FR3059565A1 - Dispositif d'evaporation et/ou de melange d'un liquide precurseur d'un catalyseur pour amelioration d'une combustion - Google Patents
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Abstract
Dispositif (100) d'évaporation et/ou de mélange d'un précurseur d'un catalyseur pour amélioration d'une combustion, caractérisé en ce qu'il comprend: - un média (16), comprenant des fibres de cellulose et/ou des fibres tissées, comme certains types de coton, - une première entrée pour un gaz de transport, - une deuxième entrée pour un précurseur d'un catalyseur, orientée vers le média (16), - une sortie pour un gaz, de sorte qu'au moins une partie du précurseur d'un catalyseur soit apte à une évaporation et/ou un mélange avec le gaz de transport au niveau du média (16) et se trouve présent dans le gaz de transport en sortie du dispositif.
Description
© N° de publication : 3 059 565 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 61796 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE © Int Cl8 : B 01 D 53/90 (2017.01), B 01 J 31/20
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 01.12.16. | (© Demandeur(s) : ECOSOFTEC Société par actions |
| (© Priorité : | simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : RAVIX JEAN-PIERRE. | |
| ©) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 08.06.18 Bulletin 18/23. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
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| ©) Demande(s) d’extension : | (© Mandataire(s) : NOVAIMO. |
DISPOSITIF D'EVAPORATION ET/OU DE MELANGE D'UN LIQUIDE PRECURSEUR D'UN CATALYSEUR POUR AMELIORATION D'UNE COMBUSTION.
FR 3 059 565 - A1
©) Dispositif (100) d'évaporation et/ou de mélange d'un précurseur d'un catalyseur pour amélioration d'une combustion, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un média (16), comprenant des fibres de cellulose et/ ou des fibres tissées, comme certains types de coton,
- une première entrée pour un gaz de transport,
- une deuxième entrée pour un précurseur d'un catalyseur, orientée vers le média (16),
- une sortie pour un gaz, de sorte qu'au moins une partie du précurseur d'un catalyseur soit apte à une évaporation et/ou un mélange avec le gaz de transport au niveau du média (16) et se trouve présent dans le gaz de transport en sortie du dispositif.
• 30
Dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un liquide précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion
La présente invention porte sur un dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un catalyseur, et sur un système thermique mettant en jeu un combustible à chaîne carbonée, notamment une chaudière, intégrant un tel dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un catalyseur. Elle porte aussi sur un procédé de mélange d’un catalyseur.
Une solution de l’état de la technique est décrite dans le document FR2837214, qui préconise de mélanger des vapeurs d’un précurseur d’un catalyseur, notamment du type méthyl cyclopentadienyl manganèse tricarbonyl, à un comburant, notamment de l’air, utilisé dans un processus de combustion dans une chaudière. Dans cette dernière, ce mélange de comburant avec un catalyseur issu de son précurseur permet de diminuer la pollution générée. Le moyen de mélange décrit dans ce document fait appel à une première étape de mélange des vapeurs catalytique à l’air d’un comburant utilisé dans la chaudière et une seconde étape d’injection de fines gouttelettes de l’agent catalytique directement dans le combustible. La solution décrite dans ce document est complexe.
Un objet général de l’invention est de proposer une solution plus performante permettant d’améliorer la combustion dans un système thermique, notamment de réduire la pollution engendrée par la combustion et d’en accroître l’efficacité énergétique.
Plus précisément le but de l’invention est de proposer une solution technique performante permettant d’alimenter une chaudière, un four ou un incinérateur, et tout autre système thermique sur lequel l’invention est applicable, par un catalyseur.
A cet effet, l’invention repose sur un dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion, caractérisé en ce qu’il comprend:
- un média, comprenant des fibres de cellulose et/ou des fibres tissées, comme certains types de coton,
- une première entrée pour un gaz de transport,
- une deuxième entrée pour un précurseur d’un catalyseur, orientée vers le média,
- une sortie pour un gaz, de sorte qu’au moins une partie du précurseur d’un catalyseur soit apte à une évaporation et/ou un mélange avec le gaz de transport au niveau du média et se trouve présent dans le gaz de transport en sortie du dispositif.
La première entrée pour un gaz de transport et la deuxième entrée pour un catalyseur peuvent être dirigées vers une première face du média, et la sortie pour un gaz peut être agencée depuis la seconde face du média, de sorte que le gaz de transport entrant par la première entrée traverse le média et en ressorte par la sortie pour un gaz en transportant au moins une partie du catalyseur dans sa phase gazeuse.
Le média peut être est semi-rigide, notamment cartonné, plié en accordéon et maintenu en sandwich entre un support extérieur et un support intérieur.
Le support extérieur et le support intérieur peuvent former des surfaces fermées autour d’un même axe longitudinal, notamment cylindrique, délimitant ainsi un logement pour le support du média.
Une première extrémité du support intérieur dans un plan sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal peut être fermée et la seconde extrémité peut être ouverte pour permettre l’agencement de la première entrée pour le gaz de transport et de la seconde entrée pour le catalyseur.
Le dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur peut comprendre un bloc mélangeur formé du média et des supports extérieur et intérieur et ledit bloc mélangeur peut être mobile, notamment en rotation autour de son axe longitudinal.
Les supports extérieur et intérieur peuvent être poreux pour permettre l’entrée d’un flux de gaz de transport vers le média au travers le support intérieur et sa sortie au travers le support extérieur.
Les supports extérieur et intérieur peuvent être insérés dans un tube ouvert sur l’une de ses bases, de sorte à former une entrée fixe pour le flux de gaz de transport, et fermé sur la base opposée, de sorte à disposer d’un moyen de maintien et mise en mouvement des supports extérieur et intérieur.
Le dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion peut comprendre un réservoir pour précurseur de catalyseur, une pompe de catalyseur, et une canule d’injection, la canule d’injection s’étendant depuis réservoir vers la deuxième entrée pour un catalyseur orientée vers le média.
Le réservoir peut contenir un précurseur d’un catalyseur formé d’un composé organométallique.
Le dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion peut comprendre une turbine et un réchauffeur pour gaz, lesquels sont apte à conduire un gaz de transport vers la première entrée pour un gaz de transport.
Le dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion peut comprendre une première vanne de registre disposée en amont de la première entrée pour le gaz de transport et une deuxième vanne de registre disposée sur une conduite de sortie agencée à la sortie pour un gaz de sorte à régler le flux de gaz sortant et ainsi le catalyseur emporté par le gaz sortant par la conduite de sortie.
L’invention porte aussi sur une chaudière, incinérateur, four ou tout autre système thermique mettant en jeu un combustible à chaîne carbonée, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion tel que décrit précédemment.
L’invention porte aussi sur un procédé d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes:
- apporter un précurseur de catalyseur liquide sur un média comprenant des fibres de cellulose et/ou des fibres tissées, comme certains types de coton;
- conduire un gaz de transport d’un précurseur d’un catalyseur au niveau du média de sorte à obtenir le mélange d’au moins une partie du précurseur d’un catalyseur dans le gaz de transport.
Le précurseur de catalyseur peut être liquide et peut comprendre un composé organométallique, notamment un composant méthyl cyclopentadienyle manganèse tricarbornyle.
Le précurseur de catalyseur peut être maintenu à une température et/ou chauffé dans le réservoir à une température comprise entre 10 et 50 °C et le gaz de transport peut être à une température comprise entre 40 et 70 °C au niveau de la première entrée pour le gaz de tansport.
Le procédé de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion peut comprendre une étape de régulation de la quantité de catalyseur mélangé à partir de tout ou partie des paramètres suivants :
- Le régime de fonctionnement d’un système thermique où se déroule la combustion où est mis en œuvre le procédé ;
- Le choix de la surface et de la nature du média ;
- La température du catalyseur stocké dans le réservoir ;
- La vitesse d’aspiration du catalyseur depuis le réservoir ;
- La vitesse de rotation des supports extérieur et intérieur ;
- Le débit du gaz de transport pour catalyseur traversant le média ;
- La température du gaz de transport pour catalyseur traversant le média.
Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d’un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
La figure 1 représente deux vues en perspectives ouvertes de côté d’un dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 représente une vue de face en coupe selon un plan vertical du dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon le mode de réalisation de l’invention.
La figure 3a représente une vue en perspective d’un bloc mélangeur du dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur selon le mode de réalisation.
La figure 3b représente une vue de côté d’un bloc mélangeur du dispositif d’évaporation et/ou de mélange selon le mode de réalisation.
La figure 4 représente une vue en coupe transversale du bloc mélangeur montrant le média selon le mode de réalisation.
L’invention s’applique à tout type de dispositif de destruction ou de production thermique faisant appel à tous types de combustibles. De manière non limitative, le concept sous-jacent au dispositif décrit est adapté à tout dispositif faisant appel à un gaz vecteur du transport d’un précurseur d’un catalyseur afin d’améliorer le processus de combustion. Le terme de chaudière est utilisé pour une raison de simplification, de manière non limitative. Le concept décrit, adapté pour une chaudière, étant naturellement adapté plus largement à tout dispositif intégrant une combustion. Le terme « catalyseur >> sera parfois utilisé pour une raison de simplification pour désigner un « précurseur de catalyseur >>.
La figure 1 représente un dispositif 100 d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion. Ce dispositif se présente sous la forme d’une machine comportant un sousensemble hydraulique 1 dans sa partie inférieure et un sous-ensemble aéraulique dans sa partie supérieure. Cette machine comprend une turbine 20 montée dans un boîtier pour recevoir l’entrée d’un gaz vecteur du transport d’un précurseur d’un catalyseur, notamment de l’air extérieur filtré au moyen d’un dispositif de filtration 26, et une conduite de sortie 30 apte à laisser sortir le gaz vecteur du transport d’un catalyseur chargé en vapeur de précurseur d’un catalyseur hors de ladite machine. Cette machine est disposée dans un boîtier 50 l’entourant et la supportant.
La turbine 20 est disposée de sorte à pousser le gaz vecteur du transport d’un précurseur d’un catalyseur à travers un réchauffeur 21. La conduite de sortie 30 est munie d’une vanne de registre de sortie 31. Elle est montée en parallèle d’une conduite de sortie by-pass. Elle est munie d’une interface adaptée pour la connexion d’une conduite vers une chambre de combustion d’une chaudière.
Le sous-ensemble hydraulique 1, visible sur les figures 1 et 2, comprend un réservoir 2 pour catalyseur. Ce réservoir 2 est monté au-dessus d’un bac de rétention 3. Ces deux éléments sont adaptés pour le stockage d’un précurseur d’un catalyseur sous forme liquide, notamment un organométallique. Un dispositif de détection du niveau de liquide, notamment un détecteur de niveau 5, est positionné sur le haut du réservoir 2 de sorte à connaître la quantité de catalyseur disponible dans le réservoir 2. Dans le mode de réalisation présenté, le détecteur de niveau 5 permet le déclenchement d’une alerte lorsque le stock de catalyseur descend sous une valeur de seuil prédéfinie.
Le sous-ensemble hydraulique 1 comprend une canule d’injection 4, représentée sur la figure 2, comportant deux extrémités. Sa première extrémité est liée à une pompe de catalyseur 14. Sa deuxième extrémité est munie de plusieurs sorties de sorte à délivrer le catalyseur sous forme de goutte-à-goutte, comme cela est illustré sur la figure 4. La canule d’injection 4 est agencée de sorte à conduire le catalyseur vers un bloc mélangeur 13, lequel est décrit plus bas. Le débit du catalyseur dans la canule d’injection 4 est contrôlé par la pompe de précurseur d’un catalyseur 14. Ce dispositif permet une distribution très précise et contrôlée de la quantité de liquide. En effet, le dispositif 100 est muni d’une pompe de précurseur d’un catalyseur 14 couplée à un débitmètre, de sorte à permettre une alimentation contrôlée du bloc mélangeur 13 en catalyseur liquide. Ce mode de réalisation permet de distribuer une quantité de liquide en continu dans une plage allant de quelques grammes par heure, notamment 5 g/h à quelques kilogrammes par heure, notamment 5 kg/h, et ceci avec une précision au gramme près sur une heure de fonctionnement.
Les figures 3a et 3b représentent plus particulièrement le bloc mélangeur 13, formé d’un cylindre 17 et d’un média 16. Le média 16 est agencé au sein de ce bloc mélangeur, dans un logement formé par le cylindre 17. Ce dernier comprend une extrémité 18 ouverte, dans un plan perpendiculaire à son axe. Le bloc mélangeur 13 est muni d’une première entrée pour un gaz de transport, dirigée vers une première face du média 16. Le bloc mélangeur 13 est muni d’une deuxième entrée pour un précurseur d’un catalyseur, de même dirigée vers la première face du média 16. Ces deux entrées, non représentées, sont agencées par l’extrémité 18 ouverte du cylindre 17. Le bloc mélangeur 13 est muni d’une sortie, au niveau de la surface périphérique extérieure du cylindre 17, du côté de l’autre face du média 16, et orientée vers la conduite de sortie 30 du dispositif, de sorte que le gaz de transport entrant dans le bloc mélangeur traverse le média 16 pour atteindre la sortie du dispositif.
Plus précisément, selon le mode de réalisation, le cylindre 17 est constitué d’un support extérieur 171 et d’un support intérieur 172, de formes cylindriques coaxiales, lesquels délimitent un logement entre leurs surfaces en vis-à-vis pour le positionnement du média 16. Les supports extérieur 171 et intérieur 172 sont formés en tôle fine métallique ou synthétique. Les supports extérieur 171 et intérieur 172 sont poreux de sorte à laisser passer un flux de gaz.
Le média 16, visible sur la figure 4, est semi-rigide et enroulé sur luimême. Il est pris en sandwich entre les deux supports extérieur 171 et intérieur 172. Le média 16 est cellulosique. Il est constitué en tout ou partie de fibres de cellulose. En variante, il peut comprendre des fibres tissées. Avantageusement, ces fibres tissées sont compatibles avec le liquide précurseur d’un catalyseur, comme certains types de coton. De préférence, le média est intégralement constitué de fibres de cellulose et/ou de fibres tissées. En variante, il pourrait comprendre d’autres matériaux combinés aux fibres de cellulose et/ou tissées. Les fibres de cellulose et/ou tissées occupent avantageusement au moins 50% du volume du média 16. De plus, le média 16 est de préférence cartonné, semi-rigide, plié en accordéon. Le média 16 ainsi agencé possède une surface déployée significativement plus grande que la surface apparente du cylindre 17. Il absorbe les fluides liquides et il sèche lorsqu’il est soumis à un gaz chaud. Le média 16 possède une texture, une surface ainsi que des caractéristiques intrinsèques telles que la mouillabilité, la capillarité et la tenue mécanique permettant de laisser passer le débit de gaz auquel il est soumis. La composition chimique du média 16 est telle qu’il ne subit pas de dégradation chimique de la part du précurseur d’un catalyseur liquide ou de la part du gaz avec lesquels il est en contact. Le média 16 est choisi en un matériau apte à supporter la température et la pression du gaz nécessaire à évaporer le catalyseur liquide. Le média 16 est tendu sur un cadre adapté avec une géométrie proche de celle du cylindre 17.
Plus généralement, d’autres configurations sont imaginables pour permettre la déposition sur une surface importante de catalyseur liquide, répartie dans le volume compris dans le cylindre 17. Notamment, le média 16 peut être pris en sandwich entre des supports 171, 172 formant une spirale de sorte à augmenter la surface du média 16 sans augmenter l’encombrement pris par le cylindre 17. Un autre mode de réalisation fait intervenir un média possédant sur sa surface des ouvertures ou des orifices permettant le passage du gaz à travers le média sans entrer en contact avec ce dernier.
Le sous-ensemble aéraulique comprend un système mélangeur 11 représenté sur les figures 1 et 2. Le système mélangeur 11 comprend le bloc mélangeur 13 et un tube 15 dans lequel est agencé le bloc mélangeur 13. Le système mélangeur 11 est disposé dans le prolongement du réchauffeur 21, de sorte à guider un gaz chauffé à travers le bloc mélangeur 13. Le gaz ainsi guidé est mis en contact avec le précurseur du catalyseur liquide de sorte à mélanger les vapeurs du précurseur d’un catalyseur produites par le contact du gaz chaud avec le catalyseur. Le tube 15 est ainsi apte à être traversé par un gaz vecteur du transport d’un précurseur d’un catalyseur gazeux, venant du réchauffeur 21, et allant vers la conduite de sortie 30.
Le tube 15 est conçu de sorte à atteindre un haut niveau d’étanchéité et de résistance au souffle en cas de surpression. De plus il est calorifugé. Il est monté immobile dans le prolongement du réchauffeur 21 du côté de sa base ouverte, sa base opposée est fermée. Le tube 15 possède sur une partie de sa surface un échappement libre vers la conduite de sortie 30. Le tube 15 comprend un moyen de rotation, notamment une platine mobile, fixé sur sa base fermée. Le tube 15 entoure le cylindre 17, lequel est porté par le moyen de rotation. Le cylindre 17 est ainsi mobile en rotation, par l’intermédiaire dudit moyen de rotation. Le cylindre 17 reçoit dans son volume intérieur tout le gaz vecteur du transport du catalyseur sortant du réchauffeur 21.
En variante, le cylindre 17 est remplacé par un cube ouvert sur l’une de ses faces, ou plus généralement peut être remplacé par un quelconque volume creux apte à recevoir un flux de gaz en son sein et possédant une ouverture sur une partie de sa surface pour accueillir ce flux, tout en formant un logement pour un média 16. Le cylindre 17 ou le volume équivalent peut donc être mobile, comme mentionné précédemment. En variante, le cylindre 17 ou le volume équivalent peut être fixe, non mobile, et être associé à une entrée pour un catalyseur fixe ou mobile.
Le dispositif 100 de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion comprend des éléments matériels et/ou logiciel, notamment un coffret électrique 40, permettant la mise en œuvre d’un procédé de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion à partir de la machine décrite plus haut, de manière automatique ou semi-automatique. La mise en œuvre du procédé de mélange se fait par l’intermédiaire de capteurs et d’actionneurs électromécaniques, alimentés électriquement et régulés au moyen de un ou plusieurs automates programmables et contrôlables à distance.
Le fonctionnement du dispositif 100 d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion est décrit ci-dessous.
Le dispositif 100 d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion est destiné à être monté en amont de l’alimentation en comburant d’une chaudière. En variante, le dispositif 100 peut être monté en amont de l’alimentation en comburant d’un four ou de toute autre machine produisant de la chaleur par combustion. Il est disposé sur le parcours du flux d’air comburant entrant dans la chaudière de sorte à ce que tout le comburant, une fois passé à travers le système mélangeur 11, soit sensiblement uniformément chargé en précurseur d’un catalyseur.
En variante, l’air utilisé peut être remplacé par tout autre comburant gazeux ou tout autre gaz de transport. De plus, il est possible selon un mode de réalisation alternatif que le comburant chargé en précurseur d’un catalyseur représente une partie seulement du fluide aéraulique entrant dans la chambre de combustion et qu’une autre partie du comburant entrant dans la chambre de combustion vienne d’un dispositif autre que le dispositif 100 décrit dans ce mode de réalisation.
Le précurseur d’un catalyseur liquide stocké dans le réservoir de catalyseur 2 est pompé par la pompe de catalyseur 14 et est disposé sur toute la longueur du média 16 par l’intermédiaire des sorties se trouvant sur la deuxième extrémité de la canule d’injection 4. La quantité de précurseur d’un catalyseur liquide présente dans le volume formé par le média 16 dépend de paramètres externes, tel que le débit de la pompe de catalyseur 14 et de paramètres internes tels que les caractéristiques du média 16, notamment la taille des pliures, la texture et la surface ainsi que la mouillabilité et la capillarité.
La solution décrite présente l’avantage de mélanger un précurseur d’un catalyseur à un gaz vecteur du transport de ce précurseur. Avantageusement, mais non nécessairement, le gaz vecteur du transport du précurseur d’un catalyseur évapore ledit précurseur se trouvant sous forme liquide dans le média 16.
Le média 16 supporté par les parois du cylindre 17 est mis en mouvement par l’intermédiaire du moyen de rotation sur lequel est fixé le cylindre 17. Le mouvement du cylindre 17 permet de disperser le précurseur d’un catalyseur liquide sur toute la surface du média 16, ou en tous cas d’augmenter sa surface de distribution sur le média 16. En variante, le cylindre 17 peut rester en position immobile et le précurseur d’un catalyseur liquide peut être dispersé par l’intermédiaire d’une canule d’injection 4 mobile par rapport au média 16. Dans une autre variante, le cylindre supportant le média 16 et la canule d’injection 4 sont montés immobiles l’un par rapport à l’autre, la deuxième extrémité de la canule d’injection 4 étant agencée de sorte à disperser le précurseur d’un catalyseur liquide sur tout ou partie de la surface du média 16, grâce par exemple à une multitude de points de sortie (ouvertures) et par l’intermédiaire des turbulences du flux qui provoque une distribution aléatoire, donc répartie, du liquide.
Un flux d’air est poussé par la turbine 20 à travers un réchauffeur 21 et une vanne de registre d’entrée 22 avant d’entrer dans la partie interne du bloc mélangeur 13 délimitée par le support intérieur 172. L’air chaud est ainsi poussé à travers un volume imbibé de précurseur d’un catalyseur liquide dans le média 16. L’air chaud évapore au moins une partie du précurseur d’un catalyseur en traversant ce média 16. L’air ainsi chargé en vapeurs du précurseur d’un catalyseur contenu dans le tube 15 est forcé à travers le média 16 vers un échappement libre 33 se terminant par un clapet anti retour 34. Une fois passé le clapet anti retour 34, l’air chargé en vapeur de précurseur d’un catalyseur se dirige vers la conduite de sortie 30 ou vers une conduite de sortie 32 selon la position de la vanne de registre de sortie 31.
L’invention porte aussi sur un procédé d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion, qui comprend la détermination de plusieurs paramètres du dispositif de sorte à obtenir en sortie un mélange comprenant une quantité précise souhaitée de catalyseur dans le comburant. Notamment, selon une première étape, le média 16 est choisi selon sa nature et sa surface, ceci afin d’avoir la capillarité souhaitée et une tenue suffisante au flux du gaz vecteur du transport d’un précurseur d’un catalyseur.
Selon le mode de réalisation décrit, la vitesse d’aspiration du précurseur d’un catalyseur liquide depuis le réservoir 2 ainsi que la vitesse de rotation du cylindre 17 sont des paramètres sous contrôle de sorte à mélanger la quantité voulue de précurseur d’un catalyseur dans un gaz de transport. Selon le mode de réalisation, le précurseur d’un catalyseur est maintenu à une température et/ou chauffé dans le réservoir 2 par l’intermédiaire d’un corps de chauffe. Avantageusement, selon le mode de réalisation, la température du précurseur d’un catalyseur liquide stocké dans le réservoir 2 est comprise entre 10 et 50 °C. De plus, la température du gaz chauffé est comprise entre 40 et 70°C.
Le procédé comprend aussi le contrôle du débit de précurseur d’un catalyseur liquide introduit dans le média 16 et ainsi que le contrôle du débit et de la température du gaz vecteur du transport du précurseur d’un catalyseur entrant en contact avec le média 16. Pour cela, le procédé peut comprendre une étape d’adaptation de la quantité de catalyseur à transmettre à une chaudière en fonction du régime de fonctionnement de cette chaudière (plus généralement en fonction de la charge du système thermique associé). Cette quantité de catalyseur peut être maximale à plein régime, et minimale au régime minimal. Entre les deux, la loi de variation de la quantité de catalyseur en fonction du régime peut être prédéterminée, par exemple linéaire. Par ce biais, un système thermique peut transmettre une donnée numérique représentative de son régime à un calculateur associé au dispositif d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur. Ce dernier calcule automatiquement la quantité de catalyseur souhaitée en sortie en fonction de ce régime. II régule ainsi les différents paramètres du dispositif, pour obtenir la quantité de catalyseur souhaitée en sortie.
Ces étapes permettent d’adapter le dispositif 100 afin de l’utiliser sur un système thermique mettant en jeu un combustible à chaîne carbonée, notamment sur des chaudières de différentes puissances ou des fours ou des moteurs.
Le dispositif 100 de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion comprend avantageusement une jauge pour connaître la quantité de précurseur d’un catalyseur présent dans le réservoir 2, de sorte à permettre un comptage horaire automatique ou semi-automatique de la consommation de catalyseur, complémentaire au comptage instantané très précis de la pompe de précurseur de catalyseur 14, et le déclenchement automatique d’une alerte lorsque le stock de catalyseur descend sous une valeur de seuil prédéfinie, afin d’anticiper le remplissage du réservoir 2.
De manière avantageuse, ce procédé de mélange du précurseur d’un catalyseur est mis en œuvre avec un précurseur d’un catalyseur liquide de type organométallique. Une application très avantageuse consiste à utiliser un précurseur d’un catalyseur qui comprend une concentration de méthyl cyclopentadienyle manganèse tricarbornyle supérieure ou égale à 99% du poids total du précurseur d’un catalyseur.
Cette solution atteint bien les objets recherchés et permet une augmentation du rendement de combustion d’une chaudière ou de toute autre machine faisant intervenir une combustion. La solution proposée permet en outre une réduction des émissions polluantes par l’amélioration d’une combustion.
La solution décrite présente l’avantage d’une évaporation efficace du catalyseur produite par le comburant, qui devient ainsi le vecteur de transport des vapeurs du catalyseur. En variante, le comburant est le vecteur de transport d’un précurseur d’un catalyseur sous forme liquide, le catalyseur pouvant notamment se trouver en tout ou partie sous la forme de gouttelettes.
Avantageusement, la taille du système mélangeur 11 permet de réduire l’encombrement du dispositif 100 de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion.
La solution technique présentée est applicable pour des chaudières fonctionnant dans une gamme de puissance allant de quelques kW à des dizaines de MW. La solution peut aussi être implémentée sur une centrale thermique, allant même jusqu’à une production élevée de quelques centaines de MWth.
Claims (17)
- Revendications1. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion, caractérisé en ce qu’il comprend:- un média (16), comprenant des fibres de cellulose et/ou des fibres tissées, comme certains types de coton,- une première entrée pour un gaz de transport,- une deuxième entrée pour un précurseur d’un catalyseur, orientée vers le média (16),- une sortie pour un gaz, de sorte qu’au moins une partie du précurseur d’un catalyseur soit apte à une évaporation et/ou un mélange avec le gaz de transport au niveau du média (16) et se trouve présent dans le gaz de transport en sortie du dispositif.
- 2. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la première entrée pour un gaz de transport et la deuxième entrée pour un catalyseur sont dirigées vers une première face du média (16), et en ce que la sortie pour un gaz est agencée depuis la seconde face du média (16), de sorte que le gaz de transport entrant par la première entrée traverse le média (16) et en ressorte par la sortie pour un gaz en transportant au moins une partie du catalyseur dans sa phase gazeuse.
- 3. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le média (16) est semi-rigide, cartonné, plié en accordéon et maintenu en sandwich entre un support extérieur (171) et un support intérieur (172).
- 4. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support extérieur (171) et le support intérieur (172) forment des surfaces fermées autour d’un même axe longitudinal, notamment cylindrique, délimitant ainsi un logement (17) pour le support du média (16).
- 5. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une première extrémité du support intérieur (172) dans un plan sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal est fermée et en ce que la seconde extrémité est ouverte pour permettre l’agencement de la première entrée pour le gaz de transport et de la seconde entrée pour le catalyseur.
- 6. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu’il comprend un bloc mélangeur (13) formé du média (16) et des supports extérieur (171) et intérieur (172) et en ce que ledit bloc mélangeur (13) est mobile, notamment en rotation autour de son axe longitudinal.
- 7. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les supports extérieur (171) et intérieur (172) sont poreux pour permettre l’entrée d’un flux de gaz de transport vers le média (16) au travers le support intérieur (172) et sa sortie au travers le support extérieur (171).
- 8. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les supports extérieur (171) intérieur (172) sont insérés dans un tube (15) ouvert sur l’une de ses bases, de sorte à former une entrée fixe pour le flux de gaz de transport, et fermé sur la base opposée, de sorte à disposer d’un moyen de maintien et mise en mouvement des supports extérieur (171 ) et intérieur (172).
- 9. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un réservoir (2) pour précurseur de catalyseur, une pompe de catalyseur (14), et une canule d’injection (4), la canule d’injection s’étendant depuis réservoir (2) vers la deuxième entrée pour un catalyseur orientée vers le média (16).
- 10. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le réservoir (2) contient un précurseur d’un catalyseur formé d’un composé organométallique.
- 11. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une turbine (20) et un réchauffeur (21) pour gaz, lesquels sont apte à conduire un gaz de transport vers la première entrée pour un gaz de transport.
- 12. Dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une première vanne de registre (22) disposée en amont de la première entrée pour le gaz de transport et une deuxième vanne de registre (31) disposée sur une conduite de sortie (30) agencée à la sortie pour un gaz de sorte à régler le flux de gaz sortant et ainsi le catalyseur emporté par le gaz sortant par la conduite de sortie (30).
- 13. Chaudière, incinérateur, four ou tout autre système thermique mettant en jeu un combustible à chaîne carbonée, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif (100) d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- 14. Procédé d’évaporation et/ou de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes:- apporter un précurseur de catalyseur liquide sur un média (16) comprenant des fibres de cellulose et/ou des fibres tissées, comme certains types de coton;- conduire un gaz de transport d’un précurseur d’un catalyseur au niveau du média (16) de sorte à obtenir le mélange d’au moins une partie du précurseur d’un catalyseur dans le gaz de transport.
- 15. Procédé de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le précurseur de catalyseur est liquide et comprend un composé organométallique, notamment un composant méthyl cyclopentadienyle manganèse tricarbornyle.
- 16. Procédé de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon la revendication 15, caractérisé en ce que le précurseur de catalyseur est maintenu à une température et/ou chauffé dans le réservoir (2) à une température comprise entre 10 et 50 °C et en ce que le gaz de transport est à une tempâature comprise entre 40 et 70 °C au niveau de la première entrée pour legaz de transport.
- 17. Procédé de mélange d’un précurseur d’un catalyseur pour amélioration d’une combustion selon l’une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de régulation de la quantité de catalyseur mélangé à partir de tout ou partie des paramètres suivants :- Le régime de fonctionnement d’un système thermique où se déroule la combustion où est mis en œuvre le procédé ;- Le choix de la surface et de la nature du média (16) ;- La température du catalyseur stocké dans le réservoir (2);- La vitesse d’aspiration du catalyseur depuis le réservoir (2);- La vitesse de rotation des supports extérieur (171 ) et intérieur (172)J- Le débit du gaz de transport pour catalyseur traversant le média (16);- La température du gaz de transport pour catalyseur traversant le média (16).1/3100
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