FR2482703A1 - Smoke and fume scrubber with water bath - has heat exchanger for heat recovery and hood to collect scrubbed smoke - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un récupérateur de calories dans les fumees et gaz divers, associe avec l'epuration physico-chimique de ces fumées et gaz. The present invention relates to a recuperator of calories in smoke and various gases, associated with the physico-chemical purification of these fumes and gases.
La crise de l'énergie accentue l'intérêt de récupérer les calories perdues dans les fumées. Ces fumées sortent en effet des chaudières, fours, incinérateurs ou autres, à des températures variant entre 2000 à 2500, et atteignant parfois jusqu'à 3000 et plus pour les fours et incinérateurs. The energy crisis accentuates the interest of recovering the calories lost in the fumes. These fumes come out of boilers, ovens, incinerators or others, at temperatures varying between 2000 to 2500, and sometimes reaching up to 3000 and more for ovens and incinerators.
La raison de ces températures élevées, notamment en ce qui concerne les chaudières de chauffage central, étant la nécessité d'éviter la corrosion de ces chaudières qui se produit surtout en fin de parcours des fumées, du fait des condensations sulfuriques qui se forment dès que leur température s'abaisse aux environs de 1600 (formation du point de rosée sulfurique). The reason for these high temperatures, particularly with regard to central heating boilers, is the need to avoid corrosion of these boilers which occurs especially at the end of the smoke path, due to the sulfuric condensations which form as soon as their temperature drops to around 1600 (formation of the sulfuric dew point).
La récupération des calories dans les fumées par des Echangeurs classiques interposés à la sortie des chaudières, se heurte aux mêmes problemes de corrosion, ce qui nécessite l'emploi d'acier inox à très haute résistance, donc, très couteux. The recovery of calories in the flue gases by conventional exchangers interposed at the outlet of the boilers, faces the same corrosion problems, which requires the use of very high strength stainless steel, therefore, very expensive.
De plus ces récupérateurs de calories laissent subsister le grave problème de la pollution atmosphérique par les oxydes de soufre (S02 - S03) ou d'autres polluants toxiques et corrosifs (fours, incinérateurs, etc..). In addition, these heat recuperators leave the serious problem of atmospheric pollution by sulfur oxides (S02 - S03) or other toxic and corrosive pollutants (ovens, incinerators, etc.).
La logique serait donc d'associer la neutralisation des fumées en même temps que la récupération des calories perdues. The logic would therefore be to combine the neutralization of the fumes at the same time as the recovery of the calories lost.
C'est ce que permet de réaliser la présente invention, évitant ainsi les graves et dispendieux inconvénients précédemment évoqués. This is what makes it possible to achieve the present invention, thus avoiding the serious and expensive drawbacks previously mentioned.
L'invention est composée d'une tour de lavage ayant pour caractéristi- ques particulières que les fumées (ou gaz) sont introduits sous pression dans des couloirs horizontaux ouverts à leur partie inférieure et qui sont disposés dans une cuve contenant un liquide (eau ou caloporteur). The invention is composed of a washing tower having the particular characteristics that the fumes (or gases) are introduced under pressure into horizontal corridors open at their bottom and which are arranged in a tank containing a liquid (water or coolant).
Ces couloirs sont partiellement immergés dans ce liquide, de façon à ce que ces fumées ou gaz subissant un barbotage transmettent ainsi leurs calories au liquide dans lequel un Echangeur Thermique est également immergé horizontalement juste sous les couloirs, dans cette même cuve de lavage. These corridors are partially immersed in this liquid, so that these fumes or gases undergoing bubbling thus transmit their calories to the liquid in which a heat exchanger is also immersed horizontally just under the corridors, in this same washing tank.
Les fumées ou gaz remontant ensuite vers le haut de la cuve par des passages aménagés entre les couloirs traversent une couche de modules solides constitués d'une matière neutralisante. The fumes or gases then rising to the top of the tank through passages arranged between the corridors pass through a layer of solid modules made of a neutralizing material.
Ces modules neutralisants sont retenus par une grille horizontale située à une certaine distance sous l'échangeur, qui est constitué prEferen- tiellement d'une spirale tubulaire horizontale oblique laissantçentre les spires un libre passage pour les modules neutralisants qui sont retenus par la grille support déjà décrite, placée au dessous de cet échangeur. These neutralizing modules are retained by a horizontal grid located at a certain distance under the exchanger, which is preferably constituted by an oblique horizontal tubular spiral leaving between the turns a free passage for the neutralizing modules which are retained by the support grid already described, placed below this exchanger.
Les modules dénommés "neutralisant8" sont moulés préférentiellement en forme de X à six pointes, ce qui évite leur tassement et aménage entre eux des espaces pour le libre passage des gaz. The modules called "neutralizing8" are preferably molded in the form of an X with six points, which avoids their compaction and provides spaces between them for the free passage of gases.
Ces modules jouent le rôle des matériaux dits de "remplissage" tels les anneaux "de Raschig" dans les tours de lavage classiques, lesquels ayant un rôle de contact entre gaz et liquides ne sont pas consommés par les réactions chimiques. These modules play the role of so-called "filling" materials such as the "Raschig" rings in conventional washing towers, which having a role of contact between gases and liquids are not consumed by chemical reactions.
Par contre, dans la présente invention, les modules de contacts dénommés "neutralisants" sont constitués d'un mélange bon marché moulé à base de pierre à chaux et de chaux. On the other hand, in the present invention, the contact modules called "neutralizers" consist of an inexpensive mixture molded based on limestone and lime.
Ces modules forment des sels insolubles, notamment des sulfates et sulfites de calcium par contact avec les oxydes de soufre S03 et S02. These modules form insoluble salts, in particular calcium sulphates and sulphites by contact with the sulfur oxides S03 and S02.
Ces sels forment des boues qui, quoique de densité supérieure à l'eau, entourent les modules, retardant les réactions de neutralisation. These salts form sludge which, although of greater density than water, surrounds the modules, delaying the neutralization reactions.
C'est entre autre pourquoi un lavage à contre courant est réalisé de la façon suivante
A une certaine hauteur au dessus de l'ensemble formé par la grillesupport, l'échangeur et les couloirs d'admission des gaz, est disposé un réseau de goulottes horizontales (munies de couvercles non étanches) qui permet par simples débordements d'arroser uniformément la couche des modules de remplissage situés au dessouslpar l'intermédiaire dtune pompe recyclant liteau (ou le liquide caloporteur) de la cuve contenant les différents éléments déjà décrits.This is among other reasons why a backwash is carried out in the following manner
At a certain height above the assembly formed by the support grid, the exchanger and the gas inlet corridors, a network of horizontal troughs (provided with non-tight covers) is arranged which allows simple overflows to water uniformly the layer of filling modules located underneath by means of a pump recycling the strip (or the heat transfer liquid) of the tank containing the various elements already described.
Cet arrosage à contre courant des fumées a pour effet : 10 de nettoyer les modules neutralisants, 20 de compléter l'épuration des fumées, et 30 d'ameliorer l'échange athermique, en réintroduisant sur les échangeurs situés au dessous les calories restant en excès dans les fumées déjà traitées. This counter-current spraying of fumes has the effect of: 10 cleaning the neutralizing modules, 20 completing the purification of the fumes, and 30 improving the heat exchange, by reintroducing the calories remaining in excess onto the exchangers located below. in the fumes already treated.
Les fumées épurées continuant leur cheminement ascensionnel au dessus des goulottes, à travers la masse des modules neutralisants, complètent encore leur épuration chimique par l'effet d'essorage au contact des modules secs mais poreux, dans lesquels ils abandonnent les traces polluantes acides résiduaires ainsi que les poussières de très fine granulométrie qui adhèrent à ces parois poreuses humidifiées des modules, qui du fait qu'ils sont consommés, aboutissent avec les boues au fond de la cuve. The purified fumes continuing their upward path above the troughs, through the mass of the neutralizing modules, further complete their chemical purification by the effect of wringing in contact with the dry but porous modules, in which they abandon the residual acid pollutant traces as well that the very fine-grained dusts which adhere to these porous humidified walls of the modules, which due to the fact that they are consumed, end up with the sludge at the bottom of the tank.
Le cheminement ascensionnel des fumées épurées et essorées se termine par leur admission à travers une grille disposée sur la face supérieure d'une gaine en plan incliné qui apporte par gravité les modules neutralisants provenant d'une trémie de stockage de ces modules placée à l'extrémité haute de cette gaine en plan incliné (l'inclinaison de la gaine ayant pour but d'éviter une surcharge directe de la masse totale des modules sur les organes inferieurs déjà décrits). The upward path of purified and dewatered fumes ends with their admission through a grid arranged on the upper face of a sheath in an inclined plane which brings by gravity the neutralizing modules coming from a storage hopper of these modules placed at the upper end of this sheath in an inclined plane (the inclination of the sheath having the aim of avoiding a direct overload of the total mass of the modules on the lower members already described).
La grille d'admission das fumées apurées communique avec une hotte surmontée d'une cheminée dou les fumées sont rejetées dans l'atmosphère à l'aide d'un ventilateur d'extraction (facultatif). The intake grid for cleared smoke communicates with a hood surmounted by a chimney or the smoke is discharged into the atmosphere using an extraction fan (optional).
Le fond de la cuve où aboutissent les boues est forme d'un côté9 par un plan incliné pourvu d'une bande racleuse d'extraction des boues vers un container, et de l'autre côté, la cuve comporte un compartiment fermé par un filtre dont l'inclinaison favorise 1Pauto-nettoyage. The bottom of the tank where the sludge ends is formed on one side9 by an inclined plane provided with a scraper strip for extracting the sludge into a container, and on the other side, the tank has a compartment closed by a filter whose inclination favors 1 Self-cleaning.
Ce compartiment d'eau filtrée permet à la pompe de recyclage déjà citée d'être préservée des effets d'abrasion des eaux brutes contenant les boues. This filtered water compartment allows the already mentioned recycling pump to be protected from the abrasion effects of the raw water containing the sludge.
Selon une première variante, l'échangeur thermique ntest plus immergé sous les couloirs d'admission- des fumées, mais situé au dessus de ces couloirs. According to a first variant, the heat exchanger is no longer submerged under the fume inlet corridors, but located above these corridors.
Selon une deuxième variante, le niveau du liquide de la cuve étant situé plus bas que la zone d'admission des gaz, ceux-ci ne barbotent plus dans le liquide, mais sont seulement lavés à contre courant par ce liquide qui est recyclé. According to a second variant, the level of the liquid in the tank being located lower than the gas admission zone, the latter no longer bubble in the liquid, but are only washed against the current by this liquid which is recycled.
Selon une troisième variante, les gaz sont admis directement dans le liquide de la cuve, sous la grille retenant les modules, les couloirs répartis- seurs n'existant pas. According to a third variant, the gases are admitted directly into the liquid of the tank, under the grid retaining the modules, the distributing corridors not existing.
Selon une quatrieme variante, les gaz sont admis directement dans un espace libre situé entre le liquide de la cuve et la grille soutenant les modules neutralisants. According to a fourth variant, the gases are admitted directly into a free space located between the liquid in the tank and the grid supporting the neutralizing modules.
Selon une cinquième variante, les modules neutralisants sont constitués de toutes substances réactives oxydantes ou neutralisantes, autres que pierre à chaux et chaux, et appropriées aux réactions chimiques demandées. According to a fifth variant, the neutralizing modules are made up of all reactive oxidizing or neutralizing substances, other than limestone and lime, and suitable for the required chemical reactions.
Selon une sixième variante, l'eau de la cuve est maintenue à un niveau constant par débordement, et l'eau de lavage n'est pas recyclée, mais constituée d'eau neuve ou d'un mélange quelconque. According to a sixth variant, the water in the tank is kept at a constant level by overflow, and the washing water is not recycled, but consists of fresh water or any mixture.
Les dessins annexés représentent, figure I : une vue de face de l'invention suivant coupe BB de la figure 2 ; figure 2 ç une vue en coupe verticale suivant AA de la figure I ; figure 3 : une vue de dessus de l'invention suivant coupe Cl. de la figure 1. The accompanying drawings represent, Figure I: a front view of the invention according to section BB of Figure 2; Figure 2 ç a vertical sectional view along AA of Figure I; FIG. 3: a top view of the invention according to section Cl. of FIG. 1.
Dans l'invention telle qu'elle est représentée le gaine I munie du ventilateur 2 relie le conduit d'arrivée des fumées à l'admission de ces fumées dans un distributeur horizontal constitué du collecteur 3 se répartissant en couloirs horizontaux 4 ouverts à leur partie inférieure. In the invention as shown, the sheath I provided with the fan 2 connects the flue inlet pipe to the intake of these fumes in a horizontal distributor consisting of the manifold 3 distributed in horizontal corridors 4 open in their part lower.
Ce distributeur est placé dans la cuve 5 contenant un liquide (eau ou caloproteur) de façon à ce que les fumées subissent à leur sortie des couloirs 4 un barbotage dans le liquide, y transmettant leurs calories. This distributor is placed in the tank 5 containing a liquid (water or heat-shielding) so that the fumes undergo at their exit from the corridors 4 a bubbling in the liquid, transmitting their calories therein.
La hauteur d'immersion des couloirs 4 correspondant à des pertes de charges calculées et compensées par le ventilateur 2 qui propulse les gaz ou fumées dans le liquide de la cuve 5. The immersion height of the corridors 4 corresponding to pressure losses calculated and compensated by the fan 2 which propels the gases or fumes in the liquid of the tank 5.
Au dessous de ce distributeur des fumées, est disposé un Echangeur
Thermique 6 immergé horizontalement dans la zone où aboutissent les calories provenant des couloirs 4.Below this smoke distributor, there is an exchanger
Thermal 6 immersed horizontally in the zone where the calories from the corridors 4 lead.
Cet Echangeur 6 est constitué d'éléments laissant entre eux un libre passage de l'eau (ou du liquide caloporteur). This Exchanger 6 is made up of elements leaving between them a free passage of water (or heat transfer liquid).
Ces libres passages étant également prévus entre les couloirs 4 d'admission des gaz permettent en outre la descente par gravité de modules neutralisants (non représentés au dessin), jusqu'à une grille horizontale 7 qui les supporte. These free passages being also provided between the gas admission corridors 4 further allow the descent by gravity of neutralizing modules (not shown in the drawing), up to a horizontal grid 7 which supports them.
Un conduit 8 en plan incliné situé au dessus de l'ensemble déjà décrit permet l'apport par simple gravité dans la cuve 5 des modules de contact et de remplissage 9 tels qu'employés dans les tours de lavage des gaz, mais qui sont constitués d'une substance neutralisante ou autre et qui sont en partie basse de la couche immergée dans le liquide de la cuve 5. A conduit 8 in inclined plane located above the assembly already described allows the supply by simple gravity into the tank 5 of the contact and filling modules 9 as used in the gas washing towers, but which are constituted of a neutralizing or other substance and which are at the bottom of the layer immersed in the liquid of the tank 5.
Ces modules neutralisants, prévus notamment à base de chaux forment par réaction chimique des sels insolubles qui tombent par gravité à travers les interstices de la grille 7 qui les supporte, et sont automatiquement rempla cés par gravité au fur ét à mesure de leur consommation. These neutralizing modules, provided in particular based on lime form by chemical reaction insoluble salts which fall by gravity through the interstices of the grid 7 which supports them, and are automatically replaced by gravity as they are consumed.
Les sels de neutralisation s'accumulent sous forme de boues dans le fond de la cuve à liquide 5 disposé en plans inclinés. The neutralization salts accumulate in the form of sludge in the bottom of the liquid tank 5 arranged in inclined planes.
Un dispositif tel qu'une bande racleuse 10 permet l'extraction permanente de ces boues vers un container 11. A device such as a scraper strip 10 allows the permanent extraction of this sludge towards a container 11.
Sur le côté opposé à l'extracteur 10 et hors de la zone de descente des boues est disposé un espace permettant une zone d'eau non turbulente 12 protégée par un filtre 13 dont l'inclinaison facilite son auto-nettoyage, cet espace en eau filtrée permettant un recyclage partiel ou total de l'eau de la cuve 5 afin d'accentuer les réactions d'épuration chimique des fumées en accélérant le nettoyage des boues formées autour des modules et de compléter le transfert des calories restant dans les fumées, lesquelles sont ramenées sur l'échangeur 6 et dans le liquide de la cuve 5. On the side opposite to the extractor 10 and outside of the sludge descent zone is disposed a space allowing a zone of non-turbulent water 12 protected by a filter 13 whose inclination facilitates its self-cleaning, this space in water filtered allowing partial or total recycling of the water in the tank 5 in order to accentuate the chemical purification reactions of the smoke by accelerating the cleaning of the sludge formed around the modules and to complete the transfer of the calories remaining in the smoke, which are returned to the exchanger 6 and to the liquid in the tank 5.
A cet effet, un dispositif formé d'un réseau de goulottes 14 horizontales pourvues de couvercles 15 non étanches en forme de V pointes en haut est disposé à hauteur convenable au dessus des couloirs d'arrivée des fumées 4. To this end, a device formed by a network of horizontal troughs 14 provided with non-watertight covers 15 in the shape of a V with points at the top is arranged at a suitable height above the smoke inlet corridors 4.
Ce réseau de goulottes 14 permet par simples débordements et sans l'aide de pulvérisateurs (risquant de s'obstruer) d'arroser de façon uniforme la couche des modules neutralisants dans laquelle ces goulottes 14 sont disposées. This network of troughs 14 allows by simple overflows and without the help of sprayers (risking clogging) to uniformly water the layer of neutralizing modules in which these troughs 14 are arranged.
Concernant l'effet de "panache" des fumées lavées et refroidies et ses conséquences psychologiques plus ou moins fondées (gaz toxiques résiduaires, ou poussieres dangereuses bien que diluées), il est utile d'essorer et de condenser au maximum ces vapeurs véhiculées par les gaz. Concerning the "plume" effect of the washed and cooled fumes and its more or less well-founded psychological consequences (toxic residual gases, or dangerous dust although diluted), it is useful to spin and condense as much as possible these vapors conveyed by the gas.
Dans ce but, au dessus des goulottes 14, une couche de modules neutralisants secs est maintenue jusqu'à une hauteur appropriée avant rejet des fumées ou gaz dans l'atmosphère. For this purpose, above the chutes 14, a layer of dry neutralizing modules is maintained up to an appropriate height before discharge of the fumes or gases into the atmosphere.
Cette couche sèche complète ainsi l'épuration des vapeurs concernant les traces acides qu'elles peuvent contenir, grace à la nature poreuse des modules. This dry layer thus completes the purification of the vapors concerning the acid traces that they may contain, thanks to the porous nature of the modules.
Cette couche de modules secs permet en outre de compléter le dépoussierage des particules de très fine granulométrie qui adhèrent aux modules et qui seront ensuite véhiculées dans les boues de la cuve jusqu'à leur extrac- tion. This layer of dry modules also makes it possible to complete the dedusting of particles of very fine particle size which adhere to the modules and which will then be transported in the sludge of the tank until their extraction.
Les fumées ainsi totalement épurées et essorées dans la couche supérieure des modules pénètrent alors à travers une grille 16 dans une hotte 17 qui est disposée à une certaine hauteur calculée en fonction des pertes de charge admissibles sur la face supérieure du conduit en plan incliné qui véhicule les modules neutralisants. The fumes thus completely purified and drained in the upper layer of the modules then penetrate through a grid 16 in a hood 17 which is disposed at a certain height calculated as a function of the admissible pressure drops on the upper face of the duct in inclined plane which conveys neutralizing modules.
La hotte est surmontée d'une cheminée et d'un ventilateur extracteur. The hood is surmounted by a chimney and an extractor fan.
Ce ventilateur est facultatif car la perte de charge est moindre au niveau de la hotte que dans la partie de la gaine inclinée située au dessus et terminée par la trémie de stockage 18 (étant donné que la totalité des modules occupant ce parcours y crée une perte de charge très supérieure à celle existant au niveau de la hotte.This fan is optional because the pressure drop is less at the level of the hood than in the part of the inclined duct located above and terminated by the storage hopper 18 (since all of the modules occupying this path create a loss therein. load much higher than that existing at the level of the hood.
L'invention est utilisable pour l'épuration des fumées avec récupé- ration de calories, de toute chaudière, four, incinérateur et ainsi que toute source chauffante génératrice de pollution, ou gaz d'échappement de moteurs, The invention can be used for the purification of fumes with recovery of calories, of any boiler, oven, incinerator and as well as any heating source generating pollution, or engine exhaust gases,
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