Dispositif de dépoussiérage d'un gaz chargé de poussières

Description

[0001] L'invention concerne un dispositif de dépoussiérage d'une veine de gaz chargée de poussières fines passant dans un champ électrique de tension élevée pour ioniser les particules, ce dispositif comportant une surface de guidage et un ensemble d'électrodes d'ionisation placées en regard de la surface de guidage et définissant avec celles-ci une succession de zones ionisées séparées par des zones non ionisées, la surface de guidage étant mise à un potentiel faible ou nul et les électrodes d'ionisation étant placées à un potentiel élevé.

[0002] On connaît principalement deux types de dispositifs de dépoussiérage, suivant les dimensions de l'installation. Il existe des installations de dépoussiérage de taille gigantesque constituées par des cylindres de grande hauteur, ayant une électrode d'ionisation en forme de fil. La différence de potentiel entre l'électrode et la surface du cylindre qui entoure l'électrode est de l'ordre de plusieurs centaines de kV. Ces installations nécessitent des précautions particulières pour leur mise en oeuvre, et sont destinées au dépoussiérage de débits de gaz très importants.

[0003] De telles installations ne conviennent pas pour dépoussiérer de petites quantités de gaz en particulier dans les installations de conditionnement d'air ou les installations industrielles de dimensions moyennes.

[0004] Il existe un second type de dépoussiéreurs destinés aux débits d'air moyens. Un tel dispositif est schématiquement représenté à la figure 1 qui montre un dispositif de dépoussiérage connu qui se compose d'un ensemble de plaques 1 définissant des couloirs parallèles, destinés à être traversés par la veine de gaz à dépoussiérer. A l'entrée de chaque couloir se trouve un fil d'ionisation 2 mis à une tension élevée par rapport à la tension des plaques 1 qui est en général la masse.

[0005] La différence de tension entre les fils 2 et les plaques 1 créent un champ électrique permettant d'ioniser plus ou moins les particules de poussières qui passent dans ce champ électrique. Ces particules ainsi chargées se fixent alors sur les plaques 1.

[0006] Pour avoir un dispositif de ce type, qui soit relativement efficace, il faut rapprocher très fortement les plaques 1 pour créer un champ électrique suffisamment intense entre les fils et les plaques sans être obligé d'appliquer un potentiel électrique trop important au fil 2. En général, la différence de potentiel entre les fils 2 et les plaques 1 est de l'ordre d'une dizaine de kV.

[0007] La pratique montre que ces dispositifs de dépoussiérage qui sont utilisés pour éliminer les particules fines en suspension dans les gaz, ne sont pas particulièrement efficaces et leur nettoyage est relativement délicat puisqu'il nécessite le démontage du groupe de plaques.

[0008] On connaît également d'autres dispositifs de dépoussiérage d'une veine de gaz chargée de poussières fines, conformément au brevet américain 1 440887. Suivant ce document opposé, on décrit un dispositif mettant en oeuvre un procédé dans lequel on crée une succession de zones dans lesquelles règne un champ électrique élevé de même sens, séparées par des zones dans lesquelles ne règne pas de champ électrique, ou un champ électrique faible et on guide une veine de gaz à travers cette alternance de zones ionisées et de zones non ionisées.

[0009] Suivant ce document opposé, les distances entre la partie conductrice positive et la partie conductrice négative sont évaluées à 1 centimètre pour 10 kV. Si l'on descend en-dessous de cette distance, il se crée des décharges disruptives conduisant à un non fonctionnement de l'appareil. Les distances décrites dans ce document antérieur ne permettent pas d'obtenir un champ électrique intense d'où un rendement moindre.

[0010] La présente invention a pour but de créer un dispositif de dépoussiérage d'un rendement important dans lequel s'exerce pleinement l'effet «Corona» avec un champ électrique intense permettant d'obtenir un appareil sécurisant avec une émission d'ozone négligeable.

[0011] La présente invention se propose également de créer un dispositif de dépoussiérage permettant un dépoussiérage très efficace par des moyens simples, susceptibles de se nettoyer facilement.

[0012] A cet effet, l'invention concerne un dispositif selon la revendication 1.

[0013] Un ensemble de tels dispositifs de dépoussiérage peut être regroupé en batterie à l'intérieur d'un caisson de façon à fonctionner en parallèle. Cette réalisation en forme de caisson permet un double fabrication modulaire à la fois pour les dispositifs de dépoussiérage proprement dits et pour les caissons regroupant un certain nombre de tels dispositifs de dépoussiérage. Cela facilite la fabrication et la gestion des stocks tant des pièces neuves que des pièces de rechange tout en permettant d'adapter l'invention à des débits de gaz à dépoussiérer variant dans des proportions très grandes.

- La fig. 1 est un schéma d'un dépoussiéreur électrostatique connu,

- La fig. 2 est un schéma de principe d'un dispositif de dépoussiérage, selon l'invention,

- Les fig. 3 et 4 sont des vues en perspective et en coupe d'un dispositif selon l'invention.

- La fig. 5 est une vue plus détaillée d'une batterie de dispositif de dépoussiérage, selon les figures 3 et 4.

- La fig. 6 est une vue en coupe selon VI- VI de la batterie de la figure 5.

[0014] La figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de dépoussiérage, selon l'invention.

[0015] Le dispositif de dépoussiérage, selon l'invention, destiné à dépoussiérer une veine de gaz chargée de fines particules de poussières et dont les particules les plus grosses ont déjà été enlevées par un filtre mécanique, se compose d'une plaque de guidage 3 de la veine de gaz circulant dans le sens de la flèche A le long de la plaque 3. Cette plaque peut être plane ou courbe. En regard et à une certaine distance de la plaque 3 se trouvent des fils d'ionisation F₁, F₂, F_n portés par des supports S₁, S₂, S_n.

[0016] La plaque de guidage 3 est à un potentiel V₀ et les fils d'ionisation F_I, F₂... F_n sont à des potentiels V_I, V₂, V_n. En général, le potentiel V_o est celui de la masse et les potentiels V_I, V₂, V_n qui peuvent être égaux ou voisins sont de s potentiels relativement élevés de l'ordre de la dizaine de kV.

[0017] Entre les fils d'ionisation F,, F₂ ... F et la plaque de guidage 3 se forment des secteurs d'ionisation sensiblement triangulaires S₁, S_s ... S_n.

[0018] La veine de gaz guidée par la plaque de guidage 3 passe dans les différents secteurs S₁, S₂... S_n, ces secteurs S₁, S₂... S_n alternant avec des zones Z₁, Z₂, Z_n qui ne sont pas ionisées. Il y a ainsi une alternance de zones ionisées et de zones non ionisées.

[0019] La veine de gaz A traverse ainsi cette succession alternée de zones ionisées et de zones non ionisées et les particules se chargent d'électricité. Suivant les caractéristiques physicochimi- ques des particules, l'intensité des champs électriques dans les zones d'ionisation, etc...., les particules se chargent plus ou moins rapidement et se détachent de la veine de gaz suivant les flèches B, C et D pour se coller à la paroi 3.

[0020] Les figures 3 et 4 montrent un mode de réalisation d'un dispositif de dépoussiérage mettant en oeuvre le principe général, selon la figure 2.

[0021] A la figure 3, la surface de guidage de la veine de gaz est constituée par un tube, par exemple cylindrique 4 qui contient deux fils d'ionisation 5, 6 mis au potentiel V₁, la surface intérieure du tube 4 ou l'ensemble du tube 4 étant à un potentiel V_o.

[0022] On obtient ainsi deux secteurs d'ionisation 7 et 8.

[0023] Par l'impulsion communiquée à la veine de gaz à l'entrée dans le tube 4, cette veine de gaz décrit un chemin en spirale si bien que la veine de gaz traverse les secteurs d'ionisation 7 et 8 plusieurs fois; comme décrit précédemment, les particules se chargent d'électricité à la traversée des secteurs d'ionisation 7 et 8 et lorsque la charge est suffisante, les particules de poussières se collent à la paroi du tube 4.

[0024] Ce mouvement de la veine de gaz est représenté schématiquement dans la vue en coupe de la figure 4 qui montre la trajectoire 9 d'une particule 10. En fait, il s'agit d'un schéma simplifié puisque rares sont les particules qui se chargent suffisamment à la traversée d'un seul secteur pour se coller à la paroi du tube 4.

[0025] Bien que, dans l'exemple de réalisation des figures 3 et 4, le tube ne comporte que deux fils d'ionisation 5 et 6, le nombre de tels fils peut être augmenté suivant la nature des gaz à traiter, etc.

[0026] Les figures 5 et 6, quatre dispositifs de dépoussiérage, tubulaires 11 sont placés à l'intérieur d'un caisson 12. Chaque tube 11 contient un support 13 portant par exemple deux fils d'ionisation 14. Le support 13 à section en forme de H est disposé suivant l'axe du tube 11 en étant maintenu dans celui-ci par une butée en forme de doigt 15, isolante, maintenant l'écartement approprié par rapport à la paroi du tube 11.

[0027] L'entrée 16 de la veine de gaz à dépoussiérer dans le caisson 12 est située sur le côté. La veine de gaz circule dans le sens des flèches A, le long des parois extérieures des tubes 11, en descendant (selon la figure 5) pour traverser d'abord un grillage 17 qui retient les particules les plus grosses puis remonter (flèche B) à travers un déflecteur cyclone 18 constitué par une hélice montée libre en rotation, et pénétrer à l'intérieur des tubes 11 pour être ionisée et dépoussiérée. La veine de gaz remonte dans les tubes 11 suivant les flèches C pour sortir de ces tubes par le haut. Pour éviter le courtcircuit de la veine de gaz, la partie supérieure des tubes 11 est reliée de façon étanche à une plaque 18 elle-même fixée de façon étanche dans le caisson 12.

[0028] En partie haute se trouve un ventilateur 19 de mise en circulation de la veine de gaz.

[0029] Les figures 5 et 6 montrent la juxtaposition de deux telles batteries à quatre dispositifs dépoussiéreurs.

[0030] Des essais de dépoussiérage ont été faits à l'aide d'un prototype. Ces essais ont consisté à compter le nombre de particules dans 5 litres d'air avant et après filtration. Ce double comptage à permis de donner par différence et par catégorie de diamètre de particules l'efficacité de l'appareil. Cette efficacité est comprise entre 98 et 99,7%, suivant la dimension des particules. Les résultats des mesures sont consignés dans les tableaux 1, et 3 ci-après:

Dans ces tableaux les particules sont comptées suivant leur diamètre (seuil de diamètre) mesuré en micromètre. L'efficacité de la filtration correspond pour 100 particules d'entrée, au nombre de particules enlevées par filtration. L'efficacité correspond ainsi à la différence du nombre de particules d'entrée diminué du nombre de particules de sortie, rapporté à 100 particules.

Revendications

1. Dispositif de dépoussiérage d'une veine de gaz chargée de poussières fines passant dans un champ électrique de tension élevée pour ioniser les particules, ce dispositif comportant une surface de guidage et un ensemble d'électrodes d'ionisation placées en regard de la surface de guidage et définissant avec celles-ci une succession de zones ionisées séparées par des zones non ionisées, la surface de guidage étant mise à un potentiel faible ou nul et les électrodes d'ionisation étant placées à un potentiel élevé, dispositif caractérisé en ce que la surface de guidage (3) est une surface cylindrique (11) et les électrodes d'ionisation (S_l, S₂ ...) sont constituées par des fils (5, 6) placés à l'intérieur du tube (4) formé par la surface cylindrique (11) à une distance déterminée de celui-ci pour former des zones (7, 8) assimilables à des secteurs de cercle, la veine de gaz décrivant un chemin en spirale dans la zone géométrique déterminée par les secteurs d'ionisation.

2. Dispositif de dépoussiérage formé d'un ensemble de dispositifs de dépoussiérage conforme à la revendication 1 précédente, caractérisée en ce que les dispositifs de dépoussiérage tubulaires (11) sont regroupés dans un caisson (12) avec des axes parallèles et contiennent intérieurement des supports (13) pour les fils d'ionisation (14) parallèlement à l'axe des tubes (11).

3. Dispositif conforme à la revendication 2 précédente, caractérisée en ce que l'entrée des tubes (11) est munie d'un déflecteur (18) communiquant à la veine de gaz un mouvement hélicoïdal à l'intérieur du tube (11) correspondant pour faire couper les secteurs ionisés plusieurs fois par la veine de gaz.

4. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 et 3 précédentes, caractérisée en ce que le support d'électrode (13) est un support de section en forme de H, tenu dans une position centrale à l'intérieur du tube (11) par des organes d'écartement (15) isolants.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Entstauben eines mit Feinstäuben beladenen Gasstroms beim Durchgang durch ein elektrisches Hochspannungsfeld zur Ionisierung der Partikel, bestehend aus einer Führungsfläche und einer Anordnung von lonisierungselektroden, die gegenüber der Führungsfläche angeordnet sind und mit dieser eine Folge ionisierter Zonen definieren, die von nichtionisierten Zonen getrennt sind, wobei die Führungsfläche an ein schwaches Potential oder ein Nullpotential gelegt ist und die lonisierungselektroden an ein hohes Potential gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (3) aus einer zylindrischen Fläche (11) besteht und die lonisierungselektroden (S₁, S₂...) von Drähten (5, 6) gebildet sind, die im Inneren des von der zylindrischen Fläche (11) gebildeten Rohres (4) an einem bestimmten Abstand von diesem zur Ausbildung von an Kreissektoren angenäherten Zonen (7, 8) angeordnet sind, wobei der Gasstrom eine spiralförmige Bahn in dervon den lonisierungssektoren bestimmten geometrischen Zone beschreibt.

2. Entstaubungsvorrichtung, gebildet aus einer Anordnung von Vorrichtungen gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Entstaubungsvorrichtungen (11) achsparallel in einem Gehäuse (12) angeordnet sind und in ihrem Inneren Abstützungen (13) für die lonisierungsdrähte (14) parallel zur Achse der Rohre (11) enthalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass der Rohre (11) mit einer Leitplatte (18) versehen ist, die dem Gasstrom eine schraubenlinienförmige Bewegung im Inneren des entsprechenden Rohres (11) vermittelt, damit die ionisierten Sektoren mehrere Male vom Gasstrom geschnitten werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenabstützung (13) aus einer Abstützung mit H-förmigem Querschnitt besteht, der von isolierenden Abstandsorganen (15) in einer mittleren Position im Inneren des Rohres (11) gehalten ist.

Claims

1. A dedusting device for a gas vein charged with fine dust passing in a high tension electric field to ionize the particles, said device comprising a guiding surface and an assembly of ionization electrodes placed facing the guiding surface and defining with them a succession of ionized areas separated by non-ionized areas, the guiding surface being raised to low or nil potential, and the ionization electrodes being raised to a high potential, said device being characterised in that the guiding surface (3) is a cylindrical surface (11) and the ionization electrodes (S_l, S2...) are formed by wires (5, 6) placed inside the tube (4) formed by the cylindrical surface (11) at a specific distance from the latter to constitute areas (7, 8) which can be assimilated to sectors of a circle, the gas vein describing a spiral path inside the geometrical area defined by the ionization sectors.

2. A dedusting device constituted by an assembly of dedusting devices according to foregoing claim 1, characterised in that the tubular dedusting devices (11) are regrouped in a box (12) with parallel axes, and have inside them supports (13) for the ionization wires (14) parallel with the axis of the tubes (11).

3. A device in accordance with the preceding claim 2, characterised in that the inlet to the tubes (11) is provided with a deflector (18) imparting to the gas vein a helical movement inside the corresponding tube (11) to cause the ionized sectors to be cut several times by the gas vein.

4. A device according to either of the foregoing claims 2 and 3, characterised in that the electrode support (13) is a support of H-shaped section, held in a central position inside the tube (11) by insulating spreading part members.

Dessins