FR2678047A1 - Device for treating hot and polluted fumes, particularly acid ones, originating from the combustion of fuel in an industrial or urban-heating boiler - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne le domaine des installations de chauffage industriel ou collectif, et plus particulièrement le problème de la pollution par les fumées provenant de la combustion du fuel lourd ou du fuel domestique dans les chaudières. The invention relates to the field of industrial or collective heating installations, and more particularly the problem of pollution by fumes from the combustion of heavy fuel oil or domestic fuel oil in boilers.
Les installations classiques comprennent une chaudière, mixte ou non, et un conduit de sortie des fumées de combustion, menant, par l'intermédiaire d'un dépoussiéreur, à une cheminée en béton ou en brique réfractaire, par laquelle les fumées sont rejetées directement dans l'atmosphère. Conventional installations include a boiler, mixed or not, and a flue outlet, leading, via a dust collector, to a concrete or refractory brick chimney, through which the fumes are discharged directly into the atmosphere.
Pour tenter de lutter contre les nuisances inhérentes au rejet des fumées de combustion dans l'atmosphère, on utilise des dépoussiéreurs à chicanes, qui permettent au mieux de retenir 80 % des suies contenues dans les fumées, les suies retenues étant récupérées dans des sacs prévus à cet effet en partie inférieure desdits dépoussiéreurs. In an attempt to combat the nuisances inherent in the discharge of combustion fumes into the atmosphere, baffle dust collectors are used, which at best allow 80% of the soot contained in the fumes to be retained, the soot retained being collected in bags provided for this purpose in the lower part of said dust collectors.
Ces dépoussiéreurs ne permettent ainsi qu'une dépollution limitée, puisque les suies non retenues sont rejetées directement dans l'atmosphère, et de plus ils exigent une surveillance constante avec un travail de ramonage important car un encrassement peut entraîner une obstruction de la sortie des fumées et de ce fait agraver très rapidement la mauvaise combustion pour le brûleur de la chaudière, du fait du manque d'oxygène. These dust collectors thus allow only a limited depollution, since the non-retained soot is discharged directly into the atmosphere, and moreover they require constant monitoring with significant sweeping work because a fouling can lead to an obstruction of the smoke outlet. and therefore very quickly worsen bad combustion for the boiler burner, due to the lack of oxygen.
Par ailleurs, on cherche aussi à récupérer de l'énergie en utilisant la chaleur des fumées évacuées par la cheminée de la chaudière. In addition, we also seek to recover energy by using the heat of the fumes discharged from the chimney of the boiler.
Dans cette recherche, les spécialistes se heurtent alors à une difficulté inhérente au risque de formation d'acide sulfurique. In this research, specialists face an inherent difficulty with the risk of sulfuric acid formation.
En effet, et surtout pour le fuel lourd, on doit faire face à une présence de 1 à 5 % en poids d'acide sulfurique (auquel s'ajoute aussi de l'acide carbonique), et on doit de ce fait se garder d'éviter la formation d'un front d'acide sulfurique dans le récupérateur utilisé, la condensation d'acide pur et très concentré sur les parois d'échange favorisant le collage de la suie en une couche "graisseuse" qui se forme, et agressant sévèrement les tubes de l'échangeur, puis toute la cheminée en général. Indeed, and especially for heavy fuel oil, we must face a presence of 1 to 5% by weight of sulfuric acid (to which carbonic acid is also added), and we must therefore be careful '' avoid the formation of a sulfuric acid front in the recuperator used, the condensation of pure and highly concentrated acid on the exchange walls promoting the sticking of the soot into a "greasy" layer which forms, and which is aggressive severely the exchanger tubes, then the entire chimney in general.
Or, si l'on veut éviter la formation d'un front d'acide sulfurique concentré dans le haut de l'échangeur, il faut conserver une température de peau aussi élevée que possible. On est donc toujours limité dans le refroidissement des fumées, du fait que les fumées refroidies doivent impérativement être à une température supérieure à une température critique de 120 à 1300C correspondant au point de rosée acide. However, if one wishes to avoid the formation of a concentrated sulfuric acid front at the top of the exchanger, the skin temperature must be kept as high as possible. We are therefore always limited in the cooling of the fumes, because the cooled fumes must imperatively be at a temperature above a critical temperature of 120 to 1300C corresponding to the acid dew point.
Ceci a pour conséquence de limiter considérablement l'énergie récupérable par chaleur sensible (environ 3 à 4 % de l'énergie totale). A titre indicatif, les économiseurs existants utilisent un circuit fermé d'eau pour 11 échange thermique, avec une entrée d'eau très chaude (au moins 70 C) et une sortie d'eau à 900C : les fumées passent alors de 2600C à environ 1800C en traversant un économiseur de ce type.This has the consequence of considerably limiting the energy recoverable by sensible heat (approximately 3 to 4% of the total energy). As an indication, existing economizers use a closed water circuit for heat exchange, with a very hot water inlet (at least 70 C) and a water outlet at 900C: the fumes then go from 2600C to approximately 1800C through an economizer of this type.
Finalement, l'état de la technique reste encore limité à l'utilisation de dépoussiéreurs (filtres) pour retenir une partie des suies, la dépollution obtenue étant relativement modeste, et à une possibilité très limitée de récupération d'énergie en utilisant des économiseurs. Finally, the state of the art is still limited to the use of dust collectors (filters) to retain a portion of the soot, the depollution obtained being relatively modest, and to a very limited possibility of recovering energy by using economizers.
L'invention a pour objet de proposer un dispositif de traitement des fumées chaudes et polluées, notamment acides, provenant de la combustion du fuel, qui permette à la fois une dépollution nettement supérieure par élimination quasi-totale des pluies d'acide sulfurique et de la suie, et la possibilité de récupérer une énergie beaucoup plus importante que l'énergie récupérable par les économiseurs existants, sans risque de formation d'un front d'acide sulfurique ni de rejets acides de condensats. The object of the invention is to propose a device for treating hot and polluted fumes, in particular acid fumes, originating from the combustion of fuel oil, which allows at the same time a clearly superior depollution by almost total elimination of the rains of sulfuric acid and soot, and the possibility of recovering a much greater energy than the energy recoverable by existing economizers, without risk of forming a front of sulfuric acid or acid discharges of condensates.
L'invention a également pour objet de réaliser un dispositif de traitement qui soit autonome dans son fonctionnement, et n'exige aucune surveillance particulière. The invention also aims to provide a processing device which is autonomous in its operation, and does not require any particular monitoring.
L'invention a aussi pour objet de réaliser un dispositif de traitement susceptible d'équiper une installation de chauffage industriel ou collectif déjà existante, sans modification importante de ladite installation. The object of the invention is also to produce a treatment device capable of equipping an already existing industrial or collective heating installation, without significant modification of said installation.
Il s'agit plus particulièrement d'un dispositif de traitement des fumées chaudes et polluées, notamment acides, qui proviennent de la combustion du fuel dans une chaudière industrielle ou de chauffage urbain, et qui passent dans un dépoussiéreur avant d'être évacuées par une cheminée, ledit dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte une partie d'entrée montée en dérivation ou en série sur la cheminée de
la chaudière, et dans laquelle sont forcées les fumées chaudes et polluées,
ladite partie d'entrée comportant un moyen de pulvérisation d'eau pour
refroidir et humidifier ces fumées . un échangeur de chaleur disposé en aval de ladite partie d'entrée, dont le
primaire est parcouru par les fumées lavées et saturées d'eau, et dont le
secondaire est parcouru par un fluide caloporteur une partie de sortie disposée en aval dudit échangeur de chaleur, et
constituant une réserve de condensats provenant de la pulvérisation et de
la condensation, ladite partie de sortie comportant d'une part un moyen
de récupération de la suie par écrémage et un trop-plein assurant un
niveau constant à ladite réserve de condensats, et d'autre part une sortie
d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées vers une cheminée
associée un système de neutralisation automatique des condensats en excès
évacuées à l'égout depuis ladite partie de sortie par un circuit
d'évacuation associé ; et un système de pompage permettant d'amener de l'eau de condensats de
ladite partie de sortie à ladite partie d'entrée pour y être pulvérisée par
ledit moyen de pulvérisation.It is more particularly a device for treating hot and polluted, in particular acid fumes, which come from the combustion of fuel oil in an industrial or district heating boiler, and which pass through a dust collector before being evacuated by a chimney, said device being characterized by the fact that it comprises an inlet part mounted as a bypass or in series on the chimney of
the boiler, and in which hot and polluted smoke is forced,
said inlet part comprising means for spraying water for
cool and humidify these fumes. a heat exchanger disposed downstream of said inlet part, the
primary is traversed by the fumes washed and saturated with water, and whose
a secondary coolant is passed through an outlet part disposed downstream of said heat exchanger, and
constituting a reserve of condensates from spraying and
condensation, said outlet part comprising on the one hand a means
soot recovery by skimming and an overflow ensuring
constant level at said condensate reserve, and on the other hand an outlet
for evacuating cooled and decontaminated fumes to a chimney
associated with an automatic neutralization system for excess condensates
evacuated to the sewer from said outlet part by a circuit
associated evacuation; and a pumping system for bringing condensate water from
said outlet portion to said inlet portion to be sprayed therein by
said spraying means.
De préférence, la partie d'entrée, l'échangeur de chaleur, et la partie de sortie sont disposés dans une enceinte unique. On pourra cependant en variante prévoir plusieurs enceintes séparées. Preferably, the inlet part, the heat exchanger, and the outlet part are arranged in a single enclosure. Alternatively, however, several separate enclosures can be provided.
Selon une caractéristique particulière, la disposition relative de la partie d'entrée, de l'échangeur de chaleur et de la partie de sortie est essentiellement verticale, ladite partie d'entrée se trouvant en partie haute dudit dispositif et ladite partie de sortie en partie basse. On pourra néanmoins prévoir une disposition différente, avec un agencement de la partie d'entrée et de l'échangeur de chaleur légèrement incliné par rapport à l'horizontale, et un agencement vertical de la partie de sortie pour constituer la réserve de condensats. According to a particular characteristic, the relative arrangement of the inlet part, the heat exchanger and the outlet part is essentially vertical, said inlet part being in the upper part of said device and said outlet part in part low. We can nevertheless provide a different arrangement, with an arrangement of the inlet part and the heat exchanger slightly inclined relative to the horizontal, and a vertical arrangement of the outlet part to constitute the reserve of condensates.
Avantageusement en outre, l'échangeur de chaleur est un échangeur vertical à contre-courant et à surfaces d'échange lisses, ledit échangeur pouvant être tubulaire ou à plaques. Advantageously, moreover, the heat exchanger is a vertical counter-current exchanger with smooth exchange surfaces, said exchanger being able to be tubular or with plates.
De préférence encore, la partie d'entrée se présente sous la forme d'une boîte à fumées, au centre de laquelle est disposé le moyen de pulvérisation qui est de préférence réalisé sous la forme d'une rampe de pulvérisation produisant un cône d'eau que traversent les fumées chaudes et polluées arrivant dans ladite boîte à fumées. More preferably, the inlet part is in the form of a smoke box, in the center of which is arranged the spraying means which is preferably produced in the form of a spraying boom producing a cone of water through which the hot and polluted fumes arrive in said smoke box.
Selon une autre caractéristique avantageuse, la partie de sortie comporte un entonnoir d'axe vertical relié au circuit d'évacuation des condensats en excès, ledit entonnoir permettant la récupération permanente de la suie par écrémage et faisant lui-même fonction de trop-plein pour la réserve de condensats. En particulier, l'entonnoir est disposé au voisinage de la sortie d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées, de façon à profiter de la poussée exercée par lesdites fumées sur la suie en surface. According to another advantageous characteristic, the outlet part comprises a funnel with a vertical axis connected to the excess condensate evacuation circuit, said funnel allowing permanent recovery of the soot by skimming and itself acting as an overflow for the condensate reserve. In particular, the funnel is arranged in the vicinity of the outlet for discharging the cooled and decontaminated fumes, so as to take advantage of the thrust exerted by said fumes on the soot on the surface.
De préférence alors, l'entonnoir est surmonté d'un couvercle de protection relié à la paroi de la partie de sortie et enveloppant le bord périphérique supérieur dudit entonnoir. Preferably then, the funnel is surmounted by a protective cover connected to the wall of the outlet part and enveloping the upper peripheral edge of said funnel.
Avantageusement encore, le système de neutralisation automatique agit sur l'ensemble des condensats de la réserve contenue dans la partie inférieure, en étant piloté par un pH-mètre disposé à l'intérieur de ladite partie inférieure de façon à maintenir l'eau de condensats de ladite réserve à un pH voisin de 7, de sorte que les condensats en excès évacués à l'égout sont de facto neutralisés. En particulier, le système de neutralisation automatique est disposé à l'extérieur de la partie de sortie, et comporte un réservoir de produit neutralisant liquide et une pompe doseuse associée pilotée par le pH-mètre. Advantageously also, the automatic neutralization system acts on all the condensates of the reserve contained in the lower part, by being controlled by a pH meter placed inside said lower part so as to maintain the condensate water. of said reserve at a pH close to 7, so that the excess condensates discharged into the sewer are de facto neutralized. In particular, the automatic neutralization system is arranged outside the outlet part, and comprises a reservoir of liquid neutralizing product and an associated metering pump controlled by the pH meter.
En variante du système précédent de neutralisation dans la masse, il est possible de prévoir que le système de neutralisation automatique agisse seulement sur les condensats en excès évacués à l'égout, après leur évacuation hors de la partie de sortie, et se présente alors sous la forme d'un neutralisateur que traversent lesdits condensats et en aval duquel est prévue une conduite d'évacuation à l'égout. As a variant of the previous mass neutralization system, it is possible to provide for the automatic neutralization system to act only on the excess condensates discharged into the sewer, after their evacuation from the outlet part, and is then presented under the form of a neutralizer through which said condensate passes and downstream of which is provided a drain pipe.
Selon encore une autre variante des systèmes précités de neutralisation, il est possible de prévoir un appareil de neutralisation, du type filtre avec réservoir de neutralisant, monté sur le circuit d'eau de condensats à pulvériser, en amont ou en aval de la pompe utilisée pour la reprise des condensats depuis la partie de sortie vers la partie d'entrée. According to yet another variant of the aforementioned neutralization systems, it is possible to provide a neutralization device, of the filter type with neutralizing tank, mounted on the circuit of condensate water to be sprayed, upstream or downstream of the pump used for condensate recovery from the outlet part to the inlet part.
De préférence encore, le système de pompage assurant la reprise des condensats depuis la partie de sortie vers la partie d'entrée est constitué par un circuit de reprise comportant successivement une pompe, une vanne de réglage et un débitmètre, pour se raccorder finalement au moyen de pulvérisation. En particulier, la pompe est disposée à l'extérieur de la partie de sortie, et agencée de façon à aspirer dans une zone calme de la réserve de condensats, de préférence au voisinage de la sortie d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées. More preferably, the pumping system ensuring the recovery of the condensates from the outlet part to the inlet part consists of a recovery circuit successively comprising a pump, an adjustment valve and a flow meter, to finally be connected by means spray. In particular, the pump is arranged outside the outlet part, and arranged so as to suck in a calm zone of the condensate reserve, preferably in the vicinity of the outlet for discharging the cooled and decontaminated fumes.
Selon une autre caractéristique particulière, les fumées chaudes et polluées sont forcées dans la partie d'entrée par un ventilateur de reprise des fumées monté sur la conduite de dérivation reliant ladite partie d'entrée à la cheminée de la chaudière ; en particulier, la conduite de dérivation est raccordée à la cheminée de la chaudière au niveau d'une ouverture décalée en hauteur par rapport à l'ouverture de ladite cheminée par laquelle arrivent les fumées de combustion. En variante, la pression nécessaire pour vaincre les pertes de charge pourra être assurée par le ventilateur du brûleur de la chaudière. According to another particular characteristic, the hot and polluted smoke is forced into the inlet part by a smoke recovery fan mounted on the bypass pipe connecting said inlet part to the chimney of the boiler; in particular, the bypass pipe is connected to the chimney of the boiler at an opening offset in height relative to the opening of said chimney through which the combustion fumes arrive. As a variant, the pressure necessary to overcome the pressure drops may be provided by the fan of the boiler burner.
Selon un premier mode de réalisation, la sortie d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées est reliée à une conduite d'évacuation menant à une cheminée indépendante, différente de la cheminée de la chaudière. De préférence alors, la conduite d'évacuation comporte un séparateur de gouttelettes, dont la base de sortie est reliée à ladite conduite d'évacuation en amont dudit séparateur. According to a first embodiment, the outlet for discharging the cooled and decontaminated fumes is connected to an exhaust pipe leading to an independent chimney, different from the chimney of the boiler. Preferably then, the discharge pipe comprises a droplet separator, the outlet base of which is connected to said discharge pipe upstream from said separator.
Selon une variante également intéressante, la sortie d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées est reliée à une conduite d'évacuation menant à la cheminée de la chaudière, le raccordement se faisant au niveau d'une ouverture notablement décalée en hauteur par rapport à l'ouverture de ladite cheminée servant au raccordement à la partie d'entrée, de sorte que les parties d'entrée et de sortie sont dans ce cas toutes deux montées en dérivation sur la cheminée de la chaudière. According to a variant which is also advantageous, the outlet for discharging the cooled and decontaminated fumes is connected to an exhaust pipe leading to the chimney of the boiler, the connection being made at an opening which is significantly offset in height with respect to the opening of said chimney used for connection to the inlet part, so that the inlet and outlet parts are in this case both mounted as a bypass on the boiler chimney.
Selon encore une autre variante, le dispositif est monté en série sur la cheminée, la sortie d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées étant reliée à une conduite d'évacuation menant à ladite cheminée au niveau d'une ouverture notablement décalée en hauteur par rapport à l'ouverture de celle-ci associée au raccordement de la partie d'entrée. According to yet another variant, the device is mounted in series on the chimney, the outlet for evacuating the cooled and decontaminated fumes being connected to an evacuation pipe leading to said chimney at an opening significantly offset in height with respect to the opening thereof associated with the connection of the input part.
De préférence enfin, un circuit de récupération d'énergie est associé à l'échangeur de chaleur dans lequel les fumées réchauffent un circuit de fluide caloporteur, en particulier un circuit d'eau, dont l'entrée est à une température suffisamment basse pour récupérer la chaleur latente des fumées traversant ledit échangeur de chaleur. Preferably finally, an energy recovery circuit is associated with the heat exchanger in which the fumes heat a circuit of heat transfer fluid, in particular a water circuit, the inlet of which is at a temperature low enough to recover the latent heat of the fumes passing through said heat exchanger.
Avantageusement dans ce cas, l'eau d'entrée est à une température inférieure à 55 C, et de préférence comprise entre 100C et 450 C, sous forme d'une entrée unique, ou de plusieurs entrées décalées en hauteur pour avoir des niveaux thermiques différents, l'entrée correspondant à l'eau la plus froide étant dans ce cas la plus basse. De préférence en outre, l'eau de sortie est récupérée au niveau d'une sortie unique, ou de plusieurs sorties décalées en hauteur pour avoir des niveaux thermiques différents, la sortie correspondant à l'eau la plus chaude étant dans ce cas placée au point le plus haut. Advantageously in this case, the inlet water is at a temperature below 55 ° C., and preferably between 100 ° C. and 450 ° C., in the form of a single inlet, or of several inlets offset in height so as to have thermal levels. different, the input corresponding to the coldest water being in this case the lowest. Preferably also, the outlet water is recovered at a single outlet, or from several outlets offset in height to have different thermal levels, the outlet corresponding to the hottest water in this case being placed at the highest point.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux figures ou - la figure 1 illustre en coupe un dispositif de traitement conforme à
l'invention, avec ici un système de neutralisation automatique agissant
sur toute la masse des condensats de la réserve, et une sortie des fumées
refroidies et dépolluées reliée à un séparateur de gouttelettes menant à
une cheminée indépendante - la figure 2 illustre une variante du dispositif de la figure 1, dans laquelle
le système de neutralisation automatique agit seulement sur les
condensats en excès évacués à l'égout - la figure 3 illustre une autre variante des dispositifs précités, dans
laquelle la sortie des fumées refroidies et dépolluées est reliée à une
conduite d'évacuation montée en dérivation sur la cheminée de la
chaudière, pour une réinjection de ces fumées dans ladite cheminée - la figure 4 illustre une variante du dispositif de la figure 3, avec un
montage en série sur la cheminée de la chaudière.Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly in the light of the description which follows and of the appended drawings, relating to a particular embodiment of the invention, with reference to the figures or - Figure 1 illustrates in section a processing device in accordance with
the invention, here with an automatic neutralization system acting
over the entire mass of condensate in the reserve, and a smoke outlet
cooled and decontaminated connected to a droplet separator leading to
an independent chimney - Figure 2 illustrates a variant of the device of Figure 1, in which
the automatic neutralization system acts only on the
excess condensate discharged into the sewer - Figure 3 illustrates another variant of the aforementioned devices, in
which the outlet of the cooled and decontaminated fumes is connected to a
evacuation pipe mounted bypass on the chimney of the
boiler, for reinjection of this smoke into said chimney - Figure 4 illustrates a variant of the device of Figure 3, with a
series installation on the boiler chimney.
La figure 1 illustre un dispositif 100 de traitement des fumées chaudes et polluées, notamment acides, conforme à l'invention, dispositif qui équipe une installation de chauffage de type industriel ou collectif 1. FIG. 1 illustrates a device 100 for treating hot and polluted, in particular acid fumes, according to the invention, device which equips a heating installation of industrial or collective type 1.
L'installation de chauffage 1 comporte une chaudière 2 équipée d'un brûleur 3, dont la conduite d'évacuation des fumées 4 traverse un dépoussiéreur 5 de type conventionnel, en dessous duquel est prévu un bac de récupération des suies 6. Il est naturellement possible de prévoir une pluralité de tels dépoussiéreurs disposés en série sur la conduite d'évacuation 4 des fumées de combustion, et raccordés à une cheminée de chaudière 7 au niveau d'une ouverture 8 de celle-ci. On distingue, à la base de la cheminée 7 une trappe 9 de visite, servant au ramonage du pied de cheminée. The heating installation 1 comprises a boiler 2 equipped with a burner 3, the smoke evacuation pipe 4 of which passes through a dust collector 5 of conventional type, below which a soot recovery tank 6 is provided. It is naturally possible to provide a plurality of such dust collectors arranged in series on the discharge pipe 4 of the combustion fumes, and connected to a boiler chimney 7 at an opening 8 thereof. There are, at the base of the chimney 7, a trap door 9 for inspection, used for sweeping the chimney base.
Le dispositif de traitement 100 est raccordé à la cheminée de chaudière 7 par une conduite de dérivation 101, 102, passant ici par un ventilateur 103 de reprise de fumées, afin de forcer les fumées chaudes et polluées à l'entrée dudit dispositif. Le ventilateur de reprise des fumées 103 sera la plupart du temps avantageux, mais un tel ventilateur n'est pas absolument obligatoire, étant entendu que l'on pourra en variante utiliser le ventilateun du brûleur 3 de la chaudière 2. La conduite de dérivation 101 est raccordée à la cheminée 7 de la chaudière au niveau d'une ouverture 160, qui est de préférence décalée en hauteur par rapport à l'ouverture 8 de ladite cheminée par laquelle arrivent les fumées de combustion. The treatment device 100 is connected to the boiler chimney 7 by a bypass pipe 101, 102, passing here by a smoke recovery fan 103, in order to force the hot and polluted fumes at the inlet of said device. The smoke recovery fan 103 will most of the time be advantageous, but such a fan is not absolutely mandatory, it being understood that it is possible, as a variant, to use the fan of the burner 3 of the boiler 2. The bypass line 101 is connected to the chimney 7 of the boiler at an opening 160, which is preferably offset in height relative to the opening 8 of said chimney through which the combustion fumes arrive.
Dans le cas d'une installation du type illustré ici, les pertes de charge à vaincre pour parvenir dans le dispositif de traitement 100 sont relativement importantes, de sorte que le ventilateur 103 apparaît tout à fait recommandé. Les fumées chaudes et polluées, notamment acides, arrivent ainsi dans la conduite 102, à une température de l'ordre de 240 C, et plus généralement à une température comprise sensiblement entre 220 et 280 C. In the case of an installation of the type illustrated here, the pressure drops to overcome in order to reach the treatment device 100 are relatively large, so that the fan 103 appears to be entirely recommended. The hot and polluted fumes, in particular acid, thus arrive in the pipe 102, at a temperature of the order of 240 C, and more generally at a temperature comprised substantially between 220 and 280 C.
Le dispositif de traitement 100 comporte tout d'abord une partie d'entrée 104, qui est ici montée en dérivation sur la cheminée de la chaudière (conduites 101 et 102), et dans laquelle sont forcées les fumées chaudes et polluées. Cette partie d'entrée 104 se présente ici sous la forme d'une boîte à fumées au centre de laquelle est disposé un moyen de pulvérisation 108 servant à refroidir et humidifier les fumées chaudes et polluées arrivant par la conduite 102. Ce moyen de pulvérisation est de préférence réalisé sous la forme d'une rampe de pulvérisation produisant un cône de liquide 109 que doivent traverser les fumées chaudes et polluées arrivant dans la boîte à fumées.Ainsi, les fumées arrivant sur le cône d'eau 109 à une température située entre 220 et 2800C, traversent nécessairement ledit cône de liquide, ce qui a pour effet tout d'abord d'abaisser la température de ces fumées, mais aussi de diluer l'acide sulfurique qu'elles contiennent, et également d'entraîner la suie en suspension par les gouttelettes de liquide. On reviendra ultérieurement sur la structure du circuit associé au moyen de pulvérisation 108, ledit circuit étant ici un circuit fermé pour avoir un fonctionnement autonome et continu du dispositif de traitement 100. The treatment device 100 comprises first of all an inlet portion 104, which is here mounted as a bypass on the chimney of the boiler (pipes 101 and 102), and in which the hot and polluted fumes are forced. This inlet portion 104 is here in the form of a smoke box in the center of which is disposed a spraying means 108 serving to cool and humidify the hot and polluted fumes arriving via line 102. This spraying means is preferably produced in the form of a sprayer boom producing a liquid cone 109 which hot and polluted fumes arriving in the smoke box must pass through. Thus, the fumes arriving on the water cone 109 at a temperature between 220 and 2800C, necessarily pass through said liquid cone, which has the effect first of all of lowering the temperature of these fumes, but also of diluting the sulfuric acid which they contain, and also of causing the soot in suspension by liquid droplets. We will return later to the structure of the circuit associated with the spraying means 108, said circuit here being a closed circuit in order to have autonomous and continuous operation of the treatment device 100.
En aval de la partie d'entrée 104, on trouve un échangeur de chaleur 105, dont le primaire est parcouru par les fumées lavées et saturées d'eau, et dont le secondaire est parcouru par un fluide caloporteur. Downstream of the inlet portion 104, there is a heat exchanger 105, the primary of which is traversed by the fumes washed and saturated with water, and the secondary of which is traversed by a heat transfer fluid.
L'échangeur de chaleur 105 est de préférence à contre-courant et à surfaces d'échange lisses de façon à favoriser le glissement. Un tel échangeur de chaleur pourra être tubuluraire ou à plaques : on a ici illustré schématiquement un échangeur tubulaire, dont on distingue deux tubes 106.The heat exchanger 105 is preferably against the current and with smooth exchange surfaces so as to promote sliding. Such a heat exchanger could be tubular or with plates: here a schematic illustration has been made of a tubular exchanger, of which there are two tubes 106.
On distingue également sur la figure 1 une entrée de fluide caloporteur 110, prévue en partie basse de l'échangeur de chaleur 105, et une sortie de fluide 111, prévue en partie haute dudit échangeur. Bien que cela ne soit pas illustré ici, il sera naturellement possible de prévoir plusieurs entrées de fluide et/ou plusieurs sorties de fluide, décalées en hauteur pour avoir des niveaux thermiques différents : avec plusieurs entrées décalées, entrée correspondant à l'eau la plus froide sera alors la plus basse, et, avec plusieurs sorties décalées, la sortie correspondant à l'eau la plus chaude sera placée au point le plus haut. On reviendra ultérieurement sur les températures concernées du fluide caloporteur, en association avec un circuit de récupération d'énergie 150, schématisé ici sous la forme d'un rectangle en traits mixtes.We also distinguish in Figure 1 an inlet of heat transfer fluid 110, provided in the lower part of the heat exchanger 105, and a fluid outlet 111, provided in the upper part of said exchanger. Although this is not illustrated here, it will naturally be possible to provide several fluid inlets and / or several fluid outlets, offset in height to have different thermal levels: with several offset inlets, inlet corresponding to the most water cold will be the lowest, and, with several offset outputs, the outlet corresponding to the hottest water will be placed at the highest point. We will come back to the temperatures of the heat transfer fluid later, in association with an energy recovery circuit 150, shown here in the form of a rectangle in dashed lines.
On comprend aisément que l'acide sulfurique contenu dans les fumées parvenant dans la partie d'entrée 104 du dispositif de traitement 100 est immédiatement dilué en traversant le cône de liquide 109, donc avant de parvenir aux surfaces d'échange. Cette condensation très rapide, dès l'entrée en partie supérieure de l'échangeur de chaleur, permet d'éviter la formation d'un front d'acide. En effet, l'entrée des tubes de l'échangeur de chaleur 105 présente sur ses parois des gouttelettes d'eau et d'acide dilué non dangereux, ces gouttelettes d'eau ayant en outre pour effet d'améliorer notablement le coefficient d'échange. It is easily understood that the sulfuric acid contained in the fumes arriving in the inlet portion 104 of the treatment device 100 is immediately diluted by crossing the liquid cone 109, therefore before reaching the exchange surfaces. This very rapid condensation, as soon as it enters the upper part of the heat exchanger, prevents the formation of an acid front. Indeed, the inlet of the tubes of the heat exchanger 105 has on its walls droplets of water and non-dangerous dilute acid, these water droplets having the effect of significantly improving the coefficient of exchange.
De ce fait, les fumées traversant l'échangeur de chaleur 105 sont considérablement refroidies, et on s'arrange pour régler l'installation de telle façon que la température des fumées à l'entrée de l'échangeur soit voisine de 600C, ou légèrement supérieure à cette température, qui correspond au point de rosée du mélange fumée-eau (on a en effet ainsi environ 100 % d'humidité relative). Les moyens permettant ce réglage seront décrits plus loin, en référence au système de pompage équipant le dispositif de traitement 100. As a result, the fumes passing through the heat exchanger 105 are considerably cooled, and arrangements are made to regulate the installation so that the temperature of the fumes at the inlet of the exchanger is close to 600 ° C., or slightly higher than this temperature, which corresponds to the dew point of the smoke-water mixture (in fact, therefore, about 100% relative humidity). The means allowing this adjustment will be described later, with reference to the pumping system equipping the treatment device 100.
Le dispositif de traitement 100 comporte, en aval de l'échangeur de chaleur 105, une partie de sortie 107 situant une réserve de condensats 112 provenant de la pulvérisation et de la condensation. Cette partie de sortie 107 comporte un moyen 114 de récupération de la suie par écrémage et un trop-plein assurant un niveau constant à la réserve de condensats, et elle comporte également une sortie 140 d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées vers une cheminée associée. The treatment device 100 comprises, downstream of the heat exchanger 105, an outlet part 107 locating a reserve of condensates 112 originating from the spraying and from the condensation. This outlet part 107 comprises a means 114 for recovering the soot by skimming and an overflow ensuring a constant level in the reserve of condensates, and it also comprises an outlet 140 for discharging the cooled and decontaminated fumes towards an associated chimney. .
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, la partie d'entrée 104, d'échangeur de chaleur 105, et la partie de sortie 107 sont disposées dans une enceinte unique 113. Il va de soi cependant que l'on pourra prévoir une succession d'enceintes différentes pour chacun de ces constituants du dispositif de traitement 100. En outre, la disposition relative de la partie d'entrée 104, de l'échangeur de chaleur 105, et de la partie de sortie 107 est ici essentiellement verticale, ladite partie d'entrée se trouvant en partie haute du dispositif de traitement, et ladite partie de sortie en partie basse.Une telle disposition verticale est préférée, mais ne constitue cependant qu'un exemple dans le cadre de l'invention, étant entendu que l'on pourra prévoir une disposition différente, avec par exemple un agencement de la partie d'entrée et de l'échangeur de chaleur légèrement incliné par rapport à l'horizontale, et un agencement vertical de la partie de sortie pour constituer la réserve de condensats; L'échangeur de chaleur 105 est en l'espèce un échangeur vertical, de préférence à contre-courant et à surfaces d'échange lisses, ainsi que cela a été dit plus haut. L'enceinte 113 du dispositif de traitement 100, repose alors sur des organes de support tels que 166 maintenant ladite enceinte au-dessus du sol
S.In the embodiment illustrated in FIG. 1, the inlet portion 104, of the heat exchanger 105, and the outlet portion 107 are arranged in a single enclosure 113. It goes without saying, however, that provision may be made a succession of different enclosures for each of these constituents of the treatment device 100. In addition, the relative arrangement of the inlet part 104, the heat exchanger 105, and the outlet part 107 is here essentially vertical , said inlet part being in the upper part of the processing device, and said outlet part in the lower part. Such a vertical arrangement is preferred, but is however only an example within the framework of the invention, it being understood that a different arrangement could be provided, with for example an arrangement of the inlet part and the heat exchanger slightly inclined relative to the horizontal, and a vertical arrangement of the outlet part for c build up the condensate reserve; The heat exchanger 105 is in this case a vertical exchanger, preferably against the current and with smooth exchange surfaces, as has been said above. The enclosure 113 of the treatment device 100 then rests on support members such as 166 holding said enclosure above the ground
S.
La partie de sortie 107 comporte ici un entonnoir 114 d'axe vertical, cet entonnoir étant relié à un circuit d'évacuation des condensats en excès 115 correspondant à une évacuation à l'égout. L'entonnoir 114 permet de récupérer aisément, et de façon permanente, la suie (couche jaunâtre du fait des traces de soufre et noirâtre du fait des traces de carbone) flottant en surface (plan 116) de la réserve de condensats 112, cette récupération se faisant par écrémage. L'entonnoir 114 remplit également une fonction de trop-plein pour la réserve de condensats 112, ce qui évite d'avoir à prévoir un organe séparé de trop-plein.Il est également intéressant de prévoir que l'entonnoir 114 soit disposé au voisinage de la sortie 140 d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées, de façon à profiter de la poussée exercée par ces fumées sur la suie en surface 116 (les courants de fumées sont ici schématisés par quelques flèches allant en direction de la sortie 140). Il est également avantageux de prévoir que l'entonnoir 114 soit surmonté d'un couvercle ou capot de protection 117, relié à la paroi de la partie de sortie 107, ledit couvercle enveloppant le bord périphérique supérieur de l'entonnoir 114 : ce couvercle permet ainsi de préserver le calme de la zone voisine du bord supérieur de l'entonnoir, et évite une action défavorable des gouttelettes d'eau qui pourraient faire couler la suie au fond de la réserve de condensats, alors que les suies ont tendance à flotter en surface au niveau du plan de condensats 116. La partie de sortie 107 est par ailleurs ici équipée d'un hublot d'observation 118, permettant une inspection visuelle du niveau de la réserve de condensats. The outlet part 107 here comprises a funnel 114 with a vertical axis, this funnel being connected to a circuit for discharging excess condensate 115 corresponding to an evacuation to the sewer. The funnel 114 makes it possible to easily and permanently recover the soot (yellowish layer due to traces of sulfur and blackish due to traces of carbon) floating on the surface (plane 116) of the condensate reserve 112, this recovery by skimming. The funnel 114 also fulfills an overflow function for the condensate reserve 112, which avoids having to provide a separate overflow member. It is also advantageous to provide that the funnel 114 is placed in the vicinity of the outlet 140 for discharging the cooled and decontaminated fumes, so as to take advantage of the thrust exerted by these fumes on the soot on the surface 116 (the smoke streams are here shown diagrammatically by a few arrows going towards the outlet 140). It is also advantageous to provide that the funnel 114 is surmounted by a cover or protective cover 117, connected to the wall of the outlet part 107, said cover enveloping the upper peripheral edge of the funnel 114: this cover allows thus preserving the calm of the area near the upper edge of the funnel, and avoiding an unfavorable action of the water droplets which could cause the soot to flow to the bottom of the condensate reserve, while the soot tends to float in surface at the level of the condensate plane 116. The outlet part 107 is also here equipped with an observation window 118, allowing a visual inspection of the level of the condensate reserve.
Conformément à une autre caractéristique importante de l'invention, le dispositif de traitement 100 comporte un système 120 de neutralisation automatique des condensats en excès évacués à l'égout depuis la partie de sortie 107 par le circuit d'évacuation associé 115. In accordance with another important characteristic of the invention, the treatment device 100 includes a system 120 for automatic neutralization of excess condensate discharged into the sewer from the outlet part 107 by the associated evacuation circuit 115.
Sur le mode de réalisation illustré en figure 1, le système de neutralisation automatique 120 est un système agissant sur l'ensemble des condensats de la réserve contenue dans la partie inférieure 107. Il s'agit donc ici d'une neutralisation globale, permettant d'amener l'ensemble des condensats de la réserve à un pH voisin de 7. Le système de neutralisation automatique 120 est alors piloté par un pH-mètre 123 disposé à l'intérieur de la partie inférieure 107, de façon à maintenir l'eau de condensats de ladite réserve au pH désiré. De ce fait, étant donné que l'ensemble des condensats de la réserve est neutralisé par le système automatique, cela est naturellement de facto vrai pour les condensats en excès qui sont évacués à l'égout par l'intermédiaire de l'entonnoir 114 et du circuit d'évacuation associé 115.En l'espèce, le système de neutralisation automatique 120 est disposé à l'extérieur de la partie de sortie 107, et comporte un réservoir 121 de produit neutralisant le liquide (il pourra s'agir d'une base telle que de la soude), et une pompe doseuse associée 122 pilotée par le pH-mètre 123 précité. On the embodiment illustrated in FIG. 1, the automatic neutralization system 120 is a system acting on all of the condensates of the reserve contained in the lower part 107. It is therefore here a global neutralization, making it possible to '' bring all the condensates from the reserve to a pH close to 7. The automatic neutralization system 120 is then controlled by a pH meter 123 placed inside the lower part 107, so as to maintain the water of condensates from said reserve at the desired pH. Therefore, since all the condensate in the reserve is neutralized by the automatic system, this is naturally de facto true for excess condensate which is discharged to the sewer via the funnel 114 and of the associated evacuation circuit 115. In this case, the automatic neutralization system 120 is disposed outside of the outlet part 107, and comprises a reservoir 121 of product neutralizing the liquid (it may be a base such as sodium hydroxide), and an associated metering pump 122 controlled by the above-mentioned pH meter 123.
Conformément à la variante illustrée en figure 2, le dispositif de traitement 100 peut comporter un système de neutralisation automatique agissant seulement sur les condensats en excès évacués à l'égout. Le dispositif de traitement 100 illustré en figure 2, par ailleurs essentiellement identique au dispositif de la figure 1, comporte ainsi un système de neutralisation automatique 120' intervenant en aval de la canalisation d'évacuation 115, et donc seulement sur les condensats en excès évacués on utilise alors un neutralisateur 124 que traversent les condensats, en aval duquel est enfin prévue une conduite 125 d'évacuation à l'égout.Les condensats en excès évacués par l'entonnoir 114 et parvenant dans la conduite 115 présentent un pH de l'ordre de 3,5, mais, après leur passage dans le neutralisateur 124, leur pH est ramené au voisinage de 7 avant qu'ils soient évacués à l'égout. On assure ainsi la neutralisation automatique des rejets de condensats et de la suie provenant des lavages de fumées. In accordance with the variant illustrated in FIG. 2, the treatment device 100 may include an automatic neutralization system acting only on the excess condensates discharged into the sewer. The treatment device 100 illustrated in FIG. 2, moreover essentially identical to the device in FIG. 1, thus comprises an automatic neutralization system 120 ′ intervening downstream of the evacuation pipe 115, and therefore only on the excess condensates evacuated a neutralizer 124 is then used which the condensates pass through, downstream of which is finally provided a pipe 125 for evacuation to the sewer. The excess condensates discharged through the funnel 114 and arriving in the pipe 115 have a pH of order of 3.5, but after their passage through the neutralizer 124, their pH is brought back to the neighborhood of 7 before they are evacuated to the sewer. This ensures automatic neutralization of condensate discharges and soot from the smoke washes.
Il est encore possible de prévoir encore une autre variante (non illustrée ici) des deux systèmes précités de neutralisation, en utilisant un appareil de neutralisation, du type filtre avec réservoir de neutralisant, monté sur le circuit d'eau de condensats à pulvériser, en amont ou en aval de la pompe utilisée pour la reprise des condensats depuis la partie de sortie vers la partie d'entrée. It is also possible to provide yet another variant (not illustrated here) of the two aforementioned neutralization systems, using a neutralization apparatus, of the filter type with neutralizing tank, mounted on the water circuit of condensates to be sprayed, in upstream or downstream of the pump used for the condensate recovery from the outlet part to the inlet part.
Conformément à une autre caractéristique importante de l'invention, le dispositif de traitement 100 comporte en outre un système 130 de pompage permettant d'amener de l'eau de condensats de la partie de sortie 107 à la partie d'entrée 104 pour y être pulvérisée par le moyen de pulvérisation 108. Le système de pompage illustré sur les figures 1 et 2, assurant la reprise des condensats depuis la partie de sortie 107 vers la partie d'entrée 104, est ici constitué par un circuit de reprise 134 comportant successivement une pompe 131, une vanne de réglage 132, et un débitmètre 133, pour se raccorder finalement au moyen de pulvérisation 108 en partie haute du dispositif de traitement 100.La pompe 131 est de préférence disposée à l'extérieur de la partie de sortie 107, et agencée de façon à aspirer dans une zone calme de la réserve de condensats 112, de préférence au voisinage de la sortie 140 d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées. Le raccordement de la pompe 131 à la partie de sortie 107 sera de préférence disposé à un niveau suffisamment éloigné du plan de condensats 116 qui correspond à la couche flottante des suies résiduelles. According to another important characteristic of the invention, the treatment device 100 further comprises a pumping system 130 making it possible to bring condensate water from the outlet part 107 to the inlet part 104 to be there. sprayed by the spraying means 108. The pumping system illustrated in FIGS. 1 and 2, ensuring the recovery of the condensates from the outlet part 107 towards the inlet part 104, is here constituted by a recovery circuit 134 successively comprising a pump 131, a regulating valve 132, and a flow meter 133, for finally being connected to the spraying means 108 in the upper part of the treatment device 100. The pump 131 is preferably arranged outside of the outlet part 107 , and arranged so as to suck in a calm zone of the condensate reserve 112, preferably in the vicinity of the outlet 140 for discharging the cooled and decontaminated fumes. The connection of the pump 131 to the outlet part 107 will preferably be arranged at a level sufficiently distant from the condensate plane 116 which corresponds to the floating layer of residual soot.
La vanne de réglage 132 et le débitmètre 133 sont les organes qui permettent de régler l'installation pour avoir une température des fumées refroidies légèrement supérieure à 600C : en conservant une température voisine ou légèrement supérieure au point de rosée du mélange fumée-eau, on est ainsi assuré d'éviter toute concentration d'acide en partie haute de l'échangeur de chaleur 105.The regulating valve 132 and the flow meter 133 are the organs which allow the installation to be adjusted to have a temperature of the cooled flue gases slightly higher than 600C: by keeping a temperature close to or slightly higher than the dew point of the smoke-water mixture, we is thus ensured to avoid any concentration of acid in the upper part of the heat exchanger 105.
La sortie 140 d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées est reliée à une conduite d'évacuation 141 menant à une cheminée qui, dans le mode de réalisation de la figure 1, est une cheminée indépendante 144, différente de la cheminée 7 de la chaudière. De préférence alors, la conduite d'évacuation 141 comporte un séparateur de gouttelettes 142, dont la base de sortie est reliée par une conduite de recyclage 143 à la conduite d'évacuation 141, en amont dudit séparateur. The outlet 140 for discharging the cooled and decontaminated fumes is connected to a discharge pipe 141 leading to a chimney which, in the embodiment of FIG. 1, is an independent chimney 144, different from the chimney 7 of the boiler . Preferably then, the discharge pipe 141 comprises a droplet separator 142, the outlet base of which is connected by a recycling pipe 143 to the discharge pipe 141, upstream of said separator.
Le dispositif de traitement 100 illustré en figure 1 prévoit ainsi un rejet séparé des fumées refroidies et dépolluées, rejet allant directement à l'atmosphère. The treatment device 100 illustrated in FIG. 1 thus provides for a separate rejection of the cooled and decontaminated fumes, rejection going directly to the atmosphere.
Il est cependant possible de prévoir en variante une réinjection de ces fumées refroidies et dépolluées directement dans la cheminée de la chaudière : une telle variante est illustrée sur la figure 3. It is however possible to provide, as a variant, a reinjection of these cooled and decontaminated fumes directly into the boiler chimney: such a variant is illustrated in FIG. 3.
Le dispositif de traitement représenté en figure 3, par ailleurs identique à celui de la figure 1, s'en distingue précisément par la présence d'une conduite d'évacuation 141', à laquelle est reliée la sortie 140 d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées, ladite conduite d'évacuation menant dans ce cas directement à la cheminée 7 de la chaudière. Le raccordement se fait alors au niveau d'une ouverture 161 qui est notablement décalée en hauteur par rapport à l'ouverture 160 de la cheminée 7 servant au raccordement à la partie d'entrée 104 : pour une telle variante, les parties d'entrée 104 et de sortie 107 sont toutes deux montées en dérivation sur la cheminée 7 de la chaudière. The treatment device shown in FIG. 3, which is also identical to that of FIG. 1, is distinguished from it precisely by the presence of an evacuation pipe 141 ′, to which the outlet 140 for evacuating the cooled fumes is connected. and cleaned up, said evacuation pipe in this case leading directly to the chimney 7 of the boiler. The connection is then made at an opening 161 which is significantly offset in height relative to the opening 160 of the chimney 7 used for connection to the inlet part 104: for such a variant, the inlet parts 104 and outlet 107 are both mounted in bypass on the chimney 7 of the boiler.
La disposition en dérivation totale illustrée en figure 3 présente plusieurs avantages qui sont indiqués ci-après. Tout d'abord, on ne perturbe pas la combustion, dans la mesure où la perte de charge est compensée par le ventilateur 103. Un autre avantage important réside dans le fait que l'on peut passer à grande vitesse, c'est-à-dire de l'ordre de 10 à 15 m/s, et de ce fait éviter tout collage de la suie sur les parois de l'échangeur 105. The total bypass arrangement illustrated in FIG. 3 has several advantages which are indicated below. First of all, the combustion is not disturbed, insofar as the pressure drop is compensated by the fan 103. Another important advantage lies in the fact that it is possible to switch at high speed, that is to say say about 10 to 15 m / s, and therefore avoid any sticking of the soot on the walls of the exchanger 105.
Une disposition en série est également prévue dans le cadre de l'invention, comme illustré sur la figure 4 : le dispositif 100 est alors monté en série sur la cheminée 7, la sortie 140 d'évacuation des fumées refroidies et dépolluées étant là encore reliée à la conduite d'évacuation 141', menant à une ouverture 161 de la cheminée notablement décalée en hauteur par rapport à Itouverture 160 de celle-ci associée au raccordement de la partie d'entrée 104 (le montage en série illustré sur la figure 4 se distingue ainsi du montage en dérivation illustré sur la figure 3 seulement par la suppression de la portion de cheminée qui joignait les ouvertures 160 et 161). A series arrangement is also provided in the context of the invention, as illustrated in FIG. 4: the device 100 is then mounted in series on the chimney 7, the outlet 140 for discharging the cooled and decontaminated fumes being here again connected to the discharge pipe 141 ', leading to an opening 161 of the chimney significantly offset in height with respect to the opening 160 thereof associated with the connection of the inlet portion 104 (the series connection illustrated in FIG. 4 differs from the bypass assembly illustrated in Figure 3 only by removing the portion of the chimney which joined the openings 160 and 161).
il convient de noter que, dans le cas où la température des fumées refroidies et dépolluées reste inférieure à une température de l'ordre de 30 C, il n'y a naturellement aucun risque de condensation dans la cheminée, et il suffit alors d'ouvrir le pied de cheminée pour faire de la dilution. Mais, lorsque la température des fumées dépasse 30 C, ce qui est en général le cas pour une installation du type décrit ici, le conduit s imbibe légèrement, mais alors toute l'humidité entraînée est sous forme de vapeur condensée, qui est donc a priori peu agressive car déjà neutralisée et diluée : de ce fait, le risque réel de corrosion du tubage que l'on peut prévoir pour la protection de la cheminée est alors extrêmement faible. it should be noted that, in the case where the temperature of the cooled and decontaminated fumes remains below a temperature of the order of 30 C, there is naturally no risk of condensation in the chimney, and it is then sufficient to open the base of the chimney to dilute. However, when the temperature of the fumes exceeds 30 ° C., which is generally the case for an installation of the type described here, the duct is slightly soaked, but then all the entrained humidity is in the form of condensed vapor, which is therefore a a priori not very aggressive because already neutralized and diluted: therefore, the real risk of corrosion of the casing that can be foreseen for the protection of the chimney is then extremely low.
Enfin, outre l'absence de perturbations de l'installation existante, le montage en dérivation précité permet d'éviter toute conséquence néfaste d'un incident sur le dispositif de traitement, dans la mesure où un tel incident ne risque pas d'entraîner un arrêt de la chaudière. Finally, in addition to the absence of disturbances of the existing installation, the above-mentioned derivation assembly makes it possible to avoid any harmful consequence of an incident on the treatment device, insofar as such an incident does not risk causing a boiler shutdown.
Dans tous les cas, il est par ailleurs avantageux de prévoir un circuit de récupération d'énergie 150 associé à l'échangeur de chaleur 105, avec en particulier un circuit d'eau, dont l'entrée 110 est à une température suffisamment basse pour récupérer la chaleur latente des fumées traversant ledit échangeur de chaleur. En particulier, l'eau d'entrée sera à une température inférieure à 55 C, et de préférence comprise entre 10 et 450C : ainsi que cela a été dit plus haut, plusieurs tubulures d'entrée d'eau peuvent être prévues pour avoir des niveaux thermiques différents (l'entrée correspondant à l'eau la plus froide étant la plus basse, en particulier placée aussi près que possible de la sortie de fumées).L'eau de sortie (sortie 111) est alors récupérée au niveau d'une sortie unique, ou encore de plusieurs sorties décalées en hauteur si l'on veut des niveaux de thermique différents (dans ce dernier cas, la sortie correspondant à l'eau la plus chaude sera placée au point le plus haut). Le mode de réalisation illustré ici comporte une sortie unique 111, permettant de récupérer l'eau à une température de l'ordre de 45 à 550C lorsque l'eau d'entrée est à une température comprise entre 35 et 450C. In all cases, it is also advantageous to provide an energy recovery circuit 150 associated with the heat exchanger 105, with in particular a water circuit, the inlet 110 of which is at a temperature low enough to recovering the latent heat of the fumes passing through said heat exchanger. In particular, the inlet water will be at a temperature below 55 ° C., and preferably between 10 and 450 ° C.: as has been said above, several water inlet pipes can be provided to have different thermal levels (the inlet corresponding to the coldest water being the lowest, in particular placed as close as possible to the smoke outlet). The outlet water (outlet 111) is then recovered at the level of a single outlet, or several outlets offset in height if you want different thermal levels (in the latter case, the outlet corresponding to the hottest water will be placed at the highest point). The embodiment illustrated here has a single outlet 111, making it possible to recover the water at a temperature of the order of 45 to 550C when the inlet water is at a temperature between 35 and 450C.
Le débit minimum de fluide caloporteur irriguant l'échangeur doit par ailleurs être suffisant pour évacuer les calories, et pour que l'installation présente un rendement satisfaisant. Le débit de la pompe 131 alimentant le système de pulvérisation sera ajusté en fonction du débit de fumées, et donc de la puissance de la chaudière, de façon à refroidir les fumées provenant de la chaudière à une température d'environ 600C avant l'entrée dans l'échangeur 105 : ce débit est donc normalement relativement faible. The minimum flow of heat-transfer fluid irrigating the exchanger must moreover be sufficient to evacuate the calories, and for the installation to present a satisfactory yield. The flow rate of the pump 131 supplying the spraying system will be adjusted as a function of the flow rate of fumes, and therefore of the power of the boiler, so as to cool the fumes coming from the boiler to a temperature of approximately 600C before entering in the exchanger 105: this flow rate is therefore normally relatively low.
Il convient par ailleurs de noter un résultat surprenant pour l'homme de l'art, selon lequel il est possible de garder une surface d'échange constante pour l'échangeur de chaleur malgré le lavage des fumées et l'abaissement de la température desdites fumées. On sait en effet que la puissance obtenue P est donnée par la formule
P = k x S x A0, dans laquelle k est un facteur dépendant du coefficient de convexion vapeur / métal, du coefficient de convexion métal / eau, de l'épaisseur des tubes, du coefficient de conductibilité du métal, et du coefficient d'encrassement, S représente la surface d'échange ramenée à l'extérieur du tube, et ae l'écart moyen logarithmique des températures.Pour les économiseurs d'énergie connus, montés directement sur la cheminée de la chaudière, le fluide caloporteur passe de 40 à 450C par suite d'un échange avec les fumées se refroidissant d'une température d'entrée de 2200C à une température de sortie de l'ordre 450C : ceci conduit à un écart moyen logarithmique de l'ordre de 47 C. Par contre, dans le cadre de l'installation conforme à l'invention, on obtient un écart moyen logarithmique de l'ordre de 9 , ce qui semblerait a priori diviser sensiblement par cinq la puissance que l'on pourrait obtenir: cependant, le coefficient de convexion vapeur / métal (avec condensation) est très largement meilleur que le coefficient de convexion gaz / métal, de sorte que le facteur k précité est au moins multiplié par cinq. De ce fait, et de façon tout à fait surprenante, le lavage des fumées et l'abaissement de la température desdites fumées n'obligent pas à prévoir une surface d'échange plus importante comme on aurait pu le croire, mais permet de garder une surface d'échange constante par rapport aux échangeurs existants, ce qui constitue naturellement un avantage considérable. It should also be noted a surprising result for those skilled in the art, according to which it is possible to keep a constant exchange surface for the heat exchanger despite the washing of the fumes and the lowering of the temperature of said fumes. We know indeed that the power obtained P is given by the formula
P = kx S x A0, where k is a factor depending on the coefficient of steam / metal convection, the metal / water convection coefficient, the thickness of the tubes, the metal conductivity coefficient, and the fouling coefficient , S represents the exchange surface brought back outside the tube, and ae the logarithmic mean temperature difference. For known energy savers, mounted directly on the boiler chimney, the heat transfer fluid goes from 40 to 450C following an exchange with the cooling fumes from an inlet temperature of 2200C to an outlet temperature of around 450C: this leads to a logarithmic mean difference of around 47 C. in the context of the installation according to the invention, a logarithmic mean deviation of the order of 9 is obtained, which would seem a priori to substantially divide by five the power that could be obtained: however, the convection coefficient vapor / meta l (with condensation) is very much better than the gas / metal convection coefficient, so that the aforementioned factor k is at least multiplied by five. Therefore, and quite surprisingly, washing the fumes and lowering the temperature of said fumes does not require providing a larger exchange surface as one might have believed, but allows to keep a constant exchange surface compared to existing exchangers, which naturally constitutes a considerable advantage.
I1 convient incidemment de noter que, grâce à la présence de surfaces d'échange lisses, des gouttelettes se reforment sans arrêt, ce qui est un facteur supplémentaire jouant en faveur de la qualité de l'échange, car ces gouttelettes favorisent la formation de turbulences dans l'échangeur. Incidentally, it should be noted that, thanks to the presence of smooth exchange surfaces, droplets are constantly reforming, which is an additional factor playing in favor of the quality of the exchange, since these droplets promote the formation of turbulence in the exchanger.
Finalement, le dispositif de traitement selon l'invention permet une élimination quasi totale des pluies d'acide sulfurique et une élimination totale de la suie ; il permet en outre d'éviter les rejets acides de condensats. Enfin, il permet une récupération d'énergie tout à fait satisfaisante, et en tout cas largement supérieure à celle que l'on pouvait obtenir avec les économiseurs connus mentionnés plus haut. Finally, the treatment device according to the invention allows an almost total elimination of the sulfuric acid rains and a total elimination of the soot; it also makes it possible to avoid acid discharges of condensates. Finally, it allows completely satisfactory energy recovery, and in any case much greater than that which could be obtained with the known economizers mentioned above.
Le dispositif de traitement pourra encore être complété par un système, monté en aval, de réchauffage et d'humidification de l'air de combustion du brûleur (effet de "pompe à vapeur"), ce qui permet d'améliorer encore la dépollution en éliminant ainsi entre 50 et 60 % des NOX produits par la combustion du fuel. The treatment device may also be supplemented by a system, mounted downstream, for heating and humidifying the combustion air of the burner ("steam pump" effect), which makes it possible to further improve the depollution by thus eliminating between 50 and 60% of the NOX produced by the combustion of fuel oil.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles indiquées plus haut. The invention is not limited to the embodiments which have just been described, but on the contrary encompasses any variant incorporating, with equivalent means, the essential characteristics indicated above.
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