Brevet FR2633199A1 — publié le 19891229

PROCEDE D'OPTIMISATION DE L'EXPLOITATION DES FILTRES ELECTROSTATIQUES PAR NETTOYAGE EN CONTINU DES ELEMENTS FILTRANTS. La présente invention est relative à un procédé d'exploitation des filtres électrostatiques comprenant des moyens d'ionisation et des moyens de captage pour l'épuration d'un fluide gazeux chargé de particules polluantes. Les filtres électrostatiques sont en général utilisés pour le traitement de l'air. Un flux gazeux, par exemple d'air, chargé de particules polluantes telles que poussières, fumées, traverse un filtre électrostatique. Les particules polluantes véhiculées par le flux d'air, sont d'abord ionisées grâce à un champ électrique haute tension, et sont ensuite captées sur des moyens de captage reliés a la terre. Dans les filtres électrostatiques à cellules, d'une manière générale, l'ionisation des particules polluantes est obtenue grâce à des fils sous tension électriques positive de 10 RV environ, disposés à 50 mm les uns des autres et séparés par des plaques reliées à la terre. Les fils sous tension ont une longueur généralement inférieure à 1 mètre et les plaques séparant les fils, ont une largeur de l'ordre de 5 cm. Le captage des particules ionisées est réalisé par un collecteur constitué généralement de plaques parallèles au flux d'air, séparées les unes des autres de 8 à 10 mm. Ces plaques sont alternativement reliées à une tension positive de 5 KV environ et à la terre. Les plaques positives ont pour objet de repousser les particules ionisées chargées positivement sur les plaques neutres reliées à la terre. Les filtres électrostatiques à cellules n'ont généralement pas de système pour secouer les éléments filtrants dont la vibration mécanique permet d'éliminer les particules captées. Lorsque les plaques d'ionisation et de captage sont recouvertes de particules polluantes, il convient de les nettoyer. En effet, la présence de la couche de particules déposée réduit l'efficacité de l'appareil et diminue la capacité d'ionisation et de captage. Dans l'état actuel de la technique, le nettoyage des éléments filtrants peut se faire de deux façons différentes : le nettoyage manuel et le nettoyage automatique. Pour le nettoyage manuel, les éléments d'ionisation et de captage sont extraits de l'appareil et sont trempés dans un bain d'eau et de lessive pendant quelque temps. Ces éléments sont ensuite remis en place après rinçage et séchage. Le nettoyage manuel exige l'arrêt du fonctionnement de l'appareil au moins pendant le remplacement des éléments sales par des éléments propres. Il nécessite un déplacement de main d'oeuvre à ltendroit, souvent difficile d'accès, où se situe l'appareil. Il demande un temps de main d'oeuvre non négligeable. Il génère une quantité importante d'eau polluée par la lessive et les particules captées. Pour le nettoyage automatique, les appareils sont équipés d'un certain nombre de buses alimentées en eau, additionnée ou non de lessive, sous pression. Généralement, un programmateur électronique pilote l'opération qui est constituée par les étapes suivantes - arrêt de l'alimentation haute tension; - injection sous pression d'un liquide de nettoyage arrosant les éléments à laver pendant quelques minutes; - injection d'un liquide de rinçage après un temps d'arrêt; - égouttage et séchage des éléments après un arrêt de 2 à 3 heures. Le nettoyage automatique exige donc l'arrêt du fonctionnement de l'appareil pendant plusieurs heures et nécessite une gestion électronique des phases de nettoyage sujette à des pannes. Il met en oeuvre une grande quantité d'eau, et éventuellement de lessive, qu'il faut dépolluer ultérieurement. Il génère de nombreux disfonctionnements du filtre électrostatique dus à des ponts électriques provoqués par un séchage très souvent insuffisant. La présente invention a pour objet un procédé d'optimisation de l'exploitation des filtres électrostatiques par nettoyage en continu des éléments filtrants permettant de remédier aux inconvénients liés aux nettoyages classiques précédemment évoqués. L'objet de l'invention est atteint par la mise en oeuvre d'un procédé d'optimisation de l'exploitation des filtres électrostatiques pour l'épuration d'un fluide gazeux chargé de particules polluantes. Le filtre électrostatique comprend des moyens d'ionisation des particules polluantes véhiculées par le fluide gazeux et des moyens de captage des particules ionisées en aval des moyens d'ionisation. Dans le procédé de l'invention on crée en outre un brouillard d'huile, se mélangeant avec le fluide gazeux chargé de particules polluantes, en amont des moyens d'ionisation pendant le fonctionnement du filtre électrostatique. Selon le procédé d'optimisation de l'invention, on ionise le mélange formé par le brouillard d'huile et le fluide gazeux à l'aide des moyens d'ionisation. On capte ensuite des gouttelettes d'huile et des particules polluantes ionisées à l'aide de moyens de captage sensiblement verticaux. On traite l'huile récupérée, par exemple par décantation et filtration, avant son recyclage. Selon un mode de réalisation de l'invention, on injecte de fines gouttelettes d'huile perpendiculairement à l'écoulement du fluide gazeux en amont des moyens d'ionisation, de façon à obtenir un mélange régulier et homogène du brouillard d'huile et du fluide gazeux. De préférence, les gouttelettes d'huile sont injectées horizontalement ou sous une incidence appropriée permettant une bonne diffusion des goutelettes d'huile dans le fluide gazeux pollué. Selon un mode préféré de la réalisation de l'invention, on crée le brouillard d'huile en continu pendant le fonctionnement du filtre électrostatique. On peut également créer le brouillard d'huile de façon intermittente pendant le fonctionnement du fluide électrostatique. On utilise de préférence, pour l'obtention du brouillard d'huile, une huile présentant une viscosité cinématique inférieure à 2 30 mu ils à 400C et inférieure à 10 mm2/s à IOOOC, un point d'inflam mobilité au-dessus de.SOOC et un pouvoir détergent suffisamment grand pour supprimer le dépôt éventuel de particules polluantes sur les moyens d'ionisation et de captage. L'huile utilisée présente des propriétés diélectriques telles qu'elle est facile à ioniser et que sa présence ne perturbe pas le champ électrique d'ionisation du filtre électrostatique. L'invention permet d'augmenter le rendement des filtres électrostatiques par nettoyage des éléments filtrants pendant le fonctionnement desdits filtres. Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages : le nettoyage ne nécessite aucune intervention de main d'oeuvre et se fait pendant le fonctionnement de l'appareil; l'efficacité de l'appareil reste donc à un niveau optimal constant, puisqu'il ne se crée pas sur les éléments filtrants de couches polluantes qui les encrassent. Dans le cas où le fluide gazeux à traiter présente une concentration faible en particules polluantes, l'encrassement des éléments filtrants est lent. On peut alors envisager d'injecter le brouillard d'huile de façon intermittente afin de nettoyer les éléments filtrants le moment voulu. L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier décrit à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par le dessin unique annexé sur lequel est représenté un schéma r fonctionnement du procédé d'optimisation selon l'invention. Sur la figure unique, la flèche 1 représente un fluide gazeux, nota=3ent de l'air pollué chargé de particules polluantes 2 telles que poussières ou fumées sèches de soudure. L'air pollué 1 est traité par un filtre électrostatique 3 qui élimine les particules 2. L'air traité, sortant du filtre électrostatique 3, est représenté par la flèche 4. L'air pollué 1 arrive par l'entrée 5 du filtre électrostatique 3. Le flux d'air rencontre d'abord un filtre mécanique 6 par exemple sous la forme d'une grille ou d'une plaque en métal déployé permettant d'éliminer parmi les particules polluantes 2 celles qui ont des dimensions importantes. Après avoir traversé le filtre mécanique 6, l'air pollué se trouve dans une chambre 7 en amont des éléments filtrants. Sur les parois latérales de la chambre 7 se trouvent au moins deux buses 8, 9. Les buses injectent de fines gouttelettes d'huile horizontalement et perpendiculairement au flux d'air. L'injection de l'huile peut être obtenue à l'aide d'un jet d'air comprimé. Un brouillard d'huile 10 est formé à l'intérieur de la chambre 7. Le brouillard doit être aussi régulier et homogène que possible. Le flux d'air contenant les particules polluantes 2 se mélange avec le brouillard d'huile 10 dans la chambre 7. Dans la chambre 7, les particules polluantes 2 véhiculées par le flux d'air rencontrent les gouttelettes d'huile formant le brouillard 10. Une partie des particules 2 se combine donc avec les gouttelettes d'huile pour former des gouttelettes d'huile polluées. Les éléments filtrants du filtre électrostatique 3 comprennent des moyens d'ionisation 11 et des moyens de captage 12. Les moyens d'ionisation 11 sont constitués par des fils d'ionisation 13 verticaux sous haute tension électrique par exemple de +10 kV environ, et des plaques 14 métalliques d'ionisation verticales reliées à la terre. Les fils 13 et les plaques 14 sont disposés de façon alternatée suivant une rangée perpendiculaire au flux d'air avec les plaques 14 parallèles au flux d'air. Pendant le fonctionnement du filtre électrostatique 3, il se crée un champ électrique d'ionisation de forte densité entre les fils d'ionisation 13 et les plaques d'ionisation 14. Les moyens de captage 12 sont constitués de plaques 15 et 16 parallèles et verticales. Les plaques 15 sont reliées à une tension positive de 5 kV environ. Les plaques 16 sont reliées à la terre. Les plaques 15 et 16 sont disposées de façon alternative parallèlement au flux d'air en aval des moyens d'ionisation 11. L'écoulement de l'air à l'intérieur du filtre électrostatique 3 est maintenu à l'aide d'un ventilateur non représenté. Le mélange, formé par le flux d'air pollué 1 et le brouillard d'huile 10, traverse respectivement les moyens d'ionisation 11 et les moyens de captage 12 pour etre traité. Le champ électrique des moyens d'ionisation 11 est suffisamment important pour ioniser les particules polluantes 2, les gouttelettes d'huile et les gouttelettes d'huile polluées. Les ions positifs et/ou négatifs ainsi formés arrivent au niveau des plaques 15 et 16 constituant les moyens de captage 12. Ces ions se trouvent alors dans le champ électrique de captage entre les plaques 15 et 16. Les ions chargés positivement sont repoussés par les plaques 15 et se déposent sur les plaques 15 reliées à la terre. Les ions négatifs sont attirés par les plaques 15 et sty déposent.Après s'être débarrassé des ions indésirables à l'aide des moyens captage 12, 11 air épuré 4 sort du filtre électrostatique. L'huile, déposée sur les éléments filtrants verticaux, coule vers le bas et entrain les particules polluantes avec elle. Il se produit donc un phénomène de nettoyage de ces éléments filtrants par l'huile qui les maintient dans un état relativement propre pendant le fonctionnement du filtre électrostique. Le choix de l'huile est important pour assurer le bon fonctionnement du procédé. D'une manière générale, il faut que la viscosité de l'huile soit suffisamment faible pour ne former qu'une couche très fine d'huile sur les éléments filtrants qui sont disposés verticalement. Une bonne fluidité s'impose pour que l'huile coule le long des éléments filtrants vers la partie basse du filtre électrostatique 3. Des essais ont montré qu'il est avantageux d'utiliser une huille dont la viscosité cinématique est de l'ordre de 2 2 i4 mu ils à 400C et de l'ordre de 3 mm Is à 100~C. De préférence, l'huile présente un certain pouvoir détergent pour éviter l'encrassement des éléments filtrants et un point d'infîammabilité au-dessus de 930C et une forte résistivité pour assurer une sécurité de fonctionnement sous haute tension des éléments filtrants. Les gouttelettes d'huile sont captées par les moyens de captage 12 en même temps que les goutelettes d'huile polluées et les particules polluantes 2 telles que des poussières sèches et fumées. L'huile imbibe les particules déposées sur les plaques 15 et 16 et coule le long des plaques en entratnant avec elle les particules polluantes captées en partie basse du filtre électrostatique 3. Un bac, non représenté, reçoit l'huile sale qui y décante. L'huile est ensuite renvoyée dans le système d'injection après filtration. On voit que le procédé de l'invention permet une meilleure exploitation des filtres électrostatiques en augmentant son rendement par nettoyage des éléments filtrants pendant le fonctionnement de ces filtres. REVESDICATIONS 1. Procédé d'optimisation de l'exploitation d'un filtre électrostatique (3) pour l'épuration d'un fluide gazeux (1) chargé de particules polluantes (2), ledit filtre électrostatique comprenant des moyens d'ionisation (11) des particules polluantes véhiculées par le fluide gazeux et des moyens de captage (12) des particules ionisées en aval des moyens d'ionisation, caractérisé par le fait que l'on crée un brouillard d'huile (10) se mélangeant avec le fluide gazeux chargé de particules polluantes (2) en amont des moyens d'ionisation pendant le fonctionnement du filtre électrostatique. 2. Procédé d'optimisation selon la revendication 1, caractérisé par étapes suivantes : on ionise le mélange formé par le brouillard d'huile (10) et le fluide gazeux (1) à l'aide des moyens d'ionisation (11); on capte des gouttelettes d'huile et des particules polluantes ionisées à l'aide des moyens de captage (12) sensiblement verticaux; on récupère l'huile chargée de particules polluantes en bas des moyens de captage; on traite l'huile récupérée, par exemple par décantation et filtration, avant son recyclage. 3. Procédé d'optimisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on injecte de fines gouttelettes d'huile perpendiculairement à l'écoulement du fluide gazeux (1) en amont des moyens d'ionisation (11), de façon à obtenir un mélange du brouillard d'huile (10) et du fluide gazeux (1). 4. Procédé d'optimisation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on injecte des gouttelettes d'huile horizontalement ou sous une incidance appropriée permettant une bonne diffusion des goutelettes d'huile dans le fluide gazeux pollué (1). 5. Procédé d'optimisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on crée le brouillard d'huile (10) en continu pendant le fonctionnement du filtre électrostatique. 6. Procédé d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on crée le brouillard d'huile (10) de façon intermittente pendant le fonctionnement du filtre electrostatique. 7. Procédé d'optimisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise, pour l'obtention du brouillard d'huile, une huile présentant une 2 viscosité cinématique inférieure à 30 mm2/s, de préférence environ 2 2 14 mn Is, à 40 C et inférieure à 10 min /s, de préférence environ à mm2/s, à 1000C. 8. Procédé d'optimisation selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise une huile présentant un point d'inflammabilité au-dessus de 90 C. 9. Procédé d'optimisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise une huile présentant un pouvoir détergent suffisamment grand pour supprimer le dépôt éventuel de particules polluantes sur les moyens d'ionisation et de captage. 10. Procédé d'optimisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise une huile présentant des propriétés diélectriques telles qu'elle est facile à ioniser et que sa présence ne perturbe pas le champ électrique d'ionisation du filtre électrostatique.