Brevet FR2567770A1 — publié le 19860124

- 1- 2567770 L'invention concerne un filtre à couches de matière en vrac dans lequel un carter comprend avantageuse- ment, en juxtaposition, une pluralité de couches verticales de matière en vrac qui peuvent être traversées transversale- ment, sont encadrées des deux côtés de délimitations, peuvent être chargées par le haut de matière en vrac et évacuées, l'un des côtés des couches délimitant le volume d'arrivée d'un gaz brut ou d'un gaz de fumée et le côté opposé délimitant le volume de sortie pour les gaz épurés. Dans les filtres à couches de matière en vrac du genre précité, la matière en vrac est constituée par une matière granulée, par exemple du gravier, pour la fixation de particules provenant du gaz brut ou du gaz de fumée et/ou par exemple par du carbonate de calcium granuleux pour la sorption sèche de gaz nocifs contenus dans le gaz de fumée ou/et par des grains destinés à provoquer une action cataly- tique sur des réactions chimiques. La matière en vrac dans des couches de matière en vrac verticales traversées transversalement par les gaz est surtout chargée du côté arrivée par les particules qui s'y déposent, et cela pour presque toutes les applications pratiques. C'est pourquoi il est généralement avantageux de libérer la matière en vrac de manière sélective des parti- cules dans la zone d'arrivée ou d'évacuer de la couche de matière en vrac les grains fortement pollués ou usés par sorption et de les remplacer par des grains progressant vers le bas. Pour obtenir une élimination des particules et/ou un remplacement des grains, il a donc déjà été proposé de conformer la délimitation des couches de matières en vrac du côté arrivée de façon à permettre, par exemple sur des surfaces horizontales ou sur des branches horizontales de profils de délimitation anguleux, la formation de talus de matière en vrac (DE-OS 32 46 183). En provoquant des vibra- tions ou des mouvements oscillants sur les éléments horizon- taux des délimitations, il est possible d'évacuer la pous- sière déposée et/ou la matière en vrac des talus en la faisant tomber latéralement et de la remplacer par de la matière en vrac descendante afin d'obtenir une sorption -2- suffisante des gaz nocifs ou de maintenir la résistance de barbotage uniformément aussi faible que possible pendant toute la durée d'utilisation du filtre. Le mode de réalisa- tion du genre précité bien connu a conduit dans la pratique à une construction compliquée, lourde et coGteuse du filtre à matière en vrac, raison pour laquelle il n'a pu s'imposer. En ce qui concerne les couches de matière en vrac, il est connu de libérer la matière en vrac par un rinçage à contre-courant des particules qui s'y sont fixées lors du passage de gaz chargés de poussière. Pour des filtres à couches de matière en vrac, la matière en vrac était alors placée dans des caisses ou récipients horizontaux avec fond perméable et recouvrement perméable ou libre (DE-PS 12 41 243 et DE-PS 16 57 125), puis traversée, pour l'épuration, par un gaz épuré circulant en contre- courant par rapport au gaz chargé de poussière en vue de détacher et d'évacuer les particules provenant du gaz chargé de poussière et fixées sur la matière en vrac. La matière en vrac contenue dans les récipients reste alors toujours la même. Il s'est souvent avéré que cette construction des couches de matière en vrac pour la séparation des particules conduisait à un passage non homogène du gaz-chargé de poussière étant donné que l'épuration de la matière en vrac sur la surface d'arrivée ne pouvait être effectuée d'une manière suffisamment uniforme et que le gaz chargé de poussière circulait alors de préfé- rence à travers les zones de matière en vrac qui ont été le mieux purifiées et qui possèdent de ce fait la résistance la plus faible. De même, il n'a pas été possible d'exclure dans tous les cas d'application la formation de cavités. La présente invention a pour objet de réaliser d'une manière particulièrement simple une élimination efficace des particules fixées adaptée au problème respecti- vement posé et, le cas échéant, pour la sorption, un renou- vellement sélectif de la matière en vrac chargée notamment du côté entrée, à savoir avec utilisation d'un filtre à couches de matière en vrac dans lequel un carter comprend avantageusement, en juxtaposition, une pluralité de couches de matière en vrac verticales qui peuvent être traversées -3- tranversalement, sont encadrées des deux côtés de délimita- tions, peuvent être chargées par le haut de matière en vrac et évacuées, l'un des côtés des couches délimitant le volume d'arrivée d'un gaz brut ou d'un gaz de fumée et le côté opposé délimitant le volume de sortie pour les gaz épurés. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que dans le filtre à couches de matière en vrac du genre précité, un rinçage temporaire avec du gaz de balayage à contre-courant dans le sens horizontal par rapport au courant de gaz brut ou de gaz de fumée est prévu périodique- ment, de même qu'un prélèvement de matière en vrac avec rétablissement du plein de matière en vrac, pour les couches verticales de matière en vrac. Selon l'invention, la purification et le prélève- ment de matière en vrac dans les couches verticales de matière en vrac sont donc assurés par un rinçage à contre- courant facile à mettre en oeuvre ou par un rinçage tempo- raire à contre-courant avec un gaz sous pression, ce qui permet dans presque tous les cas d'application pratiques d'obtenir au cours du rinçage à contre-courant une épuration au moins partielle de la matière en vrac chargée d'une manière particulièrement importante du côté arrivée par les particules issues du gaz brut ou du gaz de fumée, en procé- dant, en plus, à un prélèvement de matière en vrac, à savoir soit par une évacuation latérale de matière en vrac provoquée par le rinçage à contrecourant, soit par une extraction de matière en vrac à la base de la couche de matière en vrac. Il est également possible de mettre en oeuvre simultanément ou successivement les deux possibilités de soutirage. Le rinçage à contre-courant avec prélèvement latéral de matière en vrac permet d'obtenir, en plus, dans le cas des couches verticales de matière en vrac envisagées ici, que la matière en vrac située du côté sortie et moins fortement chargée par la sorption et/ou par les particules issues du gaz brut est amenée progressivement par les rinçages à contre-courant successifs du côté sortie vers le côté arrivée o elle peut alors être évacuée latéralement si les délimitations des couches de matière en vrac sont constituées, du côté arrivée, par des talus de matière en vrac libres, s'appuyant sur des surfaces horizontales, ou par des bandes ou surfaces rigides qui présentent des découpures dont les dimensions sont supérieures à celles des grains de la matière en vrac. Cela permet donc d'assurer d'une manière extraordinairement simple un transport des grains de matière en vrac en sens inverse de la direction d'alimentation, c'està-dire en contre-courant par rapport au gaz brut. Dans le cas de l'utilisation de bandes ou de surfacesde délimitation avec des découpures ou perforations ayant les dimensions précitées, il faut tenir compte du fait que les grains se mettent en talus après ou dans la perfora- tion voire découpure et que seule une intervention extérieure peut les amener à quitter la couche de matière en vrac. Un bref rinçage à contrecourant ou une pression appliquée temporairement en sens opposé au courant de gaz brut ou de gaz de fumée représente une telle intervention extérieure. Dans un filtre à couches de matière en vrac dans lequel la délimitation des couches de matière en vrac du côté arrivée est constituée par des talus de matière en vrac libre s'appuyant sur des surfaces horizontales, par des bandes rigides ou par des parois qui présentent des décou- pures dont les dimensions sont supérieures à celles des grains de la matière en vrac, ou dans un filtre à couches de matière en vrac qui se distingue en ce qu'il prévoit, outre le rinçage horizontal à contrecourant, une évacuation de matière en vrac par l'intermédiaire d'une grille de souti- rage inférieure ainsi qu'une évacuation latérale par l'inter- médiaire des talus de matière en vrac libres ou des décou- pures dans la délimitation du côté arrivée, le rinçage à contre-courant provoque d'une part une purification des grains de matière en vrac chargés de particules et, d'autre part, une évacuation latérale partielle de matière en vrac laquelle peut être purifiée ou régénérée en dehors du filtre et renvoyée de la manière bien connue en soi aux couches de matière en vrac. -5- Un renforcement de l'écoulement latéral de matière en vrac usée ou contaminée peut être obtenu en équipant chaque couche de matière en vrac d'une grille de soutirage inférieure qui peut être réglée, temporairement et simultané- ment ou aussi avec un décalage temporel par rapport au rinçage à contrecourant, sur soutirage inférieur de matière en vrac. Grâce à ce soutirage inférieur temporaire, le talus des grains en avant ou dans les découpures est ameubli, et l'évacuation latérale est renforcée à la suite du rinçage à contre-courant. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 montre une représentation schématique d'une coupe longitudinale verticale d'un filtre à couches de matière en vrac selon l'invention; la figure 2 montre une coupe transversale verticale suivant la ligne II-II de l'objet de la fig. 1; la figure 3 montre une coupe transversale horizon- tale suivant la ligne III-III de l'objet de la fig. 2; la figure 4 montre séparément une couche de matière en vrac 4 de l'objet des fig. 1 et 3; la figure 5 montre séparément une couche de matière en vrac avec délimitation latérale modifiée du côté arrivée; la figure 6 montre séparément une autre couche de matière en vrac avec délimitation par des surfaces pourvues de découpures. Le filtre à couches de matière en vrac selon l'invention se compose d'un carter 1 lequel est subdivisé par une cloison 2 en un compartiment de gaz brut et un compartiment de gaz épuré 3. Il est avantageux de prévoir dans le compartiment de gaz brut plusieurs, par exemple quatre couches de matière en vrac 4, 5, 6 et 7 qui sont encadrées de chaque côté par des délimitations constituées, par exemple, par des surfaces ou bandes de matériau per- forées 8 et 9 lesquelles sont montées les unes au-dessus des autres avec une inclinaison de l'extérieur vers l'intérieur -6- et vers le bas. Mais il est également possible de disposer les bandes de matériau perforées de telle façon qu'elles sont respectivement contiguës les unes au-dessus des autres sur un même plan. De même, il est possible de remplacer les délimitations 8 du côté arrivée par des éléments de surface horizontaux ou par des branches horizontales de cornières comme cela est indiqué dans la fig. 5. La fig. 6 montre l'utilisation de surfaces de séparation planes munies de découpures. Les bandes ou surfaces de matériau 8 forment le côté arrivée des couches de matière en vrac, alors que les surfaces ou bandes de matériau 9 représentent le côté sortie pour le gaz brut ou le gaz de fumée épuré. La délimitation formant le côté sortie peut également être constituée par des bandes de tôle pleines qui, grâce à une position inclinée, obligent la matière en vrac à se mettre en talus et qui permettent en même temps le passage du gaz. Selon l'exemple de réalisation, respectivement deux couches de matière en vrac voisines 4, 5 et 6, 7 sont associées pour former entre elles un compartiment de sortie de gaz épuré 10, 11. Le gaz brut ou le gaz de fumée est réparti dans le carter 1 et traverse les couches de matière en vrac dans le sens des flèches indiquées en traits inter- rompus dans les fig. 1 et 3, puis, épuré, il s'échappe vers l'extérieur en passant par les compartiments de sortie 10 et 11 et par le compartiment de gaz épuré 3, la circulation étant provoquée, par exemple, par un ventilateur extracteur. Les couches de matière en vrac 4 à 7 qui sont alimentées en matière en vrac par le haut, à partir d'un réservoir et par l'intermédiaire d'une transporteuse à vis sans fin 12 ou d'un dispositif analogue, sont fermées en bas ou soutenues par un système d'extraction constitué, par exemple, par une grille supérieure fixe 13 et une grille inférieure mobile 14, la dernière obturant, dans la position de repos, les orifices de la grille supérieure 13. Le mouvement de la grille inférieure en vue de l'extraction de matière en vrac est commandé, par exemple, par l'intermé- diaire d'un mécanisme à manivelle. 25677'70 -7- L'invention prévoit de pourvoir les bandes ou surfaces 8 qui forment les côtés arrivée des couches de matière en vrac d'une perforation ou découpure (talus de matière en vrac) dont les dimensions sont supérieures au diamètre des grains de matière en vrac. Les délimitations 9 du côté sortie sont conformées de telle façon que, lorsque les couches de matière en vrac sont fermées en bas, aucune matière en vrac ne parvient dans les compartiments de sortie et 11 ou que, dans le cas de l'utilisation de grilles de soutirage inférieures, seulement une très faible quantité de matière en vrac pénètre dans les compartiments de sortie 10 et 11, par exemple en présence de grains de dimensions trop faibles, lesdits compartiments communiquant alors avec la grille. Lorsque le diamètre des perforations des bandes ou surfaces 8 du côté arrivée des couches de matière en vrac est supérieur à celui des grains de matière, aucune matière en vrac ne sort ici latéralement sans intervention supplé- mentaire étant donné que les grains se mettent en talus en avant ou dans les perforations. Pour permettre, dans l'exemple de réalisation suivant les fig. 2 et 4, le renouvellement de la matière en vrac chargée de particules ou de gaz nocifs ou de la matière usée du côté arrivée et la sortie de matière en vrac dans le sens contraire à la direction du courant de gaz brut ou de gaz de fumée, les grains de matière en vrac sont mis en mouvement, ce qui provoque leur sortie latérale par les perforations et leur descente. Pour obtenir ce résultat, un rinçage à contre- courant voire un balayage à contre-courant avec du gaz sous pression est effectué périodiquement pendant un bref inter- valle de temps, par exemple 0,1 à 1 sec. A cet effet, un tuyau distributeur 17 qui peut être alimenté en gaz sous pression, à partir d'une source 15 et par l'intermédiaire d'une soupape 16 à ouvrir, et qui présente des fentes de sortie dirigées vers des buses 18 elles-mêmes dirigées vers les compartiments de sortie de gaz épuré dépasse, par exemple, dans le compartiment de gaz épuré 3. 8- Dès que la matière en vrac du côté arrivée 8 est trop fortement chargée de particules, ce qui augmente la résistance du filtre, ou dès que la matière en vrac est usée à cet endroit par l'absorption de gaz nocifs, la soupape 16 s'ouvre et un jet de gaz sous pression est envoyé en contrecourant par rapport au gaz brut ou au gaz de fumée sur la matière'en vrac des deux couches de matière en vrac adja- centes de telle façon que les grains mis en talus en avant et dans les perforations du côté arrivée 8 sont mis en mouvement et quittent ainsi les couches en sortant latérale- ment des perforations qui présentent un diamètre supérieur ou des talus de matière en-vrac; puis ils tombent alors que de la matière en vrac fraîche arrive par le haut dans les couches de matière en vrac. - Pour être certain dans tous les cas, par exemple même lors d'une fixation et une adsorption de particules fortement adhésives, que le jet à contre-courant provoque la mise en mouvement des grains du côté arrivée, il est possible de déplacer en même temps la grille inférieure 14 du système d'extraction et de support inférieur, par exemple pour une courte durée et simultanément avec l'envoi du jet de telle façon que la matière en vrac est prélevée en bas, ce qui provoque la mise en mouvement du haut en bas de la couche de matière en vrac. Le tassement de grains est alors aéré et l'évacuation latérale des grains par l'impulsion de gaz de balayage se trouve renforcée. A la place du rinçage à contre-courant avec du gaz sous pression assuré par le mode de réalisation décrit, il est également possible de produire un autre courant de gaz de balayage tel qu'il est décrit, par exemple dans la demande de brevet P 33 41 065.8-23. Dans des cas particuliers, il peut être avantageux de conformer les surfaces de séparation du côté arrivée de telle façon que les grains de la matière en vrac ne peuvent pas traverser les découpures lesquelles présentent alors un diamètre inférieur à celui des grains. Dans ce cas, l'éva- cuation de la matière en vrac se fait exclusivement par l'intermédiaire d'une grille de soutirage inférieure, le _9 _ 2567770 rinçage temporaire à contre-courant étant conservé comme complément important et la grille inférieure pouvant être réglée sur soutirage de matière en vrac, à savoir indépendam- ment du rinçage à contre-courant ou simultanément avec celui-ci. Cette combinaison est avantageuse, par exemple lorsque de temps en temps, pour des raisons particulières, la couche de matière en vrac doit être remplacée presque entièrement en une seule opération pour résoudre des problèmes de sorption de gaz nocifs. Si le gaz brut est alors chargé, en plus des gaz nocifs, de particules, celles-ci se fixent ou se déposent de préférence dans la zone d'arrivée et provoquent une augmentation non désirée de la résistance hydraulique. C'est pourquoi il est nécessaire, pendant le temps de séjour de la matière en vrac, d'évacuer les particules latéralement et de les amener en fin de compte à descendre dans le collecteur la en faisant appel au rinçage à contre-courant, de préférence en combinaison avec un soutirage de grains simultané et donc très bref, c'est-à- dire extrêmement faible, au niveau inférieur. Pour que, dans l'hypothèse d'une séparation nécessaire et poussée des particules, les particules sortant latéralement des délimitations 8 disposent d'un temps suffisant pour descendre dans le collecteur inférieur la, il est avantageux de subdiviser le filtre à couches de matière en vrac au moins dans la région du compartiment de gaz épuré 3 en chambres, à savoir de telle façon que, par exemple, à chaque chambre est associée une paire de couches de matière en vrac 4, 5 et 6, 7. La subdivision en chambres est indiquée dans la fig. 3 par la ligne 19 en traits mixtes. Pendant et après le rinçage au gaz à contre-courant réalisé dans une chambre, l'arrêt de l'admission de gaz brut ou de gaz de fumée dans ladite chambre est maintenu jusqu'à que ce les particules sortant latéralement soient descendues en chute libre jusque dans le collecteur la. Cela évite après l'exécution d'un bref rinçage à contre-courant une nouvelle fixation des particules éliminées avant que celles-ci aient pu atteindre le collecteur la. -10 -2567770 - 10 - Revendications 1. - Filtre à couches de matière en vrac dans lequel un carter comprend avantageusement, en juxtaposition, une pluralité de couches verticales de matière en vrac qui peuvent être traversées transversalement, sont encadrées des deux côtés de délimitations, peuvent être chargées par le haut de matière en vrac et évacuées, l'un des côtés des couches délimitant le compartiment d'arrivée pour un gaz brut ou un gaz de fumée et le côté opposé délimitant le compartiment de sortie pour les gaz épurés, c a r a c t é r i s é e n c e qu'un rinçage temporaire avec du gaz de balayage à contre-courant dans le sens horizontal par rapport au courant de gaz brut ou de gaz de fumée est prévu périodique- ment, de même qu'un prélèvement de matière en vrac avec rétablissement du plein de matière en vrac, pour les couches verticales de matière en vrac (4 - 7). 2. - Filtre à couches de matière en vrac selon la revendication 1, caractérisé en ce que la délimitation des couches de matière en vrac (4 7) du côté arrivée (8) est constituée par des talus de matière en vrac libres s'appuyant sur des surfaces horizontales, par des bandes (8) rigides ou par des parois qui présentent des découpures dont les dimensions sont supérieures à celles des grains de la matière en vrac. 3. - Filtre à couches de matières en vrac selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque couche de matière en vrac (4 - 7) est encadrée, du côté arrivée, par des délimitations avec des découpures dont les dimensions sont inférieures à celles des grains de la matière en vrac, et qu'elle est équipée d'une grille de soutirage inférieure (13, 14) qui peut être réglée indépendamment ou simultanément avec le rinçage à contrecourant sur soutirage inférieur de matière en vrac. 4. - Filtre à couches de matière en vrac selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il prévoit, en plus du rinçage à contre-courant horizontal, une extraction de matière en vrac par l'intermédiaire d'une grille de soutirage - 11 - inférieure (13, 14) et une évacuation latérale supplémen- taire par l'intermédiaire des talus de-matière en vrac libres ou des découpures des délimitations (8) du côté arrivée. 5. - Filtre à couches de matière en vrac selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans le compartiment de gaz chargé de poussière a - l'intérieur du carter du filtre, respectivement deux couches voisines de matière en vrac (4, 5 et 6, 7) sont associées et forment entre elles un compartiment de sortie de gaz épuré (10, 11) et que des buses (17, 18) pouvant être alimentées en gaz sous pression sont dirigées dans les compartiments de sortie. 6. - Filtre à couches de matière en vrac selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que les paires de couches de matière en vrac (-4, 5 et 6, 7) sont séparées au moins du côté du gaz épuré et que chaque paire permet la coupure de l'admission de gaz brut ou de gaz de fumée et le branchement au système de rinçage à contre-courant.