Brevet FR2371219A1 — publié le 19780616

L'invention concerne le filtrage des gaz afin d'en éliminer les particules de poussières en suspension et, plus précisément,~les filtres à manches à carcasse ou armature; et de haut rendement, dont les manches filtrantes sont longues. Cette invention peut être utilisée avec le maximum d'effets pour la production des engrais minéraux, des pesticides, du ciment, du gypse, de l'amiante, des colorants en poudre, pour le filtrage des gaz provenant des fours s acier, des cubilots, des électrolyseurs d'aluminium et dans d'autres cas où l'on doit épurer de grands volumes de gaz afin d'éliminer les particules solides en suspension ou de récupérer les produits pulvérulents. Il existe des filtres dont la régénération des manches, c1est-à-dire le nettoyage des manches de la poussière déposée, se fait par soufflage des manches, par l'air atmosphérique ou un gaz épuré, en sens inverse. Ces appareils comportent un corps divisé en sections et à hsintérieur duquel est placé un grand nombre de manches verticales en tissu de laine, de coton ou de laine de verre. Les manches forment des rangées transversales réunies en plusieurs sections~. Dans la partie inf4- rieure du corps est placée une trémie pour l'accumulation de la poussière. Afin de régénérer les manches, le filtre comporte un système de soupapes, ou vannes, nécessaires pour l'amenée dans les manches de l'air ou du gaz épuré et pour le débranchement de la section à régénérer du filtre du collecteur à gaz épuré. Au cours du filtrage, le gaz ou l'air chargé de poussières passe de l'intérieur -des manches dans la chambre pour le gaz épuré et, durant la régénération des manches de la section, dans la direction inverse. L'inconvénient des filtres, dont la régénération des manches se fait de la façon décrite, réside dans le débranchement d'une section du filtre durant 1 à 2 mn, lors de sa régénération, et dans la consommation d'une grande quantité d'air ou de gaz pour le soufflage inverse des manches. Ceci s'explique par le fait que, durant la régénéra- tion de la section, l'air ou le gaz, amenés en quantité de 10 à 15% du volume de gaz à épurer, arrive dans la chambre à gaz chargé de poussières et passe par les manches des sections fonctionnant en régime de filtrage. Etant donné qu'il faut amener une grande quantité d'air et du fait du débranchement prolongé de la section pour la régénération, le rendement de l'appareil se trouve réduit. Pour 1 000 m3/h du gaz à épurer, l'encombrement du filtre et le métal employé pour sa construction augmentent. Un autre inconvénient des filtres à soufflage inverse réside dans la présence d'un système compliqué de commutation des soupapes et dans la nécessité d'accrottre le débit du ventilateur, qui aspire les gaz épurés, de la valeur du volume de l'air utilisé pour le soufflage de la section. Les filtres les plus perfectionnés sont des filtres dont la régénération des manches se fait par soufflage impulsionnel à air comprimé. Un tel filtre (voir brevet d'invention anglais n0 812244 du 22.4.1959) comporte un corps divisé en chambres recevant des gaz épurés et chargés de poussières. A la partie inférieure du corps est normalement fixée une trémie pour l'accumulation de la poussière. A l'intérieur de la chambre pour le gaz chargé de poussières sont disposées des manches de filtrage formant plusieurs rangées transversales de manches réunies en sections. Pour assurer l'amenée impulsionnelle de l'air comprimé, le filtre est muni d'un système de régénération comportant un réservoir servant à recevoir de l'air comprimé et à en éliminer l'humidité, des soupapes électromagnétiques à membrane, reliées aux tubes d'amenée de l'air comprimé dans les manches.L'air est amené dans les manches à travers des tuyères placées suivant l'axe des manches en face des diffuseurs se trouvant dans la partie supérieure des manches. La commande des soupapes est effectuée à l'aide d'un sélecteur d'impulsions électriques. La chambre pour le gaz épuré est divisée en sections dont chacune comporte plusieurs tubes susmentionnés avec tuyères. Le gaz chargé de poussières est amené de l'extérieur de la manche et il est épuré en passant à travers la manche et arrive dans la chambre pour le gaz épuré. Les impulsions d'air comprimé sont envoyées simultanément dans toutes les manches d'une rangée transversale, la durée des impulsions étant de 0,1 à 0,2 s. La consommation d'air comprimé est de 0,1 à 0,2% du volume du gaz à épurer. Grâce à une faible consommation du gaz pour le soufflage des manches et à une continuité du processus de filtrage, le rendement du filtre est très haut. Un autre avantage des appareils à régénération impulsionnelle des manches réside dans l'absence du système compliqué de soupapes, utilisées dans les filtres à régénération des manches pour leur soufflage inverse, et des mécanismes de commande de ces soupapes. Pourtant, ce procédé largement utilisé de régénération des manches, par envoi des impulsions d'air comprimé d'un cotte de la manche,est suffisamment efficace lorsque la longueur des manches est de 2 000 à 2 500 mm. Si la manche est plus longue, la consommation de l'air comprimé augmente, ce qui a une répercussion immédiate sur les caractéristiques technicoéconomiques du filtre. Outre cela, en cas d'amenée d'air d'un côté dans les manches longues, l'uniformité de la répartition de la surpression à l'intérieur de la manche empire, ce qui rend plus mauvaises les conditions de l'épuration de la manche : à proximité des tuyères, l'épuration est trop intense, tandis qu'elle est insuffisante au centre de la chambre. L'invention a pour objet d'éliminer les itreonvénients susmentionnés. Le but de l'invention est de créer un tel procédé de réglé nération des filtres à manches et un dispositif de sa réalisation, qui permettraient d'assurer une épuration efficace des manches, la consommation de l'air comprimé étant minimale. Le but visé est atteint du fait que, dans le procédé de régénération du filtre à manches à carcasse disposées verticalement par le soufflage à l'air comprimé dont de brèves impulsions sont dues à l'injec- tion du gaz épuré, conformément à l'invention, l'amenée impulsionnelle de l'air comprimé et l'injection du gaz épuré s'effectuent simultanément des deux- côtés opposés de la manche par deux flux dirigés à l'encontre, ou inverse. Par suite du mouvement des flux dirigés à l'encontre, l'énergie du choc des flux est doublée et les ondes du flux gazeux, réf lé- chies et venant en retour, font augmenter la pression à l'intérieur des manches, en meme temps faisant vibrer ces manches, ce qui facilite l'éva- cuation de la poussière à partir des-surfaces extérieures des manches. Afin d'assurer le mouvement des flux dirigés à l'encontre, à la régénération, le filtre est muni de chambres pour le gaz épuré, disposées des deux -côtés des manches placées verticalement. Les extrémités des manches sont dotées de diffuseurs en face desquels sont placées les tuyères d'amenée de l'air comprimé, suivant l'axa des manches. La présence des diffuseurs permet d'augmenter la pression à l'intérieur des manches. Afin d'accroitre l'énergie des ondes réfléchies aidant à la vibration intense du tissu constituant les manches, on augmente les vitesses des flux dirigés à l'encontre en mettant en jeu des convergents dont les petites bases sont en regard. Pour assurer le fonctionnement et la régénération intense de toute la surface des manches, les convergents sont installés de façon qu'une fente ou intervalle annulaire existe entre eux. Pour élever la fiabilité du filtre, les rangées trans ver Sales de manches sont réunies en plusieurs sections se rapportant aux chambres supérieures et inférieures pour le gaz épuré, alors que ces chambres inférieures et supérieures de chaque section communiquent à travers r des tubulures comportant les soupapes coupe-flux. Une telle construction permet d'arrdter, au besoin, toute section voulue, par exemple, a I'endom- magement des manches de cette section. Afin d'assurer un passage sans obstacle de la poussière dans la trémie, il y a des canaux entre les chambres inférieures pour le gaz épuré et chaque chambre est munie d'un couvercle dont la surface exté- rieure sert de guide pour envoyer la poussière dans ces canaux. L'invention sera mieux comprise à l'aida de la description qui va suivre d'un exemple préféré de sa réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe transversale d'un filtre à manches à carcasse selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale de ce filtre; la figure 3 représente en plan le filtre à manches à carcasse, suivant la ligne 111-111 de la figure 1; et - la figure 4 représente, cm plan, le schéma du filtre à manches à carcasse, suivant la ligne IV-IV de la figure 1. Ce filtre à manches à carcasse, ou armature, comprend un corps 1 (figures 1 à 4) dont les parties inférieure et supérieure comportent des chambres 2, 3 pour le gaz épuré. Les chambres inférieures 2 et supé- rieures 3 communiquent à travers des manches verticales 4 engagées sur des carcasses ou armatures 5. Suivant les-chambres 2, 3 (figure 2), le filtre est divisé en plusieurs sections 6, 7, 8 (figure 2) dont chacune comporte plusieurs rangées des manches 4 qui y sont introduites et disposées trans versalement. Chaque section 6, 7, 8 a une chambre supérieure 3 pour le gaz épuré et chaque rangée transversale de manches 4 possède une chambre inférieure individuelle 2 pour le gaz épuré, les chambres inférieures 2 de la section étant reliées à une chambre collectrice 9. Les chambres 3 et 9 communiquent avec des collecteurs 11 et 12, respectivement (figure3 3, 4), à travers des tubulures 10. Afin d'assurer la possibilité de débranchement d'une des sections 6, 7, 8, chaque tubulure comporte un obturateur coupe-flux 13. En tant qutobturateur 13, on peut utiliser une vanne ou soupape à plateau ou encore un pap-ilîon d'étranglement Les collecteurs 11, 12 sont mis en communication avec un ventilateur (non représenté sur le dessin). Dans la partie médiane de chaque manche 4, sur des articulations 14, sont montés deux convergents 15 en regard par leurs petites bases et ayant, à leur jonction, des fentes, ou intervalles, 16. La présence des fentes 16 permet d'utiliser, pour le filtrage, la partie de la manche 4 disposée entre les convergents 15. Aux extrémités des manches 4 sont installés des diffuseurs 17 fixés sur les chambres 2, 3. L'amenée de l'air comprimé dans les manches 4 s'effectue à l'aide des tubes distributeurs d'air 18 montés dans les chambres 2, 3, pour le gaz épuré, et communiquant avec un compresseur (non représenté sur le dessin) à travers des vannes ou soupapes électromagnétiques 19. Les tubes 18 comportent des tuyères 20 montés en face des diffuseurs 17 suivant les axes des manches 4. L'air chargé de-poussières arrive par une tubulure 21 prévue dans le corps 1. Dans la partie inférieure du corps 1 du filtre est fixée une trémie 22 ayant un dispositif d'évacuation de poussières 23, par exemple, à vis drArchimede. Afin d'assurer le passage sans obstacle de la poussière dans la trémie 22, durant la régénération des manches 4, entre les chambres 2 sont prévus des canaux 24 (figures 2, 4), alors que les chambres 2 sont munies de couvercles 25 dont les surfaces servent de guides des poussières envoyées à travers les canaux 24 dans la trd- mie 22. Le système d'amenée d'air comprimé comporte également un sélecteur programmé d'impulsions électriques (non représenté) relié aux soupapes électromagnétiques 19. Le filtre fonctionne de la façon suivante. Le flux de gaz chargé de poussières, sous l'action de la différence de pressions créée par le ventilateur (non représenté), entre dans le filtre, à travers la tubulure d'entrée 21, En passant par les manches de filtrage k, le flux chargé de poussières est filtré et passe, à travers les chambres inférieures 2 et supérieures 3 pour gaz épuré, dans les collecteurs 11, 12 qui relient le filtre avec le ventilateur. Le filtre peut également fonctionner dans le cas d'installation du ventilateur en amont de la tubulure d'entrée; dans ce cas, le gaz épuré peut être évacué hors des collecteurs 11, 12 directement dans l'atmosphère. Durant le filtrage, à mesure que la poussière se dépose sur les manches 4, leur résistance hydraulique ou perte de charge augmente et le rendement du filtre diminue. Afin de rétablir le rendement des manches 4, on envoie à travers les tuyères 20 des impulsions de l'air comprimé (de 3 à 5 atmosphères) de deux côtés des manches simultanément. Les jets d'air comprimé ou de gaz passent à travers les diffuseurs 17 et injectent dans les manches 4 du gaz épuré qui, de pair avec le jet de l'air comprimé ou du gaz, crée dans les manches 4 une surpression, ce qui entrain la déformation des manches 4 et, par conséquent, le dépit de poussières. En mEme temps, le soufflage des manches 4 se produit, la poussière déposée est séparée sous forme de grands agglomérés et tombe.La poussière tombée des manches 4 passe par les canaux 24 prévus entre les chambres inférieures 2 pour le gaz épuré, s'accumule dans la trémie 22 et est évacuée à l'aide du dispositif 23 d'évacuation de la poussière. Au soufflage impulsionnel de deux côtés, les convergents 15 font augmenter de plusieurs fois la vitesse des flux de gaz, ce qui fait croitre la force du coup de bélier et l'intensité des ondes réfléchies provoquant les oscillations de la surface de la manche 4. La présence des ondes réfléchies se dirigeant vers les diffuseurs 17 provoque de fortes oscillations de la surface de la manche 4, ce qui facilite l'évacuation de la poussière. La présence de la fente annulaire 16, entre les petites bases des convergents 15, aide à régénérer la partie de la manche 4 délimitée par les convergents 15 et donne la possibilité d'utiliser cette partie de la manche 4 pour le filtrage. La régénération des manches 4 peut se faire d'après un programme à partir du sélecteur d'impulsions électriques, à l'obtention d'une différence de pressions donnée dans le filtre. Dans ce cas, le filtre est muni d'un manomètre différentiel (non représenté sur le dessin) qui enregistre la différence de pressions entre la cavité intérieure du corps 1 du filtre et les collecteurs 11, 12 pour le gaz épuré. Lorsque cette différence de pressions donnée est atteinte, un signal est fourni et le système de régénération des manches 4 se met en marche automatiquement. R E V E N D I C A T I O W S 1. Procédé de~régdnération d'un filtre a manches a carcasse ou armature, dont les manches sont disposées verticalement, par leur soufflage a air comprimé à l'aide de l'injection impulsionnelle de courte durée du gaz épuré, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'amenée impulsionnelle de l'air comprimé et l'injection du gaz épuré se font simultanément de deux côtés opposés de la manche par deux flux dirigés à l'encontre ou inverses. 2. Procédé conformément à la revendication 1, caractérisé par le fait que, dans la partie médiane de la manche, les vitesses des flux dirigés à l'encontre sont augmentés de cinq à huit fois par rapport à la vitesse moyenne axiale du flux dans la manche. 3. Dispositif pour la réalisation du procédé conformément à la revendication 1, comportant un système d'amenée impulsionnelle de l'air comprimé dans les manches du filtre disposées verticalement, formant des rangées multiples et munies de diffuseurs, ledit système comportant des tuyères placées dans les chambres pour le gaz épuré, en face des diffuseurs, suivant les axes des manches, ce dispositif étant caractérisé par le fait que les diffuseurs sont montés aux extrémités opposées de chaque manche tandis que les chambres pour le gaz épuré sont installées auprès des extrémités opposées des manches dans les parties supérieure et inférieure du filtre. 4. Dispositif, conformément à la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque chambre inférieure pour le gaz épuré communique avec les manches d'une des rangées transversales de manches du filtre, alors qu'entre les chambres voisines sont prévus des canaux-pour le passage de la poussière. 5. Dispositif, conformément à la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que dans la partie médiane de chaque manche sont montés deux convergents qui sont en regard par leurs petites bases et ménagent, à l'endroit de leur jonction, une fente ou intervalle. 6. Dispositif, conformément à la revendication 4, carac- térisé par le fait que chaque chambre inférieure est munie d'un couvercle dont la surface extérieure sert de guide pour diriger la poussière dans les canaux existant entre les chambres inférieures pour le gaz épuré. 7. Dispositif, conformément à l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que les rangées transversales des manches sont réunies en plusieurs sections se rapportant aux chambres supé- rieure et inférieure pour le gaz épuré, alors que les chambres supérieure et inférieure pour le gaz épuré de chaque section communiquent avec les collec- teurs à travers les tubulure; équipées de soupapes ou obturateurs coupe-flux.