WO2017198653A1 - Dispositif d'introduction de fumées d'échappement d'un moteur de navire marin dans un laveur - Google Patents

Dispositif d'introduction de fumées d'échappement d'un moteur de navire marin dans un laveur Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a device for introducing exhaust fumes from a marine vessel engine into a scrubber.
  • Marine vessels whether ocean liners or other vessels, primarily use fuel oil as fuel for diesel engines propelling them.
  • This fuel contains up to 5% by weight of sulfur, most often between 0.5 and 3.5% by weight.
  • sulfur is converted into sulfur dioxide (S0 2 ). Therefore, the exhaust fumes of these engines are acidic and harmful. It is therefore necessary for the ship to incorporate means to reduce sulfur dioxide emissions from these fumes before discharging them into the atmosphere.
  • the most commonly proposed technology for capturing the sulfur dioxide present in the exhaust fumes on a ship is to wash these fumes with seawater. This technique is carried out by scrubbers using alkalinity seawater to neutralize sulfur dioxide, usually without the need for additional neutralization reagent.
  • the exhaust fumes emitted by diesel engines are, however, very hot, their temperature up to 450 ° C at the engine outlet and can be much higher than 150 ° C at the inlet of the treatment plant, in particular desulfurization , of these fumes.
  • FIG. 1 shows schematically a scrubber V in which exhaust fumes.
  • F of a motor of a ship are introduced into the bottom of the washer V, being brought to this washer by a vertical chimney C centered on the bottom of the washer. Leaving the chimney C, the fumes F encounter, inside the washer, a protective cone P that prevents any liquid from entering the chimney and upstream upstream of the latter, for reasons of security.
  • dispensing means D dispense, for example by spraying, a washing liquid, constituted or based on seawater.
  • a washing liquid constituted or based on seawater.
  • the flue gases F flowing from bottom to top at inside the scrubber V are first quenched and then purified, the sulfur dioxide they contain solubilizing in the washing liquid flowing from top to bottom, this washing liquid being discharged from the bottom of the scrubber, the case partially recycled at the top of the scrubber, not shown in Figure 1.
  • FIG 2 which details schematically the lower part of the scrubber V, helps to understand the potential problem related to salt constructions mentioned above.
  • the fumes to be treated F which circulate in the chimney C, have a high temperature T F , between 150 and 450 ° C, most often between 250 and 350 ° C.
  • the tubular wall constituting the chimney C has its inner face C1, which then has a temperature greater than 150 ° C.
  • a little liquid L is present and covers the bottom wall of the scrubber, since only a small portion of the washing liquid introduced to the scrubber, not more than 5%, is evaporated.
  • This liquid L is at the equilibrium temperature of the scrubber, denoted T L , which is usually between 30 and 70 ° C.
  • the temperature T L is low, often between 20 and 35 ° C, whereas, in a closed loop, because the salinity of the washing liquid is higher and the recirculation of the washing liquid is higher. liquid are produced, the temperature T L is higher, usually being between 50 and 70 ° C.
  • external heat exchangers can also influence the value of the temperature T L.
  • the wall of this cone is heated by the fumes F while the liquid dripping on the upper face of this wall is much less hot.
  • the risk of encrusting of the upper face of the protective cone P is therefore real, while being less marked than for the outer face CE of the chimney C to the extent that the protective cone P is located too high to be concerned by the majority of liquid splash L and where the protective cone is not the place of a dry-wet interface as between the chimney C and the liquid L.
  • constructions saline candles from top to bottom can be created at the periphery of the cone of protection P.
  • the subject of the invention is a device for introducing exhaust fumes from an engine of a marine vessel into a scrubber, this device being as defined in claim 1.
  • the part of the chimney which is in contact with the liquid present in the bottom of the scrubber of the exhaust fumes emitted by the engine of a marine vessel, is formed by the outer wall of the duct constituting the top of this chimney: the risk of salt encrusting of the outer wall of this duct is strongly limited because, thanks to the thermal insulation provided by the insulation separating the outer wall from the inner wall of this led, the temperature of the outer wall is much lower than that of the inner wall, subjected to the high heat of the fumes to be treated.
  • the invention brings thus an alternative or complementary solution to acoustic devices, of the silent type, which are commonly used to reduce the noise generated by diesel engines.
  • FIG. 1 is a schematic view of a flue gas treatment plant, which relates to the prior art and which was described above;
  • FIG. 2 is a view on a larger scale of the circled detail II of FIG. 1;
  • FIGS. 3 to 5 are views similar to Figure 2, respectively showing three different embodiments of a device according to the invention.
  • the scrubber 1 is functionally or even structurally similar to the scrubber V described above with reference to FIG.
  • the washer 1 is thus generally in the form of a tower which, in use, extends in length vertically.
  • the scrubber 1 At its base, the scrubber 1 has the bottom wall 2, from which rises a peripheral wall of the scrubber, ending in a crest: in use, the exhaust fumes F are introduced by the device of FIG. the scrubber 1, more precisely in the bottom region of the latter, and then, once inside this scrubber, they circulate, from the bottom region of the scrubber, upwards, to its top from where the fumes are evacuated.
  • the fumes are brought into contact with a washing liquid, which is constituted or based on seawater and which is distributed at the top of the washer 1 by ad hoc means, such as the means D mentioned previously with reference to FIG. 1: as explained above, the sulfur oxides of the flue gases F are then captured by the washing liquid, the latter flowing progressively downwards into the bottom region washer 1, from where it is evacuated.
  • a washing liquid noted L
  • the device of FIG. 3 comprises a chimney 10 making it possible to bring the fumes F from the outside to the inside of the scrubber 1, through its bottom wall 2.
  • the chimney 10 extends in a substantially vertical manner , being centered on a geometric axis ZZ, and passes through the bottom wall 2, being arranged on either side of the latter.
  • the downstream outlet of the chimney 10 is located in the bottom region of the washer 1, above and away from the bottom wall 2, while the upstream outlet of the chimney, which is not visible in the figures, is connected to the exhaust outlet of the aforementioned diesel engine.
  • the admission of the flue gases F into the scrubber 1 via the vertical flue 10 is advantageous for the abovementioned treatment plant, embarked on a ship, since this arrangement occupies less space than a lateral introduction of flue gases into a scrubber, such lateral introduction being common for washing columns of power plants on land.
  • the internal diameter of the chimney 10 is between 1000 and 3000 mm, this value depending on the size of the washer 1. In practice, this diameter is chosen from so that the flue gases F circulate in the chimney at a speed typically between 10 and 50 m / s.
  • the chimney 10 has a different structure for respectively its lower part and its upper part.
  • the chimney 10 comprises, in the lower part, a simple sheath 1 1, for example tubular and circular base, centered on the Z-Z axis.
  • This sheath 1 1 extends completely outside the washer 1, being arranged below the bottom wall 2, at least for the portion of this sheath, which is turned towards the bottom wall 2.
  • sheath 1 1 is made of a material resistant to a temperature of at least 350 ° C.
  • the chimney 10 comprises a duct 12 with multiple walls.
  • This duct 12 thus comprises:
  • an inner wall 12.1 which is made of a material resistant to a temperature of at least 350 ° C. and which extends in the upward extension of the wall of the sheath 11, for example being made of material with the wall of this sheath, and
  • the duct 12 is arranged inside the scrubber
  • H int a height, denoted H int , equal to at least 300 mm.
  • the portion of the duct 12, which is in contact with the flue gas F circulating inside the chimney 10, consists exclusively of its inner wall 12.1, while the duct portion, which is in contact with both the liquid L covering the bottom wall 2 of the washer 1 and the splash from this liquid L, is constituted exclusively by its outer wall 12.2.
  • the inner wall 12.1 of the duct 12 is carried by the flue gas F at a temperature greater than 150 ° C.
  • the insulation 12.3, interposed between this inner wall 12.1 and the outer wall 12.2 limits the temperature of the flue gas.
  • the outer wall 12.2 is thus advantageously maintained at a temperature below 70 ° C.
  • the risk of encrusting of the stack 10 by the salts contained in the liquid L is significantly reduced, the temperature of the outer wall 12.2 of the pipe 1 remaining at a value close to or substantially equal to that of the temperature of this liquid L.
  • the insulator 12.3 is air which is trapped in a closed chamber, defined by the conduit 12 between its inner walls 12.1 and 12.2 outer.
  • the aforementioned closed chamber may contain an insulating material, such as rockwool or the like.
  • this outer wall 12.2 of the conduit 12 is in contact with the liquid L which is loaded with chlorides and which is sometimes acidic
  • this outer wall 12.2 is made of a material resistant to corrosion, in particular a metal alloy like 354SMO alloy. In practice, this alloy can be used to make both the outer walls 12.2 and inner 12.1 of the duct 12 and the sheath January 1.
  • the device of FIG. 4 is functionally similar to that of FIG. 3 and thus comprises a vertical chimney 20 for feeding flue gases F inside the scrubber 1.
  • a lower part of the chimney 20 consists of a sheath 21, which is similar to the sheath 11.
  • An upper part of the chimney 20 consists of a duct 22 with multiple walls, which passes through the bottom wall 2 of the scrubber 1 and which extends in length upwards from this bottom wall 2 over a height H int which is at least 300 mm.
  • the sheath 21 and the inner 22.1 and outer walls 22.2 of the duct 22 are for example made of a metal alloy, resistant to both corrosion and at a temperature of at least 350.degree. it is not necessary for these elements 21, 22.1 and 22.2 to be made of the same material as long as, on the one hand, the material of the outer wall 22.2 of the conduit 22 resists corrosion and, on the other hand, the material of the sheath 21 and the inner wall 22.1 of the conduit 22 withstands a temperature of at least 350 ° C.
  • the device of Figure 5 is functionally similar to the devices of Figures 3 and 4, while providing an additional function, namely an acoustic insulation function, and coupled to the thermal insulation function described so far.
  • the device of FIG. 5 comprises a vertical chimney 30 for feeding flue gas F into the interior of scrubber 1, which, at the bottom, includes a sheath 31, similar to sheaths 11 and 21, and in the upper part, a conduit 32 with multiple walls.
  • the conduit 32 passes through the bottom wall 2 of the washer 1, extending on either side of the bottom wall.
  • the conduit 32 is thus partially arranged inside the washer 1, extending lengthwise upwards from the bottom wall 2 over a height H int of at least 300 mm.
  • the duct 32 is partially arranged outside the scrubber 1, extending lengthwise downwards from the bottom wall 2, to a height H ext of at least 1 m.
  • the total height of the duct 32 can reach several meters, for example 5 m.
  • the duct 32 comprises an inner wall 32.1 and an outer wall 32.2, separated from each other by an insulator 32.3 comprising at least one layer of insulating material, such as rockwool or the like. It is understood that, at its terminal portion arranged inside the scrubber 1, the duct 32 avoids the salty encrustation of the chimney 30, for the reasons previously developed in connection with the ducts 12 and 22.
  • the portion of the duct 32 arranged outside the scrubber 1 it makes it possible to attenuate the noise generated by the diesel engine from which the exhaust fumes originate.
  • the acoustic absorption properties of 32.3 insulation are used, if necessary the choice of insulation material for insulation 32.3 which, in addition to providing thermal insulation between the inner 32.1 and outer 32.2, provides acoustic absorption Absorbent in particular frequencies above 160 Hz.
  • the insulation material may advantageously be porous and / or have a thickness E between 50 and 300 mm.
  • the inner wall 32.1 is provided with through orifices 33 which connect the interior of the chimney 30 and the layer or layers of material.
  • the equivalent diameter of the orifices through 33 is so advantageously between 1 and 20 mm, preferably between 1 and 8 mm, more preferably between 2 and 5 mm. Furthermore, by extending over a meter below the bottom wall 2 of the washer 1, the duct 32 contributes significantly to the sound attenuation.
  • the inner wall 32.1 of the duct 32 which is necessarily made of a material resistant to a temperature of at least 350 ° C., consists of a plate perforated or grid, which is secured to the outer wall 32.2 of the duct 32 so as to keep in place the layer or layers of insulating material of the insulation 32.3.
  • this outer wall 32.2 which must necessarily withstand corrosion at least for its end portion arranged inside the washer 1, provides the bulk of the mechanical strength of the conduit 32, being able, if necessary, to be performed in the extension of the sheath 31 and be integral with this sheath.
  • the device of this FIG. 5 comprises, in addition to the chimney 30, a protective cone 40 whose function is to protect the downstream outlet of the chimney 30 against the introduction of liquid into the chimney, while allowing the flue gases F to come out of the chimney.
  • the protective cone 40 which is arranged inside the scrubber 1 by being placed above the downstream outlet of the chimney 30, prevents any liquid falling or dripping from the region in line with the downstream outlet of the outlet. chimney 30 to enter by gravity into this chimney, while allowing the fumes F out of the chimney to bypass it to spread inside the washer 1.
  • the protective cone 40 is important in the sense that, for safety reasons, introduction of liquid into the chimney 30, with a possible rise of liquid towards the diesel engine from which the flue gas F escapes, can not to be tolerated.
  • the latter has a large aperture embodiment, with an apex angle of at least 120 °, being arranged coaxially with the chimney 30.
  • the protective cone 40 is constructed similarly to the duct 32 of the chimney 30. More specifically, the protective cone 40 comprises at the same time:
  • a lower wall 40.1 which is made of a material resistant to a temperature of at least 350 ° C so as to withstand without damage the flow of fumes F which, leaving the chimney 30, meet the bottom wall 40.1, and an upper wall 40.2, on which downward flow of the washing liquid falling from the inside of the scrubber 1 and which, to avoid the appearance of saline constructions on this upper wall 40.2, is separated from the lower wall 40.1 by a insulation 40.3 similar, at least functionally, to insulation 32.3.
  • the insulator 40.3 comprises at least one layer of insulating material, such as rockwool or the like, and its bottom wall 40.1 is provided with through orifices 41 which communicate the interior of the scrubber 1 and this or these layers of insulating material.
  • the dimensioning of the orifices 41 is advantageously similar to that of the orifices 33 and the bottom wall 40.1 of the protective cone 40 can be made in the form of a perforated plate or of a grid retained against the upper wall 40.2 holding in place between them or the layers of the insulation 40.3.

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Abstract

Ce dispositif comporte une cheminée (30) verticale d'amenée des fumées (F), qui traverse une paroi de fond (2) du laveur (1) et qui inclut, en partie basse, une gaine (31), qui est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C et qui est agencée à l'extérieur du laveur. Pour limiter l'encroûtage salin de ce dispositif, la cheminée inclut, en partie haute, un conduit (32) à multiples parois. Ce conduit comprend à la fois une paroi intérieure (32.1), qui est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C, et une paroi extérieure (32.2), qui est séparée de la paroi intérieure par un isolant (32.3). De plus, ce conduit est au moins partiellement agencé à l'intérieur du laveur, en s'étendant en longueur sur au moins 300 mm vers le haut depuis la paroi de fond du laveur.

Description

Dispositif d'introduction de fumées d'échappement d'un moteur
de navire marin dans un laveur
La présente invention concerne un dispositif d'introduction de fumées d'échappement d'un moteur de navire marin, dans un laveur.
Les navires marins, qu'ils soient des paquebots ou d'autres navires, utilisent surtout du fioul comme carburant pour les moteurs diesel assurant leur propulsion. Ce fioul contient jusqu'à 5% en masse de soufre, le plus souvent entre 0,5 et 3,5% en masse. Lors du processus de combustion dans les moteurs, ce soufre est transformé en dioxyde de souffre (S02). Par conséquent, les fumées d'échappement de ces moteurs sont acides et nocives. Il est donc nécessaire que le navire intègre des moyens pour réduire les émissions de dioxyde de soufre de ces fumées avant de rejeter ces dernières à l'atmosphère.
La technologie la plus couramment proposée pour, sur un navire, capter le dioxyde de soufre présent dans les fumées d'échappement consiste à laver ces fumées avec de l'eau de mer. Cette technique est mise en œuvre par des laveurs utilisant l'alcalinité de l'eau de mer pour neutraliser le dioxyde de soufre, généralement sans avoir à recourir à un réactif de neutralisation additionnel. Les fumées d'échappement émises par les moteurs diesel sont toutefois très chaudes, leur température pouvant atteindre 450°C en sortie du moteur et pouvant être très supérieure à 150°C à l'entrée de l'installation de traitement, en particulier de désulfuration, de ces fumées.
Dans la pratique, un laveur à l'eau de mer est opéré selon deux modes principaux, tous deux connus de l'homme de l'art, à savoir :
- un mode en boucle ouverte, dans lequel une grande quantité d'eau de mer est admise au laveur d'où elle est évacuée sans recyclage, avant d'être rejetée après un post-traitement, par exemple par filtration ou séparation cyclonique ; et
- un mode en boucle fermée, dans lequel les liquides sortant du laveur sont majoritairement recyclés et usuellement additionnés d'un complément de réactif alcalin, seule une purge minimale étant évacuée.
En mode de boucle fermée, les liquides recyclés deviennent très concentrés, la concentration en sels dans l'eau pouvant dépasser 200 g/l. Dans tous les cas, c'est-à-dire aussi bien en mode de boucle fermée qu'en mode de boucle ouverte, des solutions salines circulent dans le laveur, en particulier dans le dispositif de trempe, ou quench, associé à ce dernier, qui a pour fonction d'abaisser la température des fumées jusqu'à la température de fonctionnement du laveur, ce dispositif de trempe étant d'ailleurs souvent intégré au laveur sur les navires marins afin de réduire au maximum l'encombrement de l'installation de traitement des fumées. On comprend donc que, au sein du laveur et de son dispositif de trempe, des phénomènes de cristallisation ou d'encroûtage peuvent apparaître. Plus précisément, des constructions salines se produisent ainsi dans les zones du laveur où la température varie beaucoup, en particulier au niveau de la trempe des fumées puisqu'on y passe d'une température supérieure à 150°C, où sous une pression comprise entre 90 et 1 10 kPa, de l'eau liquide ne saurait exister, à une température comprise entre 30 et 70°C où l'eau est liquide. Des constructions salines se produisent également dans les zones où une transition sec-humide existe, en particulier dès lors que des projections de liquide peuvent atteindre une paroi très chaude. Ces constructions salines sont aussi susceptibles de se produire de par l'élévation de température au contact d'une paroi chaude, avec des sels, comme le gypse ou l'anhydrite, qui ont une solubilité qui décroît quand la température croît. Dans tous les cas, la présence de cet encroûtage par les constructions salines perturbe, voire empêche l'opération du laveur.
Des installations de traitement de fumées, du type décrit jusqu'ici, sont divulguées par exemple dans US 5 201 919, US 2010/266472 et US 2004/255779. Pour mieux comprendre la problématique, évoquée plus haut, affectant de telles installations de traitement de fumées relevant de l'art antérieur, on peut se reporter à la figure 1 sur laquelle est représenté de façon schématique un laveur V dans lequel des fumées d'échappement F d'un moteur d'un navire sont introduites dans le bas du laveur V, en étant amenées à ce laveur par une cheminée verticale C centrée sur le fond du laveur. En sortant de la cheminée C, les fumées F rencontrent, à l'intérieur du laveur, un cône de protection P qui empêche tout liquide de s'introduire dans la cheminée et de remonter vers l'amont de cette dernière, pour des raisons de sécurité. En tête du laveur, des moyens de distribution D distribuent, par exemple par pulvérisation, un liquide de lavage, constitué ou à base d'eau de mer. Au contact du liquide de lavage, les fumées F qui circulent de bas en haut à l'intérieur du laveur V sont d'abord refroidies par trempe puis épurées, le dioxyde de soufre qu'elles contiennent se solubilisant dans le liquide de lavage circulant de haut en bas, ce liquide de lavage étant évacué depuis le bas du laveur, le cas échéant en étant partiellement recyclé en tête du laveur, de manière non représentée sur la figure 1 .
La figure 2, qui détaille de manière schématique la partie basse du laveur V, aide à comprendre le problème potentiel lié aux constructions salines évoquées ci-dessus. Les fumées à traiter F, qui circulent dans la cheminée C, présentent une température élevée TF, comprise entre 150 et 450°C, le plus souvent entre 250 et 350°C. La paroi tubulaire constituant la cheminée C a sa face interne Cl qui présente alors une température supérieure à 150°C. Au fond du laveur V, un peu de liquide L est présent et recouvre la paroi de fond du laveur, car seule une faible partie du liquide de lavage introduit au laveur, pas plus de 5%, est évaporée. Ce liquide L est à la température d'équilibre du laveur, notée TL, qui est usuellement comprise entre 30 et 70°C et qui peut d'ailleurs être calculée par la thermodynamique, en connaissant les températures et compositions des différentes entrées, liquides et gazeuses, du laveur : en boucle ouverte, la température TL est faible, souvent entre 20 et 35°C, tandis que, en boucle fermée, du fait que la salinité du liquide de lavage est plus élevée et que des recirculation de ce liquide sont réalisées, la température TL est plus élevée, en étant usuellement comprise entre 50 et 70°C. Bien entendu, des échangeurs de chaleur externes peuvent aussi influer sur la valeur de la température TL.
Comme représenté schématique sur la figure 2, deux phénomènes se produisent. Premièrement, des projections et des éclaboussures du liquide L touchent la face externe CE de la paroi de la cheminée C : au niveau de cette face externe CE de la cheminée, l'eau du liquide L s'évapore si bien que des cristallisations et, à la longue, des constructions salines encroûtantes se forment. Deuxièmement, dans la mesure où certains sels, comme le sulfate de calcium, le gypse, l'anhydrite et le sulfate de sodium qui a des formes cristallisées plus ou moins hydratées selon la température, ont une solubilité totale qui diminue avec la température, ces sels qui sont dissouts dans le liquide L à la température TL se retrouvent en sursaturation quand la température augmente au contact ou à proximité immédiate de la face externe CE de la cheminée C : ces sels se déposent sous forme de constructions sur la partie, immergée dans le liquide L, de la face externe CE de la cheminée C, la température de cette face externe CE étant moindre que celle de la face interne Cl mais supérieure à celle du liquide L.
Par ailleurs, on notera que, au niveau du cône de protection P, le même phénomène peut exister : la paroi de ce cône est chauffée par les fumées F alors que le liquide ruisselant sur la face supérieure de cette paroi est bien moins chaud. Le risque d'encroûtage de la face supérieure du cône de protection P est donc réel, tout en étant moins marqué que pour la face extérieure CE de la cheminée C dans la mesure où le cône de protection P est situé trop haut pour être inquiété par la majorité des éclaboussures du liquide L et où le cône de protection n'est pas le lieu d'une interface sec-humide comme entre la cheminée C et le liquide L. Par contre, des constructions salines en chandelles du haut vers le bas peuvent se créer en périphérie du cône de protection P.
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d'introduction des fumées d'échappement dans un laveur, qui, par un arrangement constructif simple, permet de limiter fortement le risque d'encroûtage salin de ce dispositif.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'introduction de fumées d'échappement d'un moteur d'un navire marin dans un laveur, ce dispositif étant tel que défini à la revendication 1 .
Grâce à l'arrangement constructif de l'invention, la partie de la cheminée, qui est au contact du liquide présent dans le fond du laveur de traitement des fumées d'échappement émises par le moteur d'un navire marin, est formée par la paroi extérieure du conduit constituant le haut de cette cheminée : le risque d'encroûtage salin de la paroi extérieure de ce conduit est fortement limité car, grâce à l'isolation thermique que procure l'isolant séparant cette paroi extérieure de la paroi intérieure de ce conduit, la température de la paroi extérieure est bien moindre que celle de la paroi intérieure, soumise à la forte chaleur des fumées à traiter. Par ailleurs, une forme de réalisation particulière du dispositif conforme à l'invention, qui sera détaillée par la suite, permet avantageusement d'atténuer substantiellement le bruit et/ou d'empêcher la réverbération du bruit vers l'amont : l'invention apporte ainsi une solution alternative ou complémentaire aux dispositifs acoustiques, du genre silencieux, qui sont couramment employés pour atténuer les bruits générés par les moteurs diesel.
Des caractéristiques additionnelles avantageuses du dispositif conforme à l'invention sont spécifiées aux revendications dépendantes.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation de traitement de fumées, qui relève de l'art antérieur et qui a été décrite plus haut ;
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail cerclé II de la figure 1 ; et
- les figures 3 à 5 sont des vues similaires à la figure 2, montrant respectivement trois formes de réalisation différentes d'un dispositif conforme à l'invention.
Sur la figure 3 est représenté un dispositif d'introduction de fumées qui appartient à une installation de traitement permettant d'épurer des fumées d'échappement F d'un moteur diesel assurant la propulsion d'un navire marin sur lequel est embarquée cette installation de traitement. Les fumées F contiennent entre autres des oxydes de soufre, en particulier du dioxyde de soufre (S02). Le dispositif de la figure 3 permet d'introduire les fumées F dans un laveur de désulfuration 1 dont seule une paroi de fond 2 est visible sur la figure 3.
Le laveur 1 , dont la forme de réalisation n'est pas limitative de l'invention, est fonctionnellement, voire structurellement similaire au laveur V décrit précédemment en regard de la figure 1 . Le laveur 1 se présente ainsi globalement sous la forme d'une tour qui, en service, s'étend en longueur à la verticale. A sa base, le laveur 1 présente la paroi de fond 2, depuis laquelle s'élève une paroi périphérique du laveur, se terminant par un sommet : en service, les fumées d'échappement F sont introduites par le dispositif de la figure 3 dans le laveur 1 , plus précisément dans la région de fond de ce dernier, puis, une fois à l'intérieur de ce laveur, elles circulent, depuis la région de fond du laveur, vers le haut, jusqu'à son sommet d'où les fumées en sont évacuées. Lors de leur circulation à l'intérieur du laveur 1 , les fumées sont mises en contact avec un liquide de lavage, qui est constitué ou à base d'eau de mer et qui est distribué en tête du laveur 1 par des moyens ad hoc, tels que les moyens D évoqués précédemment en regard de la figure 1 : comme expliqué plus haut, les oxydes de soufre des fumées F sont alors captés par le liquide de lavage, ce dernier s'écoulant progressivement vers le bas jusque dans la région de fond du laveur 1 , d'où il est évacué. Comme représenté sur la figure 3, un peu du liquide de lavage, noté L, reste présent dans le fond du laveur 1 , en recouvrant la paroi de fond 2.
Le dispositif de la figure 3 comporte une cheminée 10 permettant d'amener les fumées F de l'extérieur jusqu'à l'intérieur du laveur 1 , au travers de sa paroi de fond 2. La cheminée 10 s'étend de manière sensiblement verticale, en étant centrée sur un axe géométrique Z-Z, et traverse la paroi de fond 2, en étant agencé de part et d'autre de cette dernière. Comme montré sur la figure 3, le débouché aval de la cheminée 10 est situé dans la région de fond du laveur 1 , au-dessus et à distance de la paroi de fond 2, tandis que le débouché amont de la cheminée, qui n'est pas visible sur les figures, est raccordé à la sortie d'échappement du moteur diesel précité. L'admission des fumées F dans le laveur 1 par la cheminée verticale 10 est avantageuse pour l'installation de traitement précitée, embarquée sur un navire, car cette disposition occupe moins d'espace qu'une introduction latérale des fumées dans un laveur, une telle introduction latérale étant commune pour des colonnes de lavage de centrales de production d'énergie à terre.
Pour donner un ordre de grandeur, et sans que cela soit de nature à limiter l'invention, le diamètre intérieur de la cheminée 10 est compris entre 1000 et 3000 mm, cette valeur dépendant de la taille du laveur 1 . En pratique, ce diamètre est choisi de façon à ce que les fumées F circulent dans la cheminée à une vitesse comprise typiquement entre 10 et 50 m/s.
Selon l'invention, la cheminée 10 présente une structure différente pour respectivement sa partie basse et sa partie haute.
Ainsi, comme représenté sur la figure 3, la cheminée 10 comporte, en partie basse, une simple gaine 1 1 , par exemple tubulaire et à base circulaire, centrée sur l'axe Z-Z. Cette gaine 1 1 s'étend en totalité à l'extérieur du laveur 1 , en étant agencée au- dessous de la paroi de fond 2, au moins pour la partie de cette gaine, qui est tournée vers la paroi de fond 2. La gaine 1 1 est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C.
Dans sa partie haute, la cheminée 10 comprend un conduit 12 à multiples parois. Ce conduit 12 comprend ainsi :
- une paroi intérieure 12.1 , qui est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C et qui s'étend dans le prolongement vers le haut de la paroi de la gaine 1 1 , en étant par exemple venue de matière avec la paroi de cette gaine, et
- une paroi extérieure 12.2, qui entoure la paroi intérieure 12.1 sur toute la périphérie de cette dernière, tout en étant séparée de cette paroi intérieure 12.1 par un isolant 12.3.
Comme bien visible sur la figure 3, le conduit 12 est agencé à l'intérieur du laveur
1 et s'étend en longueur vers le haut depuis la paroi de fond 2 du laveur, et ce sur une hauteur, notée Hint, valant au moins 300 mm.
Ainsi, on comprend que la partie du conduit 12, qui est en contact avec les fumées F circulant à l'intérieur de la cheminée 10, est constituée exclusivement de sa paroi intérieure 12.1 , tandis que la partie de conduit, qui est au contact à la fois du liquide L recouvrant la paroi de fond 2 du laveur 1 et des éclaboussures provenant de ce liquide L, est constituée exclusivement par sa paroi extérieure 12.2. De plus, bien que la paroi intérieure 12.1 du conduit 12 soit portée, par les fumées F, à une température supérieure à 150°C, l'isolant 12.3, interposé entre cette paroi intérieure 12.1 et la paroi extérieure 12.2, limite la température de la paroi extérieure 12.2, en évitant réchauffement de cette dernière sous l'effet des fumées F circulant à l'intérieur de la cheminée 10. La paroi extérieure 12.2 est ainsi avantageusement maintenue à une température inférieure à 70°C. Le risque d'encroûtage de la cheminée 10 par les sels contenus dans le liquide L est significativement réduit, la température de la paroi extérieure 12.2 du conduit 1 1 demeurant à une valeur proche voire sensiblement égale à celle de la température de ce liquide L.
En pratique, l'effet d'isolation thermique procuré par l'isolant 12.3 dépend, entre autres, de la nature de cet isolant et de l'épaisseur E de l'isolant, cette épaisseur correspondant à la distance séparant l'une de l'autre les parois intérieure 12.1 et extérieure 12.2 du conduit 12. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, l'épaisseur E est comprise entre 10 et 300 mm.
Pour ce qui concerne la nature de l'isolant 12.3, elle n'est pas limitative de l'invention. Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, l'isolant 12.3 est de l'air qui est emprisonné dans une chambre fermée, délimitée par le conduit 12 entre ses parois intérieure 12.1 et extérieure 12.2. En variante, plutôt que de l'air, la chambre fermée précitée peut contenir une matière d'isolation, telle que de la laine de roche ou similaire.
Par ailleurs, dans la mesure où la paroi extérieure 12.2 du conduit 12 est au contact du liquide L qui est chargé en chlorures et qui est parfois acide, cette paroi extérieure 12.2 est réalisée en un matériau résistant à la corrosion, notamment en un alliage métallique, comme l'alliage 354SMO. En pratique, cet alliage peut être utilisé pour réaliser à la fois les parois extérieure 12.2 et intérieure 12.1 du conduit 12 et la gaine 1 1 .
Le dispositif de la figure 4 est fonctionnellement similaire à celui de la figure 3 et comporte ainsi une cheminée verticale 20 d'amenée des fumées F à l'intérieur du laveur 1 . Une partie basse de la cheminée 20 est constituée d'une gaine 21 , qui est similaire à la gaine 1 1 . Une partie haute de la cheminée 20 est constituée d'un conduit 22 à multiples parois, qui traverse la paroi de fond 2 du laveur 1 et qui s'étend en longueur vers le haut depuis cette paroi de fond 2 sur une hauteur Hint valant au moins 300 mm.
Le conduit 22 comprend des parois intérieure 22.1 et extérieure 22.2, qui sont fonctionnellement similaires aux parois 12.1 et 12.2 du conduit 12, les parois intérieure 22.1 et extérieure 22.2 étant disjointes l'une de l'autre et étant séparées par un isolant 22.3 réalisé sous la forme d'au moins une couche de matière d'isolation, telle que de la laine de roche ou similaire.
En pratique, des considérations similaires à celles évoquées plus haut pour l'isolant 12.3 s'appliquent à l'épaisseur E de l'isolant 22.3. Par ailleurs, la gaine 21 et les parois intérieure 22.1 et extérieure 22.2 du conduit 22 sont par exemple réalisées en un alliage métallique, résistant à la fois la corrosion et à une température d'au moins 350°C, étant toutefois rappelé qu'il n'est pas nécessaire que ces éléments 21 , 22.1 et 22.2 soient faits du même matériau du moment que, d'une part, le matériau de la paroi extérieure 22.2 du conduit 22 résiste à la corrosion et, d'autre part, le matériau de la gaine 21 et de la paroi intérieure 22.1 du conduit 22 résiste à une température d'au moins 350°C.
Le dispositif de la figure 5 est fonctionnellement similaire aux dispositifs des figures 3 et 4, tout en apportant une fonction supplémentaire, à savoir une fonction d'isolation acoustique, ainsi couplée à la fonction d'isolation thermique décrite jusqu'ici.
Pour ce faire, le dispositif de la figure 5 comporte une cheminée verticale 30 d'amenée des fumées F à l'intérieur du laveur 1 , qui, en partie basse, inclut une gaine 31 , similaire aux gaines 1 1 et 21 , et, en partie haute, un conduit 32 à multiples parois.
Comme montré sur la figure 5, le conduit 32 traverse la paroi de fond 2 du laveur 1 , en s'étendant de part et d'autre de cette paroi de fond. Le conduit 32 est ainsi partiellement agencé à l'intérieur du laveur 1 , en s'étendant en longueur vers le haut depuis la paroi de fond 2 sur une hauteur Hint valant au moins 300 mm. Et le conduit 32 est partiellement agencé à l'extérieur du laveur 1 , en s'étendant en longueur vers le bas depuis la paroi de fond 2, sur une hauteur Hext valant au moins 1 m. En pratique, la hauteur totale du conduit 32 peut atteindre plusieurs mètres, par exemple 5 m.
Le conduit 32 comprend une paroi intérieure 32.1 et une paroi extérieure 32.2, séparées l'une de l'autre par un isolant 32.3 comprenant au moins une couche de matière d'isolation, telle que de la laine de roche ou similaire. On comprend que, au niveau de sa partie terminale agencée à l'intérieur du laveur 1 , le conduit 32 évite l'encroûtement salin de la cheminée 30, pour les raisons développées précédemment en lien avec les conduits 12 et 22.
Quant à la partie du conduit 32 agencée à l'extérieur du laveur 1 , elle permet d'atténuer les bruits générés par le moteur diesel d'où proviennent les fumées d'échappement F. A cet effet, les propriétés d'absorption acoustique de l'isolant 32.3 sont mises à profit, moyennant si besoin le choix d'une matière d'isolation pour l'isolant 32.3 qui, en plus d'assurer une isolation thermique entre les parois intérieure 32.1 et extérieure 32.2, assure une absorption acoustique en absorbant en particulier les fréquences supérieures à 160 Hz. La matière d'isolation peut avantageusement être prévue poreuse et/ou présenter une épaisseur E comprise entre 50 et 300 mm. De plus, pour que l'isolant 32.3 atténue le bruit en absorbant les fréquences moyennes et hautes, la paroi intérieure 32.1 est pourvue d'orifices traversants 33 qui mettent en communication l'intérieur de la cheminée 30 et la ou les couches de matière d'isolation constituant l'isolant 32.3. Ces orifices traversants 33 ne doivent être ni trop petits, sans quoi ils risqueraient de se boucher, ni trop gros sans quoi la matière d'isolation de l'isolant 32.3, souvent fragile ou fibreuse, pourrait s'échapper : le diamètre équivalent des orifices traversants 33 est ainsi avantageusement compris entre 1 et 20 mm, de préférence entre 1 et 8 mm, de préférence encore entre 2 et 5 mm. Par ailleurs, en s'étendant sur plus d'un mètre en dessous de la paroi de fond 2 du laveur 1 , le conduit 32 contribue significativement à l'atténuation phonique.
Selon une forme de construction pratique et économique, qui est montrée à la figure 5, la paroi intérieure 32.1 du conduit 32, qui est nécessairement réalisée dans un matériau résistant à une température d'au moins 350°C, est constituée d'une plaque ajourée ou d'une grille, qui est solidarisée à la paroi extérieure 32.2 du conduit 32 de manière à maintenir en place la ou les couches de matière d'isolation de l'isolant 32.3. De plus, cette paroi extérieure 32.2, qui doit nécessairement résister à la corrosion au moins pour sa partie terminale agencée à l'intérieur du laveur 1 , apporte l'essentiel de la résistance mécanique du conduit 32, en pouvant, le cas échéant, être réalisée dans le prolongement de la gaine 31 et être venue de matière avec cette gaine.
Selon une disposition optionnelle et avantageuse, qui est montrée à la figure 5, le dispositif de cette figure 5 comprend, en plus de la cheminée 30, un cône de protection 40 dont la fonction est de protéger le débouché aval de la cheminée 30 contre l'introduction de liquide à l'intérieur de cette cheminée, tout en laissant passer les fumées F sortant de la cheminée. Ainsi, le cône de protection 40, qui est agencé à l'intérieur du laveur 1 en étant placé au-dessus du débouché aval de la cheminée 30, empêche tout liquide tombant ou ruisselant depuis la région à l'aplomb du débouché aval de la cheminée 30 de pénétrer par gravité dans cette cheminée, tout en permettant aux fumées F sortant de la cheminée de le contourner pour se répandre à l'intérieur du laveur 1 . Le cône de protection 40 est important dans le sens où, pour des raisons de sécurité, une introduction de liquide dans la cheminée 30, avec une remontée possible de liquide vers le moteur diesel d'où s'échappent les fumées F, ne peut pas être tolérée.
Pour limiter la perte de charge au niveau du cône de protection 40, ce dernier présente une forme de réalisation à grande ouverture, avec un angle au sommet d'au moins 120°, en étant agencé coaxialement à la cheminée 30.
Pour éviter l'encroûtage salin du cône de protection 40, ce dernier est construit de manière similaire au conduit 32 de la cheminée 30. Plus précisément, le cône de protection 40 comprend à la fois :
- une paroi inférieure 40.1 , qui est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C de façon à supporter sans endommagement le flux des fumées F qui, en sortant de la cheminée 30, rencontrent cette paroi inférieure 40.1 , et - une paroi supérieure 40.2, sur laquelle ruisselle vers le bas du liquide de lavage tombant depuis l'intérieur du laveur 1 et qui, pour éviter l'apparition de constructions salines sur cette paroi supérieure 40.2, est séparée de la paroi inférieure 40.1 par un isolant 40.3 similaire, au moins fonctionnellement, à l'isolant 32.3.
De surcroît, afin que le cône de protection 40 empêche la réverbération des bruits vers le bas, provenant du moteur d'où s'échappent les fumées F, l'isolant 40.3 comprend au moins une couche de matière d'isolation, telle que de la laine de roche ou similaire, et, sa paroi inférieure 40.1 est pourvue d'orifices traversants 41 qui mettent en communication l'intérieur du laveur 1 et cette ou ces couches de matière d'isolation. En pratique, suivant des considérations similaires à celles exposées plus haut, le dimensionnement des orifices 41 est avantageusement similaire à celui des orifices 33 et la paroi inférieure 40.1 du cône de protection 40 peut être réalisée sous la forme d'une plaque ajourée ou d'une grille, retenue contre la paroi supérieure 40.2 en maintenant en place entre elles la ou les couches de l'isolant 40.3.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Dispositif d'introduction de fumées d'échappement d'un moteur de navire marin dans un laveur,
ce dispositif comportant une cheminée (10 ; 20 ; 30) verticale d'amenée des fumées (F), qui traverse une paroi de fond (2) du laveur (1 ) et qui inclut, en partie basse, une gaine (1 1 ; 21 ; 31 ), qui est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C et qui est agencée à l'extérieur du laveur,
caractérisé en ce que la cheminée (10 ; 20 ; 30) inclut, en partie haute, un conduit (12 ; 22 ; 32) à multiples parois, lequel conduit :
- comprend à la fois une paroi intérieure (12.1 ; 22.1 ; 32.1 ), qui est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C, et une paroi extérieure (12.2 ;
22.2 ; 32.2), qui est séparée de la paroi intérieure par un isolant (12.3 ; 22.3 ; 32.3), et
- est au moins partiellement agencé à l'intérieur du laveur (1 ), en s'étendant en longueur sur au moins 300 mm vers le haut depuis la paroi de fond (2) du laveur.
2. - Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'isolant (12.3 ;
22.3 ; 32.3) du conduit (12 ; 22 ; 32) sépare les parois intérieure (12.1 ; 22.1 ; 32.1 ) et extérieure (12.2 ; 22.2 ; 32.2) d'une distance (E) comprise entre 10 et 300 mm.
3. - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ladite distance (E) est comprise entre 50 et 300 mm.
4. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit (12) délimite, entre ses parois intérieure (12.1 ) et extérieure (12.2), une chambre fermée à l'intérieur de laquelle est agencé l'isolant (12.3).
5. - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'isolant (12.3) est de l'air.
6. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'isolant (22.3 ; 32.3) du conduit (12 ; 22 ; 32) comprend au moins une couche de matière d'isolation.
7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite au moins une couche de matière d'isolation de l'isolant (22.3, 32.3) du conduit (12 ; 22 ; 32) est de la laine de roche.
8.- Dispositif suivant l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la paroi intérieure (32.1 ) du conduit (32) est pourvue d'orifices traversants (33) qui mettent en communication l'intérieur de la cheminée (30) et la couche de l'isolant (32.3).
9. - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le conduit (32) est également agencé à l'extérieur du laveur (1 ), en s'étendant en longueur sur au moins un mètre vers le bas depuis la paroi de fond (2) du laveur.
10. - Dispositif suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la paroi intérieure (32.1 ) du conduit (32) est une plaque ajourée ou une grille, qui est solidarisée à la paroi extérieure (32.2) du conduit de manière à maintenir en place la couche de l'isolant (32.3).
1 1 . - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les orifices traversants (33) de la paroi intérieure (32.1 ) du conduit (32) ont un diamètre équivalent qui est compris entre 1 et 20 mm, de préférence entre 1 et 8 mm, de préférence entre 2 et 5 mm.
12. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un cône de protection (40), qui :
- est agencé à l'intérieur du laveur (1 ), en étant placé au-dessus du débouché aval de la cheminée (30), de manière à protéger la cheminée contre l'introduction de liquide tout en laissant passer les fumées (F) sortant de la cheminée,
- présente un angle au sommet d'au moins 120°, et
- comprend à la fois une paroi inférieure (40.1 ), qui est réalisée en un matériau résistant à une température d'au moins 350°C, et une paroi supérieure (40.2) qui est séparée de la paroi inférieure par un isolant (40.3).
13. - Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'isolant (40.3) du cône de protection (40) comprend au moins une couche de matière d'isolation, et en ce que la paroi inférieure (40.1 ) du cône de protection (40) est pourvue d'orifices traversants (41 ) qui mettent en communication l'intérieur du laveur (1 ) et la couche de l'isolant (40.3) du cône de protection.
14. - Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce que ladite au moins une couche de matière d'isolation de l'isolant (40.3) du cône de protection (40) est de la laine de roche.
15. - Dispositif suivant l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que les orifices traversants (41 ) de la paroi inférieure (40.1 ) du cône de protection (40) ont un diamètre équivalent qui est compris entre 1 et 20 mm, de préférence entre 1 et 8 mm, de préférence entre 2 et 5 mm.
PCT/EP2017/061707 2016-05-17 2017-05-16 Dispositif d'introduction de fumées d'échappement d'un moteur de navire marin dans un laveur WO2017198653A1 (fr)

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