CA2115987C - Precipitateur electrostatique humide - Google Patents

Abstract

Le lavage du gaz à la fois par le liquide pulvérisé mécaniquement entre groupes d'électrodes (5, 6, 7, 8), par les ruissellement le long des électrodes, enfin et surtout par le liquide dispersé p ar pulvérisation électrostatique à des aspérités disposées à cet effet à la surface des électrodes émissives. Selon l'invention l a concentration du liquide de lavage entre la canalisation d'appoint (22) et de rejet (31) est obtenue d'une part par recyclag e, aux rampes de pulvérisation d'un groupe d'électrode tel que (6), du liquide de ruissellement recueilli par le bac d'accumulation tel que (17), d'autre part par reflux de liquide entre bacs d'accumulation successifs (18, 17, 16) à travers des canalisations telles que (3 0). Une ligne de traitement physique et/ou chimique des liquides et des boues, constituée d'unités telles que (32 et 31), est associ ée à la ligne de traitement du gaz.

Description

~yO 93/0384g 1 2 11 S 9 ~ 7 PCr/FR92/00811 Préc~p~tateur électrostat~que hum1de.

ETAT ACTUEL DES CONNAISSANCES CONCERNANT I.ES EL~-K~ILTRES A
PULVERISATION DE LIQUIDE

MO~ES DE REALISATION D'UN BROUILLARD LlQUIDE ENTRE ELECTRODES

On peut épurer tres efficacement un gaz en dispersant un réactlf liquide entre les electrodes diun ~lectrof~ltre.
Plusieurs métho~Ps ont ete employees, propos~es ou brevetées pour realiser un brouillard liquide dans ce type de contacteur entre trois milieux, respectivement gazeux liquide ~ 20 et solide:
1~) n~bulisation ~lectrostatique, aux asp~rit~s des é~lectrodes haute tension, d'un liquide provenant diun reservoir en charge hydraulique et electrigue (~revet français n~ 1.406.086 du 05/06/1964)

2~) nébulisation ~ectrostatique, aux aspérit~s des ~lectrodes au potentiel de la terre, d'un liquide amené par des ~analisations au sommet de ces ~lectrodes.

3~~ aspersion (primaire) au moyen de pulv~risateurs 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~ 73.18~84 du 22/05/73) 4a ) nébulisation électrostatique, aux aspérit~s des électrodes haute tension, du ruissellement liquide alimenté
par aspercion primaire au moyen de pulverisateurs au potentiel de la terre (brevet français n~ 74.17094 du 16/05/74) 5~) nébulisations électrostatiques "va et vient", aux aspérités portées par les deux familles d'electrodes W093/0~9 PCT/FR92/0081~
2115987 2 ~ i respectivement ~ 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-ionise" favorise l'agglomération des parti~ules en suspension, au detriment ~e leur sedimentation e~lectrique. Elle n'est en genéral pas souhaitable car elle favorise la remise en suspension des boues dans le gaz.

AVANTAGES DE LA DISPERSION D'UN LIQUIDE DANS ~N ELECTROFILTRE

Les avantages escomptés de la dispersion d'une solution, d'une suspension aqueuse ou d'une émulsion entre les electrodes 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 ~guent réduction de leur d~bit volumigue dans l'électrofiltre;
3-) agglomération des poussieres par les gouttes liquides soit par effet de choc soit par attraction électrostatique mutuelle.

4~) absorption et traitement chimique de constituants gazeux ~Guv~lt participer a la corrosion électrochimique des structures métalliques;

5~) co~ ction ionique par le film liquide quand les structures de l'électrofiltre ne sont pas conductrices électroniques. C'est le cas par exemple lorsque 1'enveloppe est une maÇo~nerie intérieurement recouverte d'un enduit et que le~ électrodes sont des plaques ou des tubes en matériaux polymères afin d'éviter la corrosion ~lectrochimique de l'appareil;

6~) ~limination de gaz nocifs tels que: HCl, HF, S02, NH3, NOX~ odeurs, etc.., l'él ctrofiltre humide faisant alors fonction de réacteur di- ou triphasique.

.'~093/0~9 ~ PCT/FR92/00811 INC~v~IENTS

Les électrofiltres humides n~ont cepen~Ant rencontré
qu'un ~lc~s modére jus~u'a 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 ~u'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 sevère;
3~) la consommation de ~iquide de lavage, de l'eau en-général, est élevée et souvent incompatible avec lespogsibilités locales d'approvisionnement;
4~) la technologie des appareils proposés ne tient compte ni de la spécificité de certains r~actifs utilisés en aspersion, ni de la nécessaire dépollution de ~'efflu~nt liquide.

LA NOUVELLE DONNE

La levé des préventions concernant les électrofilt~es-laveurs est due aux faits nouveaux suivants:
1~) l'obligation faite a tout pollueur potentiel de se conformer désormais ~ des normes europ~ennes beaucoup plus .
res~rictives, et par conséquent d'investir dans des appareils plus performants;
2~) en conséquence l'opportunité pour les équipementiers d'investir dans la recherche en w e de perfectio~ner les techniques actuellement les plus prometteuses, s~ns etre tenus par des contraintes ~inancières aussi sévères que par le passé;
3~) les recherches, les investissements et les progres actuels en matière de traitement des eaux, qui contribuent à
minimiser les inconvénients liés au transfert de pollution;

WO93/Q~U9 PCT/FR92/0081,~?
211~987 4 4-) le ~onrert de "contacteur a étages multiples et à
oontre courant entre un gaz et un brouillard liquide", esploité dans le ~ e~t brevet SOU8 la forme d'un réacteur éle_L o_Latique entre trois états respectivement liquide S solide et gazeux, constitue une solution technologique appropriée au probleme du traitement physico-chimique- des ~lie~ gazeux et liquides au sein d'un même procede.

CARACTERISTIQUES FONCTIO~N~r-r~S D'UN REA~-~UK EL~O~
SELON L'INVENTION

Un reacteur électrostatique selon 1'invention présente deux particularites fonctionnelles:
a) Il assure la purification d'un gaz et simult~nement la concentration du ou des liquides de transfert selon un y.~dé de contact a étages multiples et à contre-courant gaz-liquide (reflux liquide). Les transferts de polluants g'effectuant au sein d'aérosols, le reflux est nére~irement réalisé a partir du liquide contenu dans des bacs d'accumulation qui recueillent par 1'intermediaire de trémies le ruissellement des électrodes planes ou tubulaires de l'~lectrofiltre-laveur et le recycle en partie dans les champs d'aspersion correspQ~A~nts;
b) Il associe a 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'~liminer totalement ou partiellement les constituants indesirables par des techniques de s,éparation appropriées, d'autre part de recycler au niveau d'~tages partlculiers un liquide de procéd~ partiellement ou totalement purifié, et éventuellement de renvoyer dans la ligne de traitement du gaz des réactifs régen~res ou des résidus liquides ou gazeux provenant du traitement des liquides et des boues.
CARACTERISTIQnES STRUCTU~r-~S ET AVANTAGES D'UN REA~l~UK
EL~ ATIQUE SELON L'INVENTION

2 11 5 9 8 7 PCT/FR92/008ll Les ~l~ments structuraux et opérationnels d'un réacteur ~le_~v~atique selon 1'invention sont: la ligne de ~raiteDent du gaz, le champ d'aspersion, le module, le champ de tr~mie, le bac d'accumulation, le bac d'extract~on, le champ de conc~ntration, 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-apres.
La ~ligne de traitement du gaz" ou "ligne d'effets" est formee 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 a la sortie de l'appareil.
Un "champ d'aspersion" est l'espace occupé par un groupe d'é~ectrodes arrose frontalement grâce a un rideau de ~iquide finement dispersé par des rampes de pulv~risateurs r~partis dans un plan oerpendiculaire au flux yazeux. Il CO~ d a un "effet" du transfert gaz-liquide.
G~n~ralement une aspersion complémentaire est r~alisée à la partie supériéure d'un yL~e d'electrodes planes au moyen du m~me liquide que celui d'aspersion frontale. Une aspersion compl~mentaire est également possible au sommet d'un groupe d'~lectrodes collectrices tubulaires, l'aspersion frontale ~tant réalisée dans ce cas à la base c'est à dire a l'entrée des gaz. La composition du li~uide d'aspersion peut etre la meme pour tous les cham~s d'aspersion s'écoulant dans le même bac d'Acc~ lation. Elle peut être différente si un reactif-chimique d'appoint est amené directement aux rampes d'injection, ou si l'aspersion est r~alisée totalement ou ~0 partiellemen' au moyen d'un liquide provenant soit du bac d'accumulation contigu, soit d'un bac d'extraction quelconque apres purification. Le premier cas offre la possibilite d'optimiser le traitement du gaz par un réactif particulier au niveau'd'un seul champ d'aspersion, le deuxieme cas est une contribution au reflux par une voie autre que celle du transport direct de liquide d'un bac d'accumulation au sui~ant, le troisieme cas présente l'avantage de diminuer l'entraînem~nt par les gaz, d'un champ d'aspersion à l'autre, ~D93/0~9 PCTJFR92/0081~$
2115!~87 6 des polluants contenus dans des vésicules liquides trop L~
La ~ultiplication des champs d'aspersion présente deux avantages:
S a~ Le débit, la composition et la distribution spatiale du brouillard primaire l_uv~-~t 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'~mission):
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 resp~s~bles de court-circuits trop frëquents par filet liquide lS ininterrompu entre le bas d'une electrode haute tension et 1'enveloppe, d'autre part des zones d'assechement ~Fr~-h1es du br~lage local des électrodes quand celles-ci sont fabriquées en un matériau organique électriquement isolant.
Le "module" est une section d'une ligne de traitement du gaz. Il présente lui-meme tous les attributs d'un electrofiltre-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 dans le cas d'électrodes planes, il l'est n~c~ irament de plusieurs dans le cas d'électrodes cylindri~ues, mais il comporte n~e~irement dans tous les cas au moins un champ de co~centration à reflux et à etages multiples. ~ans le cas d'un appareil a g~ométrie plane un module peut comporter un ou plusieurs champs de concentration à reflux. Dans le cas d'un appareil à géom~trie cylindri~ue un champ de concentration a reflux est formé necessairement de plusieurs modules, rh~clln constituant un champ d'aspersion.
~a construction modulaire présente de nombreux avantages:
a) l'appareil qui répond aux prescriptions du cahier des charges peut être avantageusement réalisé par association 2 1 1 S 9 8 7 Pcr/FRg2/008l 1 con~enable de modules standards, disposés en série et/ou en p~rall~le.
b) les materiaux de construction de chaque module ~~uve..t etre choisis en fonction des compositions locales plus ou moins agressives du ga~ et du liquide le long de la ligne de traite~ent des deux fluides.
c~ en ce qui cQ~re-rne les électrofiltres a géométrie plane, la conception modulaire palie dans une certaine mesure au renardage des gaz au sommet et à la base de l'enveloppe.
Un ~champ de trémies" est la sectian d'appareil laguelle est affectée un bac d'accumulation qui recueille au moyen d'une ou de plusieurs trémies les boues ou les solutions ~o~oe~trées qui s'écoulent a la base d'un champ ou de plusieurs champs d'aspersion. Le liquide recueilli est en partie recyclé par aspersion dans le meme champ de trémies moy~n-nt d'éventuelles adaptations de sa composition chimique, en partie prélevé pour réaliser le reflux liquide d'~tage en étage, et en partie soutiré aux bacs d'extraction en w e d'eliminer les produits de transfert indésirables au moyen de méthoAes de séparation appropriées (précipitation, sédimentation, filtration, centrifugation, ajustement du pH, réactions chimiques,...etc).
La multiplication des champs de trémiesi c'est a dire des bacs d'accumulation, présente plusieurs avantages que nous allons preciser:
a) La possibilité de soumettre le gaz a des traitements successifs et en ligne par des liquides de compositions diff~rentes, qui constitue l'une des originalités de l'appareil, r~pond au souci de traiter le gaz le plus chargés par les réactlfs 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 llemploi de réactifs tres spécifiques du transfert de certains poliuants gazeux résiduels;
b) La conc~ntration des polluant jusqu'a des bacs d'extraction, obtenue en jouant a la fois sur deux mecanismes d'une part le recyclage du liquide d'aspersion au niveau d'un m~me champ de trémies d'autre part le reflux à multiples WO9~Q~W9 PCT/FR92/0081.~3 ~tage~s réalisé par transport du liquide d'un bac d'~ccu ulation au suivant,. qui constitue ~galement une orig~Dalité de l'appareil, permet d'optimiser les traitements spec~fiques des gaz et ceux des liquides en vue de l'él~ination des produits indésirables sous la forme soit de solides soit de solutions roncentrées valorisables. Le reflux de liguide peut emprunter deux voies, celle du transport direct d'un bac d'accumulation au suivant, ou celle qui conslste à prelever du li~uide d'un bac d'accumulation pour r~al~ser une aspersion.complémentaire partielle, continue ou discontinue, s'ecoulant dans le bac d'accumulation contigu.
Le ~champ de ro~entration", qui se termine par un bac d'e~ Lion, est la section d'appareil à laquelle est devolue la concentration de cërtains polluants de transfert par contact li~uide-gaz a reflux a étages multiples. Dans le cas d'electrodes a géométrie plane il comprend donc plusieurs cha~ps de trémies, c'est a dire plusieurs bacs d'accumulation materiali~ant les étages. Dans le cas d'électrodes collectrices cylindriques il comprend ~éc~s~irement plu8ieurs modules et autant de bac d'accumulation. Le réacteur électrostatique selon l'invention a nécessairement au moins un champ de co~entration.
Un ~temps de séjour sequentiel" est le temps moyen que met le gaz a parcourir une section particulière de la ligne de traitement: champ d'aspersion, champ de trémies, champ de ronc~tration ou ligne de traitement du gaz. Dans le cas du dépoussiérage il ~arie proportionnellement a la "surface volumique d'électrodes de la section correspondante", c'est à
dire de la surface d'~lectrodes cont~n~s d~ns 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 serie ou en parallèle à
une s~enc~ particuliere de traitement. Si le temps de séjour ~écesc~ire pour éliminer un polluant gazeux est plus élevé que celui nécessaire a la précipitation électrostatique des poussieres qui l'accompa~nent, un laveur (non électrostatique) du gaz peut être placé en tête ou en queue de l'~purateur électrique. On dispose ainsi du nombre de degre de liberté nécessaires pour ajuster les caractéristiques de 1'épurateur en fonction des vitesses des réactions chimiques en cause et des normes anti-pollution en vigueur.
S Le composition du nliquide de transfert", ~ 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 a ~tages 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'electrodes 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 ni~eau d'un bac d'extraction;
pen~nt la s~quence d'aspersion l'extr~mité du groupe d'~lectrodes est correctem~nt lavée, mais une partie du brouillard liquide et les polluants qu'il contient sont entraines d'un étage au suivant par convection, effet defavorable a une concentration poussée des boues et à une ~puration pouss~e du gaz; pen~nt la séquence d'arrêt de l'aspersion les gouttes sont précipitées électrostatiquement a l'étage ou 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 a l'autre si des réactifs sont introduits directement dans le~ r~mr~s d'arrosage en complement de ceux introduits dans les bacs. La composition du "liquide d'aspersion" est d~termin~e par la nature et les caracteres cin~tiques des réactions de transfert qui sont affect~es a 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 a l'état dispersé, des cat~lyseurs, eventuellement ~5 des produits tensioactifs ioniques ou non ioniques ou encore des substances oléophyles émulsionnées.
Un "champ ~lectrique", selon sa définition classique, est l'espace occupé par un ou plusieurs groupes d'électrodes W093/0~9 PCT/FR92/0081Y~
2115987 lo i aliment~s par un meme générateur ~lectrique. La mNltiplication des champs electriques pr~sente des avantages bien ~g~nn~
a) Elle évite l'arret de la pr~cipitation des particules simultanément dans toutes les sections de l'appareil.
L'interruption temporaire de la sédimentation, consécutive a un a~orçage électri~ue local, ne concerne que les ~lectrodes alimentées par un même transformateur, c'est a dire qu'un seul champ électrique.
b) Il est possible de régler la tension électrique aussi pr~s 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 fonc~ion de nombreux facteurs tels que: densité de particules en suspension dans le gaz, distribution de la taille de ces particules, composition chimigue, température et homogénéité du gaz, anomalies de centrage ou de parallélisme des électrodes, configuration des arretes et des pointes émissives. Dans un réacteur electrostatique 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 a toutes les autres sections au détriment du rendement global de l'appareil. On sait par exemple qu'une forte teneur en S02 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 80US une tension ~lectrique relativement basse, alors que les champs suivants supporteront des tensions plus élevées adaptées a 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 ~lectrofiltre a géométrie plane.
La "ligne de traitement des liquides" est celle des op~rations physiques et chimiques effectuées sur les liquides rQncentrés soutirés au niveau des bacs d'extraction en vue 211~987 ~093/Q~9 ll PCT/FR92/00811 d'une part d'eliminer des produits indésirables d'autre part de re Qcler partiellement ou total~ment, en des points convenablement choisis de la ligne de traitement du gaz, des liquides de lavage ainsi totalement ou partiellement épures, et e.~nLuellement des reactifs régenér~s.
ENON OE DES FIr~

Figure 1: est une vue en coupe verticale longitudinale d'un electrofiltre humide à contre-courant liguide-gaz.
Figure 2: est une vue de dessus de l'électrofiltre represente par la figure pr~ ente.

Figure 3: est une w e en 'coupe verticale d'un faisceau d'électrodes tubulaires constituant l'un des étages d'un electrofiltre humide à contre-courant liquide-gaz.

Figure 4: est une vue de dessus de l'étage représenté par la figure pr c~APnte.
Pigure 55 est une w e en coupe verticale d'une électrode collectrice cylindrique et de la contre-électrode émissive co..~ A~nte, avec différents dispositifs d'aspersion.

Figure 6: est une w e 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 tremies dans un bac d'accumulation u~igue constituant 1'un des ~tages de concentration d'un électrofiltre humide plan ~ contre-courant liquide-gaz.

FIGURES

A titre d'exemple non limitatif la figure l et la figure 2 représentent s~hématiquement 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, ~, W093/0~9 PCT/FR92/008;~

trois champs de trémie 9, 10, 11, les deux premiers 9 et 10 étant constitués rh~r~n d'un seul champ d'aspersion, le troisi~me 11 de deux champs d'a~persion, 7 et 8 Tous les ch~mps d'aspersion comportent trois "rues" telles que 12 et sont a.,.~~s rh~r~n 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 ~eu~.t 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'accumulat~on 17 et 18 participent a un champ de r~nrentration à deux etages dont le reflux passe par la tubulure 30, le bac 17 étant un bac d'extraction de meme que le bac 16 Des pieces 33 en céramique ou en silice supportent ~es électrodes émissives et les isolent de la terre 45 20 est l'arrivée du gaz 21 est l'e~tracteur de gaz 22 est 1'arrivée du liquide recyclé apres sa pur~fication dans la ligne de traitement des liquides, ou celle du liquide d'appoint du proc~dé Les réactifs sont i L-oduits 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 ~uv~ t ~ventuellement participer a la conc~ntration ~ reflu~ de certains polluants non éliminés en 26 si le liguide incompletement 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 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 trés concentrées destinées a la ~éch~rge, 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 29 211~9X7 093/0~9 13 PCT/FR92/~811 A titre d'exemple non limitatif la figure 3 et la figure 4 repr~sentent sch~matiquement et en coupe, respectivement verticale et horizontale, tout a la fois un module et un champ d'aspersion 6. 13 est une rampe d'aspersion frontale.
Les trois bacs d'accumulation 16, 17, 18 participent a un champ de conc~ntration a reflux constitué de trois modules tels gue 6. Des électrodes cylindriques telles que 4 sont fixées ~ un plateau 34. Les électrodes emissives telles que 2, qui portent des asperit~s telles que 35 ~ effet de champ électrique, sont susp~n~ c a un treillis de poutrelles 36 supporté et isolé de la terre par des blocs de c~ra~ique ou de silice fondue tels que 33. 37 est une arrivee d'air balayant le boîtier de protection 38 de 1'isolant 33 qui est d'autre part éventuellement-chauffé et ainsi protégé du contact avec le gaz à traiter et de l'humidité. 20 et 21 représentent respectivement l'arrivée et le départ du gaz. 39 est la borne haute-tension.
A titre d'exemple non limitatif la figure 5, qui se .~orte au cas d'une électrode collectrice cylindrique 4, .~ te la rampe d'aspersion frontale 13 disposee ~ la base du cylindre a l'entrée du gaz, et le dispositif d'aspersion complémentaire permettant d'alimenter le sommet de l'électrode émissive 2 en liquide de ruissellement. Ce liquide est fourni soit par aspersion primaire realisée au moyen de pulv~risateurs tels gue 14 et il est alors recueilli en partie par une collerette conique 40 évasée vers le haut et perforée au niveau de son raccordement avec l'électrode 2, soit par n~bulisation électrostatique du liquide 41 ~,ovenant de la meme aspersion primaire et recueilli par ruissellement dans la collerette conique 42, évasée vers le naut et fix~e par sa base au sommet de l'électrode collectrice.
A titre d'exemple non limitatif la figure 6, qui se rapporte a des électrodes planes, représente le champ d'aspersion unique d'un cha~r de trémies 10 (appartenant lui-meme a un champ de ~onoentration à reflux d'au moins troisétages 16, 17, 18), dont les rampes de pulvérisation sont de trois types: des rampes verticales 13 disposées frontalement en avant du y~uu~e d'électrodes planes 6, des rampes W093tO~9 14 PCT/FR92/008~

horizontales 14, arrosant la première partie du groupe d'électrodes 6 par le sommet, et aliment~es par le même liquide recycl~ du bac d'accumulat~on 17, des rampes horizontales 15 al-or~t, de façon continue ou discontinue, la deu~i~me partie du groupe d'électrodes 6 également par le som~et, mais alimentées par le liquide provenant du bac d'accumulation 18. Ce troisi~me type de rampes, guand i1 e~iste, constitue l'une des voies du reflux liquide de l'étage 11 a l'etage 9, l'autre voie du reflux étant celle de la canalisation 30 gui ambne directement, par gravité ou au moyen d'une pompe, le liquide du bac 18 au bac 16. 43 est le sens du flux gazeux.
Le réacteur comporte un champ de tremies ou un module fina.l destiné a l'analyse cumulative de traces de produits nocifs, dont le dosage continu devient impossible en cas de normes trop sévères Le r~acteur constitue une unite mobile d'analyse cumulative d'effluents gazeux industriels.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 - Procédé d'épuration d'effluents gazeux tels que ceux rejetés par les industries chimiques ou métallurgiques, les centrales énergétiques, les installations de traitement thermique ou les incinérateurs de déchets industriels agricoles ou domestiques, ou tels que ceux traités dans des unités mobiles placées sur site industriel pour effectuer les analyses et essais nécessaires en vue d'adapter à chaque cas le procédé en question, selon lequel l'élimination des constituants gazeux nocifs par lavage de l'effluent gazeux est entièrement réalisé dans l'espace compris entre les électrodes d'un électrofiltre humide sous certaines conditions qui doivent être nécessairement réunies pour assurer d'une part l'absorption rapide des polluants par des réactifs liquides appropriés et d'autre part des rejets minimum d'effluents liquides, caractérisé en ce que le liquide de lavage généralement constitué par un milieu aqueux contenant les réactifs chimiques à l'état de solution et/ou de dispersions est amené aux électrodes par impact de gouttelettes fournies par une pulvérisation primaire en vue de former des ruissellements superficiels importants aussi uniformément répartis que possible et aussitôt remis en suspension dans le gaz par une pulvérisation secondaire de nature électrostatique aux aspérités ménagées à cet effet sur des électrodes émissives, la pulvérisation primaire étant réalisée en général et comme on le sait mécaniquement au moyen de buses placées le plus près possible d'un paquet d'électrodes planes ou d'un faisceau d'électrodes cylindriques pour favoriser la pénétration des gouttes dans le champ des électrodes et leur interception par celles-ci, cette pulvérisation primaire pouvant être complétée par une pulvérisation électrostatique primaire formée à des aspérités ménagées à cet effet au sommet d'électrodes collectrices qui jouent alors localement le rôle d'électrodes émissives alors que le sommet des électrodes émissives en regard jouent localement le rôle d'électrodes collectrices, le siège du transfert gaz/liquide des constituants nocifs gazeux étant principalement la surface développée des gouttellettes liquides qui constituent le brouillard secondaire uniforme et qui sont précipitées à grande vitesse par le champ électrique intense en direction des électrodes collectrices de même que les particules initialement présentes dans le gaz, et accessoirement la surface développée des ruissellements liquides le long des électrodes, les liquides de ruissellement issus de sections successives de l'électrofiltre étant recueillis individuellement à la base des électrodes et recyclés afin d'alimenter en continu les pulvérisations successivement primaires et secondaires, chaque section d'électrofiltre présentant ainsi une dispersion stationnaire quasi homogène rapidement renouvelée du liquide dans le gaz et constituant de ce fait un étage de transfert, le liquide étant amené à refluer d'un étage à
l'autre à contre-courant du gaz en permetttant ainsi d'obtenir simultanément une concentration plus grande de l'effluent liquide facilitant son traitement physique et/ou chimique, une épuration plus poussée du gaz en sortie d'appareil, enfin une plus faible consommation de liquide support et de réactifs chimiques, le temps de séjour du gaz entre les électrodes pour un rendement d'épuration conforme aux normes en vigueur n'étant plus calculé uniquement à
partir du temps de charge et du temps de vol des particules suspendues dans le gaz comme c'est le cas pour les électrofiltres classiques, mais en tenant compte également de la vitesse d'absorption de chacun des constituants gazeux à
éliminer au sein de ce qu'il est convenu d'appeler un champ de concentration plus ou moins spécifique d'une famille de polluants, l'association des conditions ci-dessus précisées conférant à l'espace compris entre les électrodes tous les caractères d'un réacteur chimique électrique à étages multiples et à contact intime d'un gaz et d'un liquide circulant à contre-courant l'un de l'autre.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le reflux du liquide à contre-courant du gaz est assuré
non seulement par circulation du liquide de bac en bac successifs, mais aussi en partie par aspersion de l'extrémité

des électrodes planes ou du sommet des électrodes tubulaires par un liquide qui n'est pas issu du bac de l'étage correspondant mais du bac de l'étage contigu moins concentré
en substances polluantes.

3 - Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ligne de traitement du gaz comporte un ou plusieurs champs de concentration entre l'entrée et la sortie de l'électrofiltre, chacun d'eux étant plus particulièrement affecté à l'élimination d'une famille de polluants au moyen de réactifs plus ou moins spécifiques de ceux-ci.

4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 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 unités formant une ligne de traitement des liquides en vue soit de retirer certains constituants indésirables à l'étage où ils présentent la plus forte concentration, 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.

5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le milieu liquide support des réactifs chimiques présents à l'état de solutés et/ou de solides divisés est avantageusement 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 propre aux différentes phases liquides en présence les unes oléophiles les autres hydrophiles.

6 - Dispositif pour l'exécution du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'électrofiltre est constitué soit de sections successives (5, 6, 7, 8) d'électrodes planes disposées en rues parallèles (12), soit de faisceaux d'électrodes cylindriques successives formant dans un cas comme dans l'autre un champ de concentration à reflux à plusieurs étages (9, 10, 11) contenus dans une ou plusieurs enveloppes (44), chaque section étant constitués d'électrodes collectrices suspendues planes (3) ou cylindriques (4) serties sur un plateau (34) et dans les deux cas au potentiel de la terre (45), en regard d'électrodes émissives (1 ou 2) fixées à des poutrelles (36) raccordées à une haute tension de préférence négative et suspendues à des isolateurs (33) ou supportées par des isolateurs (39) confinés chacun dans une enceinte (38) balayée par un courant de gaz ou d'air sec introduit par une arrivée d'air (37), 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, ces rampes étant alimentées par les liquides de ruissellement recueillis au bas des électrodes par des trémies d'étages (9, 10, 11) dans des bacs d'accumulation successifs (16, 17, 18) puis recyclés aux étages correspondants au moyen de pompes individuelles, un ventilateur (21) imposant la circulation du gaz avantageusement en dépression dans l'électrofiltre et entrant par une arrivée (20) des rampes de pulvérisation (19) saturant et refroidissant si nécessaire l'effluent gazeux avant l'accès au premier groupe d'électrodes, un liquide de lavage étant amené à circuler d'étage en étage à contre-courant gaz-liquide par gravité ou au moyen de pompes par des canalisations (30 et 27) depuis l'arrivée (22) au bac (18) d'un liquide propre d'appoint jusqu'à l'extraction au bac (16) d'un effluent liquide concentré ou d'une boue épaisse.

7 - Dispositif selon la revendicaion 6, caractérisé en ce que l'apport de liquide aux électrodes émissives (1 ou 2) par pulvérisation mécanique par les injecteurs de rampes (13), peut être complété ou même remplacé par un apport de liquide fourni par une pulvérisation électrostatique primaire à des aspérites (42) occupant le sommet des électrodes collectrices et alimentées en liquide (41) soit indirectement par pulvérisation mécanique par les injecteurs de rampes (14) et encore plus indirectement par une couronne de pulvérisation électrostatique (40), soit directement par des canalisations individuelles irriguant par simple écoulement le sommet des électrods collectrices.

8 - Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le liquide de lavage qui s'écoule d'étage en étage à contre-courant du flux de gaz emprunte non seulement la voie directe de bac en bac par des canalisations (30), mais également et partiellement la voie indirecte allant d'un bac (18) de l'étage (11) à des rampes d'aspersion complémentaires (15) disposées au sommet et en extrémité aval du groupe d'électrodes planes de l'étage contigu (10) d'un électrofiltre plan, ou à des rampes complémentaires (14) disposées en sommet des électrodes d'un électrofiltre cylindrique.

9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 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.

- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que le liquide de lavage d'un bac intermédiaire (17) est dérivé dans une unité
de traitement (26) destinée à le débarrasser de certaines substances indésirables avant son retour par une première canalisation (28) sans rupture du reflux qui reste assuré par une seconde canalisation (27), les produits de cette séparation étant extraits par des effluents (32) 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, cette configuration restant celle d'un champ de concentration à trois étages (11, 10 et 9) vis à vis des effluents éliminés (31) après traitement dans l'unité (25), et à deux étages (11 et 10) vis à vis des effluents déjà éliminés (32).

11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10 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 de gaz, ce qui implique une rupture du reflux liquide entre chacun de ces éléments au niveau du dernier étage de concentration (10), le liquide d'appoint nécessaire pour compenser par exemple la perte de liquide par extraction au bac (16) de l'étage indépendant suivant (9) ne provenant plus alors de l'étage précédent par la seconde canalisation (27) mais d'une autre source, le débit de ce liquide d'appoint étant relativement faible si une unité de traitement (25) permet de recycler partiellement au bac (16) par une troisième canalisation (29) le liquide épuré en évacuant par ailleurs (31) les polluants concentrés.

12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11 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 ou 6), ou plusieurs groupes (7 et 8), en vue d'ajuster séparément les tensions d'alimentation des étages successifs pour un rendement optimal de chacun d'eux.

13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, 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, et en faisant éventuellement appel à l'action d'un réactif associé.

14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce qu'un laveur non électrique d'entrée ou de sortie assiste l'électrofiltre, de sorte que le temps de séjour nécessaire à l'élimination d'un polluant particulier, dispersé ou gazeux, puisse être respecté pour un coût minimum de l'appareillage.