PRECIPITATEUR ELECTROSTATIQUE HUMIDE

Description

[0001] On peut épurer très efficacement un gaz en dispersant un réactif liquide entre les électrodes d'un électrofiltre. Plusieurs méthodes ont été employées, proposées ou brevetées pour réaliser un brouillard liquide dans ce type de contacteur entre trois milieux, respectivement gazeux liquide et solide:

1°) nébulisation électrostatique, aux aspérités des électrodes haute tension, d'un liquide provenant d'un réservoir en charge hydraulique et électrique (brevet français n° 1.406.086 du 05/06/1964)

2°) nébulisation électrostatique, aux aspérités des électrodes au potentiel de la terre, d'un liquide amené par des canalisations au sommet de ces électrodes.

3°) aspersion (primaire) au moyen de pulvérisateurs mécaniques, pneumatiques ou sous pression hydraulique au potentiel de la terre (U.S. patent n° 2,874,802 du 02/24/1959 et brevet français n° 73.18584 du 22/05/73)

4°) nébulisation électrostatique, aux aspérités des électrodes haute tension, du ruissellement liquide alimenté par aspersion primaire au moyen de pulvérisateurs au potentiel de la terre (brevet français n° 2229468 du 16/05/74 qui divulgue le préambule des revendications 1 et 5)

5°) nébulisations électrostatiques "va et vient", aux aspérités portées par les deux familles d'électrodes respectivement à la haute tension et au potentiel de la terre (U.S. patent n° 3,785,118 du 01/15/1974). Cette disposition dite "en champ bi-ionisé" favorise l'agglomération des particules en suspension, au détriment de leur sédimentation électrique. Elle n'est en général pas souhaitable car elle favorise la remise en suspension des boues dans le gaz.

AVANTAGES DE LA DISPERSION D'UN LIQUIDE DANS UN ELECTROFILTRE

[0002] Les avantages escomptés de la dispersion d'une solution, d'une suspension aqueuse ou d'une émulsion entre les électrodes d'un électrofiltre sont les suivants:

1°) lavage des électrodes collectrices quand le dépôt ne peut être éliminé par des moyens mécaniques;

2°) diminution de la température des gaz traités, et par conséquent réduction de leur débit volumique dans l'électrofiltre;

3°) agglomération des poussières par les gouttes liquides soit par effet de choc soit par attraction électrostatique mutuelle.

4°) absorption et traitement chimique de constituants gazeux pouvant participer à la corrosion électrochimique des structures métalliques;

5°) conduction ionique par le film liquide quand les structures de l'électrofiltre ne sont pas conductrices électroniques. C'est le cas par exemple lorsque l'enveloppe est une maçonnerie intérieurement recouverte d'un enduit et que les électrodes sont des plaques ou des tubes en matériaux polymères afin d'éviter la corrosion électrochimique de l'appareil;

6°) élimination de gaz nocifs tels que: HCl, HF, SO₂, NH₃, NO_x, odeurs, etc.., l'électrofiltre humide faisant alors fonction de réacteur di- ou triphasique.

INCONVENIENTS

[0003] Les électrofiltres humides n'ont cependant rencontré qu'un succès modéré jusqu'à ce jour pour les raisons suivantes:

1°) Ils réalisent le transfert des substances polluantes d'un effluent gazeux a un effluent liquide, et de ce fait ne résolvent un problème qu'en en suscitant un autre;

2°) Leur prix élevé est dissuasif tant que les normes de pollution restent peu contraignantes et la surveillance des installations industrielles peu sévère;

3°) la consommation de liquide de lavage, de l'eau en général, est élevée et souvent incompatible avec les possibilités locales d'approvisionnement;

4°) la technologie des appareils proposés ne tient compte ni de la spécificité de certains réactifs utilisés en aspersion, ni de la nécessaire dépollution de l'effluent liquide.

LA NOUVELLE DONNE

[0004] La levé des préventions concernant les électrofiltreslaveurs est due aux faits nouveaux suivants:

1°) l'obligation faite à tout pollueur potentiel de se conformer désormais à des normes européennes beaucoup plus restrictives, et par conséquent d'investir dans des appareils plus performants;

2°) en conséquence l'opportunité pour les équipementiers d'investir dans la recherche en vue de perfectionner les techniques actuellement les plus prometteuses, sans être tenus par des contraintes financières aussi sévères que par le passé;

3°) les recherches, les investissements et les progrès actuels en matière de traitement des eaux, qui contribuent à minimiser les inconvénients liés au transfert de pollution;

4°) le concept de "contacteur à étages multiples et à contre courant entre un gaz et un brouillard liquide", exploité dans le présent brevet sous la forme d'un réacteur électrostatique entre trois états respectivement liquide solide et gazeux, constitue une solution technologique appropriée au problème du traitement physico-chimique des milieux gazeux et liquides au sein d'un même procédé.

CARACTERISTIQUES FONCTIONNELLES D'UN REACTEUR ELECTROSTATIQUE SELON L'INVENTION

[0005] Un réacteur électrostatique selon l'invention présente deux particularités fonctionnelles:

a) Il assure la purification d'un gaz et simultanément la concentration du ou des liquides de transfert selon un procédé de contact à étages multiples et à contre-courant gaz-liquide (reflux liquide). Les transferts de polluants s'effectuant au sein d'aérosols, le reflux est nécessairement réalisé à partir du liquide contenu dans des bacs d'accumulation qui recueillent par l'intermédiaire de trémies le ruissellement des électrodes planes de l'électrofiltre-laveur et le recycle en partie dans les champs d'aspersion correspondants;

b) Il associe à la ligne de traitement du gaz une ligne de traitement des liquides soutirés aux niveaux de bacs d'accumulations particuliers dits "bacs d'extraction", en vue d'une part d'éliminer totalement ou partiellement les constituants indésirables par des techniques de séparation appropriées, d'autre part de recycler au niveau d'étages particuliers un liquide de procédé partiellement ou totalement purifié, et éventuellement de renvoyer dans la ligne de traitement du gaz des réactifs régénérés ou des résidus liquides ou gazeux provenant du traitement des liquides et des boues.

CARACTERISTIQUES STRUCTURALES ET AVANTAGES D'UN REACTEUR ELECTROSTATIQUE SELON L'INVENTION

[0006] Les éléments structuraux et opérationnels d'un réacteur électrostatique selon l'invention sont: la ligne de traitement du gaz, le champ d'aspersion, le module, le champ de trémie, le bac d'accumulation, le bac d'extraction, le champ de concentration, le temps de séjour, le liquide de transfert, le champ électrique, la ligne de traitement du liquide. Ces mots auront dans le texte la définition qui leur est donnée ci-après.

[0007] La "ligne de traitement du gaz" ou "ligne d'effets" est formée de la succession des champs d'aspersion au niveau desquels s'effectuent les transferts et les réactions entre le gaz et le brouillard liquide, de l'entrée à la sortie de l'appareil.

[0008] Un "champ d'aspersion" est l'espace occupé par un groupe d'électrodes arrosé frontalement grâce à un rideau de liquide finement dispersé par des rampes de pulvérisateurs répartis dans un plan perpendiculaire au flux gazeux. Il correspond à un "effet" du transfert gaz-liquide. Généralement une aspersion complémentaire est réalisée à la partie supérieure d'un groupe d'électrodes planes au moyen du même liquide que celui d'aspersion frontale. La composition du liquide d'aspersion peut être la même pour tous les champs d'aspersion s'écoulant dans le même bac d'accumulation. Elle peut être différente si un réactif chimique d'appoint est amené directement aux rampes d'injection, ou si l'aspersion est réalisée totalement ou partiellement au moyen d'un liquide provenant soit du bac d'accumulation contigu, soit d'un bac d'extraction quelconque après purification. Le premier cas offre la possibilité d'optimiser le traitement du gaz par un réactif particulier au niveau d'un seul champ d'aspersion, le deuxième cas est une contribution au reflux par une voie autre que celle du transport direct de liquide d'un bac d'accumulation au suivant, le troisième cas présente l'avantage de diminuer l'entraînement par les gaz, d'un champ d'aspersion à l'autre, des polluants contenus dans des vésicules liquides trop concentrés.

[0009] La multiplication des champs d'aspersion présente deux avantages:

a) Le débit, la composition et la distribution spatiale du brouillard primaire peuvent être adaptés, au niveau de chaque champ d'aspersion, aux caractéristiques locales et temporelles de la veine gazeuse (température, hygrométrie, composition chimique des gaz, régime continu ou discontinu d'émission);

b) Il est possible de réaliser un film liquide continu à la surface des électrodes collectrices et émissives, en évitant d'une part un ruissellement excédentaire responsables de court-circuits trop fréquents par filet liquide ininterrompu entre le bas d'une électrode haute tension et l'enveloppe, d'autre part des zones d'assèchement responsables du brûlage local des électrodes quand celles-ci sont fabriquées en un matériau organique électriquement isolant.

[0010] Le "module" est une section d'une ligne de traitement du gaz. Il présente lui-même tous les attributs d'un électrofiltre-laveur à savoir une enveloppe contenant les électrodes, les entrées et sorties de fluides et les alimentations électriques. Un réacteur électrostatique selon l'invention peut être constitué d'un seul module, mais il comporte nécessairement au moins un champ de concentration à reflux et à étages multiples. Dans un appareil à géométrie plane un module peut comporter un ou plusieurs champs de concentration à reflux.
La construction modulaire présente de nombreux avantages:

a) l'appareil qui répond aux prescriptions du cahier des charges peut être avantageusement réalisé par association convenable de modules standards, disposés en série et/ou en parallèle.

b) les matériaux de construction de chaque module peuvent être choisis en fonction des compositions locales plus ou moins agressives du gaz et du liquide le long de la ligne de traitement des deux fluides.

c) en ce qui concerne les électrofiltres à géométrie plane, la conception modulaire palie dans une certaine mesure au renardage des gaz au sommet et à la base de l'enveloppe.

[0011] Un "champ de trémies" est la section d'appareil à laquelle est affectée un bac d'accumulation qui recueille au moyen d'une ou de plusieurs trémies les boues ou les solutions concentrées qui s'écoulent à la base d'un champ ou de plusieurs champs d'aspersion. Le liquide recueilli est en partie recyclé par aspersion dans le même champ de trémies moyennant d'éventuelles adaptations de sa composition chimique, en partie prélevé pour réaliser le reflux liquide d'étage en étage, et en partie soutiré aux bacs d'extraction en vue d'éliminer les produits de transfert indésirables au moyen de méthodes de séparation appropriées (précipitation, sédimentation, filtration, centrifugation, ajustement du pH, réactions chimiques,...etc).
La multiplication des champs de trémies, c'est à dire des bacs d'accumulation, présente plusieurs avantages que nous allons préciser:

a) La possibilité de soumettre le gaz à des traitements successifs et en ligne par des liquides de compositions différentes, qui constitue l'une des originalités de l'appareil, répond au souci de traiter le gaz le plus chargés par les réactifs les moins couteux, d'adapter la composition du réactif liquide à la composition locale et temporelle du gaz et de réserver aux derniers champs d'aspersion l'emploi de réactifs très spécifiques du transfert de certains polluants gazeux résiduels;

b) La concentration des polluants jusqu'à des bacs d'extraction, obtenue en jouant à la fois sur deux mécanismes d'une part le recyclage du liquide d'aspersion au niveau d'un même champ de trémies d'autre part le reflux à multiples étages réalisé par transport du liquide d'un bac d'accumulation au suivant, qui constitue également une originalité de l'appareil, permet d'optimiser les traitements spécifiques des gaz et ceux des liquides en vue de l'élimination des produits indésirables sous la forme soit de solides soit de solutions concentrées valorisables. Le reflux de liquide peut emprunter deux voies, celle du transport direct d'un bac d'accumulation au suivant, ou celle qui consiste à prélever du liquide d'un bac d'accumulation pour réaliser une aspersion complémentaire partielle, continue ou discontinue, s'écoulant dans le bac d'accumulation contigu.

[0012] Le "champ de concentration", qui se termine par un bac d'extraction, est la section d'appareil à laquelle est dévolue la concentration de certains polluants de transfert par contact liquide-gaz à reflux à étages multiples. Il comprend donc plusieurs champs de trémies, c'est à dire plusieurs bacs d'accumulation matérialisant les étages. Le réacteur électrostatique selon l'invention a nécessairement au moins un champ de concentration.

[0013] Un "temps de séjour séquentiel" est le temps moyen que met le gaz à parcourir une section particulière de la ligne de traitement: champ d'aspersion, champ de trémies, champ de concentration ou ligne de traitement du gaz. Dans le cas du dépoussiérage il varie proportionnellement à la "surface volumique d'électrodes de la section correspondante", c'est à dire de la surface d'électrodes contenues dans cette section par normaux mètres cubes de gaz traversant l'appareil en une heure. En réalisation modulaire on peut le faire varier en affectant plus ou moins de modules en série ou en parallèle à une séquence particulière de traitement. Si le temps de séjour nécessaire pour éliminer un polluant gazeux est plus élevé que celui nécessaire à la précipitation électrostatique des poussières qui l'accompagnent, un laveur (non électrostatique) du gaz peut être placé en tête ou en queue de l'épurateur électrique. On dispose ainsi du nombre de degré de liberté nécessaires pour ajuster les caractéristiques de l'épurateur en fonction des vitesses des réactions chimiques en cause et des normes anti-pollution en vigueur.

[0014] Le composition du "liquide de transfert", à l'état soit nébulisé soit de ruissellement recueilli dans des bacs d'accumulation, varie le long de la ligne de traitement du gaz du fait d'une part de la spécificité des réaction en cause d'autre part de la concentration à étages multiples et contre-courant gaz-liquide réalisée soit par transport direct du liquide d'un bac d'accumulation au suivant soit par aspersion partielle continue ou discontinue d'un groupe d'électrodes au moyen du liquide issu du bac d'accumulation de l'étage contigu ou issu d'une opération de soutirage et de purification effectuée au niveau d'un bac d'extraction; pendant la séquence d'aspersion l'extrémité du groupe d'électrodes est correctement lavée, mais une partie du brouillard liquide et les polluants qu'il contient sont entrainés d'un étage au suivant par convection, effet défavorable à une concentration poussée des boues et à une épuration poussée du gaz; pendant la séquence d'arrêt de l'aspersion les gouttes sont précipitées électrostatiquement à l'étage où elles sont produites et ne participent donc pas au réentrainement d'impuretés véhiculées par la brouillard liquide. La composition peut également varier d'un champ d'aspersion à l'autre si des réactifs sont introduits directement dans les rampes d'arrosage en complément de ceux introduits dans les bacs. La composition du "liquide d'aspersion" est déterminée par la nature et les caractères cinétiques des réactions de transfert qui sont affectées à un champ d'aspersion, un champ de trémie, ou un champ de concentration. Il s'agit le plus généralement d'une eau contenant des réactifs solubles, des solides réactifs ou inertes à l'état dispersé, des catalyseurs, éventuellement des produits tensioactifs ioniques ou non ioniques ou encore des substances oléophyles émulsionnées.

[0015] Un "champ électrique", selon sa définition classique, est l'espace occupé par un ou plusieurs groupes d'électrodes alimentés par un même générateur électrique. La multiplication des champs électriques présente des avantages bien connus:

a) Elle évite l'arrêt de la précipitation des particules simultanément dans toutes les sections de l'appareil. L'interruption temporaire de la sédimentation, consécutive à un amorçage électrique local, ne concerne que les électrodes alimentées par un même transformateur, c'est à dire qu'un seul champ électrique.

b) Il est possible de régler la tension électrique aussi près que possible de la tension locale de claquage, afin d'optimiser la vitesse de sédimentation des particules solides ou liquides en suspension dans le gaz. Cette tension disruptive est en effet fonction de nombreux facteurs tels que: densité de particules en suspension dans le gaz, distribution de la taille de ces particules, composition chimique, température et homogénéité du gaz, anomalies de centrage ou de parallélisme des électrodes, configuration des arrêtes et des pointes émissives. Dans un réacteur électrostatique triphasique la composition chimique du gaz peut varier considérablement entre l'entrée et la sortie de l'appareil. Dans le cas d'un champ électrique unique c'est la section de la veine gazeuse qui présente la plus basse tension de claquage qui impose cette tension à toutes les autres sections au détriment du rendement global de l'appareil. On sait par exemple qu'une forte teneur en SO₂ abaisse notablement la tension disruptive. Le (ou les) premier champ d'aspersion aura donc pour fonction d'arrêter la plus grande partie de SO₂ au moyen d'un réactif approprié mais sous une tension électrique relativement basse, alors que les champs suivants supporteront des tensions plus élevées adaptées à des efficacités locales optimales. Une "rue" est l'espace compris entre deux électrodes collectrices de part et d'autre d'une électrode émissive dans le cas d'un électrofiltre à géométrie plane.

[0016] La "ligne de traitement des liquides" est celle des opérations physiques et chimiques effectuées sur les liquides concentrés soutirés au niveau des bacs d'extraction en vue d'une part d'éliminer des produits indésirables d'autre part de recycler partiellement ou totalement, en des points convenablement choisis de la ligne de traitement du gaz, des liquides de lavage ainsi totalement ou partiellement épurés, et éventuellement des réactifs régénérés.

ENONCE DES FIGURES

[0017] Figure 1: est une vue en coupe verticale longitudinale d'un électrofiltre humide à contre-courant liquide-gaz.

[0018] Figure 2: est une vue de dessus de l'électrofiltre représenté par la figure précédente.

[0019] Figure 3: est une vue en coupe verticale d'un champ d'aspersion avec des rampes verticales et des rampes horizontales d'aspersion, le ruissellement des électrodes étant recueilli par deux trémies dans un bac d'accumulation unique constituant l'un des étages de concentration d'un électrofiltre humide plan à contre-courant liquide-gaz.

FIGURES

[0020] A titre d'exemple non limitatif la figure 1 et la figure 2 représentent schématiquement et en coupe, respectivement verticale et horizontale, un appareil à géométrie plane à trois "champs électriques" 46, 47, et 48. Il est constitué d'une enveloppe 44, quatre champs d'aspersion 5, 6, 7, 8, trois champs de trémie 9, 10, 11, les deux premiers 9 et 10 étant constitués chacun d'un seul champ d'aspersion, le troisième 11 de deux champs d'aspersion, 7 et 8. Tous les champs d'aspersion comportent trois "rues" telles que 12 et sont arrosés chacun par des rampes verticales telles que 13. D'autres rampes telles que 19 assurent la saturation en vapeur d'eau du gaz entrant dans l'appareil. Ces rampes d'aspersion 19 peuvent avantageusement faire partie d'un étage de tête affecté au séchage des boues par la chaleur sensible du gaz pour obtenir finalement des produits solides ou pateux. Deux bacs d'accumulation 17 et 18 participent à un champ de concentration à deux étages dont le reflux passe par la tubulure 30, le bac 17 étant un bac d'extraction de même que le bac 16. Des pièces 33 en céramique ou en silice supportent les électrodes émissives et les isolent de la terre 45. 20 est l'arrivée du gaz. 21 est l'extracteur de gaz. 22 est l'arrivée du liquide recyclé après sa purification dans la ligne de traitement des liquides, ou celle du liquide d'appoint du procédé. Les réactifs sont introduits dans les bacs d'accumulation en 23, et éventuellement et pour certains d'entre eux directement dans les rampes d'aspersion en 24. Les produits indésirables sont éliminés dans la ligne de traitement des liquides constituée des unités de séparation 25 et 26 opérant sur les soutirages des bacs d'extraction 16 et 17. Dans l'exemple fourni les bac 16 17 et 18 peuvent éventuellement participer à la concentration à reflux de certains polluants non éliminés en 26 si le liquide incomplètement purifié est transporté par la canalisation 27 au bac d'accumulation 16. Dans ce cas les trois champs de trémie représentent un champ de concentration à reflux pour ces polluants particuliers. Les produits indésirables sont extraits de la ligne de traitement des liquides en 31, et 32, sous forme de précipités solides éventuellement valorisables, de boues très concentrées destinées à la décharge, de solutions industriellement recyclables, ou de liquide purifié totalement ou partiellement recyclé dans la ligne de traitement du gaz par des canalisations telles que 22, 28, 27 ou 29.

[0021] A titre d'exemple non limitatif la figure 3 représente le champ d'aspersion unique d'un champ de trémies 10 (appartenant luimême à un champ de concentration à reflux d'au moins trois étages 16, 17, 18), dont les rampes de pulvérisation sont de trois types: des rampes verticales 13 disposées frontalement en avant du groupe d'électrodes planes 6, des rampes horizontales 14, arrosant la première partie du groupe d'électrodes 6 par le sommet, et alimentées par le même liquide recyclé du bac d'accumulation 17, des rampes horizontales 15 arrosant, de façon continue ou discontinue, la deuxième partie du groupe d'électrodes 6 également par le sommet, mais alimentées par le liquide provenant du bac d'accumulation 18. Ce troisième type de rampes, quand il existe, constitue l'une des voies du reflux liquide de l'étage 11 à l'étage 9, l'autre voie du reflux étant celle de la canalisation 30 qui amène directement, par gravité ou au moyen d'une pompe, le liquide du bac 18 au bac 16. 43 est le sens du flux gazeux.

[0022] Le réacteur comporte un champ de trémies ou un module final destiné à l'analyse cumulative de traces de produits nocifs, dont le dosage continu devient impossible en cas de normes trop sévères

[0023] Le réacteur constitue une unité mobile d'analyse cumulative d'effluents gazeux industriels.

Revendications

1. Procédé d'épuration d'effluents gazeux dans un réacteur, tels que ceux rejetés par les industries chimiques ou métallurgiques, les centrales énergétiques, les installations de traitement thermique ou les incinérateurs de déchets agricoles ou domestiques, mettant les effluents gazeux en circulation dans une enceinte, mettant le gaz en contact intime avec un liquide absorbant très divisé, constitué généralement par un milieu aqueux contenant des réactifs chimiques pulvérisé d'une part mécaniquement au moyen de buses à la périphérie de groupes d'électrodes planes disposées en uns paralléles constituant un électrofiltre humide, d'autre part électrostatiquement entre les électrodes émissives et collectrices en regard, respectivement à une haute tension (de préférence négative) et au potentiel de la terre, et collectant les ruissellements liquides formés par la précipitation sur les électrodes collectrices tout au long du parcours du gaz, des gouttes de liquide générées et ionisées, et des poussières en suspension dans le gaz pollué, par effet couronne, caractérisé en ce que, d'une part, les ruissellements liquides sont collectés dans des bacs d'accumulation distincts, correspondant chacun à un étage du réacteur, disposés en dessous de celui-ci, chaque bac d'accumulation servant à l'alimentation en liquide de lavage des moyens mécaniques de pulvérisation à la périphérie des électrodes de cet étage et reçoit les ruissellements liquides provenant de celui-ci, et, d'autre part, du liquide reflue en sens opposé au sens du flux gazeux, par pompage ou par gravité, d'un bac d'accumulation, dans le bac d'accumulation voisin, le dernier bac d'accumulation étant un bac d'extraction duquel est soutiré du liquide pour être recyclé.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à réaliser un reflux du liquide de lavage à contre-courant du gaz, par aspersion, de façon continue ou discontinue, de l'extrémité des électrodes planes, par du liquide issu du bac d'accumulation, de l'étage voisin de celui correspondant aux électrodes arrosées, et contenant du liquide moins concentré en substances polluantes.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le liquide de lavage est soutiré à des bacs d'extraction pour être soumis à des traitements chimiques et/ou des opérations de séparation au sein d'unités formant une ligne de traitement des liquides en vue soit de retirer certains constituants indésirables, soit de transformer le rejet issu d'un bac d'extraction en produits admis dans une décharge contrôlée ou en produits à recycler dans l'industrie ou dans l'électrofiltre lui-même.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le milieu liquide support des réactifs chimiques présents à l'état de solutés et/ou de solides divisés est constitué soit par de l'eau, soit par une émulsion du type huile dans l'eau associant les affinités de dissolution et/ou de capture propres aux différentes phases liquides en présence, les unes oléophiles, les autres hydrophiles.

5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, pour l'épuration d'un gaz dans un réacteur, comportant des sections successives (5,6,7,8) d'électrodes planes disposées en rues parallèles (12), un champ de concentration à reflux à plusieurs étages (9,10,11) contenus dans une enveloppe (44), chaque section étant constituée d'électrodes collectrices suspendues planes (3) et au potentiel de la terre (45), en regard d'électrodes émissives (1) fixées à des poutrelles (36) raccordées à une haute tension de préférence négative et suspendues à des isolateurs (33) confinés chacun dans une enceinte (38) balayée par un courant de gaz ou d'air sec, des aspérités pointes et/ou arêtes (35) régulièrement réparties sur les électrodes émissives et ayant pour fonction de nébuliser électrostatiquement le liquide résultant de l'interception d'une partie des gouttes émises par des rampes (13) au potentiel de la terre disposées sur le parcours du gaz et assurant une pulvérisation mécanique primaire de liquide dirigée dans le sens du flux gazeux (43) et/ou des rampes (14) placées au-dessus des électrodes et assurant une pulvérisation de même nature mais dirigée de haut en bas, un ventilateur (21) imposant la circulation du gaz, avantageusement en dépression dans l'électrofiltre, des rampes de pulvérisation (19) saturant et refroidissant si nécessaire l'effluent gazeux avant l'accès au premier groupe d'électrodes, caractérisé en ce qu'il comporte des bacs d'accumulation distincts (16,17,18) pour le liquide de lavage, correspondant chacun à un étage (9,10,11) du réacteur, disposés en dessous de celui-ci, et dont chacun alimente au moyen de pompes individuelles les rampes de pulvérisation (13,14) de cet étage et reçoit les ruissellements liquides provenant de celui-ci, une canalisation pour l'arrivée d'un liquide propre d'appoint, une canalisation pour l'extraction d'un effluent liquide concentré ou d'une boue épaisse, ainsi qu'une canalisation (27,30) reliant chaque bac d'accumulation (16,17,18) à un Lac voisin, afin de permettre la circulation du liquide de lavage de bac d'accumulation en Lac d'accumulation par gravité ou à l'aide de pompes, dans le sens opposé au sens du flux gazeux.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des rampes d'aspersion complémentaires (15), alimentées par le liquide d'un bac d'accumulation (17,18), et disposées, au sommet et en extrémité aval d'un groupe d'électrodes planes (5,6) de l'étage contigu et situé en amont de celui correspondant au bac d'accumulation considéré.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les bacs d'accumulation successifs (16,17,18) sont pourvus de canalisations (23) pour l'introduction contrôlée des réactifs chimiques appropriés, si possible spécifiques de la nature des polluants à éliminer aux étages correspondants, et que les rampes d'aspersion (13) sont éventuellement pourvues de piquages (24) pour l'introduction plus directe de ces réactifs en vue de répondre en temps réel à des régimes non stationnaires de débit et/ou de composition gazeuse.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le liquide de lavage d'un Lac intermédiaire (17) est dérivé dans une unité de traitement (26) destinée à le débarrasser de certaines substances indésirables sans rupture du reflux qui reste assuré par la canalisation (27), les produits de cette séparation étant extraits sous forme de liquide à recycler dans l'épurateur, de solides à recycler dans l'industrie ou à admettre à la décharge contrôlée, ou encore de gaz polluant à traiter dans le même épurateur.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'électrofiltre est constitué d'un ou plusieurs champs de concentration et d'un ou plusieurs étages indépendants en série dans la même ligne de traitement du gaz.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'électrofiltre comporte plusieurs champs électriques, c'est-à-dire plusieurs sources indépendantes de haute tension (46,47,48), chacune d'elles alimentant un seul groupe d'électrodes (5,6), ou plusieurs groupes (7,8) en vue d'ajuster séparément les tensions d'alimentation des étages successifs pour un rendement optimal de chacun d'eux.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que l'électrofiltre comporte en tête un étage de séchage des boues au moyen de la chaleur sensible du gaz à épurer.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu'un laveur non électrostatique d'entrée ou de sortie assiste l'électrofiltre.

Claims

1. Process for purifying gaseous effluents in a reactor, such as those discharged by the chemical or metallurgical industries, power stations, heat treatment stations or agricultural or domestic waste incinerators, putting the gaseous effluents into circulation in a chamber, and putting the gas into intimate contact with a highly divided absorbent liquid, consisting generally of an aqueous medium containing chemical reagents, sprayed on the one hand mechanically by means of nozzles at the periphery of sets of flat electrodes arranged in parallel passageways constituting a wet electrofilter, and on the other hand electrostatically between facing emitting and collecting electrodes, at a high voltage (preferably negative) and at earth potential respectively, and collecting the liquid streams formed by precipitation, by a corona effect, on the collecting electrodes along the path taken by the gas, of liquid droplets which are generated and ionized, as well as dust suspended in the polluted gas, characterized in that, on the one hand, the liquid streams are collected in distinct accumulator tanks, each corresponding to, and arranged below, one stage of the reactor, each accumulator tank supplying wash liquid to the mechanical means for spraying the periphery of the electrodes of this stage and receiving liquid streams coming from it and, on the other hand, liquid flowing back in the opposite direction to the direction of the gas flow, by pumping or by gravity, from one accumulator tank into the adjacent accumulator tank, the last accumulator tank being an extraction tank from which liquid is withdrawn for recycling.

2. Process according to claim 1, characterized in that it consists, in addition, of refluxing wash liquid counter-current to the gas, by spraying, continuously or discontinuously, the end of the flat electrodes, with liquid from the accumulator tank of the stage adjacent to that corresponding to the sprayed electrodes, and containing liquid which is less concentrated in polluting substances.

3. Process according to either of claims 1 or 2, characterized in that wash liquid is withdrawn from extraction tanks to be subjected to chemical treatments and/or separation operations within units forming a liquid treatment line, with the aim either of removing certain undesirable constituents, or of converting the effluent from an accumulator tank into permitted products in a controlled discharge, or into products to be recycled in industry or in the electro-filter itself.

4. Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid medium carrying chemical reagents present in the dissolved state and/or as divided solids consists either of water, or of an emulsion of the oil-in-water type combining the dissolving and capturing abilities peculiar to the different liquid phases present, some oleophilic and the others hydrophilic.

5. Device for putting the process of claim 1 into practice, for the purification of a gas in a reactor, comprising successive sections (5, 6, 7, 8) of flat electrodes arranged in passageways (12), a concentration section with multi-stage reflux (9, 10, 11) contained in an envelope (44), each section consisting of flat suspended collecting electrodes (3) at earth potential (45), facing emitting electrodes (1) attached to girders (36) connected to a high voltage, preferably negative, and suspended from insulators (33) each enclosed in a chamber (38) swept by a current of gas or dry air, pointed asperities and/or edges (35) regularly distributed on emitting electrodes and having the function of electrostatically nebulizing the liquid resulting from the interception of part of the droplets emitted by the banks of sprays (13) at earth potential arranged in the path of the gas and of mechanically providing a primary spray of liquid in the direction of the gas flow (43) and/or banks of sprays (14) placed above the electrodes and providing a spray of the same nature but directed downwards, a fan (21) causing the gas to circulate, advantageously at reduced pressure in the electrofilter, banks of sprays (19) saturating and cooling if necessary the gaseous effluent before it reaches the first set of electrodes, characterized in that it comprises distinct accumulator tanks (16, 17, 18) for the wash liquid, each corresponding to one stage (9, 10, 11) of the reactor and arranged below it, each one of which supplies the banks of sprays (13, 14) of this stage by means of individual pumps and receives the liquid trickling from it, ducting for introducing a top-up liquid, ducting for removing a concentrated liquid effluent or thick sludge, as well as ducting (27, 30) connecting each accumulator tank (16, 17, 18) to an adjacent tank, so as to enable the wash liquid to pass from accumulator tank to accumulator tank by gravity or with the aid of pumps, in the opposite direction to the gas flow.

6. Device according to claim 5, characterized in that it comprises additional banks of sprays (15), supplied with liquid from an accumulator tank (17, 18) and arranged at the top and at the downstream end of a set of flat electrodes (5) of the adjoining stage and situated upstream from that corresponding to the accumulator tank in question.

7. Device according to either of claims 5 or 6, characterized in that successive accumulator tanks (16, 17, 18) are provided with ducting (23) for the controlled introduction of the appropriate chemical reagents, if possible specific to the nature of the pollutants to be removed in the corresponding stages, and that the banks of sprays (13) may possibly be provided with connections (24) for introducing these reagents more directly with a view to responding in real time to the non-stationary regimes of the gas flow and/or composition.

8. Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the wash liquid from an intermediate tank (17) is diverted into a treatment unit (26) intended to remove certain undesirable substances from it without interrupting the reflux which remains ensured by the piping (27), the products of this separation being extracted in the form of a liquid to be recycled in the purifier, of solids to be recycled in industry or to be accepted for controlled discharge, or as a polluting gas to be treated in the same purifier.

9. Device according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the electrofilter consists of one or more concentration sections and one or more independent stages in series in the same gas treatment line.

10. Device according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the electrofilter comprises several electric fields, namely several independent high voltage sources (46, 47, 48), each of these being supplied with a single set of electrodes (5, 6), or several sets (7, 8) with a view to adjusting separately the supply voltages of the successive stages so that each of them has an optimum yield.

11. Device according to any one of claims 5 to 10, characterized in that the electrofilter comprises a stage at the top for drying sludges by means of the sensible heat of the gas to be purified.

12. Device according to any one of claims 5 to 11, characterized in that the electrofilter is assisted by an electrostatic washer at the inlet or outlet.

Ansprüche

1. Verfahren zur Reinigung von Abgasen in einem Reaktor, beispielsweise solcher, die von der chemischen oder der Hüttenindustrie, von Elektrizitätswerken, Wärmebehandlungsanlagen oder verbrennungsanlagen für landwirtschaftliche oder häusliche Abfälle ausgestoßen werden, bei welchem Verfahren man die Abgase in einer Umhüllung zirkulieren läßt, wobei das Gas in innigen Kontakt mit einer stark verteilten absorbierenden Flüssigkeit gebracht wird, welche allgemein von einer chemische Reagenzien enthaltenden wässerigen Umgebung gebildet ist und einerseits mechanisch mit Hilfe von Düsen am Umfang von Gruppen ebener Elektroden zerstäubt wird, die in parallelen Straßen angeordnet sind und ein Naßelektrofilter bilden, andererseits elektrostatisch zwischen den gegenüberstehenden Sprüh- und Niederschlagselektroden zerstäubt wird, die sich auf einer Hochspannung (vorzugsweise negativ) bzw. auf Erdpotential befinden, und bei welchem verfahren die sich durch Abscheidung an den Niederschlagselektroden auf der gesamten Wegstrecke des Gases gebildeten flüssigen Niederschläge durch Koronareffekt gesammelt werden, nämlich erzeugte und ionisierte Flüssigkeitstropfen sowie Flugstaub in dem verunreinigten Gas,
dadurch gekennzeichnet,
daß einerseits die flüssigen Niederschläge in verschiedenen Sammelbehältern gesammelt werden, welche jeweils einer Stufe des Reaktors entsprechen und unter derselben angeordnet sind, wobei jeder Sammelbehälter der Versorgung mechanischer Zerstäubungsmittel, die sich am Umfang der Elektroden dieser Stufe befinden, mit Waschflüssigkeit dient und die von dieser Stufe stammenden flüssigen Niederschläge erhält, und daß andererseits Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung zur Gasstromrichtung durch Pumpwirkung oder durch Schwerkraft von einem Sammelbehälter in den benachbarten Sammelbehälter zurückfließt, wobei der letzte Sammelbehälter ein Extraktionsbehälter ist, dem Flüssigkeit entnommen wird, um rückgeführt zu werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es darüber hinaus darin besteht, daß ein Rückfluß von Waschflüssigkeit in Gegenströmung zum Gas erzeugt wird, indem in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Weise das Ende der ebenen Elektroden mit Flüssigkeit bespritzt wird, welche aus dem Sammelbehälter derjenigen Stufe stammt, die der den bespritzten Elektroden entsprechenden Stufe benachbart ist, welcher Sammelbehälter Flüssigkeit enthält, die eine geringere Konzentration an Verunreinigungen aufweist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit Extraktionsbehältern entnommen wird, um chemischen Behandlungen und/oder Aufbereitungsvorgängen in Einheiten unterzogen zu werden, welche eine Flüssigkeitsbehandlungslinie bilden, und zwar entweder um bestimmte unerwünschte Bestandteile zu entfernen oder um den aus einem Extraktionsbehälter stammenden Austrag in Produkte umzuwandeln, die auf einer geordneten Deponie zugelassen sind, oder in Produkte für den Rücklauf in die Industrie oder in das Elektrofilter selbst.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Umgebung Träger chemischer Reagenzien ist, die im gelösten und/oder im festen verteilten Zustand vorliegen, und entweder von Wasser oder von einer Emulsion des Typs Öl in Wasser gebildet ist, welche für die vorhandenen verschiedenen Flüssigphasen - zum einen oleophile, zum anderen hydrophile - geeignete Auflösungs- und/oder Einfangaffinitäten aufweist.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Reinigung eines Gases in einem Reaktor, umfassend aufeinanderfolgende Sektionen (5, 6, 7, 8) von ebenen Elektroden, die in parallelen Straßen (12) angeordnet sind, ein Rückfluß-Konzentrationsfeld mit mehreren Stufen (9, 10, 11), die in einer Ummantelung (44) enthalten sind, wobei jede Sektion von aufgehängten und sich auf Erdpotential (45) befindenden ebenen Niederschlagselektroden (3) gebildet ist, denen Sprühelektroden (1) gegenüberstehen, welche an Trägern (36) befestigt sind, die an eine vorzugsweise negative Hochspannung angeschlossen sind und an Isolatoren (33) aufgehängt sind, welche jeweils in einer mit einem Gas- oder Trockenluftstrom gespülten Umhüllung (38) eingeschlossen sind, spitze und/oder kantige Unebenheiten (35), die regelmäßig über die Sprühelektroden verteilt sind und deren Funktion es ist, elektrostatisch die Flüssigkeit zu zerstäuben, die aus dem Abfang eines Teils derjenigen Tropfen resultiert, die von Leitungen (13) abgegeben werden, welche sich auf Erdpotential befinden, auf der Wegstrecke des Gases angeordnet sind und für eine in Richtung des Gasstroms (43) gerichtete mechanische Primärzerstäubung der Flüssigkeit sorgen, und/oder von Leitungen (14) abgegeben werden, die über den Elektroden angeordnet sind und für eine gleichartige, jedoch von oben nach unten gerichtete Zerstäubung sorgen, einen Ventilator (21), welcher die Zirkulation des Gases vorzugsweise durch Unterdruck im Elektrofilter herbeiführt, Zerstäubungsleitungen (19), welche nötigenfalls das Abgas vor dem Eintritt in die erste Gruppe von Elektroden sättigen und abkühlen,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie verschiedene Sammelbehälter (16, 17, 18) für die Waschflüssigkeit umfaßt, welche jeweils einer Stufe (9, 10, 11) des Reaktors entsprechen, unterhalb derselben angeordnet sind und von denen jeder mit Hilfe einzelner Pumpen die Zerstäubungsleitungen (13, 14) dieser Stufe versorgt und die von dieser Stufe kommenden flüssigen Niederschläge aufnimmt, ein Kanalsystem zur Zufuhr einer geeigneten Zusatzflüssigkeit, ein Kanalsystem zur Extraktion einer mit dickem Schlamm konzentrierten Schmutzflüssigkeit sowie ein Kanalsystem (27, 30), welches jeden Sammelbehälter (16, 17, 18) mit einem benachbarten Behälter verbindet, um die Zirkulation der Waschflüssigkeit von Sammelbehälter zu Sammelbehälter durch Schwerkraft oder mit Hilfe von Pumpen in entgegengesetzter Richtung zur Gasstromrichtung zu erlauben.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzliche Spritzleitungen (15) umfaßt, welche mit der Flüssigkeit eines Sammelbehälters (17, 18) versorgt werden und am oberen und am stromabwärtigen Ende einer Gruppe von ebenen Elektroden (5, 6) derjenigen Stufe angeordnet sind, die an die dem betrachteten Sammelbehälter entsprechende Stufe anschließt und sich stromaufwärts derselben befindet.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Sammelbehälter (16, 17, 18) mit Kanalsystemen (23) für die kontrollierte Einleitung von geeigneten chemischen Reagenzien versehen sind, welche möglichenfalls für die Art der in den entsprechenden Stufen zu entfernenden Verunreinigungen spezifisch sind, und daß die Spritzleitungen (13) ggf. mit Stichleitungen (24) zur direkteren Einleitung dieser Reagenzien versehen sind, um auf nicht stationäre Zustände des Durchsatzes und/oder der Gaszusammensetzung in Echtzeit zu reagieren.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit eines mittleren Behälters (17) in eine Behandlungseinheit (26) geleitet wird, welche dazu bestimmt ist, diese Waschflüssigkeit von bestimmten unerwünschten Substanzen ohne Unterbrechung des Rückflusses zu befreien, der durch das Kanalsystem (27) sichergestellt bleibt, wobei die Produkte dieser Aufbereitung in flüssiger Form zur Rückführung in den Reiniger, in fester Form zur Rückführung in die Industrie oder um die geordnete Deponierung zu ermöglichen oder auch in Form von Schmutzgas zur Behandlung in demselben Reiniger extrahiert werden.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrofilter von einem oder mehreren Konzentrationsfeldern und von einer oder mehreren Stufen gebildet ist, welche in derselben Gasbehandlungslinie unabhängig in Reihe angeordnet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrofilter mehrere elektrische Felder umfaßt, d. h. mehrere unabhängige Hochspannungsquellen (46, 47, 48), von denen jede eine einzelne Gruppe von Elektroden (5, 6) oder mehrere Gruppen (7, 8) versorgt, um die Versorgungsspannungen der aufeinanderfolgenden Stufen zu deren jeweils optimaler Ausnutzung gesondert einzustellen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrofilter kopfseitig eine Trocknungsstufe zur Schlammtrocknung mittels der freien Wärme des zu reinigenden Gases umfaßt.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht elektrostatischer Wascher das Elektrofilter am Eingang oder am Ausgang unterstützt.

Dessins