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Procédé de refroidissement de gaz brut chaud chargé de substances nocives, et agencement pour la mise en oeuvre du procédé
L'invention concerne d'une part un procédé de refroidissement de gaz brut chaud chargé de substances nocives avant un laveur de gaz éliminant le soufre du gaz brut, dans lequel le gaz brut est amené à un niveau de température plus bas pendant son passage par un parcours de refroidissement au moyen d'un fluide de refroidissement qui dissipe la chaleur.
D'autre part, l'invention concerne un agencement pour la mise en oeuvre du procédé qui comprend, en direction du courant de gaz brut et avant un laveur de gaz qui élimine le soufre du gaz brut, un refroidisseur de gaz brut auquel peut être appliqué d'une part le gaz brut et d'autre part un fluide de refroidissement qui dissipe la chaleur.
Dans le cas de la combustion de combustibles contenant du soufre, Il y a génération, en dehors du dioxyde de soufre (S02), également de trioxyde de soufre (S03) selon des proportions limitées.
'Le trioxyde de soufre se condense dans un milieu contenant de la vapeur d'eau et lorsque l'on passe au-dessous d'une température dépendant essentiellement de la concentration en S03 et de la teneur en vapeur d'eau pour former de l'acide sulfurique (H2S04) (température du point de rosée).
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Ce procédé de condensation et de formation d'acide stilfttricrx-est dam-t 1'ensemble complexe. Si une surface est offerte à un gaz contenant de l'acide sulfurique et dont le température est située au-dessous du
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point de rosée, l'acide sulfurique se dépose sur cette surface. En outre, on a constaté de façon surprenante que la sursaturation en 503
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se décompose no seutemcm par cundensacion ec fbnaCion dp K) S & suc la surface froide, mais êgalelnent par condensation d'acide sulfnrique sur des noyaux de condensation qui sont entraînés dans le gaz brut. Les gouttelettes d'acide sulfurique qui croissent sur les noyaux de condensation en partie très petits, et qui entourent ces derniers. sont également très petites.
Leur masse représente en règle générale un multiple de la masse des noyaux de condensation.
Alors que le S02 peut être séparé selon un pourcentage élevé dans les installations de désulfuration de gaz brut (laveurs de gaz), la séparation de SOg ou de HSO sous forme gazeuse et en particulier
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de petits aérosols d'Hu pose aans la pratique de 9r'u ptuulc-tueà,.
Dans le cas de processus de séparation fonctionnant par diffusion (lavage de gaz), ces aérosols sont en fait beaucoup trop gros. Par ailleurs, et malgré leur croissance par absorption de vapeur d'eau dans un milieu saturé de vapeur d'eau d'un laveur de ga7, ils sont trop petits pour qu'ait lieu une séparation par inertie significative.
En tout cas, 115 sont situés au-dessous des conditions imites qui règnent dans un laveur de gaz. Ceci a pour conséquence que pour une charge élevée en S03 d'un gaz brut, le pourcentage prépondérant de l'émission de soufre est formé par des aérosols d'acide sulfurique.
L'émission d'aérosols d'acide sulfurique ne doit pas être cependant considérée seulement sous l'aspect de l'émission totale de soufre. En fait, l'effet visuel d'effluents de gaz perdus (nuages de cheminée) chargés d'aérosols d'acide sulfurique peut être si prononcé qu'il est ressenti par le public comme désagréable et de ce fait qu'il entraîne nécessairement des plaintes. En outre, il faut tenir compte avec des effluents de gaz perdus chargés d'aérosols d'acide sulfurique de l'immission de petites gouttelettes d'acide sulfurique pour lesquelles ne sont pas offertes dans l'atmosphère des substances neutralisantes en quantité suffisante.
Dans l'environnement de cheminées par lesquelles passe un gaz brut chargé d'aérosols d'acide sulfurique, il n'est pas non plus à exclure une immission de gouttes plus importantes contenant de l'acide sulfurique.
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Partant des caractéristiques qui ont été indiquées ci- dessus, l'invention propose un procédé de refroidissement de gaz brut chaud chargé de substances nocives ainsi qu'un agencement pour la mise en oeuvre du procédé, au moyen desquels il soit possible, sans un besoin prononcé d'énergie propre aaditiontietle, de séparer largement le trioxyde de soufre ou l'acide sulfurique du gaz brut et de pouvoir éviter la formation d'aérosols d'acide sulfurique.
En ce qui concerne le procédé, ce but est atteint du fait qu'en fonction du degré de saturation de gaz brut par rapport à la vapeur d'eau et au trioxyde de soufre (SOg), le gaz brut est maintenu dans chaque section longitudinale du parcours de refroidissement à une température moyenne qui est située sur ou au-dessus de la courbe de saturation du diagramme S03/température en *C, qui est définie par la température spécifique du point de rosée.
Le point essentiel du concept de l'invention consiste à refroidir le gaz brut"avec ménagement", en fait pendant qu'il passe par un parcours de refroidissement et avant qu'il pénètre dans le laveur de gaz. Le gaz brut est refroidi dans le parcours de refroidissement de manière qu'il conserve dans chaque section longicu- dinale de ce parcours une température moyenne qui tient compte de la température du point de rosée spécifique déterminée par la vapeur d'eau et par le trioxyde de soufre tout en conservant des dimensions constructives réalistes en pratique du parcours de refroidissement. La température du gaz brut ne tombe donc en aucun emplacement au-dessous d'une température déclenchant la formation d'aérosols après un certain temps.
Ce réglage intentionnel de la température du gaz brut quand 11 passe par le parcours de refroidissement permet d'une part de séparer fiablement du gaz brut le S03 ou le H2S04 et d'autre part d'éviter la formation d'aérosols d'H2S04. Dans le même temps et en raison des faibles pertes de pression, aucune énergie propre additionnelle n'est nécessaire, ou seulement une faible quantité de cette énergie, et on obtient en outre de la chaleur utile additionnelle.
Le refroidissement du ga7 brut peut être réalisé conformément à une courbe de température située au-dessus de la courbe de saturation et tombant de façon permanente. Mais on peut également envisager un
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procédé dans lequel, quand est atteinte la courbe de saturation ou quand on passe au-dessous pendant une courte durée, de chauffer à nouveau le gaz brut selon une quantité déterminée (courbe en dents de scie). Ceci peut être répété éventuellement plusieurs fois pendant le processus de refroidissement. En ce qui concerne l'énergie thermique destinée au chauffage intermédiaire, il est possible d'utiliser une partie de la chaleur qui a été précédemment dérivée et/ou de l'énergie étrangère.
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Selon l'invention, il est avantageux que le gaz brut soit dirige dans : le parcours de refroidfuxa. ient pour être refroidi en contre courant indirect par mppnrf à un fitdc de refroidissent tel que de l'eau, qui circutf en circuit Benne, qui prélève la chyle'ut du gaz brut et qui la ranté soit à uncotrantdexpurifiélarr. Tcenc débarrassé du dioxyde de soufre soit à un dispositif utilisateur de chaleur utile externe, tel qu'une conduite de chaleur à distance.
En ce qui concerne le dispositif selon l'invention, celui-ci est caractérisé par le fait que l'importance des surfaces de transfert de chaleur dans le refroidisseur de gaz brut est dimensionnée en relation avec la quantité et la vitesse du gaz brut de manière que le gaz brut qui est dirigé en contre-corant indirect par rapport au fluide de refroidissement circulant en circuit fermé. présente dans chaque zone du refroidisseur de gaz brut une température située sur ou au-dessus de la courbe de saturation du diagramme S03/température en OC qui est définie par la température du point de rosée spécifique.
De ce fait, le refroidisseur de gaz brut est constitué de manière que le fluide de refroidissement, qu1 se comporte sous forme d'une masse d'accumulation et qui circule en circuit fermé, prend des températures produisant dans le refroidisseur de gaz brut des températures de surface qui ne sont situées en aucun endroit audessous de la température du point de rosée attendue du S03/HZS04'On obtient ce résultat en prévoyant à chaque contact entre le gaz brut et le fluide de refroidissement (contact indirect) une différence de température qui n'est que limitée.
Ceci permet d'être certain d'une part du transfert de chaleur nécessaire et désiré entre le gaz brut et le fluide de refroidissement, mais d'éviter d'autre part que soient produites des zones de température limites par un refroidissement trop
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prononcé des surfaces du refroidisseur de gaz brut, zones dans lesquelles peuvent se former des germes de condensat qui ne peuvent pas être séparés dans les diverses sections d'une usine génératrice montée en aval du refroidisseur de gaz brut (par exemple de désulfuration de gaz brut ou de réchauffage), qui restent ainsi dans le gaz et peuvent parvenir finalement dans l'environnement.
On obtient un contact aussi long que possible entre le ga7 brut et le fluide de refroidissement avec de faibles températures relatives dans les diverses zones du refroidisseur de gaz brut en prévoyant l'entrée du fluide de refroidissement dans le refroidisseur de gaz brut au voisinage de la sortie de gaz brut du refroidisseur de gaz brut et la sortie du fluide de refroidissement du refroidisseur de gaz brut au voisinage de l'entrée du gaz brut dans ce refroidisseur de gaz brut. On obtient ainsi un refroidisseur de gaz brut & contrecourant typique qui est traversé par le fluide de refroidissement et qui peut être muni de tubes, de tuyaux ou de plaques sur lesquels passe le gaz brut.
A cet égard, un mode de réalisation avantageux de l'invention prévoit que le refroidisseur de gaz brut est équipé de plusieurs serpentins disposés les uns contre les autres, par lesquels passe le fluide de refroidissement et autour desquels passe le gaz brut. Ces serpentins sont soumis à l'action du fluide de refroidissement dans la zone de sortie de gaz brut du refroidisseur de gaz brut. Le fluide de refroidissement passe dans le serpentin a contre-courant du gaz brut et quitte le refroidisseur de ga7 brut au niveau de l'entrée du gaz brut dans ce dernier. De ce fait, un refroidissement avec ménagement du gaz brut est facilité du fait que dans la zone de refroidissement du gaz brut qui est d'abord traversée par le gaz brut, ce refroidisseur est soumis a l'action du fluide dfq refroidissement qui est déjà chaud.
Un mode de réalisation avantageux d'un refroidisseur de gaz brut prévoit que ce dernier est constitué par l'assemblage de plusieurs sections disposées les unes à la suite des autres dans la direction de l'écoulement du gaz brut et comprenant chacune des faisceaux de tubes ou de tuyaux en forme de U. Ainsi, le refroidisseur de gaz brut est
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constitué par plusieurs sections disposées les. unes Åa la suite des autres dans la direction de l'écoulement du gaz brut et comprenant chacune des faisceaux de tubes ou de tuyaux en forme de U. En particulier dans le cas d'une constitution avec des tuyaux, ceux-ci sont formés en une matière synthétique pleine telle que du perfluralcoxyde (PFA).
En fonction de la température du gaz brut à refroidir ainsi que des quantités de vapeur d'eau et de trioxyde de soufre qu'il contient, on peut obtenir par un-montage approprié de plusieurs sections un refroidissement en douceur du gaz brut réparti sur plusieurs étages, sans que la température du gaz brut pendant le processus de refroidissement tombe dans le domaine des aérosols audessous de la courbe de saturation du diagramme S03/température en. C.
L'invention prévoit fondamentalement une augmentation des dimensions du refroidisseur de gaz brut. Pour réduire la perte de pression, d'importantes sections d'entrée du courant sont également avantageuses. A cet égard, il peut être avantageux d'intégrer le refroidisseur de gaz brut dans la zone de sortie d'un électrofiltre monté en amont du laveur de gaz dans le courant de gaz brut. Un autre champ au moins prévu pour le refroidissement du gaz brut et la séparation de l'acide sulfurique peut être raccordé directement aux champs disposés les uns à la suite des autres de l'électrofiltre et destinés à la séparation des cendres volantes, c'est-à-dire sans canal intermédiaire.
Il en résulte l'élimination d'un canal pour gaz brut entre l'électrofiltre et le refroidisseur de gaz brut ainsi que le capot situé du côté de l'arrivée et de la sortie de courant du refroidisseur de gaz brut. La perte de pression du gaz brut (besoin en énergie propre) est sensiblement réduite par la simplification du guidaw dans le canal ainsi que par une diminution de la vitesse de traversée du refroidisseur de gaz brut. Les conditions d'arrivée du courant dans le refroidisseur de gaz brut sont nettement améliorées.
Pour tenir compte du comportement en charge variable d'une installation brûlant des combustibles contenant du soufre, par exemple une usine génératrice, et des différences de température dans le gaz brut qui en résultent, 11 est avantageux que les tronçons d'entrée et de retour destinés au fluide de refroidissement et qui sont raccordés
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au refroidisseur de gaz brut soient reliés l'un à l'autre au moyen d'une vanne mélangeuse incorporée dans le tronçon de retour ainsi que par une dérivation. Les tronçons d'entrée et de retour peuvent être également reliés à un réchauffeur de gaz purifié Åa la suite du laveur de ga7 et à un dispositif utilisateur de chaleur utile externe tel qu'une conduite chauffante.
A cet égard, un mode de réalisation avantageux de l'invention prévoit que le refroidisseur de gaz brut est accouple par le fluide de refroidissement circulant en circuit fermé à un réchauffeur de gaz purifié intégré au courant de gaz brut après le laveur de gaz.
Indépendamment du fait que le refroidisseur de gaz brut soit Intégré entre un électrofiltre et un laveur de gaz ou directement dans l'électrofiltre, il y a transfert de chaleur à partir du refroidisseur de gaz brut et par l'intermédiaire du laveur de gaz vers le réchauffeur de gaz purifié monté en aval du laveur de gaz dans le courant de gaz brut.
Grâce à l'intégration d'un réchauffeur de gaz purifié directement dans le laveur de gaz ou dans sa zone de sortie, il est possible de réduire les coûts d'installation comme dans le cas de l'intégration du refroidisseur de gaz brut dans un électrofiltre, et d'améliorer les conditions d'arrivée du courant dans le réchauffeur de gaz purifié et de réduire ainsi la perte de pression. On peut obtenir une séparation optimale des gouttes en disposant un séparateur de gouttes en amont du réchauffeur de gaz purifié.
Comme déjà indiqué, il est également possible d'accoupler le refroidisseur de gaz brut par l'intermédiaire du fluide de refroidissement qui circule en circuit fermé à un dispositif d'utilisation de chaleur utile externe tel qu'une conduite chauffante.
On peut également imaginer un accouplement en parallèle du refroidisseur de gaz brut avec un réchauffeur de gaz purifié ainsi qu'avec un dispositif d'utilisation de chaleur utile externe par l'intermédiaire de circuits de refroidissement séparés les uns des autres.
Selon l'invention, les faisceaux de tubes ou de tuyaux des sections du refroidisseur de gaz brut peuvent être montés en série
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dans la direction de l'écoulement du gaz brut. Ainsi, le fluide de refroidissement passe dans les sections individuelles les unes après les autres à contre-courant du gaz brut depuis la zone de sortie du refroidisseur de gaz brut jusqu'à sa zone d'entrée.
L'invention prévoit également qu'un fluide qui prélève de la chaleur d'un fluide de refroidissement est envoyé dans deux étages de chauffage successifs, le premier étage de chauffage dans la direction de l'écoulement du fluide étant accouplé à au moins une section du refroidisseur de gaz brut par un fluide de refroidissement circulant en circuit fermé, section qui est soumise au gaz brut qui a déjà été refroidi, alors que le second étage de chauffage est accouplé par un fluide de refroidissement circulant en circuit fermé au moins avec la section qui est soumise à l'action du gaz brut qui n'a pas encore été refroidi.
Ainsi et après refroidissement du gaz brut, une partie de l'énergie qui a été recueillie peut être utilisée pour faire passer à nouveau le gaz brut dans le refroidisseur suffisamment au-dessus de la température du point de rosée de l'acide sulfurique pour exclure également un passage au-dessous du point de rosée dans la zone d'éventuels ponts de froid dans la liaison avec l'installation de désulfuration de gaz brut (laveur de gaz). Les étages de chauffage (sections) peuvent faire partie d'un réchauffeur de gaz purifié intégré dans le courant de gaz brut après un laveur de gaz. Le fluide qui capte la chaleur constitue alors le gaz purifié. Mais ces étages peuvent être également intégrés dans une conduite de chauffage à distance.
Pour que dans une telle situation tous les aérosols d'acide sulfurique soient vaporisés, il est possible de raccorder au moins la dernière section du refroidisseur de gaz brut dan s 1 a direction de l'écoulement du gaz brut, au circuit de fluide de refroidissement qui accouple la première section dans la direction de l'écoulement du gaz brut au second étage de chauffage.
L'invention prévoit également une solution selon laquelle le fluide qui prélève la chaleur d'un fluide de refroidissement est envoyé à un échangeur de chaleur qui est relié à deux sections du refroidisseur de gaz brut qui sont montées en aval de la première
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section en direction de l'écoulement du gaz brut, alors que la sortie de la première section est ainsi reliée à l'entrée de la dernière section. Cette solution permet de maintenir la température du gaz brut dans le refroidisseur toujours au-dessus de la courbe de saturation même quand il contient un taux très élevé de S03.
Selon un autre mode de réalisation, l'invention prévoit que les premières sections montées en série dans la direction de l'écoulement du ga7 brut sont accouplées par un fluide de refroidissement circulant en circuit fermé à un réchauffeur de gaz purifié incorporé dans le courant de gaz purifié à l'arrière du laveur de gaz, et les dernières sections en direction de l'écoulement du gaz brut montées en série sont accouplés par un fluide de refroidissement circulant en circuit fermé à un dispositif utilisateur de chaleur utile externe. Cette solution permet également de refroidir le gaz brut d'une façon qui le ménage tout en permettant une meilleure séparation du S03 et une réduction de la formation d'aérosols.
Finalement, un mode de réalisation possible consiste, dans le cas d'un refroidisseur de gaz brut comprenant dans la direction de l'écoulement de gaz brut trois sections se succédant les unes les autres, à raccorder le tronçon d'entrée de la partie avant du circuit de fluide de refroidissement à l'entrée de la dernière section qui est située en avant dans la direction de l'écoulement du gaz brut, la sortie située à l'arrière de la dernière section à l'entrée située 1 l'avant de la première section, la sortie située à l'arrière de la première section à l'entrée située à l'arrière de la section centrale et la sortie située à l'avant de la section centrale au tronçon de retour du circuit.
Dans ce cas, la séparation du s03 sans formation d'aérosols a lieu par une combinaison d'une récupération de chaleur et d'une utilisation de chaleur.
L'invention va maintenant être expliquée plus en détail dans ce qui suit à l'aide de modes de réalisation représentés sur les dessins dans lesquels :
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les figures 1 à 8 représentent schématiquement divers agencements de refroidissement d'un gaz brut chaud chargé de substances nocives ; la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'un refroidisseur de gaz brut, et les figures 10 et Il sont deux diagrammes S03/température en C.
A la figure 1 est désigné en 1 un courant de gaz brut provenant d'une installation de combustion de combustible contenant du soufre qui n'est pas représentée.
Le courant de gaz brut 1 est envoyé dans un électrofiltre 2 pour la séparation de la poussière, électrofiltre à partir duquel le courant de gaz brut 1 entre à une température qui est environ 170*C dans un refroidisseur de ga7 brut 3. Le refroidisseur de gaz brut 3 est constitué par deux sections A, B disposées l'une à la suite de l'autre dans la direction de l'écoulement et comprenant des faisceaux de tuyaux en forme de U 4,5 constitués en perfluralcoxyde.
Dans ce refroidisseur de gaz brut 3, le gaz brut est refroidi par un fluide de refroidissement constitué par de l'eau, ce qui fait que le gaz brut provenant du refroidisseur 3 sort à une température d'environ 135 C et est envoyé à cette température à un laveur de gaz 6 (installation de désulfuration de gaz de fumée) en vue de la séparation du soufre.
Un courant de gaz brut 7 quitte le laveur de gaz 6 à une température d'environ 55 C. Le courant de gaz brut 7 est dirigé vers un réchauffeur de gaz purifié 8 et amené à une température d'environ 85*C dans ce dernier par l'eau qui a été chauffée dans le refroidisseur de gaz brut 3. Le gaz purifié sort à cette température vers une cheminée 9 et est dégagé dans l'atmosphère par la cheminée 9.
Le réchauffeur de gaz purifié 8 comprend dans le mode de réalisation de la figure 1 un faisceau de tuyaux en forme de U 10 en perfluralcoxyde.
L'eau qui sert au refroidissement du gaz brut circule dans un circuit fermé 11 entre le refroidisseur de gaz brut 3 et le réchauffeur de gaz purifié 8. A cette fin, une pompe 13 entraînée par
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un moteur électrique 12 est incorporée dans le. circuit 11. En outre, un accumulateur d'équilibrage 14 est raccordé au circuit 11.
Dans la zone de sortie 15 du gaz brut, l'eau qU1 pruvlent de refroidisseur 3 est dirigée en 78 dans 10 faisceau de tuyaux 5 de la section B située sur le côté sortie, et passe dans les faisceaux de tuyaux 4,5 des sections A, 8 montées en série, à contre-courant par rapport au gaz brut. La sortie de l'eau 17 est située dans la zone d'entrée 16 du gaz brut dans le refroidisseur 3. Cette eau est renvoyée par le circuit Il vers le réchauffeur de gaz purifié 8.
Le mode de réalisation de la figure Z se différencie de celui de la figure 1 du fait qu'une vanne mélangeuse 19 est Incorporée dans le tronçon de retour 18 du circuit 11 entre le refroidisseur de gaz brut 3 et le réchauffeur de gaz purifié 8, et que cette vanne mélangeuse 19 est reliée par l'intermédiaire d'une dérivation 20 au parcours d'entrée 21. Cette vanne mélangeuse 19 permet de tenir compte d'un comportement en charge variable de l'installation qui produit le gaz brut.
Dans le cas du mode de réalisation de la figure 3 et contrairement aux modes de réalisation des figures 1 et 2, le refroidisseur de gaz brut 3 est intégré dans la zone de sortie 22 de l'élcctrofiltre 2. Cet agencement peut être également muni d'une vanne mélangeuse 19 et d'une dérivation 20 selon la figure 2.
Dans le cas du mode de réalisation de la figure 4, le réchauffeur de gaz purifié 8 est raccordé à la zone de sortie 23 du laveur de gaz 6. Dans ce cas également, le circuit 11 peut être constitué comme montré à la figure 1 ou à la figure 2.
Le mode de réalisation de la figure 5 prévoit l'accouplement d'un refroidisseur de gaz brut 3a qui est constitué dans la direction de l'écoulement du gaz brut par trois sections C, D, E montées les unes à la suite des autres au réchauffeur de gaz purifié 8 dans le courant de gaz brut 7 à l'arrière du laveur de gaz 6, refroidisseur dans lequel le tronçon d'entrée 24 du circuit lia qui est accouplé à la sortie 36 du faisceau de tuyaux 10 du réchauffeur de gaz purifié 8 est relié à l'entrée 25 du faisceau de tuyaux 26 de la section centrale D. La sortie 27 du faisceau de tuyaux 26 est raccordée en
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série à l'entrée 28 du faisceau de tuyaux 29 qll1 est située à l'avant dans la direction de l'écoulement du gaz brut.
La sortie 30 du faisceau de tuyaux 29 de la première section C qui est située à l'arrière dans la direction de l'écoulement du gaz brut est raccordée à l'entrée 31 du faisceau de tuyaux 33 de la dernière section E qui est située à l'avant dans la direction de l'écoulement du gaz brut. La sortie 32 du faisceau de tuyaux 33 de la dernière section C qui est située à l'arrière dans la direction de l'écoulement du gaz brut est accouplée par le tronçon de retour 34 à l'entrée 35 du faisceau de tuyaux 10 situé à cet endroit et à l'avant dans la direction de l'écoulement de gaz purifié 7. le circuit lia peut être constitué conformément au circuit Il de la figure 1 ou de façon correspondante à celui de la figure 2.
A la figure 6 est montré un mode de réalisation dans lequel un refroidisseur de gaz brut 3b comprenant quatre sections F, G, H, 1 de faisceaux de tuyaux en forme de U est accouplé par un circuit 11b à un réchauffeur de gaz purifié 8 dans le courant de gaz brut 7 après le laveur de gaz 6, et par l'intermédiaire d'un autre circuit indépendant lle à un échangeur de chaleur 41 qui est par ailleurs soumis à l'action d'un fluide qui envoie de la chaleur à un dispositif d'utilisation de chaleur utile non représenté. Les raccords pour le fluide avec l'échangeur de chaleur 41 sont désignés en 42 et 43.
On peut voir que les deux premières sections F, G du refroidisseur de gaz brut 3 dans la direction de l'écoulement du gaz brut sont accouplés au réchauffeur de gaz purifié 8 et que les deux dernières sections H, I sont raccordées à l'échangeur de chaleur 41.
Les deux sections F, G ou H, r de chaque circuit llb, lIe sont montées en série, les entrées 46, 47 des faisceaux de tubes 38,40 situées à l'avant dans la direction de l'écoulement du gaz brut étant respectivement reliées aux tronçons d'entrée 44,45 des circuits 11b,
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Ilc, et les sorties 48, 49 qui sont situées à l'arrière dans la direction de l'écoulement du gaz brut étant reliées aux tronçons de retour 50,51 des circuits Ilb, Ile.
Les circuits Ilb, llc peuvent être constitués conformément à la figure 1 ou à la figure 2.
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On peut voir à la figure 7 un agencement Au ! comprend un refroidisseur de gaz brut 3c comprenant trois sections K, L, M avec des faisceaux de tuyaux 52, 53,54 ainsi qu'un réchauffeur de gaz purifié 8a comprenant deux sections N, 0 comportant des faisceaux de tuyaux 55,56 et disposé à l'arrière du laveur de gaz 6 dans la direction du courant de gaz purifié. Le montage est constitué dans ce cas de manière que la seconde section 0 du réchauffeur de gaz purifié
8a dans la direction du courant de gaz brut soit accouplée par l'intermédiaire d'un circuit fermé lid à la première section K du refroidisseur de gaz brut 3c dans la direction de l'écoulement du gaz brut. En outre, la dernière section M est accouplée à ce circuit lld.
La première section N du réchauffeur de gaz purifié 8a dans la direction de l'écoulement du gaz purifié est par contre reliée par l'intermédiaire d'un circuit fermé 11e à la section centrale L du refroidisseur de gaz brut 3c.
Dans le cas du mode de réalisation de la figure 8, 11 est prévu un refroidisseur de gaz brut 3d qui comprend trois sections P, Q, R avec des faisceaux de tuyaux 57,58, 59. Le refroidisseur de gaz brut
3d est accouplé par l'intermédiaire d'un circuit 11f aux faisceaux de tuyaux 10 du réchauffeur de gaz purifié 8 à l'arrière du laveur de gaz
6. Le tronçon d'entrée 60 du circuit llf est raccordé à l'entrée 61 du faisceau de tuyaux 59 qui est située à l'avant dans la direction de l'écoulement du gaz brut. La sortie 62 de ce faisceau de tuyaux 59 est raccordée à l'entrée 63 du faisceau de tuyaux 57 de la première section P dans la direction d'écoulement du gaz brut.
La sortie 64 du faisceau de tuyaux 57 est raccordée à la sortie 65 du faisceau de tuyaux 58 de la section Q qui est située à l'arrière dans la direction de l'écoulement du gaz brut. La sortie 66 du faisceau de tuyaux 58 est reliée au tronçon de retour 67 du circuit 11f.
Grâce à un circuit de ce type, il est également possible selon la figure Il de maintenir la température du gaz brut au-dessus de la courbe de saturation 76 du diagramme S03/température en *C, et ceci par un nouveau chauffage par étapes.
Le circuit 11f peut être constitué comme les circuits Il des figures 1 et 2.
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Dans le cas des modes de réalisation des figures 1 à 8, aussi bien les refroidisseurs de gaz brut 3-3d que les réchauffeurs de gaz purifié 8, 8a sont toujours munis de faisceaux de tuyaux en forme de U 4,5, 10, 26, 29, 33, 37-40,52-59 en perfluralcoxyde (PFA).
A la figure 9 est montré un mode de réalisation dans lequel un refroidisseur de gaz brut 3e est équipé de plusieurs serpentins 68 disposés les uns contre les autres, laissant passer un fluide de refroidissement et autour desquels passe le gaz brut. Les serpentins 68 sont situés les uns contre les autres dans le plan du dessin. Dans ce mode de réalisation également, on est assuré que l'entrée 69 du fluide de refroidissement dans le refroidisseur de gaz brut 3e est prévue dans la zone de sortie 70 du courant de ga7 brut 1 provenant du refroidisseur de gaz brut 3e et que la sortie 71 du fluide de refroidissement provenant du refroidisseur de gaz brut 3e est prévue dans la zone d'entrée 72 du courant de gaz brut l dans le refroidisseur de gaz brut 3e. Le matériau des serpentins 68 peut être une matière synthétique.
Naturellement, on peut envisager qu'un réchauffeur de gaz purifié 8, 8a puisse être également constitué de cette manière. En outre, on peut envisager une combinaison d'échangeurs de chaleur comprenant d'une part des faisceaux de tuyaux en forme de U et d'autre part des serpentins.
La figure 10 est un diagramme sur lequel est porté en abscisse 73 la teneur en 503 du gaz brut en mg/Nm3 et en ordonnée 74 la température du gaz brut en C. On voit en outre dans le petit champ 75 situé dans le coin de droite l'allure de la courbe de température en tant qu'exemple, l'énergie thermique nécessaire au réchauffage du gaz brut de 56. C à 85. C étant prélevée d'un courant de gaz brut, qui contient au début du refroidissement du gaz environ 12% en volume d'HO.
On est ainsi assuré d'un refroidissement en douceur et ménageant le gaz brut d'environ 170. C à environ 135*C, que la température du gaz brut reste toujours au-dessus de la courbe de saturation 76 (montrée en tiretés) définie par la température du point de rosée spécifique, et ne tombe pas dans la zone à aérosols 77 située au-dessous. Grâce à
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l'échange de chaleur, la température de l'eau monte d'environ 115 C à environ 150. C et la température du gaz purifié dans le courant de gaz purifié 7 monte d'environ 56. C à environ 85*C après le laveur de gaz 6. Ces points de température sont indiqués en 1 à VI dans des cercles à la figure 1.
Il en va de même pour le diagramme de la figure Il.
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Liste des références 1-Courant de gaz brut 2-Electrofiltre 3 - 3a - 3b - 3c - 3d - 3e refroidisseur de gaz brut 4-5-Faisceau de tuyaux 6-Laveur de gaz 7-Courant de gaz brut 8 - 8a - Réchauffeur de gaz purifié 9-Cheminée 10-Faisceau de tuyaux de 8,8a 11 - 11a - 11b - 11c - 11d - 11e - 11f Circuit 12-Moteur électrique 13-Pompe 14-accumulateur d'équilibrage 15-Zone de sortie de 3,3a-3e 16 - Zone d'entrée de 3,
3a-3e 17 - Sortie de 4 18 - Parcours de retour de Il 19-Vannemélangeuse 20 - Dérivation 21 - Parcours d'arrivée de 11 22-Zone de sortie de 2 23-Zone de sortie de 6 24-Parcours d'arrivée de lia 25-Entrée de 26 26-Faisceau de tuyaux de D 27-Sortie de 26 28-Entrée de 29 29 - Faisceau de tuyaux de C 30-Sortie de 29 31-Entrée de 33 32-Sortie de 33 33-Faisceau de tuyaux de E 34 - Tronçon de retour de lia 35-Entréede10 36-Sortie de 10 37-Faisceau de tuyaux de F 38-Faisceau de tuyaux de G 39 - Faisceau de tuyaux de H 40-Faisceau de tuyaux de 1 41-Echangeur de chaleur 42-Raccord avec 41 43 - Raccord avec 42 44 - Parcours d'entrée de llb
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45-Parcours d'entrée de Jlc
46-Entrée de 38 47-Entrée de 40 48-Sortie de 37 49-Sortie de 39
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50-Parcours de retour de 11b 51-Parcours de retour de lie 52-Faisceau de tuyaux de K 53-Faisceau de tuyaux de L 54-Faisceau de tuyaux de M 55-faisceau de tuyaux de N 56-Faisceau de tuyaux de 0 57 - Faisceau de tuyaux de P 58 - Faisceau de tuyaux de Q 59-Faisceau de tuyaux de R 60-Tronçon d'entrée de Uf 61-Entrée de 59
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62-Sortie de 59 63-Entrée de 57 64-Sortie de 57 65-Entrée de 58 66 - Sortie de 58 67-Tronçon de retour de lit 68-Serpentin 69-Entrée de 68 70-Zone de sortie de 3e 71-Sortie de 68 72-Zone d'entrée de 3e 73-Abscisse 74-Ordonnée 75-Champ rectangulaire 76-Courbe de saturation 77-Domaine des aérosols 78-Entrée de 5
A-B Section de 3 C-D-E Section de 3a F - G - H - I Section de 3b K-L-M Section de 3c N - O Section de 8a P-Q-R Section 1 - Température entre 2 et 3 Il - Température entre 3 et 6 III - Température entre 6 et 8 In temperature entre 8 et 9 V Température en arrière de 3 VI - Température en avant de 3
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Method for cooling hot raw gas laden with harmful substances, and arrangement for carrying out the method
The invention relates firstly to a process for cooling hot raw gas laden with harmful substances before a gas washer removing sulfur from the raw gas, in which the raw gas is brought to a lower temperature level during its passage through a cooling path by means of a cooling fluid which dissipates heat.
On the other hand, the invention relates to an arrangement for implementing the method which comprises, in the direction of the flow of raw gas and before a gas washer which removes the sulfur from the raw gas, a raw gas cooler to which can be applied on the one hand the raw gas and on the other hand a cooling fluid which dissipates the heat.
In the case of the combustion of fuels containing sulfur, there is generation, apart from sulfur dioxide (SO2), also of sulfur trioxide (SO3) in limited proportions.
'Sulfur trioxide condenses in a medium containing water vapor and when it passes below a temperature essentially dependent on the S03 concentration and the water vapor content to form l 'sulfuric acid (H2SO4) (dew point temperature).
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This process of condensation and formation of stilfttricrx-acid is dam-t the whole complex. If a surface is offered to a gas containing sulfuric acid and whose temperature is located below the
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dew point, sulfuric acid is deposited on this surface. In addition, it was surprisingly found that the supersaturation in 503
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decomposes no only by cundensacion ec fbnaCion dp K) S & suc the cold surface, but also by condensation of sulfuric acid on condensation nuclei which are entrained in the raw gas. The sulfuric acid droplets that grow on and around the partly very small condensation nuclei. are also very small.
Their mass generally represents a multiple of the mass of the condensation nuclei.
While S02 can be separated in a high percentage in raw gas desulphurization plants (gas washers), the separation of SOg or HSO in gaseous form and in particular
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small aerosols from Hu pose in the practice of 9r'u ptuulc-tueà ,.
In the case of a separation process that works by diffusion (gas washing), these aerosols are in fact much too large. Furthermore, and despite their growth by absorption of water vapor in a medium saturated with water vapor from a ga7 washer, they are too small for separation by significant inertia to take place.
In any case, 115 are located below the mimic conditions prevailing in a gas washer. This has the consequence that for a high SO 3 load of a raw gas, the predominant percentage of sulfur emission is formed by aerosols of sulfuric acid.
The emission of aerosols of sulfuric acid should not however be considered only from the aspect of the total emission of sulfur. In fact, the visual effect of waste gas effluents (stack clouds) charged with aerosols of sulfuric acid can be so pronounced that it is perceived by the public as unpleasant and therefore necessarily involves complaints. In addition, with effluents of waste gases laden with aerosols of sulfuric acid, account must be taken of the emission of small droplets of sulfuric acid for which sufficient neutralizing substances are not offered in the atmosphere.
In the environment of chimneys through which a crude gas charged with aerosols of sulfuric acid passes, it is not possible to exclude an immission of larger drops containing sulfuric acid.
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On the basis of the characteristics which have been indicated above, the invention provides a method of cooling hot raw gas laden with harmful substances as well as an arrangement for carrying out the method, by means of which it is possible without a need pronounced aaditiontietle clean energy, to largely separate sulfur trioxide or sulfuric acid from the raw gas and to be able to avoid the formation of aerosols of sulfuric acid.
With regard to the process, this object is achieved because, depending on the degree of saturation of the raw gas with respect to water vapor and sulfur trioxide (SOg), the raw gas is maintained in each longitudinal section. of the cooling path to an average temperature which is located on or above the saturation curve of the diagram S03 / temperature in * C, which is defined by the specific temperature of the dew point.
The essential point of the concept of the invention consists in cooling the raw gas "with care", in fact while it is passing through a cooling course and before it enters the gas washer. The raw gas is cooled in the cooling course so that it retains in each longitudinal section of this course an average temperature which takes into account the specific dew point temperature determined by water vapor and by trioxide sulfur while retaining realistic constructive dimensions in practice of the cooling course. The temperature of the raw gas therefore does not fall in any location below a temperature triggering the formation of aerosols after a certain time.
This intentional adjustment of the temperature of the raw gas when it passes through the cooling path makes it possible on the one hand to reliably separate from the raw gas the SO 3 or the H2 SO 4 and on the other hand to avoid the formation of aerosols of H2 SO 4. At the same time and due to the low pressure losses, no additional clean energy is required, or only a small amount of this energy, and additional useful heat is also obtained.
The cooling of the raw ga7 can be carried out in accordance with a temperature curve situated above the saturation curve and falling permanently. But we can also consider a
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process in which, when the saturation curve is reached or when it passes below for a short time, reheating the raw gas in a determined amount (sawtooth curve). This can be repeated several times if necessary during the cooling process. As regards the thermal energy intended for intermediate heating, it is possible to use part of the heat which has been previously derived and / or foreign energy.
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According to the invention, it is advantageous for the raw gas to be directed into: the cooling path. ient to be cooled in indirect counter current by mppnrf to a fitdc of cooling such as water, which circutf in circuit Tipper, which takes the chyle'ut from the raw gas and which rantee is at uncotrantdexpurifiélarr. Tencenc cleared of sulfur dioxide is to an external useful heat user device, such as a remote heat pipe.
As regards the device according to the invention, this is characterized in that the size of the heat transfer surfaces in the raw gas cooler is dimensioned in relation to the quantity and the speed of the raw gas so than the raw gas which is directed as an indirect countercurrent to the cooling fluid circulating in a closed circuit. presents in each zone of the raw gas cooler a temperature located on or above the saturation curve of the diagram S03 / temperature in OC which is defined by the temperature of the specific dew point.
Therefore, the raw gas cooler is constructed in such a way that the coolant, which behaves in the form of an accumulation mass and which circulates in a closed circuit, takes temperatures producing temperatures in the raw gas cooler of surface which are not located in any place below the temperature of the dew point expected of S03 / HZS04 'We obtain this result by providing at each contact between the raw gas and the coolant (indirect contact) a temperature difference which is only limited.
This makes it possible on the one hand to be certain of the necessary and desired transfer of heat between the raw gas and the coolant, but on the other hand to avoid that limit temperature zones are produced by excessive cooling.
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pronounced surfaces of the raw gas cooler, areas in which condensate seeds can form which cannot be separated in the various sections of a generator plant mounted downstream of the raw gas cooler (for example of raw gas desulfurization or reheating), which thus remain in the gas and can eventually reach the environment.
As long as possible contact is obtained between the raw ga7 and the coolant with low relative temperatures in the various areas of the raw gas cooler by providing for the entry of the coolant into the raw gas cooler in the vicinity of the raw gas outlet from the raw gas cooler and the coolant outlet from the raw gas cooler in the vicinity of the raw gas inlet into this raw gas cooler. This gives a typical raw gas & countercurrent cooler which is crossed by the coolant and which can be fitted with tubes, pipes or plates over which the raw gas passes.
In this regard, an advantageous embodiment of the invention provides that the raw gas cooler is equipped with several coils arranged against each other, through which the coolant passes and around which the raw gas passes. These coils are subjected to the action of the coolant in the raw gas outlet area of the raw gas cooler. The coolant flows into the coil against the flow of raw gas and leaves the raw ga7 cooler at the entry of the raw gas into the latter. Therefore, gentle cooling of the raw gas is facilitated by the fact that in the cooling zone of the raw gas which is first crossed by the raw gas, this cooler is subjected to the action of the cooling fluid which is already hot.
An advantageous embodiment of a raw gas cooler provides that the latter consists of the assembly of several sections arranged one after the other in the direction of flow of the raw gas and each comprising bundles of tubes or U-shaped pipes. So the raw gas cooler is
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consisting of several sections arranged. one after the other in the direction of the flow of the raw gas and each comprising bundles of U-shaped tubes or pipes. In particular in the case of a constitution with pipes, these are formed in a solid synthetic material such as perfluralcoxide (PFA).
Depending on the temperature of the raw gas to be cooled as well as the quantities of water vapor and sulfur trioxide it contains, it can be obtained by an appropriate assembly of several sections a gentle cooling of the raw gas distributed over several stages, without the temperature of the raw gas during the cooling process falling in the aerosol range below the saturation curve of the S03 / temperature diagram. vs.
The invention basically provides for an increase in the dimensions of the raw gas cooler. To reduce the pressure loss, large sections of current inlet are also advantageous. In this regard, it may be advantageous to integrate the raw gas cooler in the outlet zone of an electrostatic precipitator mounted upstream of the gas washer in the raw gas stream. Another field at least provided for the cooling of the raw gas and the separation of sulfuric acid can be connected directly to the fields arranged one after the other of the electrofilter and intended for the separation of fly ash, that is that is to say without an intermediate channel.
This results in the elimination of a raw gas channel between the electrostatic precipitator and the raw gas cooler as well as the cover located on the side of the inlet and the current outlet of the raw gas cooler. The pressure loss of the raw gas (clean energy requirement) is significantly reduced by the simplification of the guidaw in the channel as well as by a decrease in the speed of the raw gas cooler. The conditions for the flow of current to the raw gas cooler are significantly improved.
To take account of the variable load behavior of a plant burning sulfur-containing fuels, for example a generating plant, and the temperature differences in the resulting raw gas, it is advantageous for the inlet and return sections intended for the coolant and which are connected
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to the raw gas cooler are connected to each other by means of a mixing valve incorporated in the return section as well as by a bypass. The inlet and return sections can also be connected to a purified gas heater Åa following the ga7 washer and to an external useful heat user device such as a heating pipe.
In this regard, an advantageous embodiment of the invention provides that the raw gas cooler is coupled by the cooling fluid circulating in a closed circuit to a purified gas heater integrated into the stream of raw gas after the gas washer.
Regardless of whether the raw gas cooler is integrated between an electrostatic precipitator and a gas washer or directly in the electrostatic precipitator, heat is transferred from the raw gas cooler and through the gas washer to the purified gas heater mounted downstream of the gas washer in the raw gas stream.
By integrating a purified gas heater directly into the gas washer or in its outlet area, it is possible to reduce installation costs as in the case of integrating the raw gas cooler in a electrostatic precipitator, and improve the conditions for the flow of current into the purified gas heater and thus reduce the pressure loss. Optimal drop separation can be obtained by placing a drop separator upstream of the purified gas heater.
As already indicated, it is also possible to couple the raw gas cooler via the cooling fluid which circulates in a closed circuit to an external useful heat utilization device such as a heating pipe.
One can also imagine a coupling in parallel of the raw gas cooler with a purified gas heater as well as with an external useful heat utilization device by means of cooling circuits separated from each other.
According to the invention, the bundles of tubes or pipes of the sections of the raw gas cooler can be mounted in series
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in the direction of the flow of raw gas. Thus, the coolant passes in the individual sections one after the other against the flow of the raw gas from the outlet zone of the raw gas cooler to its inlet zone.
The invention also provides that a fluid which takes heat from a cooling fluid is sent into two successive heating stages, the first heating stage in the direction of the flow of the fluid being coupled to at least one section. of the raw gas cooler by a coolant circulating in a closed circuit, section which is subjected to the raw gas which has already been cooled, while the second heating stage is coupled by a coolant circulating in a closed circuit at least with the section which is subjected to the action of raw gas which has not yet been cooled.
Thus, after the raw gas has cooled, part of the energy which has been collected can be used to pass the raw gas back through the cooler sufficiently above the dew point temperature of sulfuric acid to exclude also a passage below the dew point in the area of possible cold bridges in connection with the crude gas desulphurization installation (gas washer). The heating stages (sections) can be part of a purified gas heater integrated in the raw gas stream after a gas washer. The heat-capturing fluid then forms the purified gas. However, these stages can also be integrated into a district heating pipe.
So that in such a situation all the aerosols of sulfuric acid are vaporized, it is possible to connect at least the last section of the raw gas cooler in the direction of the flow of the raw gas, to the coolant circuit. which couples the first section in the direction of the flow of raw gas to the second heating stage.
The invention also provides a solution according to which the fluid which takes the heat from a cooling fluid is sent to a heat exchanger which is connected to two sections of the raw gas cooler which are mounted downstream of the first
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section in the direction of the flow of raw gas, while the outlet of the first section is thus connected to the inlet of the last section. This solution makes it possible to maintain the temperature of the raw gas in the cooler always above the saturation curve even when it contains a very high level of SO 3.
According to another embodiment, the invention provides that the first sections mounted in series in the flow direction of the raw ga7 are coupled by a cooling fluid circulating in closed circuit to a purified gas heater incorporated in the flow of purified gas at the rear of the gas washer, and the last sections in the direction of the flow of raw gas connected in series are coupled by a cooling fluid circulating in a closed circuit to an external useful heat user device. This solution also allows the raw gas to be cooled in a way that protects it while allowing better separation of the SO 3 and a reduction in the formation of aerosols.
Finally, a possible embodiment consists, in the case of a raw gas cooler comprising in the direction of the flow of raw gas three sections succeeding one another, to connect the inlet section of the front part of the coolant circuit at the inlet of the last section which is located in the front in the direction of the flow of raw gas, the outlet located in the rear of the last section in the inlet located 1 in front from the first section, the outlet at the rear of the first section at the inlet at the rear of the central section and the outlet at the front of the central section at the return section of the circuit.
In this case, the separation of the SO 3 without aerosol formation takes place by a combination of heat recovery and use of heat.
The invention will now be explained in more detail in the following, using the embodiments shown in the drawings in which:
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Figures 1 to 8 schematically show various arrangements for cooling a hot raw gas loaded with harmful substances; FIG. 9 is a view in longitudinal section of another embodiment of a raw gas cooler, and FIGS. 10 and II are two diagrams SO 3 / temperature at C.
In Figure 1 is denoted in 1 a stream of raw gas from a fuel combustion installation containing sulfur which is not shown.
The raw gas stream 1 is sent to an electrostatic precipitator 2 for dust separation, electrostatic precipitator from which the raw gas stream 1 enters at a temperature which is about 170 ° C in a raw ga7 cooler 3. The cooler raw gas 3 consists of two sections A, B arranged one after the other in the direction of flow and comprising bundles of U-shaped pipes 4.5 made of perfluralcoxide.
In this raw gas cooler 3, the raw gas is cooled by a cooling fluid consisting of water, so that the raw gas from the cooler 3 leaves at a temperature of about 135 C and is sent to this temperature at a gas washer 6 (flue gas desulphurization plant) for the separation of sulfur.
A stream of raw gas 7 leaves the gas washer 6 at a temperature of about 55 C. The stream of raw gas 7 is directed to a purified gas heater 8 and brought to a temperature of about 85 ° C in the latter by the water which has been heated in the raw gas cooler 3. The purified gas leaves at this temperature towards a chimney 9 and is released into the atmosphere by the chimney 9.
The purified gas heater 8 comprises in the embodiment of FIG. 1 a bundle of U-shaped pipes 10 made of perfluralcoxide.
The water which is used for cooling the raw gas circulates in a closed circuit 11 between the raw gas cooler 3 and the purified gas heater 8. To this end, a pump 13 driven by
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an electric motor 12 is incorporated in the. circuit 11. In addition, a balancing accumulator 14 is connected to circuit 11.
In the raw gas outlet zone 15, the water qU1 from the cooler 3 is directed at 78 into 10 pipe bundles 5 of section B located on the outlet side, and passes through the pipe bundles 4.5 of the sections A, 8 connected in series, against the current with respect to the raw gas. The water outlet 17 is located in the inlet zone 16 for the raw gas into the cooler 3. This water is returned by the circuit II to the purified gas heater 8.
The embodiment of FIG. Z differs from that of FIG. 1 in that a mixing valve 19 is incorporated in the return section 18 of the circuit 11 between the raw gas cooler 3 and the purified gas heater 8, and that this mixing valve 19 is connected by means of a bypass 20 to the inlet path 21. This mixing valve 19 makes it possible to take account of a behavior under variable load of the installation which produces the raw gas.
In the case of the embodiment of FIG. 3 and unlike the embodiments of FIGS. 1 and 2, the raw gas cooler 3 is integrated in the outlet zone 22 of the electrofilter 2. This arrangement can also be provided with a mixing valve 19 and a bypass 20 according to FIG. 2.
In the case of the embodiment of FIG. 4, the purified gas heater 8 is connected to the outlet zone 23 of the gas washer 6. In this case also, the circuit 11 can be constituted as shown in FIG. 1 or in Figure 2.
The embodiment of Figure 5 provides for the coupling of a raw gas cooler 3a which is formed in the direction of the flow of raw gas by three sections C, D, E mounted one after the other at the purified gas heater 8 in the raw gas stream 7 at the rear of the gas washer 6, cooler in which the inlet section 24 of the circuit 11a which is coupled to the outlet 36 of the bundle of pipes 10 of the gas heater purified 8 is connected to the inlet 25 of the pipe bundle 26 of the central section D. The outlet 27 of the pipe bundle 26 is connected in
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series at the inlet 28 of the bundle of pipes 29 qll1 is located at the front in the direction of the flow of the raw gas.
The outlet 30 of the pipe bundle 29 of the first section C which is located at the rear in the direction of the flow of the raw gas is connected to the inlet 31 of the pipe bundle 33 of the last section E which is located forward in the direction of the flow of raw gas. The outlet 32 of the pipe bundle 33 of the last section C which is located at the rear in the direction of the flow of the raw gas is coupled by the return section 34 to the inlet 35 of the pipe bundle 10 located at this place and at the front in the direction of the flow of purified gas 7. the circuit 11a can be constituted in accordance with the circuit II of FIG. 1 or in a corresponding manner to that of FIG. 2.
In FIG. 6 is shown an embodiment in which a raw gas cooler 3b comprising four sections F, G, H, 1 of U-shaped pipe bundles is coupled by a circuit 11b to a purified gas heater 8 in the stream of raw gas 7 after the gas washer 6, and via another independent circuit lle to a heat exchanger 41 which is also subjected to the action of a fluid which sends heat to a useful heat utilization device not shown. The connections for the fluid with the heat exchanger 41 are designated at 42 and 43.
It can be seen that the first two sections F, G of the raw gas cooler 3 in the direction of the flow of the raw gas are coupled to the purified gas heater 8 and that the last two sections H, I are connected to the exchanger heat 41.
The two sections F, G or H, r of each circuit llb, lIe are connected in series, the inlets 46, 47 of the bundles of tubes 38.40 situated at the front in the direction of the flow of the raw gas being respectively connected to the input sections 44,45 of the circuits 11b,
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Ilc, and the outlets 48, 49 which are located at the rear in the direction of the flow of the raw gas being connected to the return sections 50, 51 of the circuits Ilb, Ile.
The circuits Ilb, llc can be constituted in accordance with FIG. 1 or in FIG. 2.
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We can see in Figure 7 an arrangement Au! comprises a raw gas cooler 3c comprising three sections K, L, M with bundles of pipes 52, 53,54 as well as a purified gas heater 8a comprising two sections N, 0 comprising bundles of pipes 55,56 and arranged at the rear of the gas washer 6 in the direction of the stream of purified gas. The assembly is constituted in this case so that the second section 0 of the purified gas heater
8a in the direction of the raw gas flow is coupled via a closed circuit lid to the first section K of the raw gas cooler 3c in the direction of the flow of the raw gas. In addition, the last section M is coupled to this circuit lld.
The first section N of the purified gas heater 8a in the direction of the flow of the purified gas is on the other hand connected via a closed circuit 11e to the central section L of the raw gas cooler 3c.
In the case of the embodiment of FIG. 8, 11 is provided a raw gas cooler 3d which comprises three sections P, Q, R with bundles of pipes 57, 58, 59. The raw gas cooler
3d is coupled via a circuit 11f to the bundles of pipes 10 of the purified gas heater 8 at the rear of the gas washer
6. The inlet section 60 of the circuit llf is connected to the inlet 61 of the bundle of pipes 59 which is located at the front in the direction of the flow of the raw gas. The outlet 62 of this bundle of pipes 59 is connected to the inlet 63 of the bundle of pipes 57 of the first section P in the direction of flow of the raw gas.
The outlet 64 of the pipe bundle 57 is connected to the outlet 65 of the pipe bundle 58 of section Q which is located at the rear in the direction of the flow of the raw gas. The outlet 66 of the bundle of pipes 58 is connected to the return section 67 of the circuit 11f.
Thanks to a circuit of this type, it is also possible according to FIG. 11 to maintain the temperature of the raw gas above the saturation curve 76 of the diagram SO 3 / temperature in * C, and this by a new heating in stages.
The circuit 11f can be constituted like the circuits II of FIGS. 1 and 2.
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In the case of the embodiments of FIGS. 1 to 8, both the raw gas coolers 3-3d and the purified gas heaters 8, 8a are always provided with bundles of U-shaped pipes 4,5, 10, 26 , 29, 33, 37-40,52-59 in perfluralcoxide (PFA).
In Figure 9 is shown an embodiment in which a raw gas cooler 3e is equipped with several coils 68 arranged one against the other, letting through a cooling fluid and around which the raw gas passes. The coils 68 are located against each other in the plane of the drawing. In this embodiment also, it is ensured that the inlet 69 of the cooling fluid into the raw gas cooler 3e is provided in the outlet zone 70 of the stream of raw ga7 1 coming from the raw gas cooler 3e and that the outlet 71 of the cooling fluid coming from the raw gas cooler 3e is provided in the inlet area 72 of the raw gas stream l in the raw gas cooler 3e. The material of the coils 68 can be a synthetic material.
Naturally, it can be envisaged that a purified gas heater 8, 8a can also be formed in this way. In addition, it is possible to envisage a combination of heat exchangers comprising on the one hand bundles of U-shaped pipes and on the other hand coils.
FIG. 10 is a diagram on which is plotted on the abscissa 73 the content of 503 of the raw gas in mg / Nm3 and on the ordinate 74 the temperature of the crude gas in C. We also see in the small field 75 located in the corner of right the shape of the temperature curve as an example, the thermal energy required to heat the raw gas from 56. C to 85. C being taken from a stream of raw gas, which contains at the start of cooling the gas approximately 12% by volume of HO.
This ensures gentle cooling and conserving the raw gas from about 170. C to about 135 ° C, that the temperature of the raw gas always remains above the saturation curve 76 (shown in dashed lines) defined by the temperature of the specific dew point, and does not fall into the aerosol zone 77 located below. Thanks to
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heat exchange, the water temperature rises from about 115 C to about 150. C and the temperature of the purified gas in the purified gas stream 7 rises from about 56. C to about 85 * C after gas washer 6. These temperature points are indicated in 1 to VI in circles in Figure 1.
The same is true for the diagram in Figure II.
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List of references 1-Raw gas stream 2-Electrostatic precipitator 3 - 3a - 3b - 3c - 3d - 3rd raw gas cooler 4-5-Pipe bundle 6-Gas washer 7-Raw gas stream 8 - 8a - Heater of purified gas 9-Chimney 10-Pipe bundle of 8.8a 11 - 11a - 11b - 11c - 11d - 11e - 11f Circuit 12-Electric motor 13-Pump 14-balancing accumulator 15-Outlet area of 3, 3a-3e 16 - Entrance area of 3,
3a-3e 17 - Exit from 4 18 - Return route from Il 19-Vannemélangeuse 20 - Diversion 21 - Arrival route from 11 22-Exit area from 2 23-Exit area from 6 24-Arrival route from lia 25-Inlet of 26 26-Pipe bundle of D 27-Outlet of 26 28-Inlet of 29 29 - Pipe bundle of C 30-Outlet of 29 31-Inlet of 33 32-Outlet of 33 33-Pipe bundle of E 34 - Return section of lia 35-Inlet of 10 36-Outlet of 10 37-Pipe bundle of F 38-Pipe bundle of G 39 - Pipe bundle of H 40-Pipe bundle of 1 41-Heat exchanger 42-Connection with 41 43 - Connection with 42 44 - Entrance route of llb
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45-Jlc entry course
46-Entry of 38 47-Entry of 40 48-Exit of 37 49-Exit of 39
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50-Return path of 11b 51-Return journey of lees 52-K pipe bundle 53-L pipe bundle 54-M pipe bundle 55-N pipe bundle 56-0 57 pipe bundle - Pipe bundle of P 58 - Pipe bundle of Q 59-Pipe bundle of R 60-Entrance section of Uf 61-Entrance of 59
EMI17.1
62-Exit from 59 63-Entrance from 57 64-Exit from 57 65-Entrance from 58 66 - Exit from 58 67-Return section of bed 68-Serpentine 69-Entrance from 68 70-Exit area from 3rd 71-Exit of 68 72-Entry area of 3e 73-Abscisse 74-Ordinate 75-Rectangular field 76-Saturation curve 77-Area of aerosols 78-Entry of 5
AB Section of 3 CDE Section of 3a F - G - H - I Section of 3b KLM Section of 3c N - O Section of 8a PQR Section 1 - Temperature between 2 and 3 Il - Temperature between 3 and 6 III - Temperature between 6 and 8 In temperature between 8 and 9 V Temperature behind 3 VI - Temperature before 3