Brevet FR2937264A1 — publié le 20100423

-2 Une première zone, en amont par rapport au flux gazeux, utilise un effet centrifuge dans un premier tube sur la paroi interne duquel les particules sont plaquées avant de tomber par gravité dans une trémie collectrice, puis une seconde zone en aval, met en jeu un effet électrostatique tout le long d'un second tube dont la paroi interne se comporte comme l'anode d'un électrofiltre cylindrique. Cette conception permet, en jouant sur les diamètres et longueurs des tubes de respecter les impératifs des deux principes avec une grande vitesse des gaz au niveau centrifugation et une faible vitesse conjuguée à un long temps de séjour au niveau électrostatique. Par ailleurs, l'un des problèmes posés pour l'exploitation en continu des électrofiltres est celui du nettoyage périodique des électrodes collectrices pour en chasser la poussière en évitant que celle-ci soit reprise dans le flux gazeux. La présente invention résout ce problème en permettant au tube anode et à l'électrode de vibrer avec une forte amplitude sans transmettre les vibrations aux autres parties grâce à l'utilisation d'un joint souple reliant le tube anode au corps de l'appareil, en inversant éventuellement sa polarité au moment du nettoyage et en isolant par un volet l'élément en cours de nettoyage. L'invention sera bien comprise à la lecture du descriptif qui suit et des dessins des planches annexées illustrant à titre d'exemples non limitatifs deux formes possibles d'exécution de l'invention. Sur le dessin de la planche 1/2, un dépoussiéreur selon l'invention est composé d'un tube amont (1) et d'un tube aval coaxial (2), d'un conduit (3) par où le gaz à traiter est admis tangentiellement à grande vitesse dans l'espace annulaire (4) constitué entre les deux tubes, d'un conduit (5) en sortie du tube aval (2), relié au circuit d'évacuation du gaz et d'une trémie inférieure (6) qui recueille les particules extraites du gaz. Durant leur parcours hélicoïdal dans l'espace (4) entre les deux tubes concentriques (1) et (2), les particules les plus lourdes sont plaquées par la force centrifuge sur la paroi interne du tube amont (1), échappent au flux gazeux lorsque celui-ci s'inverse pour pénétrer dans le tube aval (2) et tombent dans la trémie inférieure (6). Une électrode (7) alimentée en courant continu à haute tension par un câble (8) via un isolateur (9) est disposée axialement au centre et tout le long du tube aval (2). Cette électrode constitue la cathode du système et produit un effet "couronne" qui ionise les particules les plus fines, peu sensibles à l'effet centrifuge, donc toujours présentes dans le flux gazeux. Le tube aval (2) étant relié à la terre par un conducteur (10) il fait fonction d'anode ce qui attire vers lui les particules ionisées qui viennent se déposer sur sa face interne. Parvenu à l'extrémité du tube aval (2) le gaz est ainsi très bien dépoussiéré et peut sortir de l'appareil par le conduit (5). On remarquera que les dessins schématisent un tube aval (2) de grand diamètre offrant aux gaz une section de passage très importante par rapport à la section annulaire (4) pour illustrer le fait que si la vitesse dans la zone à effet centrifuge (11) est de l'ordre de 10 à 15 m/s, elle s'abaisse à environ 1 à 3 m/s dans la zone de capture électrostatique (12) en regard de l'électrode. La longueur de la zone de capture électrostatique (12) étant par ailleurs calculée pour que le temps de séjour des gaz y soit d'au moins '/2 seconde. Périodiquement il convient de décoller et de récupérer à la base de l'appareil les poussières déposées sur la face interne du tube aval (2). Pour cela des moyens (13) tels que des vibreurs ou des marteaux sont reliés au tube aval (2) et un joint souple (14) sépare mécaniquement le tube aval (2) du reste du dépoussiéreur. Lors des opérations de nettoyage ce joint souple (14) permet de faire vibrer uniquement le tube aval (2) et son électrode (7) avec une amplitude suffisante pour décoller les poussières. Le joint souple (14) étant également électriquement isolant, le tube aval (2) normalement relié à la terre par le conducteur (10) peut être momentanément rendu positif par ce même conducteur (10) tandis que l'alimentation de l'électrode d'ionisation (7) est coupée, dans ce cas l'attractivité du tube aval (2) sur les particules est supprimée. Enfin, pour éviter que des particules précédemment capturées soient reprises par le flux gazeux lors des opérations de nettoyage, il est prévu qu'un volet (15) placé par exemple dans le conduit (5) se ferme lors du processus afin de stopper la circulation du gaz et pour que la mise hors service périodique d'un élément du dépoussiéreur ne perturbe pas le fonctionnement global de l'installation il suffit de prévoir un élément de dépoussiéreur en surnombre par rapport au débit à traiter. Cet élément surnuméraire remplaçant alors celui qui se trouve en cours de nettoyage. Une autre forme de réalisation de l'invention est représentée sur le dessin de la planche 2/2. Dans ce cas un dépoussiéreur selon l'invention comporte une tuyère d'injection du gaz (16) pouvant être de section correspondante à celle du conduit qu'elle prolonge ou dans lequel elle s'insère. Au débouché de cette tuyère (16) un déflecteur (17) comportant des ailettes inclinées imprime au flux gazeux un mouvement hélicoïdal rapide permettant aux particules les plus lourdes d'être chassées vers l'extérieur par effet centrifuge. Le tube amont (1) entoure et prolonge co-axialement la tuyère (16), ainsi aussitôt après le déflecteur (17) les particules 2937264 -4 centrifugées vont se plaquer sur la paroi interne du tube amont (1) et échappent au flux gazeux qui suit globalement l'axe du tube. Sensiblement au dessus du déflecteur (17) le joint souple et isolant (14) assure la liaison et l'étanchéité avec le tube aval (2) dans l'axe duquel est placée l'électrode (7) qui ionise les particules encore présentes dans le flux gazeux. Ces 5 particules sont alors attirées par effet électrostatique par la paroi interne du tube aval (2) relié à la terre. Pour favoriser l'effet électrostatique on sait qu'il convient de diminuer le plus possible la vitesse du flux gazeux, c'est pourquoi le tube aval (2) comporte un renflement au niveau de l'électrode (7), afin d'offrir une plus grande section de passage des gaz dans la zone d'ionisation (12). 10 Dans tous les cas un dépoussiéreur à double effet selon l'invention comporte deux zones distinctes et consécutives (11) et (12). En suivant le sens de circulation, immédiatement après son admission dans l'appareil le gaz à épurer acquière une grande vitesse angulaire de circulation pour assurer la séparation des particules les plus lourdes par effet centrifuge, d'autre part, dans une seconde partie, en regard d'une électrode axiale (7) la vitesse de 15 circulation est réduite et le temps de séjour est long pour favoriser la séparation des particules plus légères par effet électrostatique. La présente invention dont les descriptions qui précèdent sont données à titre d'exemples non limitatifs trouve principalement ses applications dans le domaine du dépoussiérage et de l'épuration des effluents gazeux de toutes natures, en particulier pour l'épuration des fumées 20 de combustion de biomasse, des gaz de pyrolyse, etc. REVENDICATIONS1) Dépoussiéreur à double effet centrifuge et électrostatique caractérisé par le fait qu'il est constitué de deux zones distinctes et consécutives contenues à l'intérieur de tubes co-axiaux, qu'il comporte des moyens destinés à mettre en rotation le flux gazeux à épurer lors de son admission dans le tube amont (1) qui englobe la zone (11) ou s'exerce l'effet centrifuge et comporte une électrode à haute tension (7) placée dans l'axe et sur toute la longueur du tube aval (2) relié à la terre, dont la paroi interne constitue l'anode de la zone (12) ou s'exerce l'effet électrostatique. 2) Dépoussiéreur à double effet centrifuge et électrostatique selon la première revendication caractérisé par le fait que les moyens utilisés pour mettre en rotation le flux gazeux peuvent être une admission tangentielle des gaz dans un espace (4) constitué entre les deux tubes amont (1) et aval (2) concentriques ou bien un déflecteur (17) muni de pales placé au débouché d'une tuyère (16) d'injection des gaz coaxiale et précédant les tubes amont (1) et aval (2). 3) Dépoussiéreur à double effet centrifuge et électrostatique selon la première revendication caractérisé par le fait que le tube aval (2) en regard de l'électrode (7) est dimensionné pour que la vitesse du flux gazeux dans la zone (12) à effet électrostatique soit de l'ordre de 1 à 3 m/s et le temps de séjour d'au moins 1/2 seconde. 4) Dépoussiéreur à double effet centrifuge et électrostatique selon les revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (13) permettant de mettre en vibration le tube aval (2) et que la jonction de ce tube avec le corps de l'appareil se fait par un joint souple (14) permettant au seul tube aval (2) et à l'électrode (7) de vibrer avec une amplitude suffisante pour décoller les poussières. 5) Dépoussiéreur à double effet centrifuge et électrostatique selon les revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens permettant de couper l'arrivée de la haute tension sur l'électrode (7) et de rendre momentanément positif le tube aval (2) durant les opérations de nettoyage, le joint souple (14) étant aussi électriquement isolant. 6) Dépoussiéreur à double effet centrifuge et électrostatique selon les revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens tels que des volets (15) permettant de stopper la circulation du flux gazeux dans un élément pendant son nettoyage.