FR2961291A1 - FUMES TREATMENT FACILITY - Google Patents
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Abstract
Installation de traitement de fumées, du type comprenant au moins : - un générateur (1) de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à brûleur (2) air/gaz ou air/combustible solide, et - une unité (4) de traitement des fumées. Ladite installation comporte en outre au moins un espace (5) de confinement des fumées produites par ledit générateur (1) de fumées, cet espace (5) de confinement des fumées, alimenté en entrée par le générateur (1) de fumées équipé d'une sortie (1A) d'évacuation des fumées, étant raccordé en sortie à la chambre de combustion dudit générateur (1) de fumées par un circuit (7) dit de recirculation, pour une recirculation des fumées à l'intérieur dudit générateur (1) de fumées, ladite unité (4) de traitement des fumées étant disposée sur le circuit de circulation des fumées entre la sortie (1A) d'évacuation des fumées du générateur (1) de fumées et la sortie (6) de l'espace (5) de confinement alimentant le circuit (7) de recirculation.Flue gas treatment plant, of the type comprising at least: a fume generator (1) in the form of a burner boiler (2) for air / gas or solid air / fuel, and a unit (4) for smoke treatment. Said installation furthermore comprises at least one space (5) for confining the fumes produced by said smoke generator (1), this smoke confinement space (5), fed at the input by the smoke generator (1) equipped with an outlet (1A) for exhausting flue gas, being connected at the outlet to the combustion chamber of said smoke generator (1) by a recirculation circuit (7), for recirculation of the flue gas inside said generator (1 ) of fumes, said flue gas treatment unit (4) being disposed on the flue gas circulation circuit between the smoke outlet (1A) of the smoke generator (1) and the outlet (6) of the space (5) for confinement supplying the recirculation circuit (7).
Description
La présente invention concerne une installation de traitement de fumées, du type comprenant au moins : - un générateur de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à brûleur 5 air/gaz ou air/combustible solide, et - une unité de traitement des fumées. The present invention relates to a flue gas treatment plant of the type comprising at least: a smoke generator in the form of an air / gas or air / solid fuel burner boiler, and a flue gas treatment unit .
Jusqu'à présent, les fumées produites par les chaudières sont rejetées dans l'atmosphère. Ces fumées peuvent contenir des matières toxiques et polluantes 10 défavorables à l'environnement dans lequel elles sont rejetées. Until now, the fumes produced by the boilers are released into the atmosphere. These fumes may contain toxic and polluting materials unfavorable to the environment in which they are discharged.
Un but de la présente invention est donc de proposer une installation de traitement de fumées dont la conception permet de réduire voire de supprimer la quantité de fumées rejetée dans l'atmosphère. 15 A cet effet, l'invention a pour objet une installation de traitement de fumées, du type comprenant au moins : - un générateur de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à brûleur air/gaz ou air/combustible solide, et 20 - une unité de traitement des fumées, caractérisée en ce que ladite installation comporte en outre au moins un espace de confinement des fumées produites par ledit générateur de fumées, cet espace de confinement des fumées, alimenté en entrée par le générateur de fumées équipé d'une sortie d'évacuation des fumées, étant raccordé en 25 sortie à la chambre de combustion dudit générateur de fumées par un circuit dit de recirculation, pour une recirculation des fumées à l'intérieur dudit générateur de fumées, ladite unité de traitement des fumées étant disposée sur le circuit de circulation des fumées entre la sortie d'évacuation des fumées du générateur de fumées et la sortie de l'espace de confinement alimentant le 30 circuit de recirculation, de manière à être alimentée par au moins une partie des fumées circulant entre la sortie d'évacuation des fumées du générateur de fumées et la sortie de l'espace de confinement alimentant le circuit de 15 recirculation. An object of the present invention is therefore to provide a flue gas treatment plant whose design can reduce or even eliminate the amount of fumes released into the atmosphere. For this purpose, the subject of the invention is a flue gas treatment plant of the type comprising at least: a smoke generator in the form of an air / gas or air / solid fuel burner boiler, and - A flue gas treatment unit, characterized in that said installation further comprises at least one flue gas containment space produced by said flue gas generator, this flue gas containment space fed at the inlet by the flue gas generator equipped with a flue gas outlet, being connected at the outlet to the combustion chamber of said flue gas generator by a so-called recirculation circuit, for flue gas recirculation inside said flue gas generator, said flue gas treatment unit being disposed on the flue gas circulation circuit between the flue gas exhaust outlet of the flue gas generator and the outlet of the confining space supplying the flue gas. e 30 recirculation circuit, so as to be fed by at least a portion of the flue gas flowing between the flue gas exhaust outlet of the flue gas generator and the outlet of the confinement space supplying the recirculation circuit.
La présence d'un espace de confinement des fumées permet de refroidir les gaz et de les détendre avant de les soumettre à une nouvelle combustion pour supprimer les éléments toxiques ou polluants encore présents dans lesdites fumées. The presence of a smoke confinement space makes it possible to cool the gases and to relax them before subjecting them to a new combustion in order to eliminate the toxic or polluting elements still present in said fumes.
De préférence, le volume de l'espace de confinement exprimé en m3 est égal à au moins 10 fois le volume d'alimentation en air du brûleur sur une durée d'une 10 heure pour un réglage à débit d'alimentation en air maximal dudit brûleur. Preferably, the volume of the confinement space expressed in m 3 is equal to at least 10 times the volume of air supply of the burner over a period of one hour for a setting at the maximum air supply rate of said burner.
Ainsi, à titre d'exemple, si le débit maximal d'alimentation en air du brûleur est égal à 5 m3/h, le volume de l'espace de confinement est choisi au moins égal à 50 m3. Une recirculation des fumées peut donc être organisée de manière sûre excluant la présence de cheminées conformément à l'état de la technique. Thus, for example, if the maximum burner air supply flow rate is 5 m3 / h, the volume of the confinement space is chosen at least equal to 50 m3. A flue gas recirculation can therefore be organized in a safe manner excluding the presence of chimneys according to the state of the art.
De préférence encore, l'installation comporte en outre des moyens d'analyse 20 des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse. More preferably, the installation further comprises means 20 for analyzing the flue gas flowing inside the installation, said flue gas analysis means being able to emit signals, in particular electrical signals, depending on the result of the analysis.
La présence de ces moyens d'analyse des gaz des fumées permet, en cas de 25 saturation de l'installation, soit d'évacuer après traitement une partie des fumées vers l'extérieur de l'installation, soit d'arrêter l'installation, en particulier le brûleur de l'installation ou de réduire le débit d'alimentation en air dudit brûleur. The presence of these flue gas analysis means makes it possible, in the event of saturation of the installation, either to evacuate after treatment a part of the flue gases to the outside of the installation, or to stop the installation. , in particular the burner of the installation or reduce the air supply flow rate of said burner.
3o L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 2 la figure 1 représente une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'une installation conforme à l'invention ; The invention will be better understood on reading the following description of exemplary embodiments, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents a schematic view of a first embodiment of an installation conforming to FIG. invention;
la figure 2 représente une vue schématique d'un second mode de 5 réalisation d'une installation conforme à l'invention ; Figure 2 shows a schematic view of a second embodiment of an installation according to the invention;
la figure 3 représente une vue de détail de l'entrée du conduit de recirculation des fumées dans le brûleur. Figure 3 shows a detail view of the inlet of the flue gas recirculation duct in the burner.
10 Comme mentionné ci-dessus, l'installation de traitement de fumées, objet de l'invention, comprend au moins : - un générateur 1 de fumées se présentant sous forme d'une chaudière à brûleur 2 air/gaz ou air/combustible solide, et - une unité 4 de traitement des fumées. 15 La chaudière peut être une chaudière d'incinérateur, une chaudière domestique, une chaudière de bateau, une chaudière de cimenterie, de raffinerie ou toute autre chaudière industrielle ou domestique. As mentioned above, the flue gas treatment plant, object of the invention, comprises at least: a fume generator 1 in the form of a burner boiler 2 air / gas or air / solid fuel and a unit 4 for treating the fumes. The boiler may be an incinerator boiler, a domestic boiler, a boat boiler, a cement plant boiler, a refinery boiler or any other industrial or domestic boiler.
20 De manière caractéristique à l'invention, ladite installation comporte en outre au moins un espace 5 de confinement des fumées produites par ledit générateur 1 de fumées. Cet espace 5 de confinement des fumées est alimenté en entrée par le générateur 1 de fumées équipé à cet effet d'une sortie 1A d'évacuation des fumées. Cet espace 5 de confinement des fumées est 25 raccordé en sortie à la chambre de combustion du générateur 1 de fumées par un circuit 7, dit de recirculation, pour une recirculation des fumées à l'intérieur du générateur 1 de fumées. On note, comme l'illustre la figure 3, que le circuit de recirculation des fumées débouche dans le générateur de fumées au niveau du brûleur, en particulier au niveau de la chambre de combustion du brûleur 30 qui forme également la chambre de combustion de ladite chaudière. Ce débouché est de préférence situé le plus proche de la zone dite bleue de la flamme du brûleur, c'est-à-dire de la zone la plus chaude de la flamme du 20 25 brûleur. Cette zone correspond à la zone de la flamme qui est proche du gicleur 12 ou de l'accroche-flamme 13 dont est équipé le brûleur. On garantit ainsi une meilleure combustion des éléments toxiques ou polluants contenus dans les fumées réinjectées à ce niveau. L'unité 4 de traitement des fumées est quant à elle disposée sur le circuit de circulation des fumées entre la sortie 1A d'évacuation des fumées du générateur 1 de fumées et la sortie 6 de l'espace 5 de confinement alimentant le circuit 7 de recirculation, de manière à être alimentée par au moins une partie des fumées circulant entre la sortie 1A d'évacuation des fumées du générateur 1 de fumées et la sortie 6 de l'espace io de confinement alimentant le circuit 7 de recirculation. Characteristically according to the invention, said installation further comprises at least one space 5 for confining the fumes produced by said fumes generator 1. This space 5 fume containment is fed at the input by the generator 1 flue gas equipped for this purpose with an outlet 1A flue gas. This flue gas confinement space 5 is connected at the outlet to the combustion chamber of the flue gas generator 1 by a recirculating circuit 7 for flue gas recirculation inside the flue gas generator 1. As can be seen in FIG. 3, the flue gas recirculation circuit opens into the flue gas generator at the burner, in particular at the combustion chamber of the burner 30, which also forms the combustion chamber of said burner. boiler. This outlet is preferably located closest to the so-called blue area of the burner flame, i.e., the hottest area of the burner flame. This zone corresponds to the zone of the flame which is close to the nozzle 12 or the flame holder 13 which the burner is equipped with. This ensures a better combustion of toxic or polluting elements contained in the fumes reinjected at this level. The flue gas treatment unit 4 is in turn disposed on the flue gas circulation circuit between the smoke evacuation outlet 1A of the flue gas generator 1 and the outlet 6 of the confinement space 5 supplying the circuit 7 of flue gas. recirculation, so as to be fed by at least a portion of the flue gas flowing between the outlet 1A flue gas smoke generator 1 and the outlet 6 of the confinement space supplying the recirculation circuit 7.
Grâce au montage tel que décrit ci-dessus, on obtient une possibilité de circulation en boucle des fumées du générateur de fumées vers l'espace 5 de confinement des fumées puis de l'espace 5 de confinement des fumées vers le 15 générateur 1 de fumée. By means of the assembly as described above, it is possible to circulate the fumes of the smoke generator in a loop to the space 5 for confining the fumes and then to the space 5 for confining the fumes to the smoke generator 1. .
De préférence, le volume de l'espace de confinement exprimé en m3 est égal à au moins 10 fois le volume d'alimentation en air du brûleur sur une durée d'une heure pour un réglage à débit d'alimentation en air maximal dudit brûleur. Preferably, the volume of the confinement space expressed in m 3 is equal to at least 10 times the volume of air supply of the burner over a period of one hour for a setting at the maximum air supply rate of said burner .
L'installation comporte en outre des moyens 8 d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens 8 d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse. Deux modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés. The installation further comprises means 8 for analyzing the flue gases flowing inside the installation, said flue gas analysis means 8 being able to emit signals, in particular electrical signals, as a function of the result of the analysis. Two embodiments of the invention may be envisaged.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention conforme à la figure 2, l'unité 4 de traitement est disposée en ligne avec le générateur 1 de fumées et 30 est interposée entre le générateur de fumées et l'espace 5 de confinement des fumées. In a first embodiment of the invention according to FIG. 2, the treatment unit 4 is arranged in line with the smoke generator 1 and is interposed between the smoke generator and the smoke confinement space 5. .
Dans cet exemple, l'unité 4 de traitement comporte au moins : - un réacteur rempli au moins partiellement de réactifs dont au moins un est choisi dans le groupe de réactifs formés par la chaux, le charbon actif, l'urée en grains - un filtre tel qu'un filtre à manche. In this example, the treatment unit 4 comprises at least: a reactor at least partially filled with reagents at least one of which is selected from the group of reagents formed by lime, activated charcoal, and granular urea; filter such as a bag filter.
Dans ce premier mode de réalisation, lorsque l'installation comporte en outre des moyens 8 d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdites moyens 8 d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse, le générateur 1 de fumées est équipé de moyens de réglage du débit d'alimentation en air du brûleur 2 du générateur 1 de fumées, lesdits moyens de réglage étant configurés pour être pilotés à partir des signaux fournis par les moyens 8 d'analyse des gaz des fumées. In this first embodiment, when the installation further comprises means 8 for analyzing flue gas flowing inside the installation, said flue gas analysis means 8 being able to emit signals , in particular electrical, depending on the result of the analysis, the smoke generator 1 is equipped with means for adjusting the air supply rate of the burner 2 of the smoke generator 1, said adjustment means being configured to be controlled from the signals provided by the means 8 for analyzing the gases of the fumes.
Le principe de fonctionnement d'une telle installation est le suivant. Le brûleur 2, alimenté en air et en combustible, tel que fuel ou gaz, assure le mélange du combustible et du comburant et les injecte dans la chambre de combustion de la chaudière où la combustion du mélange entraîne la formation de fumées. The operating principle of such an installation is as follows. The burner 2, supplied with air and fuel, such as fuel or gas, ensures the mixing of the fuel and the oxidant and injected into the combustion chamber of the boiler where the combustion of the mixture leads to the formation of fumes.
Ces fumées sont évacuées à l'aide d'un orifice ou sortie 1A d'évacuation des fumées de la chambre de combustion du générateur 1 de fumées. Elles traversent l'unité 4 de traitement de fumées formée d'un réacteur disposé en série avec un filtre. Au cours de ce passage, au moins une partie des éléments polluants et toxiques contenus dans les fumées sont éliminés puisque retenus par le filtre ou entrés en réaction chimique avec les éléments du réacteur. Les fumées arrivent ensuite dans l'espace 5 de confinement avant d'être entraînées en direction du générateur de fumées pour être réintroduites par une entrée représentée en 3 aux figures dans la chambre de combustion du générateur au plus près de la flamme du brûleur, c'est-à-dire dans la zone d'injection par ledit brûleur du mélange air/combustible dans ladite chambre de combustion. Pour faciliter cette recirculation, des moyens de circulation forcée d'air, tels qu'un ventilateur, sont prévus sur le circuit de circulation des fumées de ladite installation. Les moyens d'analyse des gaz permettent d'arrêter le fonctionnement du brûleur ou de réduire le débit d'alimentation en air du brûleur lorsque les résultats desdits moyens d'analyse indiquent une saturation des fumées par exemple en raison d'un taux extrêmement élevé en dioxyde de carbone ou monoxyde de carbone. These fumes are evacuated using an orifice or outlet 1A flue gas from the combustion chamber of the generator 1 fumes. They pass through the flue gas treatment unit 4 formed of a reactor arranged in series with a filter. During this passage, at least part of the pollutants and toxic elements contained in the fumes are removed since retained by the filter or in chemical reaction with the elements of the reactor. The fumes then arrive in the confinement space 5 before being driven towards the smoke generator to be reintroduced by an inlet shown at 3 in the figures in the combustion chamber of the generator as close as possible to the burner flame. that is to say in the injection zone by said burner of the air / fuel mixture in said combustion chamber. To facilitate this recirculation, forced air circulation means, such as a fan, are provided on the flue circulation circuit of said installation. The gas analysis means make it possible to stop the operation of the burner or to reduce the air supply rate of the burner when the results of said analysis means indicate a saturation of the fumes for example due to an extremely high rate carbon dioxide or carbon monoxide.
Dans un second mode de réalisation conforme à celui représenté à la figure 1, l'unité 4 de traitement est disposée sur une branche 9 obturable de dérivation de la portion de circuit de circulation de fluide s'étendant depuis la sortie 1A d'évacuation des fumées du générateur 1 de fumées jusqu'à la sortie 6 de l'espace 5 de confinement alimentant le circuit 7 de recirculation. La branche 9 de dérivation est raccordée en entrée à l'espace 5 de confinement et débouche, après traversée de l'unité 4 de traitement, à l'air libre. In a second embodiment in accordance with that shown in FIG. 1, the treatment unit 4 is disposed on a branch 9 which can be closed bypassing the portion of the fluid circulation circuit extending from the outlet 1A for evacuation. smoke from the smoke generator 1 to the outlet 6 of the confinement space 5 supplying the recirculation circuit 7. The bypass branch 9 is connected at the entrance to the confinement space 5 and opens, after passing through the treatment unit 4, in the open air.
Dans un second mode de réalisation, lorsque l'installation est du type comportant en outre des moyens 8 d'analyse des gaz des fumées circulant à l'intérieur de l'installation, lesdits moyens 8 d'analyse des gaz des fumées étant aptes à émettre des signaux, en particulier électriques, en fonction du résultat de l'analyse, l'organe 10 d'obturation de la branche 9 de dérivation est un organe pilotable à partir des signaux émis par lesdits moyens 8 d'analyse des gaz des fumées. In a second embodiment, when the installation is of the type further comprising means 8 for analyzing flue gas flowing inside the installation, said flue gas analysis means 8 being suitable for emit signals, in particular electrical, depending on the result of the analysis, the closure member 10 of branch branch 9 is a controllable member from the signals emitted by said means 8 for analyzing flue gases .
Ainsi, le fonctionnement d'une telle installation peut être le suivant. A nouveau, le brûleur 2 réalise le mélange air/combustible avant d'injecter ce mélange dans la chambre de combustion de la chaudière. L'inflammation de ce mélange entraîne la production de fumées qui sont évacuées de la chambre de combustion de la chaudière par une sortie 1A d'évacuation de fumée. Ces fumées pénètrent alors dans l'espace 5 de confinement desdites fumées. Il doit être noté qu'un organe d'obturation peut être prévu sur la liaison entre sortie 1A d'évacuation de fumées de la chambre de combustion de la chaudière et entrée dans l'espace 5 de confinement des fumées pour éviter un refoulement des fumées dans la chambre de combustion de la chaudière. Les gaz peuvent être analysés dans cet espace 5 de confinement des fumées à l'aide de moyens 8 d'analyse des gaz. Si les résultats de l'analyse sont corrects, alors la totalité des fumées est évacuée de la zone 5 de confinement des fumées par la sortie 6 dudit espace 5 de confinement et emprunte le circuit 7 de recirculation des fumées pour être à nouveau injectée dans la chambre de combustion de la chaudière au niveau du brûleur comme l'illustre la figure 3. Si l'analyse des gaz montre une quantité trop importante d'éléments toxiques ou de polluants dans les gaz des fumées, alors l'organe 10 d'obturation, qui ferme la branche 9 de io dérivation et qui est disposé au niveau de l'espace 5 de confinement des gaz est ouvert pour permettre l'évacuation d'une partie des fumées au niveau de cette branche 9 obturable de dérivation. Cette branche 9 de dérivation traverse l'unité de traitement avant de déboucher à l'air libre. Les fumées sont ainsi traitées avant d'être rejetées dans l'atmosphère. Dès que les résultats 15 d'analyse sont de nouveau conformes à ceux attendus, l'organe 10 d'obturation de la branche 9 obturable est refermé et les fumées empruntent alors le circuit de recirculation des fumées. Thus, the operation of such an installation can be the following. Again, the burner 2 performs the air / fuel mixture before injecting this mixture into the combustion chamber of the boiler. Inflammation of this mixture leads to the production of fumes which are discharged from the combustion chamber of the boiler through a smoke outlet 1A. These fumes then enter the confinement space 5 of said fumes. It should be noted that a shutter member may be provided on the link between the smoke outlet 1A discharge of the combustion chamber of the boiler and entry into the space 5 of smoke containment to prevent a discharge of fumes in the combustion chamber of the boiler. The gases can be analyzed in this flue gas containment space using gas analysis means 8. If the results of the analysis are correct, then all the smoke is removed from the smoke confinement zone 5 by the outlet 6 of the said confinement space 5 and takes the flue gas recirculation circuit 7 to be injected again into the combustion chamber of the boiler at the burner as shown in Figure 3. If the gas analysis shows too much toxic elements or pollutants in the flue gas, then the shutter member 10 , which closes branch branch 9 and which is disposed at the space 5 of gas containment is open to allow the evacuation of a portion of the fumes at the branch 9 closable bypass. This branch 9 bypass passes through the processing unit before opening into the open air. The fumes are thus treated before being released into the atmosphere. As soon as the analysis results are again in accordance with those expected, the closing member 10 of the closable branch 9 is closed and the fumes then take the flue gas recirculation circuit.
Indépendamment du mode de réalisation retenu, de préférence, l'espace 5 de 20 confinement des fumées est délimité à l'aide d'une structure creuse dont le volume intérieur est compartimenté à l'aide de chicanes. Dans un mode de réalisation particulier, cet espace 5 de confinement des fumées peut être délimité à l'aide d'une structure gonflable. Cet espace 5 de confinement peut être semi-enterré ou complètement enterré. 25 Independently of the embodiment chosen, preferably, the smoke confinement space 5 is delimited by means of a hollow structure the internal volume of which is compartmentalized by means of baffles. In a particular embodiment, this space 5 of smoke containment can be delimited by means of an inflatable structure. This confinement space 5 can be semi-buried or completely buried. 25
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