FR2556446A1 - Procede de desodorisation d'effluents gazeux par oxydation thermique dans un generateur a pre-pyrolyse et a recuperation de chaleur, et generateur pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE DESODORISATION D'EFFLUENTS GAZEUX PAR OXYDATION THERMIQUE DANS UN GENERATEUR A PRE-PYROLYSE ET A RECUPERATION DE CHALEUR, ET UN GENERATEUR POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'IL CONSISTE ESSENTIELLEMENT A FAIRE CIRCULER DANS UN GENERATEUR, A CONTRE-COURANT DES GAZ BRULES, ENTRE DES PAROIS CONCENTRIQUES EXTERNES 6 A 10, LES EFFLUENTS GAZEUX 11 A HAUTE VITESSE, SUIVANT DES PARCOURS ANNULAIRES RECTILIGNES, ET, DE PREFERENCE, VERTICAUX, POUR EFFECTUER LEUR PYROLYSE, PUIS A INJECTER LESDITS EFFLUENTS GAZEUX SUIVANT UN JET CONCENTRIQUE ENTRE DEUX PAROIS INTERNES 3 ET 4 DANS LA FLAMME DU BRULEUR 1 DANS LE FOYER, OU LES EFFLUENTS SONT OXYDES ET BRULES, UNE POST-COMBUSTION DE PARACHEVEMENT DES PROCESSUS CHIMIQUES D'OXYDATION ET DE COMBUSTION ETANT REALISEE DANS UN DOUBLE CONDUIT ISOTHERME FORME PAR DEUX PAROIS CONCENTRIQUES 5 ET 6 ENTOURANT LES PAROIS INTERNES 3 ET 4.
Description
La présente invention concerne le domaine du traitement des effluents gazeux nauséabonds, et a pour objet an procédé de désodorisation de tels effluents par oxydation thermique dans un générateur à pré-pyrolyse et à récupération de chaleur.
L'invention a également pour objet un générateur pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Actuellement, les in0taîlations connues de désodorisation des effluents gazeux nauséabonds, par oxydation thermique, sont généralement basées sur le principe des incinerateurs.
Dans ces appareils, les effluents sont insufflés directement dans la chambre de combustion où ils se mélangent avec les gaz de combustion de la flamme, ce qui a pour effet immédiat d'abaisser la température du foyer, cette température nécessitant, pour son maintien à la valeur optimale de désodorisation, une consommation impor tuante de combustible, sous peine d'une efficacité insuffi sante pcur permettre un rejet direct des effluents gazeux dans l'atmosphère.
En outre, la chaleur ainsi créée n'est pratique nuent jamais réutilisée, de sorte que cette technique, pourtant efficace, est frappée d'une désaffection croissante depuis le renchérissement des combustibles.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients.
Elle a, en effet, pour objet un procédé de désodorisation d'effluents gazeux par oxydation thermique dans un générateur, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à faire circuler dans un générateur, à contrecourant des gaz brûlés, entre des parois concentriques externes, les effluents gazeux à haute vitesse, suivant des parcours annulaires rectilignes, et, de préférence, verticaux, pour effectuer leur pyrolyse, puis a injecter lesdits effluents gazeux suivant un jet concentrique entre deux parois internes dans la flamme du brûleur dans le Oyez, OÙ les effluents sont oxydés et brûlés, une post-*^.ombustion de parachèvement des processus chimi ques d'oxydation et de combustion étant réalisée dans un double conduit isotherme formé par deux parois concentriques entourant les parois internes.
L'invention a également pour objet un générateur pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est constitué par un foyer comportant à une extrémité un brûleur à fuel ou à gaz, et à son autre extrémité une sole réflectrice, par deux viroles concentriques de stabilisation de la flamme et d'injection des effluents pyrolysés, par une chambre d'oxydation délimitée par l'extrémité convergente de la virole servant à l'injection des effluents et par la sole de forme annulaire divergente, par un double conduit isotherme de post-combustion délimité par deux viroles concentriques entourant les premières, et par un compartiment annulaire externe comportant plusieurs viroles délimitant entre elles des parcours de circulation des effluents qui y sont pyrolysés, à contre-courant des parcours de circulation des gaz brûlés.
'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un générateur de gaz chauds conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue de dessus du générateur suivant la figure 1 avec une coupe partielle suivant un secteur circulaire, et la figure 3 représente une variante de réalisation du générateur suivant la figure 1, sous forme d'un générateur à calovecteur.
Conformément à l'invention, et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, un générateur de gaz chauds est essentiellement constitué par un compartiment central A compose, d'une part, en son milieu d'un foyer comportant à son extrémité supérieure un brûleur 1 et à son extrémité inférieure une sole réflectrice 2, d'autre part, de deux viroles concentriques 3 et 4, qui servent, respectivement, à la stabilisation de la flamme du brûleur 1 et à l'injection des effluents pyrolysés, et enfin, d'une chambre d'oxydation délimitée par les tracés de la virole 4, dont l'extrémité est de forme convergente, et de la sole 2 présentant une forme annulaire divergente, qui favorise un brassage maximal des gaz et une homogénéisation optimale de la température.
Le compartiment central A est entouré par un compartiment annulaire B; qui est composé de deux viroles concentriques 5 et 6 formant un double conduit isotherme dit de post-combustion, dans lequel se parachevent les processus chimiques d'oxydation et de combustion.
Enfin, un autre compartiment annulaire C entoure concentriquement les compartiments A et B et est constitué par cinq viroles 6 à 10, qui sont agencées de telle sorte que l'effluent gazeux 11 circule à contrecourant entre les viroles 7 et 8 et 9 et 10 (zone ombrée), et y est pyrolysé au fur et à mesure de son acheminement vers le foyer.
La longueur des trajets du compartiment B et l'importance des surfaces d'échange du compartiment C sont fonction de la composition du type d'effluent à traiter. En effet, selon cette composition en produits soufrés, azotés, en aldéhydes, en cétanes, etc.., la température du foyer est réglée à une valeur plus ou moins élevée et est prévue sur un trajet plus ou moins long.
Afin de ne pas augmenter inconsidérément ces deux paramètres, en particulier dans le cas de désodorisation de gaz d'exhaure de cuiseurs-déshydrateurs des industries d'équarrissage, par exemple, les poussières contenues dans les effluents, et qui sont à l'origine partielle des odeurs de ce type d'installation1 sont pyrolysées avant introduction dans le foyer dans le compartiment C à amplification adiabatique de la température à partir de celle du foyer.
Conformément à l'invention, la température d'oxydation et celle de pyrolyse peuvent tendre, à la limite vers la température de combustion stockiométrique du combustible utilisé, et ne dépendent essentiellement que de l'importance des surfaces d'échange mises en oeuvre dans ce compartiment C.
La totalité de la chaleur ainsi engendrée est récupérée par utilisation des gaz de combustion et des effluents désodorisés collectés dans une enceinte 12 comme fluide caloporteur pour le chauffage des installations mêmes, telles que fours, sècheurs, cuiseurs, etc.., qui ont provoqué les effluents nauséabonds, avant rejet dans l'atmosphère. Dans le cas de chaudières existantes, le générateur selon l'invention pourra être utilisé avantageusement comme avant-foyer.
Si l'installation à chauffer n'utilise pas toutes les calories disponibles dans les gaz avant évacuation par la cheminée, le reste desdites calories est récupéré dans un échangeur (non représenté) servant à préchauffer l'air primaire de combustion, qui est introduit à travers un orifice 13.
Le générateur ainsi constitué est complété par une jaquette isolante 14, par un coffret de commande automatique à régulation isothermique, et par des organes de commande et de sécurité.
Les effluents et gaz traversent, de préférence, les divers compartiments à haute vitesse, suivant des parcours annulaires rectilignes, et suivant un trajet vertical, de sorte que la possibilité de dépôt de particules solides est réduite, et, dans le cas d'utilisation comme générateur à fluide thermique, tel que à eau surchauffée ou à vapeur d'eau, permet le drainage naturel des gaz et le remplissage, sans aucune poche d'air, du compartiment d'échange thermique.
Dans le cas d'utilisation d'air primaire de combustion préchauffé, injecté à travers l'orifice 13, les températures de traitement peuvent encore être augmentées et le rendement global du générateur encore amélioré.
Comme le montre la figure 2, les surfaces d'échange du compartiment C entre les gaz chauds provenant du foyer et les effluents à désodoriser sont avantageusement augmentées par l'adjonction sur les viroles 7 à 9 d'ailettes 17. Ces ailettes présentent, de préférence, une forme en V et sont fixées par soudure continue par contact, ce qui est particulièrement efficace.
La figure 3 représente un générateur à calovecteur, tel que fluide thermique, eau surchauffée, vapeur d'eau, etc...
Dans ce mode de réalisation, les trois compartiments A, B et C du générateur suivant la figure 1 sont complétés par un quatrième compartiment D dans lequel s'opère le transfert calorifique des gaz chauds en provenance du foyer au fluide calovecteur choisi.
Selon la chaleur résiduelle des gaz après cet échange, le reste des calories pourra servir au réchauffage de l'air primaire de combustion du brûleur injecté en 13, avant rejet dans l'atmosphère à travers le conduit 15, grâce à un cinquième compartiment E entourant concentriquement le compartiment D.
Le compartiment D est composé, suivant le degré d'échange à obtenir, d'un ou de plusieurs éléments concentriques 16, qui peuvent être du type tubulaire à serpentin (cas de la figure 3), ou du type à viroles annulaires à ailettes, ou à spirales, ou à tubes à fumée, ou analogue.
Grâce à l'invention, il est possible de réaliser une élimination sélective des odeurs d'effluents gazeux, ainsi qu'une réutilisation totale de la chaleur par un procédé de désodorisation nettement plus économique que les procédés connus à ce jour.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (10)
1. Procédé de désodorisation d'effluents gazeux par oxydation thermique dans un générateur, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à faire circuler dans un générateur, à contre-courant des gaz brûlés, entre des parois concentriques externes (6 à 10), les effluents gazeux (11) à haute vitesse, suivant des parcours annulaires rectilignes, et, de préférence, verticaux, pour effectuer leur pyrolyse, puis à injecter lesdits effluents gazeux suivant un jet concentrique entre deux parois internes (3 et 4) dans la flamme du brûleur (1) dans le foyer, où les effluents sont oxydés et brûlés, une post-combustion de parachèvement des processus chimiques d'oxydation et de combustion étant réalisée dans un double conduit isotherme formé par deux parois concentriques (5 et 6) entourant les parois internes (3 et 4).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température d'oxydation et celle de pyrolyse peuvent tendre, à la limite vers la température de combustion stockiométrique du combustible utilisé, et ne dépendent essentiellement que de l'importance des surfaces d'échange mises en oeuvre.
3. Générateur pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par un foyer comportant à une extrémité un brûleur (1) à fuel ou à gaz, et à son autre extrémité une sole réflectrice (2), par deux viroles concentriques (3 et 4) de stabilisation de la flamme et d'injection des effluents pyrolysés, par une chambre d'oxydation délimitée par l'extrémité convergente de la virole (4) servant à l'injection des effluents et par la sole (2) de forme annulaire divergente, par un double conduit isotherme de post-combustion délimité par deux viroles concentriques (5 et 6) entourant les premières (3 et 4), et par un compartiment annulaire externe (C) comportant plusieurs viroles (6 à 10) délimitant entre elles des parcours de circulation des effluents (7 - 8 et 9 - 10) qui y sont pyrolysés, à contre-courant des parcours de circulation des gaz brûlés (6-7 et 8-9), les poussières contenues dans les effluents, et qui sont à l'origine partielle des odeurs de ce type d'installation étant pyrolysées avant introduction dans le foyer dans ce compartiment (C) à amplification adiabatique de la température à partir de celle du foyer.
4. Générateur, suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la totalité de la chaleur engendre est récupérée par utilisation des gaz de combustion et des effluents désodorisés collectés dans une enceinte (12) comme fluide caloporteur pour le chauffage des installations mêmes, telles que fours, sécheurs, cuiseurs, etc., qui ont provoqué les effluents nauséabonds, avant rejet dans l'atmosphère.
5 Générateur, suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que si l'installation à chauffer n'utilise pas toutes les calories disponibles dans les gaz avant évacuation par la cheminée, le reste desdites calories est récupéré dans un échangeur servant à préchauffer l'air primaire de combustion, qui est introduit à travers un orifice (13).
6. Générateur, suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il est complété par une jaquette isolante (14), par un coffret de commande automatique à régulation isothermique, et par des organes de commande et de sécurité.
7. Générateur, suivant la revendication 3; caractérisé en ce que les surfaces d'échange entre les gaz chauds provenant du foyer et les effluents à désodoriser sont avantageusement augmentées par l'adjonction sur les viroles (7 à 9) d'ailettes (17) présentant, de préférence, une forme en V et fixées par soudure continue par contact.
8. Générateur, suivant la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas d'une constitution sous forme de générateur à calovecteur, tel que fluide thermique, eau surchauffée, vapeur d'eau, etc.., il est complété par un compartiment (D) dans lequel s'opère le transfert calorifique des gaz chauds en provenance du foyer au fluide calovecteur choisi.
9. Générateur, suivant la revendication 8, caractérisé en ce que, selon la chaleur résiduelle des gaz après échange dans le compartiment (D), le reste des calories peut servir au réchauffage de l'air primaire de combustion du brûleur injecté dans ce dernier, avant rejet dans l'atmosphère à travers le conduitlgAâce à un cinquième compartiment (E) entourant concentriquement le compartiment (D).
10. Générateur, suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le compartiment (D) est composé, suivant le degré d'échange à obtenir, d'un ou de plusieurs éléments concentriques (16), qui peu--vent être du type tubulaire à serpentin, ou du type à viroles annulaires à ailettes, ou à spirales, ou à tubes à fumée, ou analogue.
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