Procédé et appareil d'épuration d'un gaz pollué La présente invention concerne de manière générale la séparation de matières polluantes de gaz pollués et en particulier un procédé et un appareil pour éliminer des matières polluantes des fumées, qui s'échappent d'un cubilot.
L'attention du .public est de plus en plus attirée par le problème de la pollution atmosphérique. Les dangers et les risques encourus par les humains, les animaux et les plantes par .suite de cette pollution de l'air augmen tent sans cesse,
en particulier dans les régions urbaines et industrialisées où les concentrations de population et d'usines sont déjà importantes et croissent régulièrement. La pollution de l'air peut aussi endommager et même détruire des biens tels que des maisons d'habitation et des automobiles.
Les organisations civiques et les autorités gouverne mentales à tous les échelons prennent de plus en plus conscience du problème de la pollution atmosphérique et cherchent à empêcher, à maîtriser et à réduire au minimum la pollution de l'air et ses divers effets. Cette action se manifeste par exemple sous la forme de règle ments, ordonnances, codes, prescriptions, études et sub ventions.
En général, ces efforts visent à s'attaquer au coeur du problème de la pollution .atmosphérique, c'est- à-dire aux sources principales :de la pollution de l'air qui libèrent des matières .polluantes dans l'atmosphère.
Les sources principales de pollution de l'air sont cons- tituées, par exemple, par les opérations d'affinage de l'acier et d'autres métaux, les installations de fabrication et de traitement chimiques, les raffineries de pétrole, les fonderies et les opérations de peinture à grande échelle.
Ces installations ainsi que d'autres encore polluent l'atmosphère par les gaz qu'elles dégagent. Ces gaz con tiennent habituellement des matières étrangères sous forme de matières solides en particules, d'aérosols ou de brouillard. L'une des difficultés les plus graves auxquelles on se heurte lors die l'épuration de gaz industriels réside dans l'élimination des fines particules de matières polluantes. En général,
les particules ultrafines de dimension infé rieure au micron constituent une fraction importante des matières polluantes dégagées par un établissement in dustriel dans l'atmosphère.
,A mesure que les exigences concernant les dimensions des particules de matières polluantes qui peuvent être évacuées dans l'atmosphère, en particulier dans les gammes inférieures au micron, deviennent die plus en plus rigoureuses, il a fallu mettre au point des appareils de plus en plus efficaces pour épurer les gaz industriels.
L'invention concerne plus particulièrement l'épura tion des fumées d'un cubilot. En fonctionnement, un cubilot émet dans l'atmosphère environnante une large variété de matières polluantes telles que des matières solides en particules, des gaz chauds, des fumées toxi ques et nuisibles et des particules incendiaires,
lorsque la calotte du cubilot est ouverte. On ouvre la calotte du cubilot pour empêcher l'accumulation de gaz dans le cubilot ,et les retours de flamme à la porte de charge ment.
Les particules incendiaires émises par le cubilot et évacuées dans l'atmosphère peuvent blesser gravement le personnel qui se trouve au voisinage du cubilot et peu vent provoquer des incendies aux constructions sur les quelles ces particules :se déposent. Les autres matières polluantes moins dangereuses, bien que ne créant pas de danger immédiat, sont excessivement nuisibles.
Diverses tentatives ont été faites pour éviter les diffi cultés causées par les émissions des cubilots. Ces tenta tives visaient en général à s'attaquer aux dangers créés par les émissions de particules incendiaires. Sous ce rap port, on a tenté d'augmenter .la hauteur du cubilot et par fois le diamètre interne de sa section supérieure.
Cette solution n'a pas donné .satisfaction car les mêmes maiiè- res continuent à s'échapper et seule la température de l'air pollué et des matières qu'il contient est légèrement réduite.
Une autre tentative a consisté à placer une chambre à jets d'eau en chicane sur le dessus du cubilot. Cette chambre est destinée à refroidir les gaz, à éteindre les particules incendiaires et à abaisser la température du mélange tout en séparant simultanément une fraction des particules solides entraînées par l'air. On a constaté que cette chambre n'arrive pas à exécuter les fonctions voulues.
Même avec une telle chambre à jets d'eau pré vue à la partie supérieure du cubilot, on constate que les gaz émis sont très chauds, c'est-à-dire à une tempé rature de<B>371</B> à 427() C. De plus, une quantité considéra ble de matières solides en particules et de matières com- bustibles incendiaires s'échappe quand même.
On a également essayé d'éviter les difficultés causées par les émissions du cubilot en utilisant des calottes hu mides à la partie supérieure du cubilot. Dans une telle installation, du liquide est pompé par une entrée d'eau et est déversé à l'extrémité supérieure d'un cône de dis tribution placé à la partie supérieure du cubilot. Un chenal d'évacuation est placé au bas du cône et reçoit le liquide lorsqu'il s'écoule du cône.
Le chenal .empêche l'eau de retomber dans le cubilot. Cette construction crée un rideau cylindrique de gouttelettes d'eau qui va de l'extrémité inférieure du cône de distribution au chenal d'évacuation. Les fumées du cubilot montent à travers le rideau d'eau et s'échappent dans l'atmosphère.
Les fumées qui traversent le rideau sont refroidies dans une mesure limitée et une fraction des particules solides qu'elles contiennent est captée par l'eau .et entraînée vers le chenal d'évacuation. Le chenal présente une pente dirigée vers un point déterminé de manière à assurer que le liquide s'écoule dans une conduite d'évacuation vers un réservoir.
Il existe plusieurs inconvénients et plusieurs limita tions qui s'opposent à l'utilisation de calottes humides pour capter et refroidir les matières polluantes s'échap pant du cubilot. L'un de ces inconvénients est que les calottes humides ne permettent pas de séparer efficace ment les matières solides en particules dans la mesure requise par les divers règlements et codes en vigueur.
En second lieu, alors que la calotte humide abaisse la tem pérature des fumées dans une mesure qui est encore bien en deçà de celle requise par les divers codes, des flammes et des particules incendiaires s'échappent quand même, de sorte que les risques d'incendie dans les envi rons immédiats subsistent. Un troisième inconvénient d'une installation de calotte humide est que de grandes quantités de liquide doivent s'écouler sur le cône dis tributeur.
Il s'est ,avéré que les résultats atteints dans la séparation et le refroidissement de matières polluantes ne justifient pas les efforts consentis pour fournir ces gran des quantités de liquide. Un autre inconvénient de l'utili sation de calottes humides est que les éléments de la calotte humide sont susceptibles de se corroder et de se dégrader rapidement et .exigent, par conséquent, un entre tien continu et un remplacement fréquent.
En cas de coupure de l'arrivée d'eau, le cône du distributeur est détruit dans la mesure où il a été exposé à la chaleur du cubilot. Si un élément tel que le cône distributeur est percé par la rouille ou est détérioré, de l'eau peut s'écou ler dans le cubilot qui peut âtre gravement endommagé par les explosions dues à l'évaporation instantanée de l'eau ou à la formation d'hydrogène et d'oxygène et à leur recombinaison ultérieure.
Un système permettant d'éviter les émissions de fumées d'un cubilot qui -a rencontré un certain succès utilise une décharge suivie d'un laveur de gaz. Une dé charge est une construction verticale qui a en substance la même hauteur que le cubilot et qui est placée le long de ce dernier. Juste au-dessous de la partie supérieure du cubilot se trouve un passage de traversée par lequel les matières polluantes passent du cubilot à la décharge.
La décharge sert à capter une fraction importante des matiè res polluantes et en particulier les grosses particules. Les particules plus légères sont captées par le laveur de gaz qui est raccordé à la sortie de la décharge par un système de conduit. La décharge est équipée de plusieurs .dispo- sitifs d'arrosage différents. Ces dispositifs d'arrosage sont susceptibles de refroidir les gaz chauds sortant du cubilot et d'éteindre les flammes et les particules incen diaires.
Il est important de refroidir les gaz chauds afin d'amener la température des gaz à la valeur maximum admissible pour leur introduction dans le laveur de gaz utilisé.
Bien qu'une installation de cubilot utilisant une décharge et un laveur de gaz se soit révélée efficace pour capter les fumées indésirables du cubilot, si le laveur de gaz doit être arrêté, par exemple pour l'entre tien et la réparation, on se trouve confronté .avec les mêmes difficultés que celles décrites plus haut parce que, pour des raisons pratiques, le cubilot doit continuer à fonctionner et ne peut pas être arrêté. Actuellement, dans ces conditions, on ouvre la calotte sèche prévue à la partie supérieure du cubilot.
Les matières polluantes se répandent donc dans l'atmosphère environnante avec les mêmes dangers que précédemment.
La présente invention vise à éliminer les inconvé nients précités. Elle a pour objet un procédé d'épuration d'un gaz pollué, caractérisé en ce qu'on fait passer le gaz pollué à travers une pulvérisation de liquide de la vage, qu'on comprime le gaz lavé et qu'on sépare le liquide de lavage du gaz comprimé.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second collecteur dans lesquels le gaz pollué est introduit simul tanément et dans lesquels sont produites des pulvérisa tions de liquide de lavage en gouttelettes servant à capter les matières polluantes du gaz; un éliminateur pour capter les gouttelettes qui s'échappent du premier et du second collecteur;
un ventilateur pour aspirer le gaz pollué à travers le premier et le second collecteur et refouler le gaz sortant du premier et du second collec teur à travers l'éliminateur; et un premier et un second dispositif de dérivation branchés entre les entrées des premier et second collecteurs respectivement et l'élimina- teur pour dériver les premier et second collecteurs res pectivement. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plu sieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue .en élévation de face d'une forme d'exécution d'un appareil d'épuration d'un gaz pollué; la fig. 2 est une vue en élévation de côté d'une partie d<B>é,</B> l'appareil représenté à la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue en plan du dessus d'une seconde forme d'exécution d'un appareil destiné à épurer les fumées d'un cubilot ;
la fig. 4 est une vue en plan du dessus d'une troisième forme d'exécution d'un appareil destiné à épurer les fumées d'un cubilot, et la fig. 5 est une vue en plan du dessus d'une qua trième forme d'exécution d'un appareil destiné à épurer les fumées d'un cubilot.
Comme indiqué aux fig. 1 et 2, l'appareil servant à épurer un gaz pollué comprend un collecteur 10 dans lequel un gaz à épurer est admis par un conduit 11. La source de gaz pollué peut être un cubilot, une installation de traitement chimique ou une installation analogue. Le collecteur 10 peut être de construction et de fonctionne ment classiques et contient des dispositifs servant à pul vériser un liquide de lavage en gouttelettes destinées à recueillir les matières polluantes du gaz pollué.
D'une manière plus spécifique, cette pulvérisation du liquide de lavage en gouttelettes peut être produite par de l'eau refoulée au moyen d'une pompe vers un distributeur tournant qui est entraîné par un moteur 12. L'eau est débitée par une conduite 13 et une valve 21 qui régit la quantité de liquide fourni au distributeur contenu dans le collecteur 10. Le gaz pollué est aspiré au travers des gouttelettes de liquide par un ventilateur 14 qui commu nique avec le collecteur 10 par l'intermédiaire d'un sys tème de conduits 16.
Les matières en particules conte nues .dans le gaz pollué sont séparées de la manière habi tuelle en étant captées par les gouttelettes de liquide.
Le gaz aspiré par le système de conduits 16 est re foulé à travers ,un éliminateur d'humidité 18 par le ven tilateur 14. L'éliminateur d'humidité 18 sert à éliminer les gouttelettes de liquide de lavage ainsi que les matières polluantes entraînées hors du collecteur 10 par le cou rant d'air créé par le ventilateur 14. Une cheminée d'éva cuation 19 est placée à la partie supérieure de l'élimina- teur d'humidité 18 et sert à évacuer l'air épuré dans l'atmosphère.
En plaçant le ventilateur 14 en amont de l'éliminateur d'humidité 18 par opposition aux réalisations connues dans lesquelles le ventilateur se trouve en aval de l'élimi- nateur, on sépare davantage d'humidité et de matières polluantes éventuelles du gaz sortant du collecteur 10.
Ceci est dû au fait que le ventilateur 14 comprime le gaz chargé de gouttelettes d'eau avant de l'introduire dans l'éliminateur d'humidité 18 et qu'il se produit une accu mulation de pression statique dans l'éliminateur d'humi dité. Dans des appareils qui traitent des charges relative ment importantes, la pulvérisation en gouttelettes dans le collecteur est extrêmement intense et le gaz qui sort de la zone de pulvérisation se déplace à grande vitesse.
Dans la plupart des cas, ce gaz est saturé. Dans de nombreux autres cas, ce gaz est proche de la saturation. Lorsque ce gaz est comprimé par le ventilateur 14, les conditions ainsi créées provoquent une coalescence des gouttelettes de tout calibre,
ces gouttelettes retenant les matières en particules. Comme l'efficacité de l'élimina- teur d'humidité 18 augmente avec la grosseur des gout telettes,
cet éliminateur capte davantage d'humidité si les gouttelettes se fondent les unes dans les autres pour former des gouttelettes plus volumineuses et si la quan- tité de microgouttelettes est réduite.
Sous ce même rapport, des matières en particules éventuelles sont cap tées d'une manière plus efficace par l'éliminateur d'hu midité 18 à la suite de la condensation produite par la compression du gaz par le ventilateur 14, les gouttelettes de liquide formées contenant en effet des matières en particules. Afin d'aider à augmenter la pression statique dans l'éliminateur d'humidité 18, un registre 15 est prévu dans la cheminée d'évacuation 19.
En modifiant le degré d'ouverture du registre dans la cheminée suivant le volume de gaz à épurer, on peut maintenir la pression dans l'éliminateur d'humidité à la valeur voulue. Le re gistre 15 peut être monté à pivot sur la paroi interne de la cheminée et sa position peut être réglée à la main, au moyen d'une poignée appropriée, ou à .distance au moyen d'un système de commande automatique.
En augmentant la pression statique régnant dans l'éliminateur d'humidité, on augmente l'efficacité de la séparation de gaz corrosifs tels que l'acide chlorhydrique et .le gaz sulfureux ainsi que les quantités de gaz corro sifs obtenues. La compression de ces gaz les rend plus solubles, de sorte qu'ils se dissolvent plus facilement. Ces gaz corrosifs s'incorporent donc au liquide contenu dans le gaz sortant du collecteur et sont ainsi plus facilement captés dans l'éliminateur d'humidité.
Une particularité avantageuse de ce dispositif réside dans le fait qu'en plaçant le ventilateur 14 en amont de l'éliminateur d'humidité 18, on permet .au ventilateur de se nettoyer automatiquement. En effet, dans cette posi tion, le ventilateur se trouve à un endroit où le gaz à épurer contient encore de l'humidité. Cette humidité nettoie efficacement le ventilateur lorsqu'il tourne.
Un autre avantage d'un tel dispositif est que le venti lateur peut être disposé avec sa volute orientée soit horizontalement, soit vers le bas, éliminant ainsi tout écoulement dans le boîtier du ventilateur ainsi que la né cessité de prévoir une évacuation. De manière générale, dans une installation classique dans laquelle le ventila teur est placé en aval de l'éliminateur d'humidité,
le ventilateur est orienté de manière que sa volute dirige le gaz vers le haut afin de communiquer au gaz un mou vement dirigé vers le haut dans la cheminée d'évacuation. L'humidité qui s'amasse dans le boîtier du ventilateur et qui est due, par exemple, à la condensation produite dans la cheminée s'écoule dans le boîtier du ventilateur. Par conséquent, des moyens sont prévus dans la volute du ventilateur pour évacuer cette humidité.
Si l'on place le ventilateur en amont de l'éliminateur d'humidité, il n'est plus nécessaire de diriger sa volute vers le haut, mais on peut la disposer horizontalement, comme indiqué à la fig. 2.
Un autre avantage de ce dispositif est que l'élimina- teur d'humidité 18 peut être placé à la base de la che minée 19 de sorte que l'humidité contenue dans la che minée et due, par exemple, à la condensation, peut être recueillie dans l'éliminateur d'humidité en s'écoulant de 1a cheminée.
Avec un système classique dans lequel le ventilateur ait placé en aval de l'éliminateur d'humidité, 1e condensat qui retombe dans le ventilateur se rassem ble dans le boîtier du ventilateur ou est refoulé dans la cheminée, d'où il retombe en partie dans le boîtier du ventilateur.
On peut économiser de l'énergie en modifiant la charge .à laquelle le ventilateur 14 est soumis suivant le débit d'alimentation de l'appareil en gaz pollué. Par exemple, si on utilise l'appareil représenté aux fig. 1 et 2 pour épurer les fumées d'un cubilot, le débit de pro duction des fumées dépend du volume de gaz de souf flage introduit dans le cubilot.
En modifiant la charge du ventilateur 14 en fonction du volume de gaz de souf flage introduit dans le cubilot, on .modifie de manière correspondante la consommation de force motrice du ventilateur. Un registre 17 placé dans le système de con duits 16 sert à modifier la charge du ventilateur. Le registre 17 peut être monté à pivot sur la paroi interne du conduit 16 et sa position peut être réglée au moyen d'un système de commande couplé au régulateur de volume du gaz de soufflage associé au cubilot.
On peut également économiser de la force motrice en modifiant la quantité de liquide introduite dans le distri buteur du collecteur 10. Cette action peut également être réglée en fonction du volume de gaz de soufflage intro duit dans un cubilot. En modifiant ainsi le débit du liquide introduit dans le distributeur, on modifie égale ment la charge à laquelle le moteur du distributeur est soumis. La régulation désirée de la quantité de liquide introduite dans le distributeur peut être effectuée par la valve 21.
La fi-g. 3 est une vue du dessus d'une seconde forme d'exécution d'un appareil convenant particulièrement pour l'épuration des fumées d'un cubilot. Dans la forme d'exécution représentée, les fumées de deux cubilots (non représentés) sont introduites par deux conduits 40 et 42 et un conduit commun 44 dans une décharge 46. Les deux cubilots fonctionnent par intermittence, de sorte qu'une installation telle que celle représentée à la fi-"-. 3 sert à épurer les fumées de deux cubilots.
La sortie de la décharge 46 communique avec un conduit d'admission commun 48 qui se divise en des conduits d'admission de collecteurs 50 et 52. Les con duits d'admission de collecteurs 50 et 52 s'ouvrent dans un premier et un second collecteur, 20 et 30 respective ment. Les collecteurs 20 et 30 peuvent être .de construc tion et de fonctionnement classiques, c'est-à-dire que des pulvérisations de liquide de lavage en gouttelettes sont produites dans les collecteurs pour capter les matières polluantes du gaz pollué introduit dans chaque collec teur.
Le gaz pollué est introduit dans les deux collecteurs 20 et 30 simultanément à partir de la décharge 46 au moyen du système de conduits comprenant les conduits 48, 50 et 52. Des vannes de soufflage 24 et 34 sont pla cées dans les conduits 50 et 52 respectivement et sont des tinées à permettre l'introduction du gaz pollué dans les collecteurs 20 et 30 respectivement.
Le gaz pollué est aspiré au travers des collecteurs 20 et 30 par les ventilateurs 25 et 35 respectivement qui communiquent avec les collecteurs par des systèmes de conduits 26 et 36 respectivement. Les ventilateurs 25 et 35 sont entrainés par des moteurs 23 et 33. Les ventila teurs 25 et 35 compriment le gaz chargé .d'humidité et refoulent ce gaz comprimé vers un éliminateur d'humi dité 54. Une cheminée d'évacuation 56 est placée à la partie supérieure de l'éliminateur d'humidité 54.
Il ressort de la description qui précède que deux tra jets parallèles sont prévus pour laver le gaz pollué sortant de la décharge 46 et que ces .deux trajets s'ouvrent dans un éliminateur d'humidité commun. Considérés séparé ment, le collecteur 20, le ventilateur 25 et l'éliminateur d'humidité 54 fonctionnent d'une manière analogue à l'appareillage représenté aux fig. 1 et 2, de même que le collecteur 30, le ventilateur 35 et l'éliminateur d'humi dité 54.
Le système représenté à la fig. 3 comprend également un premier et un second dispositif de dérivation qui vont des entrées aux collecteurs 20 .et 30 respectivement et aux ventilateurs 25 et 35 pour dériver les collecteurs 20 et 30 lorsqu'il le faut. Ces dispositifs de dérivation compren nent un conduit médian commun 58 et deux conduits de branchement latéraux 27 et 37. Le conduit 27 s'ouvre vers le ventilateur 25, tandis que le conduit 37 s'ouvre vers le ventilateur 35. Deux autres vannes de soufflage 28 et 38 sont branchées dans les conduits 27 et 37.
Si l'un ou l'autre des collecteurs 20 ou 30 fonctionne mal ou doit être mis hors circuit pour une raison déter minée, le système de la fig. 3 est capable de dériver ce collecteur de manière à permettre au cubilot de continuer à fonctionner. Far exemple, si le collecteur 20 est rendu inactif, la vanne de soufflage 24 est fermée et la vanne de soufflage 28 ouverte. Le gaz pollué, autrement lavé par le collecteur 20, passe directement au ventilateur 25 par le conduit commun 58, le conduit latéral 27 et le sys tème de conduits 26.
Le ventilateur 25 envoie à son tour cet air pollué à l'éliminateur d'humidité 54 où une cer taine séparation de matières polluantes par lavage se produit. Le collecteur 30 continue à fonctionner de la façon normale.
Bien que les matières polluantes soient évacuées dans l'atmosphère au lieu d'être recueillies par le collecteur 20, lorsque ce collecteur est dérivé, la quantité de matiè res polluantes ainsi .évacuées est considérablement infé rieure aux matières évacuées par des calottes sèches ou s'échappant par .des calottes humides. Ce résultat est dû au fait que la décharge 46 continue à fonctionner et éli mine une fraction importante des matières polluantes.
De plus, un certain refroidissement du gaz pollué se pro duit dans l'éliminateur d'humidité 54, de sorte que les gaz évacués par la cheminée 56 sont à des températures bien inférieures à celles qu'ils acquerraient s'ils étaient éva cués directement du cubilot.
Les deux collecteurs 20 et 30 peuvent être dérivés s'ils sont tous deux rendus inactifs simultanément. La quan tité de matières polluantes évacuées est à nouveau consi dérablement inférieure aux matières polluantes évacuées par des calottes séches ou s'échappant de calottes humi des en raison du fonctionnement de la décharge et de l'éliminateur d'humidité. La quantité de matières pol luantes évacuées par la cheminée 56, lorsque l'un ou les deux collecteurs sont :dérivés, diminue à mesure que le refroidissement effectué dans la décharge augmente.
Les vannes de soufflage 24, 34, 28 et 38 peuvent être ouvertes et fermées à la main, par exemple au moyen d'une poignée. En variante, elles peuvent être action nées automatiquement par des dispositifs de commande électromécaniques sensibles à un ou plusieurs détecteurs qui détectent une défectuosité dans l'un ou l'autre des collecteurs 20 ou 30.
Les fig. 4 et 5 sont des vues .en plan d'autres formes d'exécution de l'appareil. Comme l'appareil représenté aux fig. 4 et 5 est en général semblable à l'appareil repré senté à la fig. 3, seules les parties des fig. 4 et 5 qui dif fèrent les unes des autres .ainsi que de la fi-. 3 seront décrites en détail. Les éléments correspondants des fig. 3, 4 et 5 sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
La différence principale entre l'appareil représenté à la fig. 4 et celui représenté à la fig. 3 est que, sur la fig. 4, le ventilateur 75 se trouve en aval de l'éliminateur 54, tandis que sur la fig. 3, les ventilateurs 25 et 35 sont en amont de l'éliminateur. Sur la fig. 4, les deux systèmes de conduits 26 et 36 vont des collecteurs 20 et 30 res pectivement à l'éliminateur d'humidité<I>54 en</I> passant par les conduits 57 et 59.
Le ventilateur 75, qui communique avec l'éliminateur d'humidité 54 par un conduit 55, aspire le gaz pollué des cubilots par les conduits 40, 42, 44, la décharge 46, les conduits 48, 50, 52 et les collec- tours 20 et 30. Le gaz sortant des collecteurs 20 et 30 est aspiré par le ventilateur 75 par les systèmes de conduits 26 et 36, les conduits 57 et 59 et l'éliminateur d'humidité 54. Le gaz sortant de l'éliminateur d'humidité 54 est aspiré par le conduit 55 et est évacué dans l'atmosphère par la cheminée d'évacuation 56.
Considérés séparément, le collecteur 20, l'éliminateur d'humidité 54 et le ventila teur 75 fonctionnent de la même manière que le collec teur 30, l'éliminateur d'humidité 54 et le ventilateur 75.
Si l'un ou l'autre des collecteurs 20 ou 30 fonctionne mal ou .doit être mis hors circuit pour une raison déter minée, le système représenté à la fig. 4 permet de dériver ce collecteur de manière à ne pas devoir arrêter le cubi- lot. Le gaz pollué, autrement lavé dans un collecteur dérivé, passe directement à l'éliminateur d'humidité 54 où une certaine séparation de matières polluantes de ce gaz pollué a lieu par lavage.
L'appareil représenté à la fig. 5 diffère de celui re présenté à la fig. 4 principalement par le système de conduits prévus à l'entrée de l'éliminateur d'humidité. Alors que sur la fig. 4 les conduits 57 et 59 s'ouvrent dans l'éliminateur d'humidité par des entrées séparées, sur la fig. 5 ces conduits se rejoignent et s'ouvrent dans l'éliminateur d'humidité par l'intermédiaire d'un conduit commun 60 et d'une seule entrée.
Bien que le conduit 60 s'ouvre dans l'éliminateur d'humidité 54 par une entrée centrale, cette entrée peut être tangentielle comme les deux entrées de l'éliminateur d'humidité représenté à la fig. 4.
Method and apparatus for purifying polluted gas The present invention relates generally to the separation of pollutants from polluted gases and in particular to a method and apparatus for removing pollutants from fumes, which escape from a cupola. .
The attention of the public is increasingly drawn to the problem of air pollution. The dangers and risks to humans, animals and plants as a result of this air pollution are constantly increasing,
especially in urban and industrialized regions where the concentrations of population and factories are already high and are growing steadily. Air pollution can also damage and even destroy property such as apartment buildings and cars.
Civic organizations and government authorities at all levels are increasingly aware of the problem of air pollution and seek to prevent, control and minimize air pollution and its various effects. This action manifests itself, for example, in the form of regulations, ordinances, codes, prescriptions, studies and subsidies.
In general, these efforts aim to tackle the heart of the air pollution problem, that is, the main sources: air pollution which releases polluting materials into the atmosphere.
The main sources of air pollution are, for example, steel and other metal refining operations, chemical manufacturing and processing facilities, petroleum refineries, smelters and large-scale painting operations.
These and other installations pollute the atmosphere with the gases they give off. These gases usually contain foreign material in the form of particulate solids, aerosols or mist. One of the most serious difficulties encountered when cleaning industrial gases is the removal of fine particles of pollutants. In general,
ultrafine particles smaller than one micron constitute a significant fraction of the pollutants released by an industrial establishment into the atmosphere.
As the requirements for the particle sizes of pollutants that can be vented into the atmosphere, especially in the sub-micron ranges, become more and more stringent, more and more devices have had to be developed. more efficient for cleaning industrial gases.
The invention relates more particularly to the purification of fumes from a cupola. In operation, a cupola emits into the surrounding atmosphere a wide variety of pollutants such as particulate solids, hot gases, toxic and harmful fumes and incendiary particles,
when the cupola cap is open. The cupola cap is opened to prevent gas build-up in the cupola, and backfire at the loading door.
The incendiary particles emitted by the cupola and evacuated into the atmosphere can seriously injure the personnel in the vicinity of the cupola and can cause fires in the buildings on which these particles are deposited. Other less dangerous pollutants, although not creating an immediate danger, are excessively harmful.
Various attempts have been made to avoid the diffi culties caused by cupola emissions. These attempts were generally aimed at tackling the dangers created by emissions of incendiary particles. In this connection, attempts have been made to increase the height of the cupola and sometimes the internal diameter of its upper section.
This solution has not given satisfaction because the same materials continue to escape and only the temperature of the polluted air and of the materials which it contains is slightly reduced.
Another attempt was to place a baffle jet chamber on top of the cupola. This chamber is intended to cool the gases, to extinguish the incendiary particles and to lower the temperature of the mixture while simultaneously separating a fraction of the solid particles entrained by the air. This chamber has been found to be unable to perform the intended functions.
Even with such a water jet chamber provided at the upper part of the cupola, it can be seen that the gases emitted are very hot, that is to say at a temperature of <B> 371 </B> to 427 () C. In addition, a considerable amount of particulate solids and incendiary combustibles still escapes.
An attempt has also been made to avoid the difficulties caused by cupola emissions by using wet caps at the top of the cupola. In such an installation, liquid is pumped through a water inlet and is discharged at the upper end of a distribution cone placed at the upper part of the cupola. A discharge channel is placed at the bottom of the cone and receives the liquid as it flows from the cone.
The channel prevents water from falling back into the cupola. This construction creates a cylindrical curtain of water droplets that runs from the lower end of the distribution cone to the discharge channel. The fumes from the cupola rise through the water curtain and escape into the atmosphere.
The fumes which pass through the curtain are cooled to a limited extent and a fraction of the solid particles which they contain are captured by the water and carried along towards the discharge channel. The channel has a slope directed towards a determined point so as to ensure that the liquid flows in a discharge pipe to a reservoir.
There are several drawbacks and several limitations which oppose the use of wet caps to collect and cool the pollutants escaping from the cupola. One of these drawbacks is that wet caps do not effectively separate solids into particles to the extent required by the various regulations and codes in force.
Second, while the wet cap lowers the flue gas temperature to an extent that is still well below that required by the various codes, flames and incendiary particles still escape, so that the risk of fire. fires in the immediate vicinity remain. A third drawback of a wet cap installation is that large amounts of liquid must flow over the dispensing cone.
It turned out that the results achieved in the separation and cooling of pollutants do not justify the efforts made to provide these large quantities of liquid. Another disadvantage of the use of wet caps is that the elements of the wet cap are liable to corrode and degrade rapidly and, therefore, require continuous maintenance and frequent replacement.
If the water supply is cut off, the distributor cone is destroyed as it has been exposed to the heat of the cupola. If an item such as the distributor cone is punctured by rust or deteriorated, water may flow into the cupola which may be severely damaged by explosions due to instantaneous evaporation of water or formation of hydrogen and oxygen and their subsequent recombination.
A system for preventing smoke emissions from a successful cupola furnace uses a discharge followed by a gas scrubber. A load die is a vertical construction that has substantially the same height as the cupola and is placed alongside it. Just below the top of the cupola is a feed-through passage through which pollutants pass from the cupola to the landfill.
The landfill is used to capture a large fraction of pollutants and in particular large particles. The lighter particles are captured by the gas scrubber which is connected to the discharge outlet by a duct system. The landfill is equipped with several different watering devices. These sprinklers are capable of cooling the hot gases leaving the cupola and of extinguishing the flames and incen diary particles.
It is important to cool the hot gases in order to bring the temperature of the gases to the maximum admissible value for their introduction into the gas scrubber used.
Although a cupola installation using a gas discharge and scrubber has been found to be effective in capturing unwanted cupola fumes, if the gas scrubber has to be shut down, for example for maintenance and repair, it is faced with the same difficulties as those described above because, for practical reasons, the cupola must continue to operate and cannot be stopped. Currently, under these conditions, the dry cap provided for the upper part of the cupola is opened.
The pollutants therefore spread into the surrounding atmosphere with the same dangers as before.
The present invention aims to eliminate the aforementioned drawbacks. It relates to a process for the purification of a polluted gas, characterized in that the polluted gas is passed through a spray of liquid from the vage, that the washed gas is compressed and the liquid is separated. for washing the compressed gas.
The subject of the invention is also an apparatus for carrying out the method according to claim I, characterized in that it comprises a first and a second manifold into which the polluted gas is introduced simultaneously and into which spray are produced. tions of washing liquid in droplets used to capture the pollutants of the gas; an eliminator for capturing the droplets which escape from the first and the second collector;
a fan for sucking the polluted gas through the first and the second manifold and forcing the gas leaving the first and the second manifold through the eliminator; and a first and a second bypass device connected between the inlets of the first and second collectors respectively and the eliminator for bypassing the first and second collectors respectively. The appended drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a front elevational view of an embodiment of an apparatus for purifying a polluted gas; fig. 2 is a side elevational view of part of the apparatus shown in FIG. 1; fig. 3 is a top plan view of a second embodiment of an apparatus for purifying fumes from a cupola;
fig. 4 is a top plan view of a third embodiment of an apparatus for purifying the fumes from a cupola, and FIG. 5 is a top plan view of a fourth embodiment of an apparatus for purifying the fumes of a cupola.
As shown in fig. 1 and 2, the apparatus for purifying a polluted gas comprises a manifold 10 into which a gas to be purified is admitted through a pipe 11. The source of polluted gas may be a cupola, a chemical treatment plant or the like. The manifold 10 may be of conventional construction and operation and contains devices for spraying a washing liquid in droplets intended to collect the pollutants from the polluted gas.
More specifically, this spraying of the washing liquid into droplets can be produced by water delivered by means of a pump to a rotary distributor which is driven by a motor 12. The water is delivered by a pipe. 13 and a valve 21 which regulates the quantity of liquid supplied to the distributor contained in the manifold 10. The polluted gas is sucked through the liquid droplets by a fan 14 which communicates with the manifold 10 via a sys tem of conduits 16.
The particulate matter contained in the polluted gas is separated in the usual way by being captured by the liquid droplets.
The gas sucked in by the duct system 16 is passed back through a humidity eliminator 18 by the fan 14. The humidity eliminator 18 serves to eliminate the droplets of washing liquid as well as the pollutants carried away. of the collector 10 by the air flow created by the fan 14. An exhaust chimney 19 is placed at the top of the moisture eliminator 18 and serves to exhaust the purified air into the exhaust. atmosphere.
By placing the fan 14 upstream of the moisture eliminator 18 as opposed to the known embodiments in which the fan is located downstream of the eliminator, more moisture and possible pollutants are separated from the gas leaving the exhaust. collector 10.
This is because the ventilator 14 compresses the gas laden with water droplets before it is introduced into the moisture eliminator 18 and there is a build up of static pressure in the humidity eliminator. said. In devices which handle relatively large loads, the spray droplets in the manifold is extremely intense and the gas leaving the spray zone moves at high speed.
In most cases, this gas is saturated. In many other cases, this gas is close to saturation. When this gas is compressed by the fan 14, the conditions thus created cause a coalescence of droplets of all sizes,
these droplets retaining particulate matter. As the effectiveness of the moisture remover 18 increases with the size of the droplets,
this eliminator picks up more moisture if the droplets merge into each other to form larger droplets and the amount of microdroplets is reduced.
In this same respect, any particulate matter is captured more effectively by the moisture eliminator 18 as a result of the condensation produced by the compression of the gas by the fan 14, the liquid droplets formed. in fact containing particulate matter. To help increase the static pressure in the moisture eliminator 18, a damper 15 is provided in the exhaust stack 19.
By modifying the degree of opening of the damper in the chimney according to the volume of gas to be purified, the pressure in the humidity eliminator can be maintained at the desired value. Register 15 can be pivotally mounted on the internal wall of the fireplace and its position can be adjusted by hand, by means of a suitable handle, or remotely by means of an automatic control system.
By increasing the static pressure prevailing in the moisture eliminator, the efficiency of the separation of corrosive gases such as hydrochloric acid and sulfurous gas as well as the quantities of corrosive gases obtained is increased. Compression of these gases makes them more soluble, so that they dissolve more easily. These corrosive gases are therefore incorporated into the liquid contained in the gas leaving the manifold and are thus more easily captured in the moisture eliminator.
An advantageous feature of this device resides in the fact that by placing the fan 14 upstream from the moisture eliminator 18, the fan is allowed to clean itself automatically. In fact, in this position, the fan is located in a place where the gas to be purified still contains moisture. This moisture effectively cleans the fan when it is running.
Another advantage of such a device is that the fan can be arranged with its volute oriented either horizontally or downwards, thus eliminating any flow in the fan housing as well as the need to provide an exhaust. In general, in a conventional installation in which the ventilator is placed downstream of the moisture eliminator,
the fan is oriented so that its volute directs the gas upwards to impart upward movement to the gas in the exhaust chimney. Moisture that collects in the blower housing, for example due to condensation in the chimney, drains into the blower housing. Consequently, means are provided in the volute of the fan to evacuate this moisture.
If the fan is placed upstream of the moisture eliminator, it is no longer necessary to direct its volute upwards, but it can be arranged horizontally, as shown in fig. 2.
Another advantage of this device is that the moisture eliminator 18 can be placed at the base of the chimney 19 so that the humidity contained in the chimney and due, for example, to condensation, can be collected in the moisture eliminator by draining from the chimney.
With a conventional system in which the ventilator is placed downstream of the humidity eliminator, the condensate which falls back into the ventilator collects in the ventilator housing or is discharged into the chimney, from where it falls partly back into the ventilator. the fan housing.
Energy can be saved by modifying the load to which the fan 14 is subjected depending on the rate at which the appliance is supplied with polluted gas. For example, if the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 to purify the fumes from a cupola furnace, the fume production rate depends on the volume of blowing gas introduced into the cupola.
By changing the load of the fan 14 as a function of the volume of blowing gas introduced into the cupola, the power consumption of the fan is correspondingly changed. A register 17 placed in the duct system 16 serves to modify the fan load. The damper 17 can be pivotally mounted on the inner wall of the duct 16 and its position can be adjusted by means of a control system coupled to the blast gas volume regulator associated with the cupola.
Driving force can also be saved by modifying the quantity of liquid introduced into the distributor of the manifold 10. This action can also be adjusted as a function of the volume of blowing gas introduced into a cupola. By thus modifying the flow rate of the liquid introduced into the distributor, the load to which the distributor motor is subjected is also modified. The desired regulation of the quantity of liquid introduced into the dispenser can be effected by the valve 21.
The fi-g. 3 is a top view of a second embodiment of an apparatus particularly suitable for cleaning the fumes from a cupola. In the embodiment shown, the fumes from two cupolas (not shown) are introduced through two conduits 40 and 42 and a common conduit 44 into a discharge 46. The two cupolas operate intermittently, so that an installation such as that shown at fi - "-. 3 is used to purify the fumes from two cupola furnaces.
The outlet of the discharge 46 communicates with a common inlet duct 48 which divides into manifold inlet ducts 50 and 52. The manifold inlet ducts 50 and 52 open into a first and a second. manifold, 20 and 30 respectively. The collectors 20 and 30 may be of conventional construction and operation, i.e., spraying of washing liquid in droplets are produced in the collectors to capture the pollutants from the polluted gas introduced into each collector. .
The polluted gas is introduced into the two collectors 20 and 30 simultaneously from the discharge 46 by means of the system of conduits comprising the conduits 48, 50 and 52. Blowing valves 24 and 34 are placed in the conduits 50 and 52 respectively and are designed to allow the introduction of the polluted gas into the collectors 20 and 30 respectively.
The polluted gas is sucked through the collectors 20 and 30 by the fans 25 and 35 respectively which communicate with the collectors by duct systems 26 and 36 respectively. The fans 25 and 35 are driven by motors 23 and 33. The fans 25 and 35 compress the moisture laden gas and deliver this compressed gas to a moisture eliminator 54. An exhaust stack 56 is placed. at the top of the moisture eliminator 54.
It emerges from the foregoing description that two parallel paths are provided for washing the polluted gas leaving the landfill 46 and that these two paths open in a common moisture eliminator. Considered separately, manifold 20, fan 25 and moisture eliminator 54 operate in a manner analogous to the apparatus shown in Figs. 1 and 2, as well as the manifold 30, the fan 35 and the moisture eliminator 54.
The system shown in fig. 3 also includes a first and a second bypass device which goes from the inlets to the collectors 20 and 30 respectively and to the fans 25 and 35 to bypass the collectors 20 and 30 when necessary. These bypass devices comprise a common middle duct 58 and two lateral branch ducts 27 and 37. The duct 27 opens towards the fan 25, while the duct 37 opens towards the fan 35. Two other blow-off valves 28 and 38 are connected in conduits 27 and 37.
If either of the collectors 20 or 30 is malfunctioning or has to be switched off for some reason, the system of FIG. 3 is able to bypass this manifold so as to allow the cupola to continue to operate. As an example, if the manifold 20 is made inactive, the blow-off valve 24 is closed and the blow-off valve 28 open. The polluted gas, otherwise washed by the manifold 20, passes directly to the fan 25 through the common duct 58, the side duct 27 and the duct system 26.
The blower 25 in turn sends this polluted air to the moisture eliminator 54 where some separation of pollutants by washing occurs. Collector 30 continues to operate in the normal fashion.
Although the pollutants are discharged into the atmosphere instead of being collected by the manifold 20, when this manifold is bypassed, the quantity of polluting material thus discharged is considerably less than the material discharged by dry or dry caps. 'escaping through wet caps. This result is due to the fact that the landfill 46 continues to operate and removes a large fraction of the pollutants.
In addition, some cooling of the polluted gas occurs in the moisture scavenger 54 so that the gases discharged through the stack 56 are at temperatures much lower than they would acquire if they were discharged directly. cupola.
Both collectors 20 and 30 can be bypassed if they are both made inactive simultaneously. The quantity of pollutants discharged is again considerably less than the pollutants discharged through dry caps or escaping from wet caps due to the operation of the discharge and the moisture eliminator. The quantity of pollutants discharged through the stack 56, when one or both collectors are: bypassed, decreases as the cooling effected in the discharge increases.
The blow-off valves 24, 34, 28 and 38 can be opened and closed by hand, for example by means of a handle. As a variant, they can be actuated automatically by electromechanical control devices responsive to one or more detectors which detect a defect in one or the other of the collectors 20 or 30.
Figs. 4 and 5 are plan views of other embodiments of the apparatus. As the apparatus shown in Figs. 4 and 5 is generally similar to the apparatus shown in FIG. 3, only the parts of fig. 4 and 5 which differ from each other .as well as from the fi. 3 will be described in detail. The corresponding elements of fig. 3, 4 and 5 are designated by the same reference numerals.
The main difference between the apparatus shown in fig. 4 and that shown in FIG. 3 is that, in FIG. 4, the fan 75 is located downstream of the eliminator 54, while in FIG. 3, the fans 25 and 35 are upstream of the eliminator. In fig. 4, the two duct systems 26 and 36 go from the collectors 20 and 30 respectively to the moisture eliminator <I> 54 by </I> passing through the ducts 57 and 59.
Fan 75, which communicates with moisture eliminator 54 through conduit 55, sucks polluted cupola gas through conduits 40, 42, 44, discharge 46, conduits 48, 50, 52 and manifolds. 20 and 30. The gas leaving the collectors 20 and 30 is drawn by the fan 75 through the duct systems 26 and 36, the ducts 57 and 59 and the moisture eliminator 54. The gas leaving the eliminator of Moisture 54 is sucked in through duct 55 and is exhausted into the atmosphere through exhaust stack 56.
Considered separately, manifold 20, moisture eliminator 54, and ventilator 75 operate in the same manner as collector 30, moisture eliminator 54, and ventilator 75.
If either of the collectors 20 or 30 is malfunctioning or has to be switched off for some reason, the system shown in FIG. 4 allows this collector to be bypassed so as not to have to stop the cubicle. The polluted gas, otherwise washed in a bypass manifold, passes directly to the moisture eliminator 54 where some separation of pollutants from this polluted gas takes place by washing.
The apparatus shown in FIG. 5 differs from that shown in FIG. 4 mainly by the duct system provided at the inlet of the moisture eliminator. While in fig. 4 the ducts 57 and 59 open into the moisture eliminator through separate inlets, in fig. These conduits meet and open into the moisture eliminator through a common conduit 60 and a single inlet.
Although the duct 60 opens into the moisture eliminator 54 through a central inlet, this inlet can be tangential like the two inlets of the moisture eliminator shown in FIG. 4.