seulement la rencontre, l'agglutination et la précipitation des particules solides et/ou liquides en suspension dans un courant gazeux d'une origine quelconque, mais également et simultanément, l'épuration, par neutralisation ou transformation totale, de tous les gaz se trouvant mélangés tant à des fumées de combustion d'un combustible quelconque qu'à un courant gazeux de quelque origine que ce soit en mettant en solution aqueuse, ou dans tous solvants adéquats, divers produits chimiques, se trouvant largement et couramment commercialisés, présentant une activité spécifique de nen tralisation et/ou de transformation des divers gaz, résiduaires de combustion ou d'opérations industrielles quelconques, et en pulvérisant cette solution chimique active, sous forme de microbrouillard ou d'aérosol,
à l'encontre du courant gazeux que l'on veut épurer d'un gaz quelconque gênant.
A titre d'exemple, pour épurer des gaz résiduaires d'oxydes de soufre de fumées de combustion, on peut utiliser, en solution aqueuse, de l'ammoniaque à diverses concentrations, des lessives de soude, du carbonate, du bicarbonate, du sulfate, du chlorhydrate d'ammonium, du sulfite d'ammonium, du carbonate, bicarbonate, sulfate de sodium, du sulfite, bisulfite, métabisulfite de sodium, du sulfate basique de chrome trivalent.
Claims (1)
- REVENDICATIONAppareil d'épuration d'un fluide gazeux pollué contenant des particules solides et/ou liquides en suspension et des gaz indésirables, comportant une enceinte cylindrique dans laquelle le courant à épurer entre tangentiellement, ladite enceinte présentant à sa partie supérieure un dispositif pulvérisateur pour former un brouillard de liquide épurateur et dans sa partie centrale une cheminée par où s'échappe le courant gazeux épuré, l'extrémité inférieure de ladite cheminée débouchant dans la partie inférieure de l'enceinte, laquelle partie est munie d'un orifice permettant l'évacuation du liquide épurateur, caractérisé par le fait que la cheminée comporte deux parties, une partie inférieure munie de moyens permettant d'une part le réglage de la vitesse du courant gazeux chargé par le brouillard et d'autre part l'épuration dudit courant gazeux,une partie supérieure, surmontant ladite partie inférieure, munie de moyens permettant d'une part l'épuration du courant gazeux et d'autre part la condensation du brouillard entraîné dans la cheminée, un second dispositif pulvérisateur de brouillard de liquide épurateur dans le haut de la partie inférieure de la cheminée.SOUS-REVENDICATIONS 1. Appareil d'épuration selon la revendication, caractérisé par le fait que lesdits moyens dont est munie la partie inférieure de la cheminée consistent principalement en un jeu de lames verticales en aube, réunies par leurs extrémités inférieures et dont l'orientation peut être modifiées de l'extérieur de l'enceinte, le flux à épurer léchant lesdites lames pour entrer dans la cheminée.2. Appareil d'épuration selon la revendication, caractérisé par le fait que lesdits moyens dont est munie la partie supérieure de la cheminée consistent en des pointes portées par la paroi interne de la cheminée, perpendiculaires et/ou obliques par rapport à ladite paroi et régulièrement réparties.3. Appareil d'épuration selon la revendication, crac! térisé par le fait que le dispositif pulvérisateur de brouillard disposé en haut de la partie inférieure de la cheminée ainsi que celui disposé dans l'enceinte sont constitués par des pulvérisateurs électrostatiques.4. Appareil d'épuration selon la sous-revendication 3, caractérisé par le fait que l'ensemble des pulvérisateurs est relié à l'un des pôles d'un générateur électrostatique, dont l'autre pôle est relié à la masse métallique de l'appareil.5. Appareil d'épuration selon la sous-revendication 4, caractérisé par le fait que le générateur électrostatique fournit une tension de l'ordre de 100 kV.6. Appareil d'épuration selon la sous-revendication 3, caractérisé par le fait que la cheminée est isolée électriquement de l'enceinte et les pulvérisateurs électrostatiques disposés à l'intérieur de celle-ci sont portés à un potentiel différent de celui auquel sont portés les pulvérisateurs disposés sur l'enceinte.7, Appareil d'épuration selon la sous-revendication 3 caractérisé par le fait que les pulvérisateurs disposés dans la cheminée sont alimentés par un générateur différent de celui alimentant les pulvérisateurs disposés sur l'enceinte.8. Appareil d'épuration selon la sous-revendication 3, caractérisé par le fait que le potentiel et la polarité auxquels sont portés les pulvérisateurs situés dans la cheminée sont variables cycliquement.9. Appareil d'épuration selon la revendication, caractérisé par le fait que la cheminée est à double paroi, une circulation de fluide réfrigérant, par exemple d'eau, étant prévue dans l'espace ainsi formé.10. Appareil d'épuration selon la sous-revendication 2, caractérisé par le fait qu'au moins l'extrémité de certaines des pointes est chargée électriquement.11. Appareil d'épuration selon la revendication, caractérisé par le fait que la paroi externe de la partie supérieure de la cheminée est munie d'aspérités ou de pointes.
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