Procédé et appareil pour l'épuration de gaz chargés de particules solides La présente invention concerne un procédé d'épu ration de gaz chargés de particules solides, ce procédé étant utilisable, notamment, pour l'épuration des fu mées, et elle s'étend, de plus, à un appareil pour la mise en aeuvre dudit procédé.
Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'on fait pénétrer lesdits gaz avec une certaine vitesse dans une enceinte dans laquelle on leur fait prendre un mouvement hélicoïdal, ladite enceinte présentant, dans ses parois, au moins une fente pro voquant la séparation des particules solides de la masse gazeuse en mouvement, et en ce qu'on oblige la masse gazeuse, au moins une fois, à inverser son sens de circulation axial tout en conservant le mouve ment hélicoïdal qui lui est imparti initialement.
Des formes de réalisation de l'appareil pour la mise en aeuvre du procédé, objet de l'invention, sont représentées, à titre d'exemple, aux dessins annexés.
La fig. 1 est une coupe-élévation longitudinale d'un épurateur capte-suies.
La fig. 2 est une coupe partielle vue sensiblement suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe-élévation d'une variante. La fig. 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe-élévation illustrant une variante d'exécution simplifiée de l'appareil selon la fig. 1.
La fig. 6 est une coupe prise sensiblement suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe-élévation d'une variante d'exécution simplifiée de l'appareil selon la fig. 3. La fig. 8 est une' coupe prise sensiblement suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7.
Dans la forme d'exécution selon les fig. 1 et 2, l'appareil comporte une enveloppe 30 cylindrique raccordée par un cône 31 à un conduit d'amenée de fumée 32.
L'enveloppe 30 est fermée par un couvercle 33 bombé supportant, à sa partie centrale, un tuyau 34 pénétrant profondément à l'intérieur de l'enveloppe 30. Le tuyau 34 supporte, par des entretoises 35, de préférence constituées sous la forme d'aubes hélicoï dales, un récipient cylindrique 36, ouvert à sa partie supérieure et terminé à sa partie inférieure par une trémie 37 communiquant par un tube 38 avec un tuyau d'évacuation 39 que comporte l'enveloppe 30 à partir du cône 31.
Une seconde série d'entretoises 35a, également constituées de préférence par des aubes hélicoïdales, relie l'enveloppe au récipient 36 dans la partie infé rieure de ce dernier.
Outre les organes ci-dessus, l'appareil comporte un capot collecteur 40 qui recouvre une fente 41, par exemple verticale, prévue dans la paroi de l'enve loppe 30, sur une partie de sa hauteur. Le capot col lecteur 40 communique, en outre, à sa partie basse, avec le tuyau 39 qui est destiné à l'évacuation des suiës.
Pour faciliter le tirage et, notamment pour com penser les pertes de charge existant nécessairement à l'intérieur de l'appareil, il est avantageux de munir le tuyau 34 d'un aspirateur statique 42.
Comme il est facile de le comprendre, les gaz arrivant par le conduit de cheminée 32 pénètrent dans l'enveloppe et les aubes 35a font que ces gaz char gés de particules solides sont soumis à un mouvement hélicoïdal tendant à centrifuger lesdites particules, de sorte que les plus lourdes d'entre elles pénètrent ainsi par la fente 41 dans le collecteur 40, d'où elles tom bent dans le conduit d'évacuation 39.
Lorsque les gaz arrivent à la partie haute de l'en veloppe, ils sont contraints à un mouvement de re- broussement par le couvercle bombé 33 et les gaz contenant encore des particules solides passent ainsi à l'intérieur du récipient 36 autour du conduit 34. Du fait de la présence des aubes 35, il en résulte une régulation et une accélération du mouvement de cen trifugation auquel ces gaz sont soumis et, par consé quent, les particules demeurant en suspension sont projetées contre la paroi interne du récipient 36, le long de laquelle elles tombent pour venir dans la tré mie 37 et, par le conduit 38, jusqu'au tuyau d'éva cuation 39.
Les gaz, à leur arrivée à la partie basse du réci pient 36, sont soumis à un nouveau mouvement de rebroussement qui les oblige à pénétrer dans le con duit d'évacuation. 34, d'où ils sont évacués à l'atmo sphère.
Bien que les expériences qui ont été faites mon trent qu'il est préférable d'utiliser tous les moyens décrits ci-dessus, on obtient aussi de bons résultats en n'utilisant qu'un seul des jeux d'aubes ou entre toises 35, 35a, notamment dans des installations de petite- capacité.
Il est possible aussi, dans certains cas, de suppri mer la fente 41 et le capot collecteur 40.
Les fig. 3 et 4 illustrent une variante d'exécution permettant d'obtenir une épuration très poussée, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser les aubes décrites ci- dessus.
Selon cette variante, l'enveloppe 30 est reliée, comme précédemment, par son cône 31 au conduit de fumée 32 et le cône 31 communique avec un tuyau d'évacuation 39 pour les suies. L'enveloppe 30 contient, à une certaine distance au-dessus de son cône 31, une cuvette conique 43 sur laquelle prend appui une gaine 44 présentant, comme le montre la fig. 4, à sa partie supérieure, deux ouvertures 45, 46.
La gaine 44 présente elle-même, à sa base, des ouvertures 47 pour permettre aux suies qui sont col lectées entre la paroi extérieure de cette gaine et la paroi interne de l'enveloppe 30 de s'écouler dans le fond de la cuvette conique 43 et, à partir de cette dernière, par un conduit 48, dans le tuyau d'évacua tion 39.
Le bord périphérique de la cuvette conique 43, se trouvant au niveau de l'espace annulaire délimité par la gaine 44 et l'enveloppe 30, présente une ouver ture 49 permettant aux gaz venant du conduit de fumée 32 de pénétrer dans cet espace annulaire qui contient, en outre, une première cloison 50 inclinée bordant l'un des côtés de l'ouverture 49 et s'étendant sur toute la hauteur de cet espace annulaire, et une seconde cloison 51 bordant l'autre côté de l'ouverture 49 et s'étendant depuis le bas de l'espace annulaire jusqu'au niveau inférieur des ouvertures 45,
46 pré vues dans la gaine 44.
Comme le montre la fig. 4, les cloisons 50 et 51 sont sensiblement diamétralement opposées et délimi tent ainsi deux chambres annulaires 53, 54, dont l'une, la chambre 53, communique avec la partie inférieure de l'enveloppe 30 et dont l'autre, qui forme conduit de fumée, est isolée à sa partie basse par le bord périphérique de la cuvette 43. A sa partie supé rieure, l'enveloppe 30 supporte un couvercle 55, de manière à faire communiquer la chambre annulaire 54, par une fente 56 prévue dans l'enveloppe 30, avec une ouverture 57 pour l'évacuation des poussières jusqu'au conduit 39.
Outre les organes décrits ci-dessus, l'appareil comprend un tuyau d'évacuation 58 des gaz épurés, ce tuyau d'évacuation étant fabriqué en tôle plissée ou ondulée et étant muni, de préférence, à l'extérieur de l'appareil, d'un aspirateur statique 42, comme à la fig. 1.
Comme cela ressort de ce qui précède, les gaz venant du conduit de fumée 32 pénètrent dans l'en veloppe 30 et, du fait de l'existence de l'ouverture 49, sont obligés de passer par la chambre 53.
La cloison 50 montant jusqu'à la partie supé rieure de l'appareil, il s'ensuit que les gaz prennent dans la chambre 53 un mouvement de giration pour passer au-dessus de la cloison 51. Ces gaz passent ensuite par les ouvertures 46 et 45 pour venir entre la gaine 44 et le tuyau d'évacuation 58. Une partie des particules est évacuée par la fente 56.
Finalement, tous les gaz sont admis dans l'espace annulaire compris entre la gaine 44 et le tuyau d'éva cuation 58 après avoir passé par les ouvertures 45 et 46. La vitesse des gaz est relativement grande et ils sont soumis à une forte centrifugation. Les parti cules venant heurter la paroi extérieure ondulée du tuyau d'évacuation 58, sont séparées du fluide en mouvement par l'effet de choc qui en résulte et ces particules tombent donc dans le fond de la cuvette 43 puis, par le tuyau 48, elles sont évacuées.
Outre le mouvement de centrifugation, les gaz sont soumis à un mouvement de rebroussement lors qu'ils viennent des chambres 53 et 54 pour pénétrer dans l'espace annulaire entourant le tuyau d'évacua tion 58. Pour pénétrer finalement dans ce dernier, ils sont soumis à un second rebroussement et ils con servent encore un mouvement de giration ayant pour effet, à l'intérieur du tuyau d'évacuation 58 ondulé, de séparer les dernières particules restantes, de sorte que les gaz finalement évacués sont convenablement épurés.
Selon la forme d'exécution de la fi-. 5, l'appareil est plus particulièrement destiné à être disposé au voisinage d'une chaudière de chauffage.
Cette application permet de simplifier l'appareil par rapport à sa constitution selon la fig. 1.
Comme dans cette dernière figure, il comprend une enveloppe 30 présentant latéralement une fente allongée 41 recouverte par un capot 40 formant col lecteur pour les poussières qui sont amenées dans le cône 31 prolongeant vers le bas l'enveloppe 30.
L'enveloppe 30 est munie, à son entrée, d'aubes 35b analogues aux aubes 35, 35a de la fig. 1.
En outre, le tube d'évacuation 34 est muni, à sa périphérie, d'une hélice 60 dont le bord s'étend près de la paroi interne de l'enveloppe 30. De cette ma- mère, les gaz chargés de particules qui sont amenés à l'embouchure de l'enveloppe 30, soit axialement, soit tangentiellement, sont de toute façon amenés à suivre un mouvement hélicoïdal du fait des aubes 35b et ce mouvement est entretenu par l'hélice 60.
La centrifugation provoque l'échappement de la plu part des particules par la fente 41 et, lorsque les gaz sont descendus jusqu'en dessous du niveau inférieur du tube d'évacuation 34, ils sont soumis à un mou vement de rebroussement pour pénétrer dans ce tube où ils continuent leur mouvement tourbillonnaire ayant pour effet de séparer les particules restantes.
Selon les fig. 7 et 8, l'appareil est analogue à celui des fig. 3 et 4, mais est plus particulièrement destiné, comme celui des fig. 5 et 6, à l'épuration des gaz dès leur sortie du générateur.
Dans cette réalisation, l'enveloppe 30 comporte une entrée tangentielle 61 pour les gaz, de sorte que, dès l'entrée, les gaz sont obligés de suivre un mou vement hélicoïdal. Dans cette réalisation, la gaine intermédiaire, qui était désignée par 44, à la fig. 3, est ici constituée par au moins deux segments de cylindre 62 et 62a fabriqués en tôle plissée ou ondulée et s'étendant sur des arcs différents.
Comme le montre la fig. 8, une cloison 64, dont la hauteur peut être variable, est prévue à l'extrémité du couloir annulaire délimité entre les segments 62, 62a et l'enveloppe et au moins deux fentes 65 et 66 séparent les segments pour permettre aux gaz cen trifugés de passer par le trajet figuré par les flèches de la fig. 8.
Comme cela est représenté, il est avantageux que la largeur du couloir délimité par les segments de cylindre 62, 62a et la paroi interne de l'enveloppe aille en décroissant progressivement, ce qui tend à accélérer, ou tout au moins stabiliser, la vitesse des gaz et, par conséquent, l'action de centrifugation- des particules, action de centrifugation qui est combinée avec une action de choc due à la nature plissée ou ondulée des segments 62,<I>62a.</I>
La partie inférieure de la gaine intermédiaire que constituent les segments 62, 62a présente, de préfé rence, une partie évasée 67 ménageant un espace suffisant pour permettre aux particules séparées de tomber dans le cône 31, mais limitant le passage des gaz qui doivent ainsi forcément pénétrer par les fen tes 65, 66 dans l'espace compris entre la gaine inter médiaire et le tube d'évacuation 69 qui, comme dans la forme d'exécution de la fig. 3, pénètre profondé ment dans la gaine intermédiaire, ce qui oblige les gaz, à la partie inférieure de ce tube, à inverser leur sens de circulation.
Method and apparatus for the purification of gases laden with solid particles The present invention relates to a method of purifying gases loaded with solid particles, this method being usable, in particular, for the purification of flue gases, and it extends , in addition, to an apparatus for carrying out said method.
The method according to the invention is characterized in that said gases are made to penetrate at a certain speed into an enclosure in which they are made to take a helical movement, said enclosure having, in its walls, at least one slot causing the separation of the solid particles from the gaseous mass in motion, and in that the gaseous mass is forced, at least once, to reverse its direction of axial flow while retaining the helical motion which is initially allocated to it.
Embodiments of the apparatus for carrying out the method, object of the invention, are shown, by way of example, in the accompanying drawings.
Fig. 1 is a longitudinal sectional elevation of a soot trap scrubber.
Fig. 2 is a partial sectional view taken substantially along the line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a sectional elevation of a variant. Fig. 4 is a section taken along line IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a sectional elevation illustrating a simplified embodiment of the apparatus according to FIG. 1.
Fig. 6 is a section taken substantially along the line VI-VI of FIG. 5.
Fig. 7 is a sectional elevation of a simplified embodiment of the apparatus according to FIG. 3. Fig. 8 is a section taken substantially along the line VIII-VIII of FIG. 7.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the apparatus comprises a cylindrical casing 30 connected by a cone 31 to a smoke supply duct 32.
The casing 30 is closed by a domed cover 33 supporting, at its central part, a pipe 34 penetrating deeply inside the casing 30. The pipe 34 supports, by spacers 35, preferably in the form of 'helical vanes, a cylindrical container 36, open at its upper part and terminated at its lower part by a hopper 37 communicating by a tube 38 with an evacuation pipe 39 which the casing 30 comprises from the cone 31.
A second series of spacers 35a, also preferably formed by helical vanes, connects the casing to the container 36 in the lower part of the latter.
In addition to the above members, the apparatus comprises a collecting cover 40 which covers a slot 41, for example vertical, provided in the wall of the casing 30, over part of its height. The reader neck cover 40 also communicates at its lower part, with the pipe 39 which is intended for the evacuation of soot.
To facilitate the draft and, in particular to compensate for the pressure losses necessarily existing inside the device, it is advantageous to provide the pipe 34 with a static vacuum cleaner 42.
As it is easy to understand, the gases arriving through the chimney pipe 32 enter the casing and the vanes 35a cause these gases charged with solid particles to be subjected to a helical movement tending to centrifuge said particles, so that the heaviest of them thus enter through the slot 41 into the collector 40, from where they fall into the discharge duct 39.
When the gases reach the upper part of the casing, they are forced into a backwashing movement by the domed cover 33 and the gases still containing solid particles thus pass inside the container 36 around the duct 34. Due to the presence of the vanes 35, this results in a regulation and acceleration of the centrifugation movement to which these gases are subjected and, consequently, the particles remaining in suspension are projected against the internal wall of the container 36, the along which they fall to come into the hopper 37 and, through the duct 38, to the evacuation pipe 39.
The gases, on their arrival at the lower part of the receptacle 36, are subjected to a new reverse movement which forces them to enter the evacuation duct. 34, from where they are evacuated to the atmosphere sphere.
Although the experiments which have been made show that it is preferable to use all the means described above, good results are also obtained by using only one of the sets of blades or between gauges 35, 35a, especially in small capacity installations.
It is also possible, in certain cases, to remove the slot 41 and the collector cover 40.
Figs. 3 and 4 illustrate an alternative embodiment making it possible to obtain a very thorough purification, without it being necessary to use the blades described above.
According to this variant, the casing 30 is connected, as before, by its cone 31 to the smoke duct 32 and the cone 31 communicates with an evacuation pipe 39 for the soot. The casing 30 contains, at a certain distance above its cone 31, a conical cup 43 on which bears a sheath 44 having, as shown in FIG. 4, at its upper part, two openings 45, 46.
The sheath 44 itself has, at its base, openings 47 to allow the soot which is collected between the outer wall of this sheath and the inner wall of the casing 30 to flow into the bottom of the conical bowl. 43 and, from the latter, through a duct 48, in the evacuation pipe 39.
The peripheral edge of the conical cup 43, located at the level of the annular space delimited by the sheath 44 and the casing 30, has an opening 49 allowing the gases coming from the flue pipe 32 to enter this annular space which further contains a first inclined partition 50 bordering one of the sides of the opening 49 and extending over the entire height of this annular space, and a second partition 51 bordering the other side of the opening 49 and extending from the bottom of the annular space to the lower level of the openings 45,
46 previews in duct 44.
As shown in fig. 4, the partitions 50 and 51 are substantially diametrically opposed and thus delimit two annular chambers 53, 54, one of which, the chamber 53, communicates with the lower part of the casing 30 and the other, which forms a conduit smoke, is isolated at its lower part by the peripheral edge of the bowl 43. At its upper part, the casing 30 supports a cover 55, so as to communicate the annular chamber 54, by a slot 56 provided in the 'envelope 30, with an opening 57 for evacuating dust to the duct 39.
In addition to the components described above, the apparatus comprises an evacuation pipe 58 for the purified gases, this evacuation pipe being made of pleated or corrugated sheet metal and being provided, preferably, on the outside of the apparatus, a static vacuum cleaner 42, as in FIG. 1.
As emerges from the above, the gases coming from the flue pipe 32 enter the casing 30 and, due to the existence of the opening 49, are forced to pass through the chamber 53.
The partition 50 rising up to the upper part of the apparatus, it follows that the gases take in the chamber 53 a gyrating movement to pass above the partition 51. These gases then pass through the openings 46 and 45 to come between the sheath 44 and the discharge pipe 58. Part of the particles is discharged through the slit 56.
Finally, all the gases are admitted into the annular space between the sheath 44 and the exhaust pipe 58 after passing through the openings 45 and 46. The gas velocity is relatively high and they are subjected to strong centrifugation. . The particles striking the corrugated outer wall of the discharge pipe 58 are separated from the moving fluid by the resulting impact effect and these particles therefore fall into the bottom of the bowl 43 then, through the pipe 48, they are evacuated.
In addition to the centrifugal movement, the gases are subjected to a reverse movement as they come from the chambers 53 and 54 to enter the annular space surrounding the exhaust pipe 58. To finally enter the latter, they are subjected to a second cusp and they again serve as a gyrating movement having the effect, inside the corrugated discharge pipe 58, of separating the last remaining particles, so that the gases finally discharged are suitably purified.
According to the form of execution of the fi-. 5, the apparatus is more particularly intended to be placed in the vicinity of a heating boiler.
This application makes it possible to simplify the device with respect to its constitution according to FIG. 1.
As in the latter figure, it comprises an envelope 30 laterally having an elongated slot 41 covered by a cover 40 forming a drive neck for the dust which is brought into the cone 31 extending downwards the envelope 30.
The casing 30 is provided, at its inlet, with vanes 35b similar to the vanes 35, 35a of FIG. 1.
In addition, the discharge tube 34 is provided, at its periphery, with a helix 60, the edge of which extends close to the internal wall of the casing 30. Of this mother, the gases laden with particles which are brought to the mouth of the casing 30, either axially or tangentially, are in any case caused to follow a helical movement due to the blades 35b and this movement is maintained by the propeller 60.
Centrifugation causes most of the particles to escape through slit 41 and, when the gases have descended to below the lower level of exhaust tube 34, they are subjected to a reverse motion to enter this. tube where they continue their swirling movement having the effect of separating the remaining particles.
According to fig. 7 and 8, the apparatus is similar to that of FIGS. 3 and 4, but is more particularly intended, like that of FIGS. 5 and 6, to the purification of gases as they leave the generator.
In this embodiment, the casing 30 has a tangential inlet 61 for the gases, so that, upon entry, the gases are forced to follow a helical movement. In this embodiment, the intermediate sheath, which was designated by 44, in FIG. 3, is here formed by at least two cylinder segments 62 and 62a made of pleated or corrugated sheet metal and extending over different arcs.
As shown in fig. 8, a partition 64, the height of which can be variable, is provided at the end of the annular corridor delimited between the segments 62, 62a and the casing and at least two slots 65 and 66 separate the segments to allow the trifugated gases to go through the path shown by the arrows in FIG. 8.
As shown, it is advantageous for the width of the corridor delimited by the cylinder segments 62, 62a and the internal wall of the casing to gradually decrease, which tends to accelerate, or at least stabilize, the speed of gas and hence the centrifugation action of the particles which centrifugation action is combined with a shock action due to the pleated or wavy nature of the segments 62, <I> 62a. </I>
The lower part of the intermediate sheath formed by the segments 62, 62a preferably has a flared part 67 providing sufficient space to allow the separated particles to fall into the cone 31, but limiting the passage of the gases which must thus necessarily enter through the windows 65, 66 into the space between the intermediate sheath and the discharge tube 69 which, as in the embodiment of FIG. 3, penetrates deeply into the intermediate sheath, which forces the gases, at the lower part of this tube, to reverse their direction of flow.