FR2510734A1

FR2510734A1 - Wet scrubber and cooler for exhaust fumes from malt house - recycles wash water through heat exchanger cooled by heat pump evaporator

Info

Publication number: FR2510734A1
Application number: FR8115229A
Authority: FR
Inventors: Maurice Girod
Original assignee: QUIRI
Current assignee: QUIRI
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1983-02-04

Abstract

Water wash scrubber and cooler for exhaust gases partic. from a malthouse. The gas purifier/cooler is of the type which employs cooling from the evaporator heat exchanger of a vapour compression heat pump supplying heat to the malthouse. The wash water is recycled in closed circuit which includes spraying and/or percolating the water through the flow of hot exhaust gases loaded with particles and corrosive fumes from the malthouse. This scrubbing action takes place in a vertical cylindrical vessel with provision in the base for sludge sepn. by sedimentation as clear water is drawn off at the surface. Make-up water and/or dosing chemicals can be added to the sepn. zone in the base of the scrubbing vessel. Within the top of the scrubbing vessel, water is pref. atomised by pressure spray or centrifugal action. The vessel may contain deflector plates, packing etc. to improve gas/water contacting. Cooling and washing by direct contact with the water eliminates the corrosion problems encountered when the exhaust fumes are cooled in the passages of an indirect heat exchanger. The system uses little water and offers excellent thermal efficiency while thoroughly cleaning the fumes exhausted to atmos.

Description

L'invention se rapporte à un ensemble refroidisseur et épurateur à eau utilisable en association avec l'évaporateur d'une pompe à chaleur dans les installations de malterie notamment. The invention relates to a water cooler and purifier assembly usable in combination with the evaporator of a heat pump in malting plants in particular.

Actuellement, les installations frigorifiques trouvent une application nouvelle sous la forme de pompes à chaleur utilisées pour le chauffage de l'air alimentant les installations de touraillage de l'orge germé. Currently, refrigeration plants find a new application in the form of heat pumps used for heating the air supplying the kilns for germinated barley.

L'orge germé subit dans ces installations un traitement thermique qui consiste tout d'abord à sécher le grain à une température de l'ordre de 600 C, puis à le porter brièvement au moyen d'un chauffage d'appoint à une température supérieure pour finir la torréfaction. The germinated barley undergoes in these installations a heat treatment which consists first of all in drying the grain at a temperature of the order of 600 C, then in bringing it briefly by means of an auxiliary heating to a higher temperature to finish the roasting.

Durant les premières heures de séchage, l'air qui sort de la couche d'orge germé dont on doit extraire l'excédent d'eau, est chargé d'humidité jusqu a saturation et sa température initiale située entre 500 et 650 C s'abaisse jusqu'à 20 - 300 C. During the first hours of drying, the air which leaves the germinated barley layer from which the excess water must be extracted, is charged with humidity until saturation and its initial temperature between 500 and 650 C s' lowers up to 20 - 300 C.

Cet air saturé à 20 - 300 C contient une quantité de chaleur importante libérable par condensation dans une source froide. This air saturated at 20 - 300 C contains a significant amount of heat releasable by condensation in a cold source.

On utilise comme source froide l'évaporateur de la pompe à chaleur dont l'échangeur est réalisé de façon traditionnelle sous la forme de batteries en tubes à ailettes parcourus par le fluide frigorigène. The evaporator of the heat pump is used as the cold source, the exchanger of which is traditionally produced in the form of coils in finned tubes traversed by the refrigerant.

L'inconvénient de ce type d'échangeur traversé par le flux d'air extrait de la touraille est double
malgré de nombreux dépoussiérages, cet air est chargé
de poussières fines qui viennent se fixer entre les
ailettes et colmatent rapidement toute la section de
passage de l'air, diminuant ainsi fortement le rendement
d'échange de la batterie. Il convient donc de les nettoyer
fréquemment par jets d'eau ou de vapeur à haute pression.The disadvantage of this type of exchanger through which the air flow extracted from the kiln is twofold
despite numerous dustings, this air is charged
fine dust which settles between the
fins and quickly clog the entire section of
air passage, greatly reducing the efficiency
battery exchange. They should therefore be cleaned
frequently by high pressure steam or water jets.

. une usure prématurée et rapide résultant de la combustion
de soufre ou de l'injection d'anhydride sulfureux dans
la veine d'air alimentant les différents plateaux de
la touraille pour détruire les éléments toxiques, en
particulier les nitrosamines dont l'orge peut être chargé.. premature and rapid wear resulting from combustion
sulfur or injecting sulfur dioxide into
the air stream supplying the various trays of
the kiln to destroy toxic elements,
especially the nitrosamines with which barley can be loaded.

En effet, au contact de l'humidité ambiante élevée, cet anhydride sulfureux se transforme en acide sulfureux et en acide sulfurique en concentration suffisante pour que leur action corrosive sur les métaux usuels diminue de façon importante la durée de vie de la (ou des) batterie(s) d'échange en tubes à ailettes. Indeed, in contact with high ambient humidity, this sulfur dioxide is transformed into sulfurous acid and sulfuric acid in sufficient concentration so that their corrosive action on common metals significantly reduces the life of the (or) exchange battery (s) in finned tubes.

On peut remédier à a cet inconvénient en construisant ces batteries en métaux inattaquables, par exemple en acier inoxydable. This drawback can be remedied by constructing these batteries from unassailable metals, for example stainless steel.

Malheureusement, l'incidence du coût matière et du coût de fabrication engendre une telle plus-value que l'intérêt même de cette réalisation devient discutable. Unfortunately, the impact of the material cost and the manufacturing cost generates such added value that the very interest of this realization becomes questionable.

L'invention a pour but de proposer une solution originale qui permet d'une part d'éviter la corrosion de la (ou des) batterie(s) d'échange de l'évaporateur, et d'autre part d'utiliser des échangeurs à faisceaux multitubulaires réputés moins chers et de faible entretien. The object of the invention is to propose an original solution which makes it possible on the one hand to avoid corrosion of the exchange battery (s) of the evaporator, and on the other hand to use exchangers reputedly less expensive and low maintenance multitubular bundles.

Elle permet aussi d'améliorer le rendement global d'échange par sa grande surface d'échange et d'éviter tout phénomène d'encrassement. It also makes it possible to improve the overall exchange yield by its large exchange surface and to avoid any fouling phenomenon.

L'air rejeté ainsi traité ne présente plus qu'un très faible degré de pollution. The exhaust air thus treated no longer presents a very low degree of pollution.

A cet effet, l'invention concerne un ensemble refroidisseur et épurateur à eau utilisable en association avec l'échangeur multitubulaire d'un évaporateur de pompe à chaleur notamment dans les installations de malterie. To this end, the invention relates to a water cooler and purifier assembly usable in combination with the multitubular exchanger of a heat pump evaporator, particularly in malting plants.

Cet ensemble se montre remarquable par un circuit fermé d'eau diffusée, projetée ou ruisselée dans une chambre humide à travers le flux d'air chargé de vapeurs et de gaz corrosifs et porteurs de particules en provenance de la touraille, circuit se refermant à partir d'une collecte dans la structure d'échange d'une batterie d'évaporation multitubulaire et comprenant des dispositifs annexes pour
l'évacuation des boues, la dilution de la solution collectée et la neutralisation de son acidité.This set is remarkable by a closed circuit of diffused, projected or trickled water in a humid chamber through the air flow charged with corrosive vapors and gases and carrying particles coming from the kiln, circuit closing from a collection in the exchange structure of a multitubular evaporation battery and comprising ancillary devices for
evacuation of sludge, dilution of the collected solution and neutralization of its acidity.

Outre ceux mentionnés ci-dessus, l'ensemble refroidisseur et épurateur selon l'invention regroupe une multitude d'avantages tels que, par exemple, les suivants:
La corrosion est rendue négligeable par la dilution
et la neutralisation de la solution collectée en partie
inférieure du refroidisseur.In addition to those mentioned above, the cooler and purifier assembly according to the invention includes a multitude of advantages such as, for example, the following:
Corrosion is made negligible by dilution
and neutralization of the partially collected solution
bottom of the cooler.

Les boues se sédimentent dans la partie inférieure tron
conique du volume de collecte et sont évacuées à l'égout,
évitant ainsi l'encrassement et le colmatage de l'échangeur
tubulaire.The sludge settles in the lower section
conical of the collection volume and are evacuated to the sewer,
thus avoiding clogging and clogging of the exchanger
tubular.

Les particules se déposant éventuellement sur les tubes
du faisceau de l'échangeur multitubulaire sont soit
nettoyées par ringardage de tubes en enlevant les couver
cles d'extrémité, soit évacuées par des dispositifs
automatiques de nettoyage, par exemple en mouvements
de va et vient de brosses ou de boules traversant l'évapo
rateur de part en part.The particles possibly depositing on the tubes
of the multitubular exchanger bundle are either
cleaned by coring of tubes by removing the covers
end keys, either evacuated by devices
automatic cleaning, for example in movement
back and forth from brushes or balls passing through the evapo
side by side.

La possibilité de placer le refroidisseur et épurateur
selon l'invention à la sortie de la touraille en amont
de l'échangeur de chaleur air-air ou associé à celui
ci de façon à traiter les vapeurs corrosives dès leur
sortie de la touraille et préserver ainsi le matériel
de la corrosion.The possibility of placing the cooler and purifier
according to the invention at the outlet of the upstream tower
of the air-to-air heat exchanger or associated with that
so as to treat corrosive vapors as soon as they
exit from the kiln and thus preserve the material
corrosion.

D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur quelques variantes d'exécution des moyens généraux prévus. Other technical characteristics and advantages of the invention are set out in the description which follows, given by way of nonlimiting example on some alternative embodiments of the general means provided.

La description ci-après est effectuée en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 est le schéma général d'une installation
de chauffage d'une touraille avec récupération représen
tant plusieurs implantations possibles du refroidisseur
selon l'invention;
la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un premier
mode de réalisation du refroidisseur conforme à l'inven
t ion;
la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation du refroidisseur conforme à I # i l,inven-
tion.The description below is made with reference to the accompanying drawings in which
Figure 1 is the general diagram of an installation
heating a kiln with recovery represented
as many possible locations of the cooler
according to the invention;
Figure 2 is a schematic sectional view of a first
embodiment of the cooler according to the invention
t ion;
Figure 3 is a schematic sectional view of another embodiment of the cooler according to I # il, invented
tion.

L'ensemble refroidisseur et épurateur à eau selon l'invention est placé dans la boucle de récupération et d'alimentation de chaleur au plateau supérieur 1 d'une touraille 2, soit en sortie de la touraille, disposé alors en amont de l'échangeur en tubes de verre 3, soit en association avec l'évaporateur 4 de la machine frigorifique 5 fonctionnant en pompe à chaleur. The water cooler and purifier assembly according to the invention is placed in the heat recovery and supply loop at the upper plate 1 of a kiln 2, ie at the outlet of the kiln, then placed upstream of the exchanger in glass tubes 3, or in combination with the evaporator 4 of the refrigeration machine 5 operating as a heat pump.

L'installation comprend schématiquement les circuits suivants. The installation schematically includes the following circuits.

L'air neuf alimente l'échangeur en tubes de verre 3- en 6. 1 I s'y réchauffe et est acheminé par un conduit 7 d'une part vers le plateau supérieur 1 à travers un ventilateur commun 8, et d'autre part vers le condenseur 9 de la pompe à chaleur où sa température s'élève de quelques dizaines de degrés. Le complément nécessaire est fourni par une batterie chaude 10 alimentée par deux modules de chauffe, électrique 11 et au fuel 12, et par une chaufferie d'appoint 13. Cette batterie chaude est reliée au plateau inférieur 14 de torréfaction par une liaison aéraulique 15. The fresh air feeds the exchanger in 3- to 6-glass tubes. 1 I heats up there and is supplied by a duct 7 on the one hand to the upper plate 1 through a common fan 8, and on the other hand leaves towards the condenser 9 of the heat pump where its temperature rises by a few tens of degrees. The necessary complement is provided by a hot battery 10 supplied by two heating modules, electric 11 and fuel oil 12, and by an auxiliary boiler 13. This hot battery is connected to the lower roasting tray 14 by an air link 15.

L'air chaud, à une température comprise entre 60 et 800 C sortant du plateau inférieur, est repris par le ventilateur 8 et alimente en proportions variables le plateau supérieur avec l'air provenant de l'échangeur à tubes de verre 3. The hot air, at a temperature between 60 and 800 ° C. leaving the lower plate, is taken up by the fan 8 and feeds in variable proportions the upper plate with the air coming from the glass tube exchanger 3.

Dans sa réalisation de base (figure 2), le refroidisseur-épurateur selon l'invention comprend une chambre de pulvérisation 16 à rampe de diffusion supérieure 17, une entrée d'air latérale basse 18, une sortie d'air haute 19. La chambre de pulvérisation 16 est équipée, en partie inférieure, d'un bac de collecte 20 à fond conique 21 et sortie verticale 22 permettant l'accumulation et l'évacuation des boues. In its basic embodiment (FIG. 2), the cooler-purifier according to the invention comprises a spray chamber 16 with an upper diffusion ramp 17, a low lateral air inlet 18, a high air outlet 19. The chamber spray 16 is equipped, in the lower part, with a collecting tank 20 with conical bottom 21 and vertical outlet 22 allowing the accumulation and evacuation of sludge.

La reprise de l'eau collectée s'effectue en partie supérieure par l'intermédiaire d'un dispositif à surverse 23 alimentant un échangeur multitubulaire 24 à travers un filtre 25 et une pompe de circulation 26. The recovery of the collected water is carried out in the upper part by means of an overflow device 23 supplying a multitubular exchanger 24 through a filter 25 and a circulation pump 26.

L'échangeur 24 fait partie de la batterie d'échange pour l'évaporateur 4. The exchanger 24 is part of the exchange battery for the evaporator 4.

Un dispositif annexe 27 apportera la dilution souhaitée à l'eau de collecte en même temps que les traitements appropriés de neutralisation de l'acidité, traitement algicide, etc... par substances injectées dans un pot de mélange 28. An additional device 27 will bring the desired dilution to the collection water at the same time as the appropriate acidity neutralization treatments, algaecide treatment, etc. with substances injected into a mixing pot 28.

La boucle d'apport 29 permet aussi de compenser la perte de volume due à l'évacuation des boues qui emportent une certaine quantité d'eau du circuit fermé. The supply loop 29 also makes it possible to compensate for the loss of volume due to the evacuation of the sludge which takes away a certain amount of water from the closed circuit.

L'échange entre l'air vicié et l'eau pulvérisée s'effectue à contre courant. Un effet quasi identique s'obtient par pulvérisation latérale dans un passage d'air horizontal. The exchange between the stale air and the sprayed water takes place against the current. An almost identical effect is obtained by lateral spraying in a horizontal air passage.

L'air chargé chimiquement et porteur de fines particules provient, selon l'emplacement du refroidisseur-épurateur, soit directement de la touraille 2, soit de l'échangeur à tubes de verre 3. The air charged chemically and carrying fine particles comes, depending on the location of the cooler-purifier, either directly from the kiln 2 or from the glass tube exchanger 3.

Dans le premier cas représenté en pointillé en figure 1, on peut envisager de modifier l'échangeur à tubes de verre 3 car il ne sera plus soumis à corrosion, ou de faire jouer au refroidisseur-épurateur et à son échangeur le rôle de l'échangeur à tubes de verre 3. En effet, il suffit de prévoir une structure d'échange adaptée de l'évaporateur à deux voies pour retrouver un schéma équivalent. In the first case shown in dotted lines in FIG. 1, it is possible to envisage modifying the glass tube exchanger 3 because it will no longer be subject to corrosion, or to make the cooler-purifier and its exchanger play the role of glass tube exchanger 3. Indeed, it suffices to provide a suitable exchange structure of the two-way evaporator to find an equivalent diagram.

L'air neuf vient alors se réchauffer sur un échangeur intermédiaire 30 représenté en pointillé. On peut également dans ce cas supprimer l'échangeur 3.The fresh air then heats up on an intermediate exchanger 30 shown in dotted lines. In this case, it is also possible to remove the exchanger 3.

Dans le second cas, l'air épuré est évacué directement à l'atmosphère. In the second case, the purified air is discharged directly to the atmosphere.

On a représenté en figure 3 une variante de réalisation à ruissellement et à dispersion. FIG. 3 shows an alternative embodiment with runoff and dispersion.

Cette variante comporte les mêmes éléments généraux constitutifs à part l'ensemble de diffusion de l'eau qui est réalisé ici par une rampe de déversement 31 sous la forme, par exemple, d'un tube perforé 32 associé à une cuvette linéaire de répartition 33 à partir d'un compartiment supérieur d'admission d'eau froide 34. This variant includes the same general components apart from the water diffusion assembly which is produced here by a discharge ramp 31 in the form, for example, of a perforated tube 32 associated with a linear distribution basin 33 from an upper cold water inlet compartment 34.

La chambre d'échange 35 possède plusieurs étages de dispersion-tels que 36, formés chacun d'une ucces- sion de lamelles obliques parallèles 37 réalisées, de préférence, en matière résistant à la corrosion : acier inoxydable, matière plastique telle que polystyrène... Deux étages successifs présenteront, de préférence, des inclinaisons symétriques. The exchange chamber 35 has several dispersion stages, such as 36, each formed from a succession of parallel oblique lamellae 37 made, preferably, of corrosion-resistant material: stainless steel, plastic material such as polystyrene. .. Two successive stages will preferably have symmetrical inclinations.

L'avantage de cette variante consiste a ne nécessiter qu'une faible pression d'alimentation en eau. The advantage of this variant consists in requiring only a low water supply pressure.

Bien d'autres variantes s'avèrent possibles, par exemple à atomisation, centrifugation... Many other variants are possible, for example atomization, centrifugation ...

L'invention a été décrite ci-dessus à propos d'une réalisation particulière. Il est bien entendu toutefois qu'elle ne saurait se limiter aux seuls moyens particuliers décrits et que diverses modifications simples, substitutions par des moyens et matériaux équivalents et autres variantes directes sans apport inventif procèdent du même concept inventif entrent pleinement dans le cadre de la présente protection. The invention has been described above in connection with a particular embodiment. It is understood, however, that it cannot be limited to the particular means described and that various simple modifications, substitutions by equivalent means and materials and other direct variants without inventive contribution proceed from the same inventive concept are fully within the scope of this. protection.

Claims

1. Water cooler and purifier assembly ut i I is # b I t # with the primary exchanger or with the exchanger of an evaporator or heat pump in malting plants, characterized by a closed circuit of diffused, projected water or trickled inside a chamber (16) through the flow of air charged with particles, corrosive gases and vapors coming, for example, from the kiln by a side entry, circuit closing in from a reader neck tank (20) in the exchange structure of a multitubular evaporator tank (24) passing through an intermediate exchanger if necessary (30d, said circuit comprising annexed devices for evacuating sludge and diluting the collected solution as well as neutralizing its acidity.

2. Assembly according to claim 1 characterized in that it comprises, in the upper part, a diffusion ramp (17) and, in the collecting tank (20), a low discharge for the sludge, an outlet with overflow (23) as well as a dilution device (27) and a mixing jar (28).

3. An assembly according to claims 1 and 2 characterized in that the chamber (16) comprises in the upper part a discharge ramp (31) associated with a linear distribution bowl (33), said chamber comprising a plurality of dispersion stages such as (36) formed by a succession of parallel oblique strips (37) with identical or symmetrical inclination.

4. An assembly according to claim 1 characterized in that the cooler-purifier according to the invention is placed at the outlet of the kiln.

5. The assembly of claim 1 characterized in that the division of water is effected by atomization.

6. The assembly as claimed in claim 1, characterized in that the atomization is carried out by centrifugation.