Brevet FR2631560A1 — publié le 19891124

- 1 - La présente invention concerne un procédé de filtration d'air et une cartouche filtrante pour la mise en oeuvre du procédé. Elle concerne plus particulièrement un procédé de filtration d'air dans un appareil connu sous le nom de cyclofiltre. Un exemple de ce type d'appareil est décrit dans le document FR-A-2.514.669 de la demanderesse. Ces appareils sont notamment destinés à extraire les éléments en suspension dans l'air puisé dans des locaux de production, de traitement ou de stockage de produits pulvérulents, ou de certaines industries entraînant l'émission de déchets comme par exemple des copeaux ou sciures très volatiles. Ces appareils sont constitués de trois éléments principaux generalement centres sur un meme axe vertical: - un corps superieur, cylindrique ou conique, dans lequel s'effectue, d'une manière tangentielle, l'arrivee de l'air à dépoussiérer, - une chambre de sédimentation disposee sous le corps supérieur; cette chambre étant soit en forme d'entonnoir, soit de forme cylindrique; elle est munie de moyens de reprise des déchets à sa partie inferieure, - une cartouche filtrante constituée de manches de filtration tendues verticalement entre ladite chambre de sédimentation et ia coiffe de l'appareil ou est évacué l'air filtré. L'épuration de l'air s'effectue en deux temps. Tout d'abord, les poussieres les plus lourdes sont separges par centrifugation cyclonique et tombent directement dans la chambre de sédimentation; les poussieres résiduelles en suspension dans l'air, qui représentent environ 20 % du total, sont retenues dans la cartouche filtrante et en particulier sur les manches verticales. Ces manches sont généralement réalisées en matériau du genre feutre aiguiileté. La qualité du filtrage est fonction du matériau utilise pour le filtre, mais aussi de son état et de la vitesse de passage de l'air. Au cours de son utilisation, le filtre se charge progressivement, les pores se colmatent, creant ainsi un freinage qui se traduit au niveau du -2- ventilateur d'aspiration de l'air, par une chute de débit. Ces appareils sont généralement équipés, comme décrit dans le document précité, d'un dispositif de décolmatage automatique qui permet une régénération des filtres. Ce decolmatage s'effectue depuis la coiffe d'aspiration au moyen de jets d'air comprime ou autres, circulant à contre courant et qui repoussent, pour chaque manche de filtration, les poussières qui s'accumulent en surface, à l'extérieur desdites manches. La fréquence du décolmatage est réglée le * 10 plus souvent au moyen d'un programmateur cyclique. Les particules décollées des manches tombent normalement dans la trémie inferieure. Les cartouches filtrantes comportent actuellement une enveloppe cylindrique qui s'etend verticalement sur toute la hauteur des manches de filtration et qui est ouverte à ses deux extrémités: l'extrémité inférieure de la cartouche se situe au-dessus de la chambre de sédimentation, elle est ouverte sur l'exterieur des manches; l'extrémité superieure se situe dans la coiffe de l'appareil, elle est ouverte sur l'intérieur desdites manches. L'air chargé pénètre à la partie inférieure de la cartouche filtrante, il remonte par aspiration dans cette cartouche, autour des manches et, apres avoir traverse lesdites manches, il est evacué à la partie supérieure de ladite cartouche, appelée coiffe. Lors du décolmatage, les particules décollées de la surface des manches, tombent normalement par gravité.; elles descendent plus ou moins vite en fonction de la vitesse ascensionnelle de l'air à dépoussiérer qui monte entre les manches de filtration; elles sont donc freinées par la remontée de l'air dans la cartouche entre lesdites manches. Le décolmatage s'effectuant manche par manche ou par groupe de manches, les particules qui sont éjectées d'une manche et qui sont genées'par la vitesse ascensionnelle de l'air entre les manches, se collent sur la manche aspirante voisine. En fait, plus la vitesse ascensionnelle de l'air à l'entrée de la cartouche filtrante est importante, moins les 263i560 -3- particules décollées peuvent descendre entre les manches; ces dernieres se colmatentencore plus du fait de la présence des particules décollées, ce qui a pour effet d'obliger l'air a remonter plus haut entre les manches avant de traverser leur paroi et ainsi de maintenir sur une hauteur plus importante la vitesse introductive de l'air dans la cartouche. La présente invention vise a remédier à ces inconvénients de façon a améliorer le rendement du decolmatage des manches filtrantes, en realisant en particulier, une meilleure evacuation des particules décollées, vers le bas, c'est-a-dire vers la chambre de sédimentation. Le procédé de dépoussiérage d'air selon l'invention consiste a effectuer une réduction de la vitesse de l'air dans la partie basse de la cartouche filtrante par un accroissement substantiel de la surface d'introduction de l'air dans ladite cartouche. Selon une disposition préférentielle de l'invention, le procédé consiste a limiter la vitesse moyenne de l'air dans la partie basse de la cartouche filtrante, a une vitesse inférieure a la vitesse de chute des particules au moment et après le décolmatage. Selon une autre disposition préferentielle de l'invention, qui permet une utilisation optimale des manches filtrantes et en particulier des manches du type feutre, le procédé consiste a réduire la perte de charge dans les filtres, de plus de 50 %. L'invention concerne également la cartouche filtrante dans un appareil, du genre cyclofiltre muni d'un dispositif de décolmatage des manches de filtration, permettant la mise en oeuvre du procédé. La cartouche selon l'invention, comporte, dans sa partie basse, des moyens de réduction de la vitesse ascensionnelle de l'air a dépoussiérer, lesquels moyens sont disposes au niveau de la partie amont des manches de filtration. Selon une disposition préférentielle de - 4 - l'invention, ces moyens consistent en une ouverture amenagee au niveau de la partie amont des manches filtrantes, laquelle ouverture offre, pour le passage de l'air, une surface qui est superieure à la surface de la section disponible entre lesdites manches à la partie supérieure de la cartouche. Selon un premier mode de réalisation, la partie de l'enveloppe de la cartouche, située dans le corps supérieur de l'appareil, est une jupe de forme cylindrique comportant au moins une ouverture laterale, complementaire de l'ouverture d'extrémité de la cartouche. Selon un second mode de réalisation, la jupe de forme cylindrique, comporte une partie pleine disposée devant l'arrivee de l'air à dépoussiérer et une partie perforée sur le reste du pourtour. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, l'enveloppe des manches se limite à l'entourage de la partie supérieure de la cartouche, une tole pleine formant écran peut être disposée devant l'arrivée de l'air à filtrer. Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, la jupe est de forme tronconique, evasee au niveau de la partie amont des manches filtrantes; le corps superieur étant éventuellement de forme tronconique, de façon similaire à la jupe. -25 L'invention sera encore illustrée à l'aide de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre indicatif, et dans lesquels: - la figure 1 illustre un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 illustre un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une section selon 3 de la figure 1, - la figure 4 est une section selon 4 de la figure 2, - la figure 5 illustre un troisième mode de réalisation. L'appareil représenté figures 1 et 2 est un appareil du type cyclofiltre à décolmatage automatique. Ces appareils comportent: -5- - un corps supérieur 1 en forme de virole cylindrique ou tronconique, comportant une arrivee tangentielle 2 de l'air à dépoussiérer; - une chambre de sédimentation 3 dont le contour, figure 1, est cylindrique et, figure 2, conique; ces chambres de sédimentation sont disposées dans le prolongement et sous le corps superieur 1; elles comportent à leur partie basse, non représentés, des moyens de reprise des particules et poussières qui s'y déposent; - une cartouche filtrante 4 solidaire du corps supérieur 1 au moyen d'une collerette annulaire 5. Ces différents éléments constituant l'appareil sont de forme circulaire, centrés sur un axe vertical et la cartouche filtrante 4 s'étend sensiblement pour moitie: dans le corps supérieur 1 et, au-dessus de la collerette 5. La partie superieure de la cartouche filtrante est constituée d'une coiffe 6 munie d'une buse 7 d'évacuation de l'air filtré; elle renferme le dispositif de décolmatage automatique dont il sera question plus loin. La cartouche filtrante 4 est constituée, d'une manière générale, d'une paroi ou enveloppe circulaire 8. A l'interieur de cette enveloppe 8 on trouve des manches de filtrage 9, disposées verticalement et tendues entre une plaque à trous 10 disposée a la partie superieure de l'enveloppe 8, au niveau de la coiffe 6, et une grille 11, située au- dessus de la chambre de sédimentation, maintenue par des tiges verticales 12 solidaires de la plaque a trous 10. - Dans la coiffe 6, au-dessus de la plaque à trous 10, on trouve un système de décolmatage automatique 13 constitué de plusieurs rampes fixes 14 qui injectent de l'air comprimé, dans les manches verticales 9, de façon à provoquer un décollement des particules de poussière agglutinées sur la surface externe des manches 9. On a représenté, figure 1, des moyens qui - permettent de réduire la vitesse ascensionnelle de l'air à l'entrée de la cartouche filtrante 4. Ces moyens consistent en des perforations 15 réalisées dans la partie basse 16 en - 6 - forme de jupe, de l'enveloppe 8 de la cartouche 4. Les trous, ou perforations 15, sont régulièrement repartis sur la jupe de l'enveloppe 8. Leur diamètre est fonction du type de poussieres rencontrées. Ces trous 15 constituent également un étage supplémentaire de filtration et notamment une filtration à choc. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la partie basse de l'enveloppe 8 est ouverte, laissant apparaître la partie inférieure des manches 9 dans le corps superieur 1; l'enveloppe 8 s'étend entre la coiffe 6 et la collerette 5. On remarque cependant figures 1 et 2, ainsi que figures 3 et 4, interposé entre l'entrée 17 du corps superieur 1 et la partie interne 18 de la cartouche filtrante comprenant les manches verticales 9, un ecran 19 qui s'étend sur un secteur circulaire depuis l'entrée de l'air à dépoussiérer jusqu'au quart ou au tiers environ de la circonference de la cartouche 4. Le but de cet écran 19 est de protéger la partie basse des manches disposées dans la zone d'arrivee de l'air à dépoussiérer contre des détériorations de toute sorte dues aux particules en suspension dans l'air. Cet écran 19 peut être constitué, figures 1 et 2, par la partie basse de l'enveloppe 8; le reste de la partie basse 16 de cette enveloppe 8 étant soit, figure 1, une jupe partiellement perforée qui s'étend sur un secteur cylindrique faisant les 2/3 ou les 3/4 du pourtour total de l'enveloppe, soit figure 2, une ouverture qui dégage totalement la partie basse des manches 9 et qui s'étend elle aussi sur les 2/3 ou les 3/4 du pourtour de ladite enveloppe 8. On a représenté, figure 3, sous la forme d'une section horizontale, la cartouche filtrante 4 dont l'enveloppe 8 ou jupe, est perforée d'une multitude de trous ; un ecran 19 masque une partie des trous 15 de l'enveloppe 8 au niveau de l'arrivée de l'air à depoussiérer. Cet écran 19, en forme de secteur cylindrique, peut être fixé verticalement à la collerette annulaire 15; il s'étend sur toute la hauteur de la partie inférieure de - 7 - l'enveloppe 8 disposée à l'intérieur du corps supérieur 1. Ceci permet en particulier de s'affranchir d'un problème de positionnement de la cartouche par rapport à l'arrivée de l'air à dépoussiérer. On a représenté figure 4 un autre mode de réalisation montrant l'écran 19 en forme de secteur cylindrique toujours, qui s'interpose directement entre l'entrée de l'air à dépoussiérer et les manches 9 disposées directement en regard de cette entrée 17. Dans cet exemple de réalisation l'enveloppe 8 de la cartouche filtrante ne s'étend pas sur toute la hauteur des manches 9. La partie inférieure des manches 9 est directement située dans le corps cylindrique 1. Du fait de la présence des perforations 15 ou de l'absence de jupe a la partie basse de la cartouche, l'air poussiereux arrive également radialement sur la partie basse des manches, sur une hauteur correspondant sensiblement à 1/3, la moitie, ou la hauteur totale desdites manches 9. Là partie basse 16 de la cartouche, c'est-a-dire la partie amont des manches filtrantes 9, comporte, pour l'introduction de l'air, une ouverture dont la surface est supérieure a la section de passage de l'air dans la partie supérieure de ladite cartouche, c'est-a- dire dans la partie aval des manches 9. Cette surface est plus ou moins importante selon le type de poussières et déchets à eliminer. On obtient ainsi une réduction notable de la vitesse ascensionnelle de l'air dans la cartouche filtrante, cette réduction est de l'ordre de la moitié. A titre d'exemple, on peut obtenir pour des appareils courants, avec une enveloppe dont la jupe est perforée, des vitesses ascensionnelles, de l'ordre de 1,7 m/seconde alors que dans le cas d'une enveloppe non perforée c'est-a-dire une introduction de l'air simplement par la partie basse de ia cartouche, des vitesses de 3,5 a 4 m par seconde. On obtient ainsi une meilleure efficacité des filtres et surtout la possibilité de fonctionner avec une perte de charge réduite de plus de 50 % pour un débit de - 8 - 3 2 l'ordre de 250 m3/heure et par m de surface filtrante. A titre indicatif, pour un appareil courant, la perte de charge peut atteindre 200 mm de colonne d'eau pour un débit de 180 m3/air et par m2 de surface filtrante. Un troisieme mode de réalisation est représente figure 5. L'appareil comporte un corps superieur 1 en forme de virole tronconique munie a sa partie superieure, d'une arrivee tangentielle 2 de l'air a filtrer. Le corps supérieur 1 surmonte une chambre de sédimentation 3 de forme conique, tel que représenté sur la figure 2. La cartouche filtrante 4 est solidaire du corps supérieur 1 au moyen d'une collerette annulaire 5 comme pour les deux modes de realisation précédents représentés figures 1 et 2. L'enveloppe 8 de la cartouche filtrante 4 se prolonge, dans le corps supérieur 1, sous la forme d'une jupe tronconique qui s'etend jusqu'a la partie basse des manches de filtrage 9. Cette jupe tronconique a, a sa partie superieure, c'est-a-dire sensiblement a mi-hauteur des manches de filtrage 9, un diametre equivalent a celui de l'enveloppe 8 de la cartouche filtrante et, a sa partie basse, au niveau de l'entrée de l'air à filtrer, un diamètre plus important, de l'ordre de 10 % de plus que le diamètre superieur, ce qui permet d'augmenter la surface d'entrée a la partie basse de la cartouche filtrante et par consequent de réduire la vitesse ascensionnelle de l'air dans cette partie de la cartouche filtrante. Comme il a été dit précédemment, le rendement et la tenue des filtres sont nettement améliorés ainsi que le rendement global de l'installation du fait d'une consommation d'énergie moindre. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnees dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernieres, et n'en limitent aucunement la portée. -9- - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de filtrage d'air dans un appareil du type cyclofiltre comportant une cartouche filtrante (4) à decolmatage automatique, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer dans la partie basse (16) de la cartouche filtrante (4) une réduction de la vitesse ascensionnelle de l'air. 2.- Procédé de filtration d'air, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste a limiter la vitesse moyenne ascensionnelle de l'air, dans la partie basse (16) de la cartouche filtrante à une vitesse inférieure à la vitesse de chute des particules au moment et après le décolmatage. 3.- Procédé de filtration d'air selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à réduire de plus de 50 % la perte de charge dans les filtres (9) de la cartouche filtrante. 4.- Cartouche filtrante pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, notamment dans un appareil de filtration d'air du genre cyclofiltre muni d'un dispositif de décolmatage automatique constitue: - d'un corps supérieur (1) à axe vertical comportant une arrivee tangentielle (2) de l'air à filtrer, - d'une chambre de sédimentation (3) disposée sous ledit corps superieur (1); laquelle cartouche filtrante (4) est équipée de manches de filtration (9) tendues verticalement entre ladite chambre de sedimentation (3) et une coiffe (6) o est évacué l'air filtré, laquelle coiffe renfermant le dispositif de décolmatage automatique (13) desdites manches, caracterisee en ce qu'elle comporte des moyens de réduction de la vitesse ascensionnelle de l'air a filtrer, lesquels moyens sont disposés à sa partie basse (16) au niveau de la partie amont desdites manches de filtration (9). 5.- Cartouche filtrante selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de réduction de la vitesse ascensionnelle consistant en au moins une 263 160 - 10 - ouverture aménagée au niveau de la partie amont des manches filtrantes (9) , laquelle ouverture offre une surface de passage pour l'air à filtrer, supérieure à la surface correspondante normalement disponible à la partie aval desdites manches (9). 6.- Cartouche de filtration selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte, dans le corps superieur, une jupe de forme cylindrique comportant au moins une ouverture latérale complementaire. 7.- Cartouche filtrante selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caracterisee en ce qu'elle comporte, dans le corps supérieur (1), une jupe comprenant une partie pleine (19) s'étendant devant l'arrivee (17) de l'air à dépoussiérer, et une partie ajourée au moyen de trous (15), sur le reste du pourtour. 8.- Cartouche filtrante selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caracterisee en ce qu'elle est associée a des moyens de protection de la partie basse des manches filtrantes (9), lesquels moyens sont constitues d'une tole pleine (19) formant écran devant l'arrivee tangentielle (17) de l'air à dépoussiérer. 9.- Cartouche filtrante selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte, dans le corps supérieur (1), une jupe de forme tronconique évasée au-dessus de la chambre de sédimentation (3).