EP0990864A1 - Process and apparatus for treating flue gases - Google Patents

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EP0990864A1
EP0990864A1 EP98402416A EP98402416A EP0990864A1 EP 0990864 A1 EP0990864 A1 EP 0990864A1 EP 98402416 A EP98402416 A EP 98402416A EP 98402416 A EP98402416 A EP 98402416A EP 0990864 A1 EP0990864 A1 EP 0990864A1
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EP
European Patent Office
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solidification
conical
smoke
series
chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98402416A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Serge Lambert
Jean-Pierre Flour
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/003—Arrangements of devices for treating smoke or fumes for supplying chemicals to fumes, e.g. using injection devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2213/00—Chimneys or flues
    • F23J2213/50—Top cover

Definitions

  • the present invention relates to a method of smoke treatment and a device for putting implementing this process.
  • the object of the invention is to design a process and a smoke treatment device which allow totally eliminate releases in the form of gas.
  • a product of upstream of solidification is added fixing to the fumes to be treated.
  • This fixing product can be constituted by water, brought in the form of liquid atomized or vapor, to fix particles and facilitate glaciation. We can in particular perform this water supply in cases where the water vapor content of smoke is insufficient to allow glaciation correct.
  • the fixing product can also be made up by dry ice, which fixes the particles solids, especially the heaviest particles.
  • the flue gases are put at a pressure higher than 2 bars and at a temperature below 200 ° C.
  • the liquid obtained is subjected at a decantation and the decanted liquid is used, at less in part, for cooling the fumes in upstream of solidification.
  • the liquid is then treated, for example by fine centrifugation.
  • the chamber is formed by a closed enclosure, part of which of the upper wall carries the solidification surface.
  • the solidification surface is inclined relative to horizontally. This inclination facilitates detachment under the effect of the gravity of the solid film formed on the solidification surface and resulting from the solidification by smoke glaciation.
  • the solidification surface is equipped with a series of raised separation ribs arranged along the line of greatest slope of the solidification surface. These separation ribs prevent the formation of a large, solid one-piece wrap and make it easy thus the individual detachment of the film wafers formed between the dividing ribs.
  • the separation ribs of the solidification surface have side faces forming with the solidification surface an angle of draft greater than the right angle. The detachment of film pellets is thus facilitated.
  • the solidification surface is conical in shape vertical axis. Such a form of revolution allows to obtain, with a minimum space requirement, an area of maximum dimension. It also has the inclination desired to facilitate the detachment of the film solid.
  • the solidification surface conical has a half angle at the top between 25 ° and 30 °.
  • An angle close to 28 ° is particularly suitable well.
  • the solidification chamber is delimited by a column cylindrical having an upper end closed by a refrigerated conical tip internally carrying the surface solidification and a lower end opening out in the means of recovery.
  • the conical tip is formed by an assembly of plates forming cone sectors and having side edges juxtaposed with half-ribs for forming the surface separation ribs two by two solidification.
  • the tip has an outer surface conical which is capped by a conical cooling cap having a corresponding conical inner surface to the conical outer surface of the nozzle and which is formed by a cast aluminum alloy coating a series of refrigeration channels.
  • the solidification chamber is equipped with nozzles injection of a treatment product, such as water and / or dry ice, immediately arranged in upstream of the solidification surface by reference to the direction smoke flow.
  • a treatment product such as water and / or dry ice
  • the injection nozzles are oriented substantially in opposition to the direction of flow of the fumes. We thus improves the fixation of particles and gases on water and / or dry ice.
  • the injection nozzles can be controlled by information function supplied by at least one probe of smoke analysis arranged upstream of the injection nozzles.
  • the injection of water and / or dry ice is thus instantly adapted to the composition (possibly variable) smoke.
  • the smoke treatment device comprises a series of recovery conduits 1 fumes to be treated having an upstream end 2 and a downstream end 3 with reference to a direction of flow E smoke in this series of conduits.
  • the series of conduits 1 is connected to the upper end of a column C arrival of smoke from a combustion chamber such than an incinerator.
  • the series of conduits 1 opens into a solidification chamber 4.
  • this chamber is formed by a closed enclosure delimited by a vertical cylindrical column 5 having one end upper closed by a conical tip 6 refrigerated and a lower end opening into a recovery tank 7.
  • the downstream end 3 of the series of conduits 1 is connected to column 5 laterally, between its ends upper and lower.
  • the conical tip 6 has internally a solidification surface 8 which is conical in shape with a vertical axis 9 and which is finely polished ("ice" type polishing). To allow extremely fine polishing and to avoid any wear or corrosion, the nozzle 6 is made of stainless steel.
  • the cone shape that has a semi-apex angle preferably between 25 ° and 30 °. We have been able to determine that the optimum value of this apex half-angle is approximately 28 °.
  • End piece 6 has a conical outer surface 11 which is capped by a conical cooling cap 12.
  • This hat has a conical inner surface 13 corresponding to the conical outer surface 11 of tip 6. It is made of an aluminum alloy molded 14 coating a series of refrigeration channels 15. The cap 12 maintains the nozzle 6 at a temperature about -180 ° C.
  • the solidification surface 8 of the endpiece 6 is equipped with a series of separation ribs 10 in relief arranged along the line of greatest slope of the solidification surface 8, c that is to say vertically. These ribs have lateral faces 10 forming with the conical solidification surface 8 a draft angle b greater than the right angle.
  • the tip conical 6 consists of an assembly of plates 16 forming cone sectors. Each of these plates has two lateral edges 17 forming a half-ribs and having a flat side face of connection 18. The edges adjacent 17 of each pair of adjacent plates 16 are joined by their connecting faces 18 and thus form two two separating ribs 9 from the surface of solidification 8.
  • the solidification chamber 4 is equipped with nozzles 19, 20 for injecting a gas fixing product and solid particles. These nozzles are arranged according to an annular distribution, immediately upstream of the tip 6 surface with reference to a direction of flow fumes. They are further oriented substantially in opposition to the direction of flow of the fumes, which improves fixation efficiency.
  • the injection nozzles 19 and 20 are controlled by information function supplied by at least one probe 21 of smoke analysis arranged in the solidification chamber 4, upstream of the injection nozzles 19.
  • the solidification chamber 4 is equipped with a cooler 22, which is arranged between the downstream end 3 of the series of conduits 1 and the nozzles 19, 20.
  • This cooler is here outside, but which might as well be inside.
  • the series of conduits 1 in this case forms a baffle cooling system which is equipped with coolers 23. These coolers are set in such a way so that the smoke temperature at the entrance to the solidification chamber 4 is approximately 120 ° C.
  • the series of conduits 1 is further equipped with a turbine (or set of turbines) 24 to force the circulation and pressurize the fumes.
  • This turbine is arranged near the upstream end 2 of the series of conduits 1. It is adjusted so as to generate pressure in the solidification chamber 4 about 3 bars.
  • a return duct 25 makes it possible to avoid excess pressure in the solidification chamber 4.
  • This conduit 25 has one end 26 which is connected to the series of conduits 1 downstream of the coolers 23 and turbine 24, and an opposite end 28 which is connected either to the series of conduits 1 upstream coolers 23 and turbine 24, like this is the case here, directly to column C of arrival fumes.
  • the end 26 of the conduit 25 is closed off by a valve 27 intended to open in the event of excess of pressure, while the end 28 is closed by a valve or check valve 29.
  • the smoke treatment process according to the invention implemented by the device which has just been described, comprises the following steps.
  • the fumes from the inlet column C are sucked into the first duct in the series of conduits 1 and are pressurized by the turbine 24.
  • the smoke thus flows through the series of conduits 1 to what it comes out of it through the downstream end 3 to penetrate in the solidification chamber 4.
  • the smoke temperature being of the order of 600 ° C when it enters the series of conduits 1 by its upstream end 2, the coolers 23 of the series of conduits 1 provide cooling of the fumes for that they reach a temperature of around 120 ° when they enter the solidification chamber 4.
  • Other settings will be possible, but it is preferable that the internal temperature of the solidification chamber 4 does not exceed 200 °.
  • the turbine 24 provides pressurization fumes, such as the pressure inside the solidification chamber 4 is approximately 3 bars. Likewise that for the temperature, other settings will be possible, but it will be better if the indoor temperature of the solidification chamber 4, ie at least 2 bars.
  • the fumes are still cooled by cooler 22.
  • the temperature in the lower part of room 4 is therefore significantly higher than that prevailing in its part superior.
  • the injection nozzles 19 and / or 20 inject water and / or dry ice against smoke flow. Water and / or snow thus injected fixes (s) gases and solid particles. Moreover, the water supply made by the nozzles 19 makes it possible to increase the humidity level in the fumes when this rate is insufficient to allow solidification by glaciation on the solidification surface 8, like this is explained below.
  • the temperature of the solidification surface 8 is maintained at about -180 ° C. Other settings will be possible, but it will be preferable that this temperature remains significantly below -100 ° C.
  • the solid film formed on the surface of solidification 8 in the form of solid pancakes S, between the ribs 9 of the solidification surface 8, are detaches spontaneously under the effect of gravity. This spontaneous detachment is obtained on the one hand by the separation provided by the ribs 9 and on the other hand at extremely fine polishing of the solidification surface 8.
  • the liquid L obtained by liquefying solid pancakes S is decanted and the decanted liquid is used, at least in part, for cooling the fumes.
  • a pipe 33 is arranged between the tank 7 and the coolers 23, a valve 34 being located at the entrance to this pipeline.
  • the remaining liquid is processed by centrifugation and / or any other suitable process.
  • valve 27 In the event of overpressure in the pipe series 1 or the solidification chamber 4, the valve 27 is open, so that the vapors cooled by the 23 coolers are reintroduced into the column inlet C. We can thus overcome an overpressure momentary.
  • cooling circuit 1 smoke in baffles
  • fumes heavily loaded with heavy particles make a simple vertical column equipped with coolers.

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Abstract

Flue gases are treated by solidifying in a film on a refrigerated surface, after which the film is recovered, liquified and disposed of. Gases for treatment (2) are cooled as they pass through a series of tubes (1) to the solidification chamber (4). Liquid and solids entrained by the gas condense as a solid film (S) on a refrigerated surface (8) in the top of the chamber. Pieces of the film are recovered in a liquefaction chamber (7) beneath the refrigerated surface.

Description

La présente invention concerne un procédé de traitement des fumées ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.The present invention relates to a method of smoke treatment and a device for putting implementing this process.

Les combustions siégeant dans les chaudières, incinérateurs, haut-fourneaux et autres dispositifs à combustion dégagent d'importantes quantités de fumées. Ces fumées sont constituées d'un ensemble de produits gazeux et de particules solides, parfois extrêmement ténues, qui, rejeté dans l'air, constitue une source de pollution nocive pour l'homme et son environnement.The combustions sitting in the boilers, incinerators, blast furnaces and other devices for combustion give off large quantities of smoke. These fumes consist of a set of gaseous products and solid particles, sometimes extremely small, which, released into the air, constitutes a harmful source of pollution for man and his environment.

Actuellement, ces fumées, lorsqu'elles sont traitées, font l'objet d'un simple filtrage. Toutefois, ce filtrage ne permet pas de retenir toutes les particules solides. On estime que le rendement du filtrage est limité à environ 80%, de sorte que 20 % des particules solides dégagées par la combustion sont rejetées avec les produits gazeux. Ce rejet, d'une part représente une source de pollution, et d'autre part crée une image défavorable dans l'esprit du public dans la mesure où le rejet gazeux est visible de l'extérieur et nécessite la mise en place de cheminées.Currently, these fumes, when they are processed, are subject to simple filtering. However, this filtering does not retain all the particles solid. Filtering efficiency is estimated to be limited about 80%, so that 20% of the solid particles released by combustion are rejected with the products gaseous. This rejection, on the one hand represents a source of pollution, and on the other hand creates an unfavorable image in the mind of the public to the extent that the gaseous release is visible from the outside and requires the installation of fireplaces.

Le but de l'invention est de concevoir un procédé et un dispositif de traitement des fumées qui permettent de supprimer totalement les rejets sous forme de gaz.The object of the invention is to design a process and a smoke treatment device which allow totally eliminate releases in the form of gas.

Selon l'invention, on propose un procédé de traitement des fumées comportant les étapes de :

  • solidifier par glaciation les fumées à traiter sur une surface de solidification réfrigérée pour obtenir une pellicule solide ;
  • récupérer la pellicule solide pour effectuer sa liquéfaction.
According to the invention, a smoke treatment method is proposed comprising the steps of:
  • solidify the fumes to be treated by glaciation on a refrigerated solidification surface to obtain a solid film;
  • recover the solid film to effect its liquefaction.

La totalité des produits gazeux et des particules solides est solidifiée et emprisonnée dans la glace formée au contact de la surface de solidification. La pellicule solide ainsi formée est récupérée en vue de sa liquéfaction, puis traitée sous forme liquide. Aucune fumée n'est donc rejetée, de sorte qu'aucune cheminée n'est nécessaire. De plus, le traitement sous forme liquide est beaucoup plus aisé et efficace que sous forme gazeuse.All gaseous products and particles solids is solidified and trapped in the ice formed in contact with the solidification surface. Film solid thus formed is recovered with a view to its liquefaction, then treated in liquid form. No smoke is therefore rejected, so that no chimney is necessary. In addition, treatment in liquid form is much more easy and effective only in gaseous form.

Selon une caractéristique avantageuse du procédé, on additionne, en amont de la solidification, un produit de fixation aux fumées à traiter. Ce produit de fixation peut être constitué par de l'eau, apportée sous forme de liquide atomisé ou de vapeur, pour fixer les particules et faciliter la glaciation. On peut en particulier effectuer cet apport en eau dans les cas où la teneur en vapeur d'eau des fumées est insuffisante pour permettre une glaciation correcte. Le produit de fixation peut aussi être constitué par de la neige carbonique, qui fixe les particules solides, en particulier les particules les plus lourdes.According to an advantageous characteristic of the process, a product of upstream of solidification is added fixing to the fumes to be treated. This fixing product can be constituted by water, brought in the form of liquid atomized or vapor, to fix particles and facilitate glaciation. We can in particular perform this water supply in cases where the water vapor content of smoke is insufficient to allow glaciation correct. The fixing product can also be made up by dry ice, which fixes the particles solids, especially the heaviest particles.

De préférence, en amont de la solidification, les fumées sont mises à une pression supérieure à 2 bars et à une température inférieure à 200°C.Preferably, upstream of solidification, the flue gases are put at a pressure higher than 2 bars and at a temperature below 200 ° C.

Après liquéfaction, le liquide obtenu est soumis à une décantation et le liquide décanté est utilisé, au moins en partie, pour le refroidissement des fumées en amont de la solidification. Le liquide est ensuite traité, par exemple par une centrifugation fine.After liquefaction, the liquid obtained is subjected at a decantation and the decanted liquid is used, at less in part, for cooling the fumes in upstream of solidification. The liquid is then treated, for example by fine centrifugation.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, comportant :

  • une série de conduits de récupération des fumées à traiter ayant une extrémité amont et une extrémité aval par référence à un sens d'écoulement des fumées ;
  • une chambre de solidification dans laquelle débouche l'extrémité aval de la série de conduits et qui présente intérieurement une surface de solidification réfrigérée ;
  • des moyens de récupération des produits de la solidification, disposés à l'aplomb de la surface de solidification.
The invention also relates to a device for implementing the above-mentioned method, comprising:
  • a series of smoke recovery ducts to be treated having an upstream end and a downstream end with reference to a direction of flow of the smoke;
  • a solidification chamber into which opens the downstream end of the series of conduits and which internally has a refrigerated solidification surface;
  • means for recovering the solidification products, arranged directly above the solidification surface.

Dans un mode de réalisation avantageux, la chambre est formée par une enceinte fermée dont une partie de paroi supérieure porte la surface de solidification.In an advantageous embodiment, the chamber is formed by a closed enclosure, part of which of the upper wall carries the solidification surface.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la surface de solidification est inclinée par rapport à l'horizontale. Cette inclinaison facilite le détachement sous l'effet de la gravité de la pellicule solide formée sur la surface de solidification et résultant de la solidification par glaciation des fumées.According to an advantageous characteristic of the invention, the solidification surface is inclined relative to horizontally. This inclination facilitates detachment under the effect of the gravity of the solid film formed on the solidification surface and resulting from the solidification by smoke glaciation.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la surface de solidification est équipée d'une série de nervures de séparation en relief disposées suivant la ligne de plus grande pente de la surface de solidification. Ces nervures de séparation évitent la formation d'une pellicule solide monobloc de grande taille et facilitent ainsi le détachement individuel des galettes pelliculaires formées entre les nervures de séparation.According to an advantageous characteristic of the invention, the solidification surface is equipped with a series of raised separation ribs arranged along the line of greatest slope of the solidification surface. These separation ribs prevent the formation of a large, solid one-piece wrap and make it easy thus the individual detachment of the film wafers formed between the dividing ribs.

Avantageusement alors, les nervures de séparation de la surface de solidification possèdent des faces latérales formant avec la surface de solidification un angle de dépouille supérieur à l'angle droit. Le détachement des galettes pelliculaire est ainsi facilité.Advantageously then, the separation ribs of the solidification surface have side faces forming with the solidification surface an angle of draft greater than the right angle. The detachment of film pellets is thus facilitated.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la surface de solidification est de forme conique d'axe vertical. Une telle forme de révolution permet d'obtenir, avec un encombrement minimum, une surface de dimension maximum. Elle présente en outre l'inclinaison souhaitée pour faciliter le détachement de la pellicule solide.According to an advantageous characteristic of the invention, the solidification surface is conical in shape vertical axis. Such a form of revolution allows to obtain, with a minimum space requirement, an area of maximum dimension. It also has the inclination desired to facilitate the detachment of the film solid.

De préférence alors, la surface de solidification conique possède un demi-angle au sommet compris entre 25° et 30°. Un angle voisin de 28° convient particulièrement bien.Preferably then, the solidification surface conical has a half angle at the top between 25 ° and 30 °. An angle close to 28 ° is particularly suitable well.

Dans un mode de réalisation avantageux, la chambre de solidification est délimitée par une colonne cylindrique ayant une extrémité supérieure obturée par un embout conique réfrigéré portant intérieurement la surface de solidification et une extrémité inférieure débouchant dans les moyens de récupération.In an advantageous embodiment, the solidification chamber is delimited by a column cylindrical having an upper end closed by a refrigerated conical tip internally carrying the surface solidification and a lower end opening out in the means of recovery.

L'embout conique est constitué par un assemblage de plaques formant des secteurs de cône et possédant des bords latéraux juxtaposés pourvus de demi-nervures pour former deux à deux les nervures de séparation de la surface de solidification. L'embout possède une surface extérieure conique qui est coiffée par un chapeau conique de réfrigération ayant une surface intérieure conique correspondant à la surface extérieure conique de l'embout et qui est constituée par un alliage d'aluminium moulé enrobant une série de canaux de réfrigération.The conical tip is formed by an assembly of plates forming cone sectors and having side edges juxtaposed with half-ribs for forming the surface separation ribs two by two solidification. The tip has an outer surface conical which is capped by a conical cooling cap having a corresponding conical inner surface to the conical outer surface of the nozzle and which is formed by a cast aluminum alloy coating a series of refrigeration channels.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la chambre de solidification est équipée de buses d'injection d'un produit de traitement, tel que de l'eau et/ou de la neige carbonique, disposées immédiatement en amont de la surface de solidification par référence au sens d'écoulement des fumées.According to an advantageous characteristic of the invention, the solidification chamber is equipped with nozzles injection of a treatment product, such as water and / or dry ice, immediately arranged in upstream of the solidification surface by reference to the direction smoke flow.

Les buses d'injection sont orientées sensiblement en opposition avec le sens d'écoulement des fumées. On améliore ainsi la fixation des particules et des gaz sur l'eau et/ou la neige carbonique.The injection nozzles are oriented substantially in opposition to the direction of flow of the fumes. We thus improves the fixation of particles and gases on water and / or dry ice.

Les buses d'injection peuvent être pilotées en fonction d'informations délivrées par au moins une sonde d'analyse des fumées disposée en amont des buses d'injection. L'injection d'eau et/ou de neige carbonique est ainsi instantanément adaptée à la composition (éventuellement variable) des fumées.The injection nozzles can be controlled by information function supplied by at least one probe of smoke analysis arranged upstream of the injection nozzles. The injection of water and / or dry ice is thus instantly adapted to the composition (possibly variable) smoke.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple non limitatif.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows from a particular embodiment given as non-limiting example.

Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :

  • la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de traitement des fumées conforme à l'invention;
  • la figure 2 est une vue de détail en perspective de l'embout conique avec son chapeau de réfrigération;
  • la figure 3 est une vue en coupe selon le plan vertical axial III de la figure 2 ;
  • la figure 4 est une vue en coupe selon le plan IV des figures 2 et 3 ;
  • la figure 5 est une vue partielle analogue à la figure 1, illustrant une variante de réalisation de la colonne de solidification.
Reference will be made to the appended drawings, among which:
  • Figure 1 is a schematic view of a smoke treatment device according to the invention;
  • Figure 2 is a detailed perspective view of the conical nozzle with its cooling cap;
  • Figure 3 is a sectional view along the vertical axial plane III of Figure 2;
  • Figure 4 is a sectional view along plane IV of Figures 2 and 3;
  • Figure 5 is a partial view similar to Figure 1, illustrating an alternative embodiment of the solidification column.

En référence aux figures 1 à 4, et en particulier à la figure 1, le dispositif de traitement des fumées selon l'invention comporte une série de conduits 1 de récupération des fumées à traiter ayant une extrémité amont 2 et une extrémité aval 3 par référence à un sens d'écoulement E des fumées dans cette série de conduits.With reference to Figures 1 to 4, and in particular in Figure 1, the smoke treatment device according to the invention comprises a series of recovery conduits 1 fumes to be treated having an upstream end 2 and a downstream end 3 with reference to a direction of flow E smoke in this series of conduits.

A son extrémité amont 2, la série de conduits 1 est raccordée à l'extrémité supérieure d'une colonne C d'arrivée des fumées d'une chambre de combustion telle qu'un incinérateur.At its upstream end 2, the series of conduits 1 is connected to the upper end of a column C arrival of smoke from a combustion chamber such than an incinerator.

A son extrémité aval 3, la série de conduits 1 débouche dans une chambre de solidification 4. En l'espèce, cette chambre est formée par une enceinte fermée délimitée par une colonne verticale cylindrique 5 ayant une extrémité supérieure obturée par un embout conique 6 réfrigéré et une extrémité inférieure débouchant dans une cuve de récupération 7. L'extrémité aval 3 de la série de conduits 1 est raccordée à la colonne 5 latéralement, entre ses extrémités supérieure et inférieure.At its downstream end 3, the series of conduits 1 opens into a solidification chamber 4. In the present case, this chamber is formed by a closed enclosure delimited by a vertical cylindrical column 5 having one end upper closed by a conical tip 6 refrigerated and a lower end opening into a recovery tank 7. The downstream end 3 of the series of conduits 1 is connected to column 5 laterally, between its ends upper and lower.

L'embout conique 6 présente intérieurement une surface de solidification 8 qui est de forme conique d'axe vertical 9 et qui est finement polie (polissage du type "glace"). Pour permettre un polissage extrêmement fin et pour éviter toute usure ou corrosion, l'embout 6 est réalisé en acier inoxydable. Le cône qu'elle forme possède un demi-angle au sommet a de préférence compris entre 25° et 30°. On a pu déterminer que la valeur optimum de ce demi-angle au sommet est d'environ 28°.The conical tip 6 has internally a solidification surface 8 which is conical in shape with a vertical axis 9 and which is finely polished ("ice" type polishing). To allow extremely fine polishing and to avoid any wear or corrosion, the nozzle 6 is made of stainless steel. The cone shape that has a semi-apex angle preferably between 25 ° and 30 °. We have been able to determine that the optimum value of this apex half-angle is approximately 28 °.

L'embout 6 possède une surface extérieure conique 11 qui est coiffée par un chapeau conique 12 de réfrigération. Ce chapeau possède une surface intérieure conique 13 correspondant à la surface extérieure conique 11 de l'embout 6. Il est constituée par un alliage d'aluminium moulé 14 enrobant une série de canaux de réfrigération 15. Le chapeau 12 maintient l'embout 6 à une température d'environ -180°C.End piece 6 has a conical outer surface 11 which is capped by a conical cooling cap 12. This hat has a conical inner surface 13 corresponding to the conical outer surface 11 of tip 6. It is made of an aluminum alloy molded 14 coating a series of refrigeration channels 15. The cap 12 maintains the nozzle 6 at a temperature about -180 ° C.

Comme cela est mieux visible aux figures 2 et 3, la surface de solidification 8 de l'embout 6 est équipée d'une série de nervures de séparation 10 en relief disposées suivant la ligne de plus grande pente de la surface de solidification 8, c'est-à-dire verticalement. Ces nervures possèdent des faces latérales 10 formant avec la surface de solidification conique 8 un angle de dépouille b supérieur à l'angle droit.As is better visible in FIGS. 2 and 3, the solidification surface 8 of the endpiece 6 is equipped with a series of separation ribs 10 in relief arranged along the line of greatest slope of the solidification surface 8, c that is to say vertically. These ribs have lateral faces 10 forming with the conical solidification surface 8 a draft angle b greater than the right angle.

Dans le mode de réalisation illustré, l'embout conique 6 est constitué par un assemblage de plaques 16 formant des secteurs de cône. Chacune de ces plaques possède deux bords latéraux 17 formant une demi-nervures et présentant une face latérale plane de liaison 18. Les bords adjacents 17 de chaque paire de plaques adjacentes 16 sont accolés par leurs faces de liaison 18 et forment ainsi deux à deux les nervures de séparation 9 de la surface de solidification 8.In the illustrated embodiment, the tip conical 6 consists of an assembly of plates 16 forming cone sectors. Each of these plates has two lateral edges 17 forming a half-ribs and having a flat side face of connection 18. The edges adjacent 17 of each pair of adjacent plates 16 are joined by their connecting faces 18 and thus form two two separating ribs 9 from the surface of solidification 8.

La chambre de solidification 4 est équipée de buses 19, 20 d'injection d'un produit de fixation des gaz et des particules solides. Ces buses sont disposées selon une répartition annulaire, immédiatement en amont de la surface de l'embout 6 par référence à un sens d'écoulement des fumées. Elles sont en outre orientées sensiblement en opposition avec le sens d'écoulement des fumées, ce qui améliore l'efficacité de la fixation.The solidification chamber 4 is equipped with nozzles 19, 20 for injecting a gas fixing product and solid particles. These nozzles are arranged according to an annular distribution, immediately upstream of the tip 6 surface with reference to a direction of flow fumes. They are further oriented substantially in opposition to the direction of flow of the fumes, which improves fixation efficiency.

On distingue en l'espèce un ensemble annulaire de buses 19 injectant, lorsque cela est nécessaire, de l'eau sous forme de liquide atomisé ou de vapeur, et un ensemble annulaire de buses 20 injectant, lorsque cela est nécessaire, de la neige carbonique.In this case, there is a ring assembly of nozzles 19 injecting, when necessary, water in the form of atomized liquid or vapor, and a set annular nozzle 20 injecting, when necessary, dry ice.

Les buses d'injection 19 et 20 sont pilotées en fonction d'informations délivrées par au moins une sonde 21 d'analyse des fumées disposée dans la chambre de solidification 4, en amont des buses d'injection 19.The injection nozzles 19 and 20 are controlled by information function supplied by at least one probe 21 of smoke analysis arranged in the solidification chamber 4, upstream of the injection nozzles 19.

Par ailleurs, la chambre de solidification 4 est équipée d'un refroidisseur 22, qui est disposé entre l'extrémité aval 3 de la série de conduits 1 et les buses 19, 20. Ce refroidisseur est ici extérieur, mais qui pourrait aussi bien être intérieur.Furthermore, the solidification chamber 4 is equipped with a cooler 22, which is arranged between the downstream end 3 of the series of conduits 1 and the nozzles 19, 20. This cooler is here outside, but which might as well be inside.

La série de conduits 1 forme en l'espèce un circuit de refroidissement en chicanes qui est équipé de refroidisseurs 23. Ces refroidisseurs sont réglés de telle sorte que la température des fumées à l'entrée de la chambre de solidification 4 soit d'environ 120°C.The series of conduits 1 in this case forms a baffle cooling system which is equipped with coolers 23. These coolers are set in such a way so that the smoke temperature at the entrance to the solidification chamber 4 is approximately 120 ° C.

La série de conduits 1 est de plus équipée d'une turbine (ou ensemble de turbines) 24 pour forcer la circulation et mettre sous pression les fumées. Cette turbine est disposée à proximité de l'extrémité amont 2 de la série de conduits 1. Elle est réglée de façon à engendrer une pression dans la chambre de solidification 4 d'environ 3 bars.The series of conduits 1 is further equipped with a turbine (or set of turbines) 24 to force the circulation and pressurize the fumes. This turbine is arranged near the upstream end 2 of the series of conduits 1. It is adjusted so as to generate pressure in the solidification chamber 4 about 3 bars.

Un conduit de retour 25 permet d'éviter une surpression trop importante dans la chambre de solidification 4. Ce conduit 25 possède une extrémité 26 qui est raccordée à la série de conduits 1 en aval des refroidisseurs 23 et de la turbine 24, et une extrémité opposée 28 qui est raccordée, soit à la série de conduits 1 en amont des refroidisseurs 23 et de la turbine 24, soit comme cela est le cas en l'espèce, directement à la colonne C d'arrivée des fumées. L'extrémité 26 du conduit 25 est obturée par une vanne 27 destinée a s'ouvrir en cas d'excès de pression, tandis que l'extrémité 28 est obturée par une vanne ou un clapet anti-retour 29.A return duct 25 makes it possible to avoid excess pressure in the solidification chamber 4. This conduit 25 has one end 26 which is connected to the series of conduits 1 downstream of the coolers 23 and turbine 24, and an opposite end 28 which is connected either to the series of conduits 1 upstream coolers 23 and turbine 24, like this is the case here, directly to column C of arrival fumes. The end 26 of the conduit 25 is closed off by a valve 27 intended to open in the event of excess of pressure, while the end 28 is closed by a valve or check valve 29.

En service, le procédé de traitement des fumées selon l'invention, mis en oeuvre par le dispositif qui vient d'être décrit, comporte les étapes suivantes.In service, the smoke treatment process according to the invention, implemented by the device which has just been described, comprises the following steps.

Les fumées provenant de la colonne d'arrivée C sont aspirées dans le premier conduit de la série de conduits 1 et sont mises sous pression par la turbine 24. La fumée s'écoule ainsi dans la série de conduits 1 jusqu'à ce qu'elle en ressorte par l'extrémité aval 3 pour pénétrer dans la chambre de solidification 4.The fumes from the inlet column C are sucked into the first duct in the series of conduits 1 and are pressurized by the turbine 24. The smoke thus flows through the series of conduits 1 to what it comes out of it through the downstream end 3 to penetrate in the solidification chamber 4.

La température de la fumée étant de l'ordre de 600°C lorsqu'elle pénètre dans la série de conduits 1 par son extrémité amont 2, les refroidisseurs 23 de la série de conduits 1 assurent un refroidissement des fumées pour qu'elles atteignent une température d'environ 120° lorsqu'elles pénètrent dans la chambre de solidification 4. D'autres réglages seront possibles, mais il est préférable que la température intérieure de la chambre de solidification 4 ne dépasse pas de 200°.The smoke temperature being of the order of 600 ° C when it enters the series of conduits 1 by its upstream end 2, the coolers 23 of the series of conduits 1 provide cooling of the fumes for that they reach a temperature of around 120 ° when they enter the solidification chamber 4. Other settings will be possible, but it is preferable that the internal temperature of the solidification chamber 4 does not exceed 200 °.

La turbine 24 quant à elle assure une pressurisation des fumées, telle que la pression à l'intérieur de la chambre de solidification 4 soit d'environ 3 bars. De même que pour la température, d'autres réglages seront possibles, mais il sera préférable que la température intérieure de la chambre de solidification 4 soit d'au moins 2 bars.The turbine 24 provides pressurization fumes, such as the pressure inside the solidification chamber 4 is approximately 3 bars. Likewise that for the temperature, other settings will be possible, but it will be better if the indoor temperature of the solidification chamber 4, ie at least 2 bars.

Dans la chambre de solidification 4, les fumées sont encore refroidies par le refroidisseur 22. La température dans la partie inférieure de la chambre 4 est donc sensiblement supérieure à celle régnant dans sa partie supérieure.In the solidification chamber 4, the fumes are still cooled by cooler 22. The temperature in the lower part of room 4 is therefore significantly higher than that prevailing in its part superior.

En aval du refroidisseur 22, c'est-à-dire audessus de celui-ci, les buses d'injection 19 et/ou 20 injectent de l'eau et/ou de la neige carbonique à l'encontre du flux de fumée. L'eau et/ou la neige ainsi injectée(s) fixe(nt) les gaz et les particules solides. De plus, l'apport en eau effectué par les buses 19 permet de rehausser le taux d'humidité dans les fumées lorsque ce taux est insuffisant pour permettre la solidification par glaciation sur la surface de solidification 8, comme cela est expliqué ci-après.Downstream of cooler 22, i.e. above of it, the injection nozzles 19 and / or 20 inject water and / or dry ice against smoke flow. Water and / or snow thus injected fixes (s) gases and solid particles. Moreover, the water supply made by the nozzles 19 makes it possible to increase the humidity level in the fumes when this rate is insufficient to allow solidification by glaciation on the solidification surface 8, like this is explained below.

Lorsque les fumées parviennent au contact de la surface de solidification 8, elles sont solidifiées par glaciation du fait de la température extrêmement basse imprimé par le chapeau de réfrigération 12 à l'embout 6. Lors de cette solidification, les gaz et les particules solides composant les fumées sont non seulement solidifiées par l'abaissement de température, mais sont également emprisonnés dans la glace issue de la glaciation de la vapeur d'eau contenue dans les fumées.When the fumes come into contact with the solidification surface 8, they are solidified by glaciation due to extremely low temperature printed by the refrigeration cap 12 at the nozzle 6. During this solidification, gases and particles solids composing the fumes are not only solidified by lowering the temperature but are also trapped in ice from the glaciation of the water vapor contained in the fumes.

La température de la surface de solidification 8 est maintenue à environ -180°C. D'autres réglages seront possibles, mais il sera préférable que cette température reste sensiblement inférieure à -100°C.The temperature of the solidification surface 8 is maintained at about -180 ° C. Other settings will be possible, but it will be preferable that this temperature remains significantly below -100 ° C.

La pellicule solide formée sur la surface de solidification 8 sous forme de galettes solides S, entre les nervures 9 de la surface de solidification 8, se détache spontanément sous l'effet de la gravité. Ce détachement spontané est obtenu grâce d'une part à la séparation assurée par les nervures 9 et d'autre part au polissage extrêmement fin de la surface de solidification 8.The solid film formed on the surface of solidification 8 in the form of solid pancakes S, between the ribs 9 of the solidification surface 8, are detaches spontaneously under the effect of gravity. This spontaneous detachment is obtained on the one hand by the separation provided by the ribs 9 and on the other hand at extremely fine polishing of the solidification surface 8.

Les galettes solides S tombent ainsi au travers de la chambre de solidification 4 dans la cuve de récupération 7, puis sont liquéfiées à l'intérieur de cette cuve. On notera à ce propos qu'un clapet anti-retour est disposé à l'intérieur de la colonne 5 délimitant la chambre 4 de façon à éviter tout effet d'aspiration entre le volume intérieur de la cuve de récupération 7 et la chambre de solidification 4.The solid wafers S thus fall through of the solidification chamber 4 in the recovery tank 7, then are liquefied inside this tank. Note in this regard that a non-return valve is arranged inside column 5 delimiting chamber 4 of so as to avoid any suction effect between the volume inside of the recovery tank 7 and the solidification 4.

A l'intérieur de la cuve de récupération 7, le liquide L obtenu par liquéfaction des galettes solides S est soumis à une décantation et le liquide décanté est utilisé, au moins en partie, pour le refroidissement des fumées. A cet effet, une canalisation 33 est disposée entre la cuve 7 et les refroidisseurs 23, une vanne 34 étant disposée à l'entrée de cette canalisation.Inside the recovery tank 7, the liquid L obtained by liquefying solid pancakes S is decanted and the decanted liquid is used, at least in part, for cooling the fumes. For this purpose, a pipe 33 is arranged between the tank 7 and the coolers 23, a valve 34 being located at the entrance to this pipeline.

Le liquide restant est traité par centrifugation et/ou tout autre procédé adapté.The remaining liquid is processed by centrifugation and / or any other suitable process.

En cas de surpression dans la série de conduits 1 ou la chambre de solidification 4, la vanne 27 est ouverte, de sorte que les vapeurs refroidies par les refroidisseurs 23 soient réintroduites dans la colonne d'arrivée C. On peut ainsi pallier à une surpression momentanée.In the event of overpressure in the pipe series 1 or the solidification chamber 4, the valve 27 is open, so that the vapors cooled by the 23 coolers are reintroduced into the column inlet C. We can thus overcome an overpressure momentary.

En cas de surpression trop importante ou due à un dysfonctionnement, les fumées issues de la colonne C peuvent s'échapper par un circuit de décharge et de sécurité 31 dont l'ouverture est assurée par une soupape de sécurité 32.In case of excessive pressure or due to a malfunction, the fumes from column C can escape through a discharge circuit and safety 31, the opening of which is ensured by a safety valve security 32.

A la figure 5, on a représenté, de façon analogue à la figure 1, une variante de la chambre de solidification 4. Cette chambre est ici dépourvue de refroidisseur, ce qui réduit son encombrement en hauteur.In Figure 5, there is shown, analogously in Figure 1, a variant of the solidification chamber 4. This chamber does not have a cooler here, which reduces its overall height.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents ses caractéristiques essentielles.The invention is not limited to the embodiment which has just been described, but on the contrary includes any variant using, with equivalent means, its essential characteristics.

Bien qu'il ait été représenté dans le mode de réalisation décrit précédemment un circuit de refroidissement 1 des fumées en chicanes, il sera également possible, dans un mode de réalisation plus particulièrement destiné aux fumées fortement chargées en particules lourdes, de réaliser une simple colonne verticale équipée de refroidisseurs.Although he was depicted in the mode of previously described embodiment a cooling circuit 1 smoke in baffles, it will also be possible, in an embodiment more particularly intended fumes heavily loaded with heavy particles, make a simple vertical column equipped with coolers.

Claims (14)

Procédé de traitement des fumées caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de : solidifier par glaciation les fumées à traiter sur une surface de solidification réfrigérée pour obtenir une pellicule solide; récupérer la pellicule solide pour effectuer sa liquéfaction. Smoke treatment process characterized in that it comprises the steps of: solidify the fumes to be treated by glaciation on a refrigerated solidification surface to obtain a solid film; recover the solid film to effect its liquefaction. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en amont de la solidification, on additionne un produit de fixation aux fumées à traiter.Method according to claim 1, characterized in that upstream of solidification, a smoke fixing product to be treated. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en amont de la solidification, les fumées sont mises à une pression supérieure à 2 bars et à une température inférieure à 200°C, et en ce que la surface de solidification est portée à une température inférieure à -100°C.Method according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of solidification, the fumes are put at a pressure higher than 2 bars and at a temperature below 200 ° C, and in that the solidification surface is brought to a temperature below -100 ° C. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après liquéfaction, le liquide obtenu est soumis à une décantation et le liquide décanté est utilisé, au moins en partie, pour le refroidissement des fumées en amont de la solidification.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after liquefaction, the liquid obtained is subjected to decantation and the decanted liquid is used, at least in part, for cooling fumes upstream of solidification. Dispositif de traitement des fumées, caractérisé en ce qu'il comporte : une série de conduits (1) de récupération des fumées à traiter ayant une extrémité amont (2) et une extrémité aval (3) par référence à un sens d'écoulement (E) des fumées ; une chambre de solidification (4) dans laquelle débouche l'extrémité aval (3) de la série de conduits (1) et qui présente intérieurement une surface de solidification (8) réfrigérée ; des moyens de récupération (7) des produits (5) de la solidification, disposés à l'aplomb de la surface de solidification (8). Smoke treatment device, characterized in that it comprises: a series of conduits (1) for recovering the smoke to be treated having an upstream end (2) and a downstream end (3) with reference to a direction of flow (E) of the smoke; a solidification chamber (4) into which the downstream end (3) of the series of conduits (1) opens and which internally has a refrigerated solidification surface (8); recovery means (7) for the solidification products (5), arranged vertically above the solidification surface (8). Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre de solidification (4) est formée par une enceinte fermée, dont une partie de paroi supérieure (6) porte la surface de solidification (8).Device according to claim 5, characterized in that the solidification chamber (4) is formed by a closed enclosure, including a part of the upper wall (6) carries the solidification surface (8). Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la surface de solidification (8) est inclinée par rapport à l'horizontale.Device according to one of claims 5 and 6, characterized in that the solidification surface (8) is inclined to the horizontal. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface de solidification (8) est équipée d'une série de nervures de séparation (9) en relief disposées suivant la ligne de plus grande pente de la surface de solidification (8).Device according to claim 7, characterized in that the solidification surface (8) is equipped of a series of dividing ribs (9) in relief arranged along the line of greatest slope of the solidification surface (8). Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les nervures (9) de la surface de solidification (8) possèdent des faces latérales (10) formant avec la surface de solidification (8) un angle de dépouille (b) supérieur à l'angle droit.Device according to claim 8, characterized in that the ribs (9) of the solidification surface (8) have lateral faces (10) forming with the solidification surface (8) a draft angle ( b ) greater than the right angle. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la surface de solidification (8) est de forme conique d'axe vertical (9).Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the solidification surface (8) is conical in shape with a vertical axis (9). Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surface de solidification conique (8) possède un demi-angle au sommet (a) compris entre 25° et 30°.Device according to claim 10, characterized in that the conical solidification surface (8) has a half-angle at the top ( a ) between 25 ° and 30 °. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que la chambre de solidification (4) est délimitée par une colonne cylindrique (5) ayant une extrémité supérieure obturée par un embout conique (6) réfrigéré portant intérieurement la surface de solidification (8) et une extrémité inférieure débouchant dans les moyens de récupération (7).Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the solidification chamber (4) is delimited by a cylindrical column (5) having a upper end closed by a conical end piece (6) refrigerated internally carrying the solidification surface (8) and a lower end opening into the recovery means (7). Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'embout conique (6) est constitué par un assemblage de plaques (16) formant des secteurs de cône et possédant des bords latéraux (17) juxtaposés pourvus de demi-nervures pour former deux à deux les nervures de séparation (9) de la surface de solidification (8), et l'embout (6) possède une surface extérieure conique (11) qui est coiffée par un chapeau conique (12) de réfrigération ayant une surface intérieure conique (13) correspondant à la surface extérieure conique (11) de l'embout et qui est constituée par un alliage d'aluminium moulé enrobant une série de canaux de réfrigération (15).Device according to claim 12, characterized in that the conical end piece (6) consists of a assembly of plates (16) forming cone sectors and having juxtaposed side edges (17) provided with half-ribs to form two by two the ribs of separation (9) of the solidification surface (8), and the end piece (6) has a conical outer surface (11) which is capped by a conical cooling cap (12) having a corresponding conical inner surface (13) to the conical outer surface (11) of the nozzle and which is made of a cast aluminum alloy coating a series of refrigeration channels (15). Dispositif selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que la chambre de solidification (4) est équipée de buses d'injection (19, 20) d'un produit de traitement, disposées immédiatement en amont de la surface de solidification (8) par référence au sens d'écoulement (E) des fumées et orientées sensiblement en opposition avec celui-ci.Device according to one of claims 5 to 13, characterized in that the solidification chamber (4) is equipped with injection nozzles (19, 20) of a product treatment, arranged immediately upstream of the solidification surface (8) with reference to the direction of flow (E) smoke and oriented substantially in opposition with this one.
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