Brevet FR2530496A1 — publié le 19840127

L'invention concerne un procédé de dépoussiérage d'une veine de gaz chargée de poussières fines, procédé selon lequel on fait passer la veine de gaz dans un champ électrique de tension élevée pour ioniser les particules. On connaît principalement deux types de dispositifs de dépoussiérage, suivant les dimensions de l'installation Il existe des installations de dépoussiérage de taille gigantesque consti- tuées par des cylindres de grande hauteur, ayant une électrode d'ionisation en forme de fil La différence de potentiel entre l'électrode et la surface du cylindre qui entoure l'électrode est de l'ordre de plusieurs centaines de KV Ces installations né- cessitent des précautions particulières pour leur mise en oeuvre, et sont destinées au dépoussiérage de débits de gaz très importants. De telles installations ne conviennent pas pour dépous- siérer de petites quantités de gaz en particulier dans les ins- tallations de conditionnement d'air ou les installations indus- trielles de dimensions moyennes. Il existe un second type de dépoussiéreurs destinés aux débits d'air moyens Un tel dispositif est schématiquement représenté à la figure 1 qui montre un dispositif de dépoussié- rage connu qui se compose d'un ensemble de plaques 1 définissant des couloirs parallèles, destinés à être traversés par la veine de gaz à dépoussiérer A l'entrée de chaque couloir se trouve un fil d'ionisation 2 mis à une tension élevée par rapport à la tension des plaques I qui est en général la masse. La différence de tension entre les fils 2 et les plaques 1 créent un champ électrique permettant d'ioniser plus ou moins les particules de poussières qui passent dans ce champ électrique Ces particules ainsi chargées se fixent alors sur les plaques 1. Pour avoir un dispositif de ce type, qui soit relati- vement efficace, il faut rapprocher très fortement les plaques 1 pour créer un champ électrique suffisamment intense entre les fils et les plaques sans être obligé d'appliquer un potentiel électrique trop important au fil 2 En général, la différence de potentiel entre les fils 2 et les plaques 1 est de l'ordre d'une dizaine de KV. La pratique montre que ces dispositifs de dépoussiérage qui sont utilisés pour éliminer les particules fines en suspen- sion dans les gaz, ne sont pas particulièrement efficaces et leur nettoyage est relativement délicat puisqu'il nécessite le démontage du groupe de plaques. La présente invention se propose de créer un procédé et un dispositif de dépoussiérage permettant un dépoussiérage très efficace par des moyens simples, susceptibles de se nettoyer facilement. A cet effet, l'invention concerne un procédé lisible ci-dessus, caractérisé en ce quton crée une succession de zones dans lesquelles règne un champ électrique élevé de même sens, séparées par des zones dans lesquelles ne règne pas de champ électrique, ou un champ électrique faible, et on guide la veine de gaz à travers cette alternance de zones ionisées et de zones non ionisées. Grâce au passage de la veine de gaz dans une succession de zones ou de secteurs ionisés et alternant avec des secteurs non ionisés, on obtient une accumulation efficace de charges sur les particules de poussières, permettant la fixation de ces particules sur la surface de guidage de la veine de gaz. Un mode de réalisation particulièrement intéressant et simple d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, selon l'invention, se caractérise en ce que la surface de guidage est une surface cylindrique et les électrodes dfioni- sation sont constituées par des fils placés à l'intérieur du tube à une distance déterminée de celui-ci pour former des zones assimilables à des secteurs de cercle. Un tel dispositif est très facile à réaliser et constitue par lui-même un dispositif ne nécessitant pas de support particulier Comme il s'agit d'un élément tubulaire qui peut être en une matière non conductrice revêtue intérieu- rement d'un film conducteur d'électricité la fabrication de cet élément est particulièrement simple La fixation des électrodes d'ionisation à l'intérieur de ce tube est également très simple pour la mise en place d'un support d'électrodes d'ionisation à l'intéxieur du tube. De façon particulièrement avantageuses il est prévu un déflecteur à l'entrée du dispositif de dépoussiérage de façon à communiquer à la veine de gaz à dépoussiérer une impulsion lui faisant parcourir un chemin hélicoïdal de façon que la veine de gaz traverse plusieurs fois les mêmes secteurs ionisés pour augmenter les charges des particules et ainsi / 3 -2530496 l'efficacité du dépoussiérage. Un ensemble de tels dispositifs de dépoussiérage peut être regroupé en batterie à l'intérieur d'un caisson de façon à fonctionner en parallèle Cette réalisation en forme de caisson permet une double fabrication modulaire à la fois pour les dispositifs de dépoussiérage proprement dits et pour les caissons regroupant un certain nombre de tels dispositifs de dépoussiérage Cela facilite la fabrication et la gestion des stocks tant des pièces neuves que des pièces de rechange tout en permettant d'adapter l'invention à des débits de gaz à dépoussiérer variant dans des proportions très grandes. La figure 1 est un schéma d'un dépoussiéreur électrostatique connus La figure 2 est un schéma de principe d'un dispo- sitif de dépoussiérage, selon l'invention, Les figure 3 et 4 sont des vues en perspective et en coupe d'un dispositif selo N l'invention. La figure 5 est une vue plus détaillée d'une batterie de dispositif de dépoussiérage, selon les figures 3 et 4. La figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la batterie de la figure 5. La figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de dépoussiérage, selon l'invention. Le dispositif de dépoussiérage, selon l'invention, destiné à dépoussiérer une vanne de gaz chargée fines particules de poussières et dont les particules les plus grosses ont déjà été enlevées par un filtre mécanique, se compose dtune plaque de guidage 3 de la veine de gaz circulant dans le sens de la flèche A le long de la plaque 3 Cette plaque peut Atre plane ou courbe En regard et à une certaine distance de la plaque 3 se trouvent des fils d'ionisation Fi, F 2, Fn portés par des supports 51, 52, Sne n La plaque de guidage 3 est à un potentiel V O et les fils d'ionisation F 1, F 2 Fn sont à des potentiels Vi, V 2 P Vn. En général, le potentiel V O est celui de la masse et les poten- tiels V, V 2 ' Vn qui peuvent 9 tre égaux ou voisins sont des potentiels relativement élevés de l'ordre de la dizaine de KV. Entre les fils dtionisation F 1, F 2 Fn et la plaque de guidage 3 se forment des secteurs d'ionisation sensiblement triangulaires Si 52 Sn La veine de gaz guidée par la plaque de guidage 3 passe dans les différents secteurs 51, 52 Sn, ces secteurs Su 52 * * Sn alternant avec des zones Z 1, Z 2, Zn qui ne sont pas ionisées Il y a ainsi une alternance de zones ionisées et de zones non ionisées. La veine de gaz A traverse ainsi cette succession alternée de zones ionisées et de zones non ionisées et les particules se chargent d'électricité Suivant les caractéristiques physicochimiques des particules, l'intensité des champs électriques dans les zones d'ionisation etc, les particules se chargent plus ou moins rapidement'et se détachent de la veine de gaz suivant les flèches B, C et D pour se coller à la paroi 3. Les figures 3 et 4 montrent un mode de réalisation d'un dispositif de dépoussiérage mettant en oeuvre le principe général, selon la figure 2. A la figure 3, la surface de guidage de la veine de gaz est constituée par un tube, par exemple cylindrique 4 qui contient deux fils d'ionisation 5, 6 mis au potentiel VI, la surface intérieure du tube 4 ou l'ensemble du tube 4 étant à un poten- tiel VO. On obtient ainsi deux secteurs d'ionisation 7 et 8. Par l'impulsion communiquée à la veine de gaz à l'entrée dans le tube 4, cette veine de gaz décrit un chemin en spirale si bien que la veine de gaz traverse les secteurs d'ionisation 7 et 8 plusieurs fois; comme décrit précédemment, les particules se chargent d'électricité à la traversée des secteurs d'ioni- sation 7 et 8 et lorsque la charge est suffisante, les particules de poussières se collent à la paroi du tube 4. Ce mouvement de la veine de gaz est représenté schéma- tiquement dans la vue en coupe de la figure 4 qui montre la trajectoire 9 d'une particule 10 En fait, il s'agit d'un schéma simplifié puisque rares sont les particules qui se chargent suffisamment à la traversée d'un seul secteur pour se coller à la paroi du tube 4. Bien que, dans l'exemple de réalisation des figures 3 et 4, le tube ne comporte que deux fils d'ionisation 5 et 6, le nombre de telsefils peut ttre augmenté suivant la nature des gaz à traiter, etc Les figures 5 et 6, quatre dispositifs de dépoussiérage, tubulaires Il sont placés à l'intérieur d'un caisson 12 Chaque tube Il contient un support 13 portant par exemple deux fils d'ionisation 14. Le support 13 à section en forme de H est disposé suivant l'axe-du tube en étant maintenu dans celui-ci par une butée en forme de doit 15, isolante, maintenant l'écartement approprié par rapport à la paroi du tube 11. L'entrée 16 de la veine de gaz à dépoussiérer dans le caisson 12 est située sur le côté La veine de gaz circule dans le sens des flèches A, le long-des parois exté- rieures des tubes 11, en descendant (selon la figure 5) pour traverser d'abord un grillage 17 qui retient les particules les plus grosses puis remonter (flèche B) à travers un déflecteur cyclone 18 constitué par une hélice montée libre en rotation, et pénétrer à l'intérieur des tubes 11 pour être ionisée et dépoussiérée La veine de gaz remonte dans les tubes Il suivant les flèches C pour sortir de ces tubes par le haut Pour éviter le courtcircuit de la veine de gaz, la partie supérieure des tubes 11 est reliée de façon étanche à une plaque 18 elle-même fixée de façon étanche dans le caisson 12. En partie haute se trouve un ventilateur 19 de mise en circulation de la veine de gaz. Les figures 5 et 6 montrent la juxtaposition de deux telles batteries à quatre dispositifs dépoussiéreurs. Des essais de dépoussiérage ont été faits à l'aide d'un prototype Ces essais ont consisté à compter le nombre de particules dans 5 litres d'air avant et après filtration Ce double comptage à permis de donner par diffé- rence et par catégorie de diamètre de particules l'efficacité de l'appareil Cette efficacité est comprise entre 98 et 9997 Dû suivant la dimension des particules Les résultats des mesures sont consignés dans les tableaux 1, 2 et 3 ci-après: Dans ces tableaux les particules sont comptées suivant leur diamètre (seuil de diamètre) mesuré en micro- mètre L'efficacité de la filtration correspond pour 100 particules d'entrée, au nombre de particules enlevées par filtration L'efficacité correspond ainsi à la différence du nombre de particules d'entrée diminué du nombre de par- ticules de sortie, rapporté à 100 particules. TABLEAU 1 I 619 153 5107 o 5 352 304 32 >i 4 37 325 523 Avant filtration > O O 7 > 1 4 _ 215 521 178 975 249 132 4 i 1 '> 458 42 736 34 339 29 947 28 v Wi 29 039 > 3 1 > 5 I 648 I 581 2 268 I 876 Moyenne 4226 j 102 293 1863 55 TABLEAU 2 - Après filtration > 0 5 > 0,7 > 1 4 > 3 > s 7541 1734 237 4 O 8877 2043 244 7 2 4984 1424 186 6 1 4183 1218 177 3 2 4270 1325 184 4 3 Moyenne 5971 1549 206 4 8 1 6 TABLEAU 3 Se ui L dudiamètre > 0 5 > O J 7 > > 1 4 > 3 > 5 en mk:rorf 3 F Ilactrd(d n% 986 994 99 _ 7 _ 99 > o 5 1 i R E V E N D I C A T I 0 N S ) Procédé de dépoussiérage d'une veine de gaz chargée de poussières fines, procédé selon lequel on fait pas- ser la veine de gaz dans un champ électrique de tension élevée pour ioniser les particules, procédé caractérisé en ce qu'on crée une succession de zones dans lesquelles règne un champ électrique élevé de m 8 me sens, séparées par des zones dans lesquelles ne règne pas de champ électrique, ou un champ élec- trique faible et on guide la veine de gaz à travers cette al- ternance de zones ionisées et de zones non ionisées. 2 ) Dispositif de dépoussiérage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une surface de guidage ( 3) et un ensemble d'électrodes d'ionisation (F 1, F 2 Fn) placées en regard de la surface de guidage ( 3) et définissant avec celles-ci une succession de zones ionisées (F 1, F 2 Fn) séparées par des zones non ioni- sées (Z, Z 2 Zn I) la surface de guidage ( 3 > étant mise à un potentiel faible ou nul (V 0) et les électrodes d'ionisation (F 1, F 2 Fn) étant placées à un potentiel élevé (V 1, V 2 Vn). 3 ) Dispositif de dépoussiérage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface de guidage ( 3) est une sur- face cylindrique ( 11) et les électrodes d'ionisation (Fit F 2 * 2) sont constituées par des fils ( 5, 6) placés à l'intérieur du tube ( 4) à une distance déterminée de celui-ci pour former des zones ( 7, 8) assimilables à des secteurs de cercle. 4 ) Installation de dépoussiérage formée d'un ensemble de dispositifs de dépoussiérage selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les dispositifs de dépoussiérage tubu- laires ( 11) sont regroupés dans un caisson ( 12) avec des axes parallèles et contiennent intérieurement des supports ( 13) pour les fils d'ionisation ( 14) parallèlement à l'axe des tubes ( 11). ) Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'entrée des tubes ( 11) est munie d'un déflecteur ( 18) communiquant à la veine de gaz un mouvement hélicoïdal à l'inté- rieur du tube ( 11) correspondant pour faire couper les secteurs ionisés plusieurs fois par la veine de gaz. ) Installation selon l'une quelconque des revendica- tions 4 et 5, caractérisée en ce que le support d'électrode ( 13) est un support de section en forme de H, tenu dans une position centrale à l'intérieur du tube ( 11) par des organes d'écartement ( 15) isolants.