WO2010044055A1 - Dispositif de dispersion de gaz sortant d'une cheminée - Google Patents

Dispositif de dispersion de gaz sortant d'une cheminée Download PDF

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WO2010044055A1
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injectors
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gas
injector
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Frédéric Duong
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Suez Environnement SAS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L17/00—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
    • F23L17/16—Induction apparatus, e.g. steam jet, acting on combustion products beyond the fire
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/16—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling the spray area
    • B05B12/18—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling the spray area using fluids, e.g. gas streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2700/00—Installations for increasing draught in chimneys; Specific draught control devices for locomotives
    • F23L2700/001—Installations for increasing draught in chimneys

Definitions

  • the invention relates to a device for dispersing gas leaving a chimney, in particular for exhausting fumes or stale air.
  • chimneys are provided to disperse the gaseous effluents at a certain height in the atmosphere.
  • the height of the chimneys varies according to the nature and the composition of the gases, the regulations in force and the results of the study of dispersion of gaseous, particulate and smelly pollutants. Dispersion and dilution of the gases in the environment is improved by increasing the stack height.
  • a turbulent and sustained wind regime has the effect of mixing the gases with the ambient air and thus promoting the dispersion of pollutants.
  • the chimneys consist of an outer barrel welded metal ferrule or an outer barrel of cylindrical concrete or frustoconical shape.
  • One or more internal conduits may be provided; these conduits which channel the gases can be either metallic or synthetic resin, depending on the nature and temperature of the gases to be evacuated.
  • the chimney can reach an external diameter of several meters.
  • the dispersion of gases in the atmosphere therefore has a ground impact as important as the quantity of emissions produced at the source.
  • US Patent 3,670,666 shows a device installed near the outlet of a chimney, comprising at least one auxiliary gas injector, oriented so that the auxiliary gas jet is directed upwards, and feed means the auxiliary gas injector under pressure.
  • the injectors are below the outlet of the chimney.
  • the jets are oriented to replace a mechanical damper and to change the residence time of the fumes in the chimney. The improvement of the dispersion of fumes in the atmosphere is not dealt with in this document.
  • the object of the invention is, above all, to provide a device for dispersing gas leaving a chimney which makes it possible, under unfavorable atmospheric conditions, to avoid a crossing of the maximum admissible concentration threshold for pollutants or odors at the level of of the soil, by limiting the energy consumption required, without imposing an expensive increase in the chimney height.
  • a device installed near the outlet of a chimney comprising at least one auxiliary gas injector, oriented so that the auxiliary gas jet is directed upwards, and feed means of the pressurized auxiliary gas injector, characterized in that the or each injector is mounted so that its orientation is adjustable, and is installed and oriented so that the auxiliary gas jet meets the plume of gas from the stack, and produces an upward induction effect, promoting the dispersion of the gas plume exiting the chimney.
  • the device generally comprises several injectors supplied with auxiliary gas.
  • the jets produced by the injectors are oriented so as to burst the plume of smoke or nauseating air.
  • the jets produced by the injectors are divergent
  • the injectors may be arranged in a diameter of the section of the outlet of the chimney, or may surround this outlet, in particular in a circle.
  • each injector allows, in particular, to limit the "Coanda" effect between the flows, when several chimneys are adjacent.
  • the injectors are preferably installed above or at the level of the outlet of the chimney.
  • the dimensions and the number of injectors are determined according to the gas flow rate of the stack and the desired dispersion rate.
  • Each injector, installed on the same ramp, can have a different geometry and inclination of its own. Thus, the geometry and orientation of each jet can be different individually.
  • the supply pressure of the auxiliary gas injectors is a function of the atmospheric conditions and the characteristics of the gases discharged by the chimney; the pressure can be variable in operation to adapt to climatic conditions.
  • At least one auxiliary gas distribution rail may be provided between two adjacent chimney ducts, with at least one auxiliary gas injector associated with each duct. , oriented to improve the dispersion of the plume of gas exiting this conduit.
  • the supply means of the injector or injectors may be provided to supply the auxiliary gas under a variable pressure of 100 to 1000 daPa.
  • the feed means of the injectors preferably comprise at least one fan located at the foot of the chimney, and at least one connecting pipe between the outlet of the fan and a feed ramp of the injector or injectors.
  • the feed means of the injector are advantageously adjustable so as to allow the pressure and the flow of auxiliary gas sent to the injectors to be modulated according to the atmospheric conditions of the moment, and the properties of the gas plume, or fumes, the stopping of the means. feeding being controlled when the natural dispersion is sufficient.
  • the injected auxiliary gas may be air or gas taken from the main circuit of the gaseous effluents to be discharged through the chimney.
  • Fig.1 is an elevational diagram of a chimney and plume of gas evacuated according to the state of the art.
  • Fig.2 is an elevational diagram, similar to Fig.1, of a chimney equipped with a dispersing device according to the invention.
  • Fig. 3 is a view along the line III-III of FIG. 2, on a larger scale, of the dispersion device shown schematically.
  • Fig.4 is an enlarged view along line IV-IV of
  • Fig. 5 is an elevational diagram of a chimney according to the state of the art with two adjacent ducts in the same barrel.
  • Fig. 6 is a diagram, similar to FIG. 5, a chimney with two ducts equipped with a dispersing device according to the invention, and
  • Fig. 7 is a diagrammatic view from above, on a larger scale, of the dispersion device and the chimney of FIG. 6.
  • a chimney 1 schematically shown a chimney 1, according to the state of the art, for the dispersion at a certain height in the atmosphere of gaseous effluents that exit according to an ejection cone 2a, widening from the outlet 3 of the chimney.
  • the ejection cone 2a forms the lower part of the outgoing gas plume.
  • the gaseous effluents to be dispersed may come from a plant (not shown) for thermal energy production, in particular from waste, or may be stale or foul air from wastewater treatment plants. , or come from any other source.
  • the chimney has a height of several tens of meters, and can reach or exceed 100 m.
  • the chimney has a height of 80 m, and the velocity of the gaseous effluents at the outlet 3 is about 20 m / s.
  • the exit of the gases at the outlet 3 can cause a reduced effect of induction of the surrounding air as schematically illustrated by arrows Fa.
  • the speed of the ejected gases gradually decreases and is of the order of 12 m / s at a distance of 10 m from the outlet of the chimney, and about
  • the gaseous effluents Up to this height H2 the gaseous effluents remain essentially inside the cone 2a. Beyond the height H2, the gaseous effluents are dispersed in an upper part 4a of the plume, schematically represented in a generally oval and upwardly directed form. According to the atmospheric conditions, especially in the presence of wind schematized by an arrow 5 directed from left to right in FIG. 1, the upper part 4a of the plume is more or less inclined in the direction of the wind.
  • the facilities, factories or others, are planned to comply with the regulations concerning the release of pollutants at the exit of the chimney.
  • Atmospheric conditions in particular a folding wind, may occur resulting in folding the plume to the ground S as shown schematically by the contour 6a.
  • Such unfavorable conditions causing the plume to become more drawn down to the ground, can cause a concentration of pollutants or odors at ground level above a maximum allowable threshold.
  • a gas dispersion device D is installed near the outlet 3 of the chimney 1.
  • the device D comprises at least one and generally several injectors 7.1, 7.2 of auxiliary gas jets.
  • the injectors 7.1, 7.2 are oriented so that the auxiliary gas jets are directed upwards, meet the plume of gas 2 from the stack 1 and produce a high induction effect F at the periphery of the ejection cone 2
  • the auxiliary gas jets are divergent, so as not to cross each other.
  • Means E supply of injectors auxiliary gas at a high pressure of about 100 to 1000 daPa are provided.
  • These means E may comprise a fan 8, with a drive motor, provided at the bottom of the chimney 1, the output of which is connected by a pipe 9 to a manifold ramp 10 provided near the outlet 3 of the chimney to distribute the gas auxiliary to the injectors.
  • Each injector as illustrated in FIG. 4, comprises a cylindrical pipe terminating radially outwards by a frustoconical nozzle 1 1.
  • the section of the nozzle 1 1 narrows to the outlet end; the shape of the conical jet 12 has an external ejection angle of about 24 degrees.
  • the axis 12x of the jet is oriented upwards at an angle ⁇ with the horizontal. This angle ⁇ may be between 30 ° and 60 °, and is in particular about 45 °.
  • the injectors 7.1 -7.2 communicate with the supply ramp 10.
  • the injectors are located generally above or at the level of the outlet 3. Preferably, the injectors are mounted so that their orientation is adjustable, that is to say such that the angle ⁇ can be modified and adjusted.
  • the auxiliary gas may be constituted by air or by a fraction of gaseous effluents taken from the main circuit.
  • the auxiliary gas injectors 7a, 7b may be arranged along a diameter of the chimney 1. As illustrated schematically in FIG. 3, the Collector ramp 10 is then oriented along a diameter of the chimney and, according to the illustrated example, nine injectors represented by arrows are distributed on either side of the ramp 10, orthogonally to this ramp.
  • the injectors 7.1, 7.2 distributed on each side are substantially symmetrical with respect to a vertical plane passing through the axis of the ramp 10 as illustrated in FIG. 4.
  • the injectors 7.1, 7.2 may be arranged around the outlet 3 of the chimney, in particular in a circle.
  • the line 9 for supplying auxiliary gas may be juxtaposed outside the chimney as shown in FIG. 2, or be inserted into this chimney (Fig.7).
  • auxiliary gas pressure supplied by the fan motor 8 is ensured by a variable speed drive or any other mechanical means (tilting device, damper, etc.).
  • a variable speed drive or any other mechanical means (tilting device, damper, etc.).
  • the pressure at the injectors 7.1, 7.2 can be adjusted.
  • the dispersion device D can be stopped when it appears that the concentration of pollutants or odors at ground level is well below the maximum permissible threshold.
  • the operation of the device is as follows.
  • the position of the injectors 7.1, 7.2 inside the plume produces a strong induction of ambient air at the periphery of the ejection cone, as illustrated by the arrows F.
  • This induction effect promotes the dispersion of the plume of gases or fumes. by rapid dilution with ambient air.
  • the upward induction favors the dynamic rise of the plume when the effects of a falling wind current are greater than the effects due to the density difference between the outgoing gases and the ambient air.
  • the plume will be significantly less folded than according to the state of the art, as illustrated by the outline 6 in FIG. 2.
  • the jets produced by the injectors are oriented so as to burst the plume 2, 4 smoke or foul air. Their upward orientation helps support the plume during wind down periods.
  • Fig. 5 is an elevational diagram of a chimney 1b consists of an outer barrel 1 c, welded metal ferrule or concrete, cylindrical or frustoconical. Inside this barrel several internal ducts, namely two ducts 1 d1 and 1 d2 in the example shown, are provided for channeling the gaseous effluents to the outlet 3b. These ducts 1 d1, 1 d2, can be metal or synthetic resin depending on the nature and temperature of the gaseous effluents. The proximity of the ducts 1 d1, 1 d2 has the consequence that the ejection cones 2a1, 2a2 of the gaseous effluents meet according to the effect
  • the dispersion device D is advantageously installed between the outlets of the ducts 1 d1, 1 d2, for example according to a diameter of the barrel 1 c.
  • the injectors 7.1 located on the left according to FIG. 6 produce jets which meet the ejection cone of duct 1d1 located on the left, while injectors 7.2 on the right produce jets which meet the ejection cone of duct 1 d2.
  • the drive created by the divergent auxiliary gas jets from the injectors 7.1, 7.2 causes a deviation of the ejection cones 4b1, 4b2 and their spacing, which limits the effect "Coanda” and promotes dispersion.
  • Fig. 7 shows schematically in plan view the two ducts
  • the injectors 7.1, 7.2 are distributed on either side of the ramp 10 orthogonally thereto.
  • the supply pipe 9 is disposed inside the barrel 1c.
  • gas dispersing device D installed at the outlet of the chimney, makes it possible to substantially increase the dispersion of pollutants or of malodorous air. In some cases, the presence of such a dispersion device will make it possible to construct chimneys of reduced height compared to the height that would have been necessary in the absence of such a device.
  • the energy consumption of the device D is low compared to the significant dilution effect with the ambient air, the energy being introduced at best in the whole system to obtain the maximum dispersion effect.
  • the auxiliary gas flow rate delivered by the injectors is of the order of one-tenth (1/10) of the effluent flow exiting the stack.
  • the dispersion device D according to the invention can be easily added to an existing chimney, without any notable modification, especially when the external drum 1c contains several separate ducts.
  • Such a dispersion device D makes it possible to avoid work important if it appears after construction of a chimney that the atmospheric conditions, on the basis of which the preliminary study and the construction of the chimney were made, do not correspond exactly to the reality and lead more frequently than expected to exceed the permissible concentration of pollutants in the soil.
  • the invention can be applied to many installations, including:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Dispositif installé à proximité du débouché (3) d'une cheminée, comprenant au moins un injecteur (7.1, 7.2) de gaz auxiliaire, orienté de sorte que le jet de gaz auxiliaire soit dirigé vers le haut, et des moyens d'alimentation (E) de l'injecteur en gaz auxiliaire sous pression; le ou chaque injecteur (7.1, 7.2) est monté de manière que son orientation soit réglable, et est installé et orienté de telle sorte que le jet de gaz auxiliaire rencontre le panache (2,4) de gaz provenant de la cheminée, et produise un effet d'induction vers le haut, favorisant la dispersion du panache de gaz sortant de la cheminée.

Description

DISPOSITIF DE DISPERSION DE GAZ SORTANT D'UNE CHEMINEE.
L'invention est relative à un dispositif de dispersion de gaz sortant d'une cheminée, en particulier d'évacuation de fumées ou d'air vicié.
Afin de favoriser la dispersion des gaz de combustion épurés, d'air vicié ou nauséabond, des cheminées sont prévues pour disperser les effluents gazeux à une certaine hauteur dans l'atmosphère. La hauteur des cheminées est variable selon la nature et la composition des gaz, la réglementation en vigueur et les résultats de l'étude de dispersion des polluants gazeux, particulaires et malodorants. La dispersion et la dilution des gaz dans l'environnement est améliorée en augmentant la hauteur de cheminée. Par ailleurs, un régime de vents turbulents et soutenus a pour effet de mélanger les gaz avec l'air ambiant et de favoriser ainsi la dispersion des polluants.
Les cheminées sont constituées d'un fût externe en virole métallique soudée ou d'un fût externe en béton cylindrique ou de forme tronconique. Un ou plusieurs conduits internes peuvent être prévus ; ces conduits qui canalisent les gaz peuvent être soit métalliques, soit en résine synthétique, selon la nature et la température des gaz à évacuer.
Selon sa hauteur, le nombre de conduits et les conditions de vent, la cheminée peut atteindre un diamètre externe de plusieurs mètres.
L'un des principaux paramètres qui affectent le coût d'une cheminée et de son infrastructure de génie civil est sa hauteur : en effet, la cheminée auto-stable et l'infrastructure doivent résister aux efforts dus aux vents les plus violents. Si nécessaire, des traitements des gaz à évacuer sont prévus, pour que les effluents gazeux à la sortie de la cheminée respectent la réglementation au niveau des rejets de polluants en sortie de cheminée.
En plus de cette réglementation concernant les effluents en sortie de cheminée, des exigences réglementaires existent concernant la concentration maximale admissible de polluants au niveau du sol.
Il peut ainsi arriver que des conditions atmosphériques défavorables entraînent une concentration de polluants ou d'odeurs au niveau du sol supérieure au seuil maximal admissible, alors que la réglementation est respectée au niveau des rejets en sortie de cheminée. C'est en particulier le cas lorsque l'effet de dispersion des polluants, lié à la hauteur d'éjection des gaz dans l'atmosphère, est annihilé ou considérablement amoindri, par des courants d'air (vents) rabattants.
La dispersion des gaz dans l'atmosphère a donc un impact au sol aussi important que la quantité des émissions produites à la source.
Afin d'améliorer la dispersion des gaz dans l'air ambiant, divers artifices ont été proposés, mais qui ne donnent pas entière satisfaction car entraînant une forte surconsommation d'énergie avec, pour certains, un bruit important, et pour d'autres une augmentation du risque de condensation dans les conduits de cheminée.
Le brevet US 3 670 666 montre un dispositif installé à proximité du débouché d'une cheminée, comprenant au moins un injecteur de gaz auxiliaire, orienté de sorte que le jet de gaz auxiliaire soit dirigé vers le haut, et des moyens d'alimentation de l'injecteur en gaz auxiliaire sous pression. Les injecteurs se trouvent au-dessous du débouché de la cheminée. Les jets sont orientés pour remplacer un amortisseur mécanique et pour modifier le temps de séjour des fumées dans la cheminée. L'amélioration de la dispersion des fumées dans l'atmosphère n'est pas traitée dans ce document.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de dispersion de gaz sortant d'une cheminée qui permet, dans des conditions atmosphériques défavorables, d'éviter un franchissement du seuil maximal admissible de concentration de polluants ou d'odeurs au niveau du sol, en limitant la consommation d'énergie nécessaire, sans imposer une augmentation coûteuse de la hauteur de cheminée.
Selon l'invention, un dispositif installé à proximité du débouché d'une cheminée, comprenant au moins un injecteur de gaz auxiliaire, orienté de sorte que le jet de gaz auxiliaire soit dirigé vers le haut, et des moyens d'alimentation de l'injecteur en gaz auxiliaire sous pression, est caractérisé en ce que le ou chaque injecteur est monté de manière que son orientation soit réglable, et est installé et orienté de telle sorte que le jet de gaz auxiliaire rencontre le panache de gaz provenant de la cheminée, et produise un effet d'induction vers le haut , favorisant la dispersion du panache de gaz sortant de la cheminée.
Le dispositif comprend généralement plusieurs injecteurs alimentés en gaz auxiliaire. Les jets produits par les injecteurs sont orientés de manière à éclater le panache de fumée ou d'air nauséabond. Avantageusement, les jets produits par les injecteurs sont divergents Les injecteurs peuvent être disposés suivant un diamètre de la section du débouché de la cheminée, ou peuvent entourer ce débouché, en particulier selon un cercle.
Le montage avec orientation réglable de chaque injecteur permet, en particulier, de limiter l'effet "Coanda" entre les flux, lorsque plusieurs conduits de cheminée sont voisins.
Les injecteurs sont installés de préférence au-dessus, ou au niveau, du débouché de la cheminée. Les dimensions et le nombre des injecteurs sont déterminés selon le débit gazeux de la cheminée et le taux de dispersion recherché. Chaque injecteur, installé sur une même rampe, peut avoir une géométrie et une inclinaison différentes qui lui est propre. Ainsi, la géométrie et l'orientation de chacun des jets peut être différente individuellement. Avantageusement, la pression d'alimentation des injecteurs en gaz auxiliaire est fonction des conditions atmosphériques et des caractéristiques des gaz rejetés par la cheminée ; la pression peut être variable en fonctionnement pour s'adapter aux conditions climatiques.
Dans le cas de plusieurs conduits de cheminée voisins à l'intérieur d'un même fût, au moins une rampe de distribution de gaz auxiliaire peut être prévue entre deux conduits de cheminée voisins, avec au moins un injecteur de gaz auxiliaire associé à chaque conduit, orienté pour améliorer la dispersion du panache de gaz sortant de ce conduit.
Les moyens d'alimentation du ou des injecteurs peuvent être prévus pour fournir le gaz auxiliaire sous une pression variable de 100 à 1000 daPa.
Les moyens d'alimentation des injecteurs comprennent, de préférence, au moins un ventilateur situé au pied de la cheminée, et au moins une conduite de liaison entre la sortie du ventilateur et une rampe d'alimentation du ou des injecteurs. Les moyens d'alimentation de l'injecteur sont avantageusement réglables pour permettre de moduler la pression et le débit de gaz auxiliaire envoyé aux injecteurs selon les conditions atmosphériques du moment, et les propriétés du panache de gaz, ou fumées, l'arrêt des moyens d'alimentation étant commandé lorsque la dispersion naturelle est suffisante. Le gaz auxiliaire injecté peut être de l'air ou du gaz prélevé sur le circuit principal des effluents gazeux à évacuer par la cheminée.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins :
Fig.1 est un schéma en élévation d'une cheminée et du panache de gaz évacués selon l'état de la technique. Fig.2 est un schéma en élévation, semblable à Fig.1 , d'une cheminée équipée d'un dispositif de dispersion selon l'invention.
Fig. 3 est une vue selon la ligne Ill-lll de Fig.2, à plus grande échelle, du dispositif de dispersion schématiquement représenté. Fig.4 est une vue à plus grande échelle suivant la ligne IV-IV de
Fig.3 des injecteurs.
Fig. 5 est un schéma en élévation d'une cheminée selon l'état de la technique avec deux conduits voisins dans un même fût.
Fig. 6 est un schéma, semblable à Fig. 5, d'une cheminée avec deux conduits équipée d'un dispositif de dispersion selon l'invention, et
Fig. 7 est une vue schématique de dessus, à plus grande échelle, du dispositif de dispersion et de la cheminée de Fig. 6.
En se reportant à Fig.1 des dessins, on peut voir schématiquement représentée une cheminée 1 , selon l'état de la technique, pour la dispersion à une certaine hauteur dans l'atmosphère d'effluents gazeux qui sortent selon un cône d'éjection 2a, s'élargissant à partir du débouché 3 de la cheminée. Le cône d'éjection 2a forme la partie inférieure du panache de gaz sortant..
Les effluents gazeux à disperser peuvent provenir d'une usine (non représentée) de production thermique d'énergie, en particulier à partir de déchets, ou peuvent être constitués par de l'air vicié ou nauséabond d'usines de traitement d'eaux résiduaires, ou provenir de toute autre source. Généralement, la cheminée a une hauteur de plusieurs dizaines de mètres, et peut atteindre ou dépasser 100 m.
Selon un exemple correspondant au schéma de Fig. 1 , la cheminée a une hauteur de 80 m, et la vitesse des effluents gazeux au débouché 3 est d'environ 20 m/s. La sortie des gaz au débouché 3 peut provoquer un effet réduit d'induction de l'air environnant comme schématiquement illustré par des flèches Fa.
La vitesse des gaz éjectés diminue progressivement et est de l'ordre de 12 m/s à une distance de 10 m de la sortie de la cheminée, et d'environ
6 m/s à une distance de 20 m de la sortie de la cheminée, qui correspond à la section supérieure du cône 2a. Jusqu'à cette hauteur H2 les effluents gazeux restent essentiellement à l'intérieur du cône 2a. Au-delà de la hauteur H2, les effluents gazeux se dispersent selon une partie supérieure 4a du panache, schématiquement représentée sous une forme globalement ovale et dirigée vers le haut. Selon les conditions atmosphériques, notamment en présence de vent schématisé par une flèche 5 dirigée de la gauche vers la droite sur Fig. 1 , la partie supérieure 4a du panache est plus ou moins inclinée dans le sens du vent.
Les installations, usines ou autres, sont prévues pour respecter la réglementation au niveau des rejets de polluants en sortie de la cheminée.
Des conditions atmosphériques, en particulier un vent rabattant, peuvent survenir ayant pour conséquence de rabattre le panache vers le sol S comme schématisé par le contour 6a. De telles conditions défavorables, provoquant un rabattement accentué du panache vers le sol, peuvent provoquer une concentration de polluants ou d'odeurs au niveau du sol supérieure à un seuil maximal admissible. Pour éviter une telle situation, selon l'invention, comme illustré sur
Fig. 2, un dispositif de dispersion de gaz D est installé à proximité du débouché 3 de la cheminée 1. Le dispositif D comporte au moins un et généralement plusieurs injecteurs 7.1 , 7.2 de jets de gaz auxiliaire. Les injecteurs 7.1 , 7.2 sont orientés de telle sorte que les jets de gaz auxiliaire soient dirigés vers le haut, rencontrent le panache de gaz 2 provenant de la cheminée 1 et produisent un effet d'induction élevé F en périphérie du cône d'éjection 2. Les jets de gaz auxiliaire sont divergents, de manière à ne pas se croiser.
Des moyens E d'alimentation des injecteurs en gaz auxiliaire, sous une pression élevée d'environ 100 à 1000 daPa sont prévus. Ces moyens E peuvent comprendre un ventilateur 8, avec moteur d'entraînement, prévu au pied de la cheminée 1 , dont la sortie est reliée par une conduite 9 à une rampe collectrice 10 prévue à proximité du débouché 3 de la cheminée pour distribuer le gaz auxiliaire aux injecteurs.
Chaque injecteur, comme illustré sur Fig. 4, comprend une tubulure cylindrique se terminant radialement vers l'extérieur par une buse tronconique 1 1. La section de la buse 1 1 se rétrécit jusqu'à l'extrémité de sortie ; la forme du jet conique 12 a un angle d'éjection externe d'environ 24 degrés. L'axe 12x du jet est orienté vers le haut selon un angle α avec l'horizontale. Cet angle α peut être compris entre 30° et 60°, et est notamment d'environ 45°. Les injecteurs 7.1 -7.2 communiquent avec la rampe d'alimentation 10.
Les injecteurs sont situés généralement au-dessus, ou au niveau, du débouché 3. De préférence, les injecteurs sont montés de manière que leur orientation soit réglable, c'est-à-dire de telle sorte que l'angle α puisse être modifié et ajusté. Le gaz auxiliaire peut être constitué par de l'air ou par une fraction d'effluents gazeux prélevée sur le circuit principal.
Les injecteurs de gaz auxiliaire 7a, 7b peuvent être disposés suivant un diamètre de la cheminée 1. Comme illustré schématiquement sur Fig. 3, la rampe collectrice 10 est alors orientée suivant un diamètre de la cheminée et, selon l'exemple illustré, neuf injecteurs représentés par des flèches sont distribués de part et d'autre de la rampe 10, orthogonalement à cette rampe. Les injecteurs 7.1 , 7.2 répartis de chaque côté sont sensiblement symétriques par rapport à un plan vertical passant par l'axe de la rampe 10 comme illustré sur Fig. 4.
Selon une variante non représentée, les injecteurs 7.1 , 7.2 peuvent être disposés autour du débouché 3 de la cheminée, en particulier suivant un cercle. La conduite 9 d'alimentation en gaz auxiliaire (air ou effluent gazeux) peut être juxtaposée à l'extérieur de la cheminée comme illustré sur Fig. 2, ou être insérée dans cette cheminée (Fig.7).
Le réglage de la pression du gaz auxiliaire fourni par le moto- ventilateur 8 est assuré par un variateur de vitesse ou tout autre moyen mécanique (inclineur, registre, etc.). Selon les conditions atmosphériques, notamment direction et intensité du vent, pression et température externe, la pression au niveau des injecteurs 7.1 , 7.2 peut être ajustée.
Le dispositif de dispersion D peut être arrêté lorsqu'il apparaît que la concentration de polluants ou d'odeurs au niveau du sol est nettement inférieure au seuil maximal admissible.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant. La position des injecteurs 7.1 , 7.2 à l'intérieur du panache produit une forte induction d'air ambiant en périphérie du cône d'éjection, comme illustré par les flèches F. Cet effet d'induction favorise la dispersion du panache de gaz ou fumées par dilution rapide avec de l'air ambiant. Par ailleurs, l'induction vers le haut favorise l'ascension dynamique du panache lorsque les effets d'un courant de vent rabattant sont supérieurs aux effets dus à la différence de densité entre les gaz sortants et l'air ambiant. Il en résulte que le panache sera nettement moins rabattu que selon l'état de la technique, comme illustré par le contour 6 sur Fig. 2.
Les jets produits par les injecteurs sont orientés de manière à éclater le panache 2, 4 de fumée ou d'air nauséabond. Leur orientation vers le haut permet de soutenir le panache pendant les périodes de vent rabattant.
Fig. 5 est un schéma en élévation d'une cheminée 1 b constituée d'un fût externe 1 c, en virole métallique soudée ou en béton, de forme cylindrique ou tronconique. A l'intérieur de ce fût plusieurs conduits internes, à savoir deux conduits 1 d1 et 1 d2 dans l'exemple représenté, sont prévus pour canaliser les effluents gazeux vers le débouché 3b. Ces conduits 1 d1 , 1 d2, peuvent être métalliques ou en résine synthétique selon la nature et la température des effluents gazeux. La proximité des conduits 1 d1 , 1 d2 a pour conséquence que les cônes d'éjection 2a1 , 2a2 des effluents gazeux se réunissent selon l'effet
"Coanda" pour produire un panache 4b important. La dispersion ne s'en trouve pas favorisée, ce qui peut conduire plus facilement à une concentration inacceptable de polluants ou d'odeurs au niveau du sol lors de conditions atmosphériques défavorables.
Selon l'invention, comme illustré sur Fig. 6 et 7, le dispositif de dispersion D est avantageusement installé entre les débouchés des conduits 1 d1 , 1 d2, par exemple selon un diamètre du fût 1 c. Les injecteurs 7.1 situés sur la gauche selon Fig. 6 produisent des jets qui rencontrent le cône d'éjection du conduit 1d1 situé sur la gauche, tandis que des injecteurs 7.2 situés sur la droite produisent des jets qui rencontrent le cône d'éjection du conduit 1 d2.
L'entraînement créé par les jets de gaz auxiliaires divergents provenant des injecteurs 7.1 , 7.2 provoque une déviation des cônes d'éjection 4b1 , 4b2 et leur écartement, ce qui limite l'effet "Coanda" et favorise la dispersion.
Fig. 7 montre schématiquement en vue de dessus les deux conduits
1 d1 , 1d2 disposés symétriquement par rapport à l'axe vertical du fût 1 c, et la rampe 10 disposée suivant le diamètre orthogonal à la ligne des centres des conduits 1 d1 , 1 d2. Les injecteurs 7.1 , 7.2 sont distribués de part et d'autre de la rampe 10 orthogonalement à celle-ci. La conduite d'alimentation 9 est disposée à l'intérieur du fût 1 c.
L'utilisation du dispositif D de dispersion de gaz selon l'invention, installé en sortie de cheminée, permet d'augmenter sensiblement la dispersion des polluants ou de l'air malodorant. Dans certains cas, la présence d'un tel dispositif de dispersion permettra de construire des cheminées de hauteur réduite par rapport à la hauteur qui aurait été nécessaire en l'absence d'un tel dispositif.
La consommation d'énergie du dispositif D est faible par rapport à l'effet de dilution important avec l'air ambiant, l'énergie étant introduite au mieux dans l'ensemble du système pour obtenir l'effet de dispersion maximal.
Pratiquement, on peut considérer que le débit de gaz auxiliaire délivré par les injecteurs est de l'ordre du dixième (1/10) du débit d'effluents sortant de la cheminée. Le dispositif de dispersion D selon l'invention peut être facilement ajouté à une cheminée existante, sans modification notable, notamment lorsque le fût externe 1 c contient plusieurs conduits séparés.
Un tel dispositif de dispersion D permet d'éviter des travaux importants s'il apparaît après construction d'une cheminée que les conditions atmosphériques, sur la base desquelles l'étude préalable et la réalisation de la cheminée ont été effectuées, ne correspondent pas exactement à la réalité et entraînent plus fréquemment que prévu un dépassement de la concentration admissible au sol en polluants.
L'invention peut s'appliquer à de nombreuses installations, notamment :
- Dispersion des fumées produites par les chaufferies industrielles pour toutes énergies fossiles et biomasse, - Dispersion des gaz de combustion émis par les usines d'incinération des déchets ménagers et spéciaux,
- Dispersion des gaz d'échappements de moteurs diesel ou à biogaz,
- Dispersion d'air vicié et malodorant de station d'épuration STEP, de compostage, de procédés divers, - Dispersion d'effluents gazeux sur centres d'enfouissement,
- toute application de dispersion d'effluent gazeux qui serait associée à l'utilisation d'une éolienne.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif installé à proximité du débouché (3,3b) d'une cheminée, comprenant au moins un injecteur (7.1 , 7.2) de gaz auxiliaire, orienté de sorte que le jet de gaz auxiliaire soit dirigé vers le haut, et des moyens d'alimentation (E) de l'injecteur en gaz auxiliaire sous pression, caractérisé en ce que le ou chaque injecteur (7.1 , 7.2) est monté de manière que son orientation soit réglable, et est installé et orienté de telle sorte que le jet de gaz auxiliaire rencontre le panache (2,4) de gaz provenant de la cheminée, et produise un effet d'induction vers le haut , favorisant la dispersion du panache de gaz sortant de la cheminée.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs injecteurs (7.1 , 7.2) alimentés en gaz auxiliaire et en ce que les jets produits par les injecteurs sont orientés de manière à éclater le panache (2,4) de fumée ou d'air nauséabond.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les jets produits par les injecteurs sont divergents.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les injecteurs sont disposés suivant un diamètre de la section du débouché (3) de la cheminée.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les injecteurs (7.1 , 7.2) entourent le débouché de la cheminée, en particulier selon un cercle.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les injecteurs (7.1 , 7.2) sont installés au-dessus, ou au niveau, du débouché (3,3b) de la cheminée.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression d'alimentation des injecteurs (7.1 , 7 .2) en gaz auxiliaire est fonction des conditions atmosphériques et des caractéristiques des gaz rejetés par la cheminée.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour une cheminée avec plusieurs conduits voisins à l'intérieur d'un même fût, caractérisé en ce qu' au moins une rampe de distribution (10) de gaz auxiliaire est prévue entre deux conduits (1 d1 , 1 d2) de cheminée voisins, avec au moins un injecteur de gaz auxiliaire associé à chaque conduit, orienté pour améliorer la dispersion du panache de gaz sortant de ce conduit.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (E) du ou des injecteurs sont prévus pour fournir le gaz auxiliaire sous une pression variable de 100 à 1000 daPa .
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (E) des injecteurs comprennent au moins un ventilateur (8) situé au pied de la cheminée, et au moins une conduite de liaison (9) entre la sortie du ventilateur et une rampe d'alimentation (10) du ou des injecteurs.
1 1. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation (E) du ou des injecteurs sont réglables pour permettre de moduler la pression et le débit de gaz auxiliaire envoyé aux injecteurs selon les conditions atmosphériques du moment, et les propriétés du panache de gaz, l'arrêt des moyens d'alimentation étant commandé lorsque la dispersion naturelle est suffisante.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz auxiliaire injecté est constitué par de l'air ou du gaz prélevé sur le circuit principal des effluents gazeux à évacuer par la cheminée.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la géométrie et l'orientation de chacun des jets est différente individuellement.
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