Brevet FR2605528A1 — publié le 19880429

Séparateur filtrant pour des particules et gaz nocifs contenus dans des gaz bruts L'invention concerne un séparateur filtrant pour des par- ticules et gaz nocifs liés dans des gaz bruts dont le carter est subdivisé par une cloison perforée en un compartiment de filtration recevant les éléments filtrants chargés de gaz brut et devant être nettoyés par rinçage à contre-courant et/ou par secousses, avec un bac collecteur de poussière inférieur équi- pé d'un extracteur de poussière, et en un compartiment de gaz épuré, la poussière produite ou les gaz nocifs liés à des ad- ditifs amenés étant en partie renvoyés aux éléments filtrants avec-le gaz brut et une quantité de poussière correspondant à la quantité de poussière nouvellement extraite du gaz brut étant prélevée à un endroit approprié. Dans l'exposé ci-après et dans les revendications, le terme poussière sera employé autant que possible à la place de particules et séparation voire fixation de gaz nocifs pour simplifier la description. Des séparateurs filtrants pour l'extraction de la pous- sière par filtration dans un gaz brut, par exemple conformé- ment aux brevets DE-PS 27 38 118, 27 43 805 et 34 10 483, qui travaillent avec un retour de la poussière aux éléments fil- trants, offrent l'avantage de pouvoir obtenir des coûts d'in- vestissement et/ou d'exploitation relativement faibles pour la séparation de particules adhérentes extrêmement fines et/ou la sorption chimique sèche de gaz nocifs au moyen d'additifs ajoutés. Pour de tels séparateurs avec retour de la poussière et rotor à boules intégré (cribleur partiellement rempli de 2 2605528 corps lourds), il est possible, à l'intérieur du carter du séparateur, de maintenir en mouvement des quantités de pous- sière ancienne relativement importantes sans provoquer un col- matage et de les renvoyer, en mélange avec le gaz brut amené, aux éléments filtrants. Pour les séparateurs précités, des problèmes peuvent se poser lorsque, pour des raisons d'encombrement données, une surface filtrante relativement grande doit être installée au- dessus d'une trémie de collecteur de poussière (grande profon- deur ou hauteur du carter) ou lorsque, pour des raisons tech- nologiques, le séparateur doit fonctionner avec des grandes quantités de poussière de récupération réinjectée et/ou de particules d'additifs. I1 est alors difficile, à l'état charge, de prélever en continu de la quantité de poussière de récupération contenue dans le séparateur et relativement grande par rapport à la surface de projection de la trémie de collecteur de poussière, une quantité partielle qui correspond à la quantité de particules contenue dans le gaz brut amené dans le temps. En particulier, des difficultés peuvent également surgir lors de la mise hors service du séparateur parce que, peu après l'arrêt de l'arrivée de gaz brut, la couche de poussière de récupération maintenue sur le matériel filtrant par la dif- férence de pression de circulation et fixée sur celui-ci tombe presque entièrement, en un laps de temps très court, vers le bas dans le bac collecteur de poussière o elle peut provoquer des obstructions. La présente invention a pour objet la possibilité de maî- triser beaucoup mieux que dans le passé des états d'équilibre stable des quantités de poussière de récupération et la mise à l'arrêt nécessaire de temps en temps pour les.modes de cons- tructions ou états technologiques précités. 3 2605528 Selon l'invention, pour le séparateur filtrant du genre précité, ce but est atteint par le fait que le bac collecteur de poussière présente, dans la région de son extracteur de poussière, au moins une ouverture vers un compartiment d'écou- lement du gaz brut situé à un niveau inférieur et communi- quant, au-dessus ou latéralement, avec le compartiment de filtration, qui comporte dans sa partie inférieure un disposi- tif d'ameublissement pour les particules de poussière tombant vers le bas par lequel le gaz brut amené passe dans le compar- timent d'écoulement du gaz brut et vers les éléments fil- trants. Pour cette solution, le bilan de poussière de récupéra- tion dans le séparateur est contrôlé par le fait que la pous- sière de récupération accumulée, lors du nettoyage des élé- ments filtrants, dans le bac collecteur de poussière est éva- cuée par le transporteur dans le bac collecteur de poussière dans la trémie du collecteur de poussière en tombant par une ou plusieurs ouvertures du bac collecteur vers le bas dans le compartiment d'écoulement du gaz brut et amenée vers le dispo- sitif d'ameublissement, par exemple sous la forme d'un rotor à boules, puis ramenée par le gaz brut aux éléments filtrants. Cette opération se poursuit jusqu'à ce qu'un paramètre du sé- parateur, par exemple sa résistance à l'écoulement, atteigne une valeur prédéterminée, après quoi le transporteur de pous- sière dans le bac collecteur évacue la poussière excédentaire vers l'extérieur. L'évacuation de la poussière hors du bac se fait chaque fois que la quantité de poussière de récupération à l'intérieur du séparateur est devenue trop importante. Dans un mode de réalisation, il est alors possible de disposer le compartiment d'écoulement du gaz brut latéralement et parallèlement sur la longueur de la trémie du collecteur de poussière, le bac collecteur présentant, dans la région de l'hélice transporteuse et avantageusement sur la longueur de celle-ci, des ouvertures vers le compartiment d'écoulement du 4 2605528 gaz brut qui peuvent être obturées entièrement ou en partie, et l'hélice transporteuse étant réversible de telle façon que la poussière détachée des éléments filtrants par rinçage à contre-courant et/ou secousses est transportée, dans un sens de rotation, par l'intermédiaire des ouvertures latérales, dans le compartiment d'écoulement du gaz brut et, dans l'autre sens de rotation, vers l'extérieur. Une deuxième possibilité consiste à placer le comparti- ment d'écoulement du gaz brut à la face frontale du boîtier du filtre, transversalement à l'extension de l'extracteur de poussière dans le bac collecteur de poussière, la poussière produite étant transportée de la manière précitée vers l'exté- rieur ou vers le compartiment d'écoulement du gaz brut. Mais pour les deux variantes, il est également possible de faire en sorte que l'extracteur de poussière ne puisse tourner que dans un seul sens et que son extrémité ouverte débouche alors dans le compartiment d'écoulement du gaz brut qui est pourvu, en dessous du dispositif d'ameublissement de la poussière, d'une hélice d'extraction pouvant être mise en marche et arrêtée et à l'extrémité de laquelle est raccordé un sas de déversement pour l'évacuation de la poussière excédentaire. Au cas o il s'agit d'épurer des gaz bruts chargés de gaz nocifs, des additifs sont introduits dans l'arrivée du gaz brut pour fixer ces gaz nocifs. Dans la mesure o ces gaz bruts présentent une température suffisamment élevée, il peut être avantageux, dans le cadre de l'invention, d'ajouter au gaz brut, dans la région du dispositif d'ameublissement, une quantité d'eau ou de vapeur d'eau réglable en fonction de la température de façon à accélérer ainsi la fixation des gaz nocifs. Dans tous les cas, la poussière de récupération obtenue est amenée par le transporteur dans le bac au dispositif d'ameublissement situé dans le compartiment d'écoulement du gaz brut qui y fait immédiatement suite, et renvoyée ensuite, par le gaz brut, aux éléments filtrants ou bien la poussière de récupération est évacuée vers l'extérieur dès que la quan- tité dans le séparateur dépasse une valeur limite admissible,. par exemple jusqu'à ce que la résistance du filtre ait dimi- nuée dans des proportions suffisantes, après quoi la poussière de récupération est à nouveau ramenée aux éléments filtrants par l'intermédiaire du compartiment d'écoulement du gaz brut. Dans la pratique, cela permet de maintenir à peu près un état d'équilibre. Toutefois, en plus de la possibilité de maintenir dans le séparateur de grandes quantités de poussière de récu- pération, le mode de réalisation selon l'invention offre éga- lement l'avantage d'éviter des obstructions possibles au mo- ment de la mise à l'arrêt du séparateur. En effet, lors de la mise à l'arrêt, les très grandes quantités de poussière adhé- rant aux surfaces des éléments filtrants tombent subitement vers le bas étant donné qu'elles ne sont plus maintenues par la différence de pression contre les surfaces filtrantes, mais elles peuvent alors être évacuées vers l'extérieur par le transporteur installé dans le bac collecteur. 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 représente schématiquement une coupe trans- versale verticale d'un mode de réalisation du séparateur fil- trant selon l'invention; la figure 2 représente, en coupe, une vue de face du com- partiment de gaz épuré suivant la ligne II-II de la fig. 1; la figure 3 représente une longueur partielle d'un dispo- sitif d'ameublissement avec sa vue de face; la figure 4 représente une longueur partielle avec vue de face d'un autre dispositif d'ameublissement; 6 2605528 la figure 5 représente schématiquement une coupe longitu- dinale verticale d'un séparateur selon l'invention modifié par rapport aux fig. 1 et 2; les figures 6 et 6a représentent schématiquement deux coupes longitudinales verticales de deux modes de réalisations modifiés par rapport à la fig. 5. Selon les fig. 1 et 2, le carter 1 d'un séparateur fil- trant bien connu est subdivisé par une cloison perforée 2 en un compartiment de dépoussiérage 4 comprenant les éléments filtrants 3, par exemple des sacs filtrants, et un comparti- ment de gaz épuré 5. Le carter 1 est équipé d'un collecteur de poussière inférieur dans le bac collecteur de poussière infé- rieur 6 duquel est installé un extracteur de poussière 7, de préférence une hélice transporteuse 7, qui, lorsqu'il tourne dans l'un des sens de rotation assure l'évacuation vers l'ex- térieur de la poussière excédentaire résultant du nettoyage, par un sas de déversement extérieur 18. Le nettoyage des élé- ments filtrants 3 se fait par rinçage à contre-courant, par exemple au moyen de buses de gaz sous pression 8 et/ou par secousses. Dans le mode de réalisation du séparateur filtrant sui- vant les fig. 1 et 2, le bac collecteur de poussière 6 com- porte sur sa longueur des ouvertures latérales 9 qui, le cas échéant, peuvent être obturées entièrement ou partiellement à l'aide de tiroirs ou de clapets 10. Les ouvertures 9 débou- chent dans un compartiment d'écoulement du gaz brut 11 qui communique, audessus des éléments filtrants 3 ou à côté de ceux-ci, avec le compartiment de dépoussiérage 4. Dans la par- tie du compartiment d'écoulement du gaz brut 11 située en des- sous du bac collecteur de poussière 6 débouche, approximative- ment sur la longueur du bac 6, la conduite de gaz brut 12 dans laquelle peuvent également être introduits, par l'intermé- diaire d'un raccord 13, des additifs pour la fixation de gaz nocifs éventuels. Le gaz brut dirigé en oblique vers le bas traverse dans la partie inférieure du compartiment d'écou- 7? 2605528 lement du gaz brut 11 un dispositif d'ameublissement de pous- sière 14, par exemple suivant les fig. 1 et 5 un rotor à boules, qui se compose d'un cribleur partiellement rempli de corps lourds et portant sur sa circonférence extérieure des raclettes. Il est également possible de prévoir à la place du rotor à boules 14 un arbre 15 pouvant être mis en rotation et équipé de palettes 16 avec des angles d'incidence différents ou encore un arbre 15a avec des sections d'hélice 16a inter- rompues et tournant en sens opposé. Le séparateur filtrant 1 bien connu fonctionne de telle façon que les éléments filtrants 3 dans le compartiment de dé- poussiérage 4 sont alimentés en gaz brut qui circule de l'ex- térieur vers l'intérieur. Les particules de poussière et/ou d'additif en liaison avec les gaz nocifs sont retenues par les éléments filtrants 3, et ces particules et/ou liaisons sont enlevées par rinçage à contre- courant et/ou par secousses sur les éléments filtrants dès que la résistance des éléments filtrants dépasse une valeur prédéterminée, la poussière rete- nue tombant, en se détachant, vers le bas dans le bac collec- teur de poussière 6. Lorsque le transporteur 7 tourne dans un sens de rotation, cette poussière tombe par l'ouverture 9 du bac 6 vers le bas dans le compartiment d'écoulement du gaz brut 11 o elle est ameublie par le dispositif d'ameublisse- ment 14, répartie et aussi pulvérisée, puis entraînée par l'arrivée du gaz brut dans le compartiment de dépoussiérage 4 en passant par le compartiment 11 en se fixant ensuite comme poussière de récupération sur les surfaces des éléments fil- trants 3. Les éléments filtrants 3 sont nettoyés, par exemple successivement et périodiquement, et la poussière de récupé- ration enlevée tombe vers le bas dans le bac collecteur 6 à partir duquel elle parvient, à un niveau plus bas, au disposi- tif d'ameublissement 14 o elle est à nouveau entraînée par le gaz brut en direction des éléments filtrants 3 pour se déposer sur les surfaces filtrantes. Ce processus bien connu en soi se répète jusqu'à ce que la résistance du filtre ou le couple de rotation du dispositif d'ameublissement 14 ou encore la consommation de courant d'un moteur d'entraînement atteigne 8 2605528 une valeur maximale déterminée à laquelle les ouvertures 9 du bac 6 sont éventuellement obturées et le sens de rotation du transporteur 6.est inversé en direction d'un sas d'extraction 18 de telle façon que la poussière s'accumulant dans le bac collecteur de poussière 6 est évacuée vers l'extérieur, par exemple jusqu'à ce que la résistance hydraulique ait à nouveau atteint une valeur minimale définie, après quoi l'inversion du sens de rotation du transporteur 7, éventuellement par l'ou- verture des ouvertures 9 du bac, a pour effet que les parti- cules détachées des éléments filtrants sont dirigées par le transporteur 7 de façon à tomber dans le compartiment d'écou- lement du gaz brut 11, ces processus se répétant à plusieurs reprises. Le mode de réalisation selon l'invention permet également d'obtenir que le temps de séjour des additifs à introduire dans le séparateur pour la fixation des gaz nocifs est pro- longé. Dans la mesure o les gaz bruts à épurer présentent des températures suffisamment élevées, il peut être avantageux d'ajouter au gaz brut, en fonction de la température et de préférence dans la région du dispositif d'ameublissement 14, une quantité d'eau ou de vapeur d'eau réglable par l'intermé- diaire de distributeurs adéquats 17. Cette addition accélère la fixation de gaz nocifs par les additifs. Au lieu du mode de réalisation suivant les fig. 1 et 2, il est particulièrement avantageux de conformer le séparateur 1 suivant la fig. 5 de telle façon que le compartiment d'écou- lement du gaz brut 11 est disposé à la face frontale du carter du séparateur 1. Cela permet de munir le transporteur 7 d'une extension 7a à une extrémité ouverte 9a et d'un sas d'extrac- tion 18 à l'autre extrémité, conformément à la version selon la fig. 1 et 2, et d'inverser la direction de transport. Dans l'une des directions de transport, l'extrémité ouverte 9a de l'hélice transporteuse 7 débouche, tout comme dans les fig. 1 et 2, dans la partie inférieure du compartiment d'écoulement du gaz brut 11 qui contient à nouveau le dispositif d'ameu- blissement 14 dans une version décrite en regard des fig. 1 et 9 2605528 2 et dans laquelle est amené le gaz brut par l'intermdiaire de la conduite de gaz brut 12, avec incorporation éventuelle d'additifs. Le dispositif d'ameublissement 14 sert à nouveau à ameublir, à répartir et à pulvériser la poussière évacuée du séparateur par le transporteur 7, après le nettoyage respectif des surfaces filtrantes des éléments filtrants, pour la ra- mener avec le gaz brut auxdits éléments filtrants. Pour éviter une réversibilité du transporteur 7, le sépa- rateur suivant la fig. 5 peut être modifié conformément aux fig. 6 et 6a. L'extrémité ouverte 9a du transporteur 7 qui ne peut être entraîné que dans un seul sens de rotation débouche à nouveau dans le compartiment d'écoulement du gaz brut 11 à l'extrémité inférieure duquel est installé le dispositif d'ameublissement 14. Sous le dispositif d'ameublissement 14 est monté un bac collecteur de poussière approximativement d'égale longueur avec une hélice transporteuse 19 à l'ex- trémité de sortie de laquelle est raccordé un sas d'extraction 18a. L'entraînement en rotation du dispositif d'ameublissement 14 peut être réversible pour favoriser le transport de la poussière vers l'hélice 19 dans l'un des sens de rotation et pour l'empêcher ou le limiter dans l'autre. Dans les exemples de réalisation suivant les fig. 6 et 6a, la paroi entre le compartiment d'écoulement du gaz brut 11 et l'arrivée de gaz brut 12 est munie d'un clapet de dériva- tion 20 dont le réglage permet de commander la quantité de poussière renvoyée aux éléments filtrants 3 étant donné que l'ouverture du clapet 20 permet de régler la quantité et la vitesse du gaz brut circulant dans la région du dispositif d'ameublissement, ce qui a pour effet que, selon l'orientation du clapet 20, des quantités de poussière plus ou moins grandes sont entraînées vers les éléments filtrants. Dans la version suivant la fig. 6a qui correspond à celle de la fig. 6, l'extrémité ouverte 9a de l'hélice transporteuse 17 est munie d'un clapet de retenue 21 pour pouvoir maîtriser également des poussières plus légères. 2605528 REVENDICATIONS 1. - Séparateur filtrant dont le carter est subdivisé par une cloison perforée en un compartiment de filtration recevant les éléments filtrants chargés de gaz brut et devant être net- toyés par rinçage à contre-courant et/ou par secousses, avec un bac collecteur de poussière inférieur équipé d'un extrac- teur de poussière, et en un compartiment de gaz épuré, la poussière produite étant en partie renvoyée aux éléments fil- trants avec le gaz brut et une quantité de poussière corres- pondant à la quantité de poussière nouvellement ajoutée étant prélevée à un endroit approprié, c a r a c t é r i s é e n c e que le bac collecteur de poussière (6) présente, dans la région de son extracteur de poussière, au moins une ouverture (9, 9a) vers un compartiment d'écoulement du gaz brut (11) si- tué à un niveau inférieur et communiquant, au-dessus ou laté- ralement, avec le compartiment de filtration (4), qui comporte dans sa partie inférieure un dispositif d'ameublissement (14) pour la poussière qui tombe vers le bas par lequel le gaz brut amené passe dans le compartiment d'écoulement du gaz brut. 2. - Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transporteur de poussière dans le bac collecteur (6) est constitué par une hélice transporteuse (7) dont le sens de rotation peut être inversé par une commande au moyen d'un pa- ramètre du séparateur. 3. - Séparateur selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que le compartiment d'écoulement du gaz brut (11) s'étend latéralement et parallèlement sur la longueur du bac collecteur (6) équipé d'une hélice transporteuse réver- sible (7),lequel bac collecteur (6) est muni, dans la région de l'hélice transporteuse (7) et sur toute la longueur de celle-ci, d'ouvertures (9) vers le compartiment d'écoulement du gaz brut (1l) qui peuvent être obturées entièrement ou en partie. il 2605528 4. - Séparateur selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, dans l'un des sens de rotation de l'hé- lice transporteuse (7), les ouvertures (9) du bac collecteur de poussière (6) sont fermées et que la poussière produite est transportée par l'hélice transporteuse (7) vers l'extérieur en direction d'un sas d'extraction de poussière (18), tandis que dans l'autre sens de rotation, les ouvertures (9) du bac col-- lecteur (6) livrent entièrement ou partiellement le passage vers le compartiment d'écoulement du gaz brut. 5. - Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compartiment d'écoulement du gaz brut (11) est dis- posé à la face frontale du boîtier du filtre (1), transversa- lement à l'extension de l'extracteur de poussière (7) dont l'une des extrémité (9a) débouche dans le compartiment d'écou- lement du gaz brut(ll)et à l'autre extrémité duquel est rac- cordé un sas d'extraction de poussière (18.) 6. - Séparateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la commande pour le sens de rota- tion de l'extracteur de poussière est actionnée en fonction de la résistance hydraulique du séparateur filtrant, du couple de rotation du dispositif d'ameublissement (14) ou de la consom- mation de courant du moteur électrique du dispositif d'ameu- blissement. 7. - Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ouvertures (9) du bac vers le compartiment d'écoulement du gaz brut (11) peuvent être obtu- rées entièrement ou partiellement par des tôles mobiles ou des clapets pivotants (10). 8. - Séparateur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le compartiment d'écoulement du gaz brut (11) est placé à la face frontale du boîtier de filtre (1), transversalement à l'extension de l'extracteur de poussière (7) et qu'un extracteur de poussière supplémentaire (19) avec sas d'extraction de poussière (18a) est disposé en dessous du dispositif d'ameublissement (14). 9. - Séparateur selon la revendication 1 et selon l'une quelconque des sous-revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'ameublissement (14) dans la partie infé- rieure du compartiment d'écoulement du gaz brut (11) est constitué par un cribleur bien connu en soi, rempli en partie de corps lourds et muni de raclettes sur sa circonférence. 10. - Séparateur selon la revendication 1 et selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'ameublissement (14) est constitué par une hélice avec des sections de pas de vis (16a)en sens oppose. 11. - Séparateur selon la revendication 1 et selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'ameublissement (14) est constitué par un arbre (15) pouvant être entraîné et portant des palettes (16) avec des angles d'incidence différents. 12. - Séparateur selon l'une quelconque des revendica- tions 1, 8, 9, 10 et 11, caractérisé en ce que le sens de ro- tation du dispositif d'ameublissement peut être inversé par une commande au moyen d'un paramètre du séparateur. 13. - Séparateur selon l'une quelconque des revendica- tions 1, 8, 9, 10, 11 et 12, caractérisé en ce que la cloison entre l'arrivée de gaz brut (12) et le compartiment d'écoule- ment du gaz brut (11) comporte, au-dessus de l'ouverture (9a) de l'extracteur de poussière, un clapet de dérivation (20) qui peut être réglé par une commande au moyen d'un paramètre du séparateur. 13 2605528 14. - Séparateur selon l'une quelconque des revendications 1, 8, 9, 10, 11, caractérisé en ce qu'un clapet de retenue (21) est disposé dans la région de l'ouverture (9a) du bac (6) de l'extracteur de poussière (7), en dessous de l'ouverture (9a).