BE551613A - - Google Patents

Description

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   La présente invention a pour objet un procédé permettant d'épurer un gaz des matières qui s'y trouvent en suspension de manière beaucoup plus efficace que celà n'était possible suivant les procédés de séparation électrique connus jusqu'à présent. Suivant ce procédé, 

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 on peut d'une part épurer avec le même   érectrofiltre   et dans la même unité de temps une quantité de gaz plusieurs fois plus-grande et réaliser d'autre part la séparation de particules beaucoup plus'petites qu'il n'était pos- sible de le-faire normalement avec les. électro-filtres'. 



  Par exemple, on réussit à séparer lettrés petites par- ticules qui servent de base aux noyaux de condensation au moment de la formation du brouillard. 



   La demanderesse a fait déjà connaître qu'il est possible d'épurer un gaz de ses-plus fines particules (qui ne pouvaient pas être séparées normalement, par. les électrofiltres d'usage courant) à condition   d'ajouter   au gaz une substance sous forme de vapeur, et de la. soumettre à la condensation en même temps que les particules en question, en augmentant ainsi le diamètre actif de ces dernières et leur pouvoir de séparation..Mais.un tel processus réclame également, en dehors de la-substance additionnée, une consommation d'énergie pour l'évapaation et la condensation, et son exécution exige des installa- tions spéciales.

   Par contre, le procédé conforme à l'in- vention réalise une augmentation du volume des. particules,      sans exiger l'addition de substances spéciales, en faisant appel à certaines mesures, qui doivent de toute façon être prises afin d'accroître le rendement de filtrage du gaz à épurer.- 
L'invention est basée sur la constatation que 

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 la séparation des particules   -le   même genre, taille et charge électrique, suspendues dans le gaz, dépend prin-      cipalement, pour un champ électrique ayant un comporte- ment constant dans le système à électrodes, de la durée de l'action de c e champ sur les particules. Lorsque les dimensions des électrodes restent constantes, cette durée ou temps de séjour est inversement proportionnelle à la vitesse des particules.

   Les longues durées de sé- jour, c'est-à-dire des vitesses réduites du courant, pré- sentent l'avantage de soumettre le courant à des conditions essentiellement laminaires, avec faible perte de vitesse radiale, et contribuant, par suite de l'absence de la turbulence, à l'augmentation de la probabilité de la séparation et à la diminution de la résistance au passage du courant dans le séparateur. Lorsque les conditions telles que le débit de gaz et les dimensions des élec- trodes restent constantes, la vitesse du courant peut être/abaissée par la compression du gaz, car elle est in- versement proportionelle à la pression du gaz. Il en résulte un rapport directement proportionnel entre la durée de séjour et la pression du gaz.

   Les efforts de      frottement, agissant sur les particules au cours de leur déplacement dans le champ électrique ne changent, sous l'effet de la compression du gaz porteur et du fait que le frottement interne ne dépend pas de la pression, que 

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   lorwque   de fortes élévations de température se font sentir pendant la compression du gaz, ce qui peut toutefois être facilement évité. 



   Dans de nombreux cas, le gaz est déjà comprimé d'avance, mais on l'utilise lorsqu'il est détendu. C'est alors que le filtrage à l'état de compression, suivant l'invention, présente de gros avantages, car pour un même filtre l'on peut obtenir dans certains cas un rende- ment de séparation de loin supérieur, ou pour le même degré de séparation, l'on peut épurer par la même in- stallation de filtrage des quantités de gaz de beaucoup plus grandes. 



   Lorsque la charge électrique est communiquée aux particules suspendues au moyen d'un ionisateur radio- actif, on doit compenser, pour une section transversale constante de la chambre servant au chargement électrique, la diminution de la portée, inversement proportionnelle à l'augmentation de la pression, par l'utilisation d'un émetteur radioactif à portée plus grande. Toutefois, au lieu d'utiliser un émetteur radioactif de portée plus grande, on peut également diviser la chambre de charge- ment électrique, et aussi la préparation radioactive, de manière à répartir une multitude d'ionisataars de façon uniforme le long de la section transversale de la chambre de chargement électrique. 



   L'invention est égaleront basée sur une autre constatation, selon laquelle, en cas d'utilisation 

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 d'ionisateurs radioactifs, la charge électrique des particules est influencée par les changement de potentiel intervenant le long des cloisons séparatrices de la chambre de chargement électrique. Ces cloisons sont donc fabriquées en un matériau isolant et sont, dans certains cas, partiellement pourvues sur leur face intérieure, suivant la forme de champ électrique nécessaire à la, chambre de chargement de garnitures métalliques jouant le rôle d'électrodes. Au cas où le gaz serait pulvérisé au moyen d'un liquide conducteur, les cloisons seraient fabriquées, selon l'invention en un matériau hydrofuge, comme par exemple les silicones, ou   recouvertes   d'un revêtement hydrofuge. 



   On va maintenant décrire en détail divers modes de réalisation d'installations pour la mise en oeuvre d u procédé selon l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels les figs. 1, 2,3 sont des coupes longitudinales de ces installations. 



   Dans l'installation de la figure 1, la chambre de chargement électrique 1 et le système séparateur à électrodes 2 sont entourés d'une enveloppe 2 en silicone, qui est encastrée, au moyen d'une bague 4 assurant l'é- tanchéité aux gaz, dans un tuyau de pression métallique 5. Dans l'installation représentée à la figure 2, on a prévu un vase de pression 6 à la place du tuyau 5, ce vase étant fixé de façon ét-anche par des vis à la tête Cette dernière porte le tube isolant 10 qui entoure 

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 la chambre de chargement électrique et le filtre 9. Le gaz à épurer pénètre en Il dans l'espace intermédiaire 12 et, après avoir subi une inversion de la direction du courant à l'intérieur du tube islant, passe par la chambre de chargement électrique 8 et le filtre 9, pour l'échapper enfin épuré en 13 de l'installation. 



   Lorsque le gaz à épurer contient des quantités assez importantes de gouttelettes, il est utile que l'appareillage ait une position verticale. Dans cette position, une faible partie des gouttelettes se dépose sur les parois de la chambre de chargement électrique et les quantités de liquide séparées dans le filtre sur les électrodes peuvent s'écouler en même temps vers l'arête inférieure des électrodes. Il se forme en ce point des gouttes, qui tombent à travers la chambre de chargement électrique et s'accumulent dans la partie la plus basse du vase 6. Le liquide ainsi accumulé peut être vidangé au moyen du robinet   14.   



   Lorsque les gouttes de liquide tombent à travers la chambre de chargement électrique, la feuille radio- active peut dans certains cas se recouvrir d'une couche liquide et provoquer ainsi une absorption du rayonnement ionisateur. On peut éviter celà en faisant pénétrer le gaz de haut vers le bas (admission du gaz en 13) dans la chambre de chargement électrique   15   occupant une position centrale, comme il est   re@   mésenté dans la figure 3, et en disposant le système de séparation à électrodes 16 

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   dans;l'espace   annulaire délimité entre le tube isolant 17 et le vase de pression 6. La garniture annulaire d'étanchéité 18 maintient l'écartement entre le tube isolant et le système à électrodes. 



   Dans la figure 3,   lionisateur   est représenté par une feuille radioactive 19 qui est disposée sur l'extrémité du câble central de support 20. Le champ de rayonnement de la feuille est sensiblement conique, la pointe du cône étant située dans la feuille-même. Il s'avère alors qu'il est possible de créer à l'aide de l'électrode cylindrique 21 et de l'électrode en toile métallique 22 une répartition da l'ionisation de la      chambre de chargement'électrique 15, qui provoque un chargement unipolaire de toutes les particules de matiè- re se trouvant en suspension. Les différences de potentiel entre la feuille 19 et les électrodes 21 et 22 doivent toutefois être déterminées particulièrement, suivant leur disposition géometrique.

   Il n'est pas non   plus,nécessaire   que le rayonnement conique atteigne l'électrode 21, car cette électrode attire vers l'extérieur les ions produits à l'intérieur du cône, de sorte qu'en réalité toute la section transversale du tube contient des ions chargeant électriquement les particules étrangères. 



   Le rayon du tube   17   peut être d'ailleurs plus grand que la portée de l'émetteur radioactif, comme cela a été, mentionné. Mais lorsqu'on passe à des pressions de 

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 gaz plus élevées, on est souvent obligé, par suite de la diminution de la portée de l'émetteur en rapport avec la pression, pour une même surface transversale, d'effec- tuer une répartition des ionisateurs dans l'espace. Une telle disposition des ionsateurs est représentée à la figure 1.

   Afin de permettre d'appliquer le principe re- produit par la figure 3 aussi en cas d'élévation de la pression au triple, on a prévu ici sept feuilles ionisa- trices 23, à la place d'une seule feuille 19, les feuilles en question étant chacune placée sur un axe d'une élec- trode en forme de nid d'abeille   24.   Les sept électrodes hexagonales se réunissent en un rayon d'abeilles qui remplit presque complètement la section transversale du tube 3. Les électrodes hexagonales servent, avec l'é- lectrode commune en toile métallique 25 (qui peut par exemple être représentée par la surface frontale même de l'électrofiltre 2), comme d'ailleurs l'électrode cylindrique de la figure 3, à créer sur les feuilles ionisatrices le champ électrique déjà mentionné.

   Les feuilles 23, fixées aux câbles d'attache 26, présentent le même potentiel, qui leur est transmis par la bague d'attache 28, servant simultanément au montage de feuilles. 



   Les différentes électrodes peuvent être bran- chées à un réducteur de tension à résistance 29, de manière à assurer l'alimentation en courant à l'aide d'une seule source électrique, mise à la terre sur l'un 

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 de ses côtés. La tension est amenée par l'entremise de 'l'isolateur 30, qui est disposé de façon appropriée sur la face balayée par l'air filtré Dans la disposition de la figure 2, l'amenée de la tension au système de séparation à électrodes s'effectue à travers des ressorts de contact 32 logés dans le bloc isolant 31, afin de per- mettre ainsi de dévisser le tube isolant 10 de la tête 7 et le remplacement du filtre séparateur 9. 



   Lorsqu'on soumet à la séparation des matières liquides, ce qu'on peut faire sans difficulté avec le procédé décrit ci-dessus, comme il sera montré plus loin, le remplacement, du filtre prévu dans les con- structions des figures 2 et 3 devient superflu, car le nettoyage de l'ensemble du filtre est assuré à condition de choisir l'écartement des électrodes du système sépa- rateur supérieur à celui où le liquide resterait suspendu par suite des forces capillaires. 



   A cet avantage du procédé décrit ci-dessus s'ajoute encore l'avantage mentionné déjà au début, à savoir que même les plus petites particules, qui pro- voquent sous forme de noyaux de condensation la formation de gouttelettes de brouillard au moment où le   gaz   subit la saturation par la vapeur d'eau (ou autres vapeurs), sont éliminées du gaz.

   La vapeur non saturée présente dans le gaz est très rapidement saturée grâce à la com- pression, car avec cette dernière la pression de la vapeur s'élève dans la même proportion que la pression 

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 du gaz, en atteignant bien vite la pression de saturation qui correspond à la température du gaz   comprimé. @@   peut facilement démontrer que dans la chaudière de pression , un compresseur règne toujours une humidité relative de 100% et qu'une condensation de la vapeur en excès inter- vient sur les parois et les noyaux de condensation lors- que le   gz   possède, avant la compression et à la tempé- rature t, une humidité relative donnée par la relation:

   
 EMI10.1 
 
Dans cette formule p désigne la pression du gaz avant la compression, pK la pression résultant de la com- pression, 11s (t) la pression de saturation de la vapeur d'eau à la température t du gaz avant la compression et   ils (tK) la pression de saturation de la vapeur d'eau    à la température tK du gaz comprimé. Pour une température ambiante de 20 C, une température   tK   du gaz comprimé de 27 C et une compression allant de une à cinq atmosphères, il se produit toujours une condensation pourvu que l'humidité relative du gaz avant la compression soit      supérieure à 31%. 



   Attendu que l'air atmosphérique, sauf rares exceptions, présente toujours une humidité de loin plus élevée, l'air comprimé par un compresseur à 4 atmosphères et passant par un filtre fonctionnant sous cette pression, serait libéré automatiquement de ses plus petites parti- cules, au moyen desquelles la vapeur d'eau arrive à se condenser pour une humidité relative de 100%. Selon 

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 l'expérience, la condensation autour de ces noyaux se trouve facilitée si l'on refroidit le gaz entre le com- presseur et le vase de pression et si l'on fait passer le gaz, peu avant son admission dans le vase de pression, à travers un rétrécissement derrière lequel il subit une détente. On diminue ainsi la condensation sur les parois de la chaudière et augmente celle qui se produit autour des noyaux. 



   Revendications : 
 EMI11.1 
 -;crec.;e;.;cea;yc^cF:;r.;c:;c;cy;c;c;c;cc.;,c;c ;ee;a;e;c;c>c 
1. Procédé destiné à séparer d'un gaz les ma- tières s'y trouvant en suspension, caractérisé en ce qu'il consiste à comprimer le gaz et à l'introduire dans un électrofiltre dans cet état.

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il consiste à diriger le gaz, avant de l'admettre dans l'électrofiltre, dans un vase de com- pression et à amener le courant qu'il forme à se détendre grâce au rétrécissement de la section transversale du tube d'amenée, peu avant son admission dans le vase de pression. <Desc/Clms Page number 12>

   3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à amener partiellement à se détendre, avant, son admission dans la chambre de chargement électrique de 1'électro-filtre, grâce au ré- trécissement de la section transversale du tube d'amenée conduisant à ladite chambre.

   4. Procédé suivant la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il consiste à éviter la vaporisation ultérieure du brouillard formé par la condensation autour des noyaux de condensation en r efroidissant au préalable le gaz admis dans le vase de pression.

   5. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à éviter la condensation de la vapeur d'eau sur l'enveloppe de l'électroçfilt re en refroidissant le gaz, avant son admission dans ladite enveloppe, à la température de cette dernière.

   6. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à éviter la condensation de la vapeur d'eau sur l'enveloppe de l'électro-filtre en réchauffant ladite enveloppe à une température supérieure à celle du gaz.

   7. Appareil pour la mise en oeuvre du procéa- suivant l'une des revendications précédentes et destiné à séparer d'un gaz les matières s'y trouvant en suspen- sion, caractérisé par le fait qu'il comporte un ionisateur et un séparateur électro-statique logés dans une chambre de compression, l'ionisateur présentant au moins une <Desc/Clms Page number 13> préparation radioactive disposée en forme de couche sur une plaque de base métallique dans une chambre d'ionisa- tion située en amont du séparateur et émettant un rayonne- ment dans le sens aval, les dimensions de cette prépara- tion étant faibles par rapport à la largeur de la chambre d'ionisation et sa portée étant, pour la pression de gaz choisie, égale ou inférieure à :;

   on . écartement radial de la paroi interne de la chambre a'ionisation, un champ électrique de forme sensiblement conique ne provoquant pas de décharge luminescente étant créé au-dessus de la plaque de base.

   8. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque qui porte la préparation est disposée sur l'extrémité libre d'un câble métallique qui pend dans la chambre d'ionisation dans le sens de la direction du courant, cependant que le champ électrique susmentionné est engendré dans l'ionisateur au moyen d'une première électrode entourant la préparation le long de la paroi intérieure de la chambre d'ionisation et d'une électrode auxiliaire, isolée de la première, placée trans- versalement sur le trajet du gaz et en aval de la prépa- ration. @ 9.

   Appareil suivant la revendication 8, carac- térisé en ce que la surface équipotentielle de l'électrode 'auxiliaire est.constituée par la face frontale du système séparateur à électrodes disposé en aval de l'ionisateur . et coaxialment à ce dernier, en communiquant par rapport <Desc/Clms Page number 14> à l'ionisateur, à l'une des électrodes de ce système, que l'on fait dépasser un peu dans le sens amont l'autre élec- trode du même système, la tension nécessaire à la création du ,'.amp électrique conique.

   10. Appareil suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce que l'électrode auxiliaire est une électrode en toile métallique, placée transversalement par rapport au courant de gaz entre la première électrode et le système séparateur à électrodes.

   11. Appareil suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce que les parois ae la chambre d'ionisation sont formées par un tube isolant, sur la face intérieure duquel est appliquée ladite première électrode.

   12. Appareil suivant la revendication 7, ca- ractérisé en ce que la chambre d'ionisation est consti- tuée par un tube dont le rayon est notablement supérieur à la portée que présente la préparation radioactive utilisée pour la pression de gaz choisie, cependant que l'ionisateur est formé par une série de préparations radio-actives sous forme de couches montées sur des plaques de base métalliques et rayonnant dans le sens aval du courant, chacune de ces préparations étant disposée, au moyen d'un câble d'attaché inséré axialement, sur l'axe d'une électrode en j'orne de nid d'abeilles et chacune étant de dimensions réduites par rapport à celles du nid d'abeilles respectif,

   les différents nids d'abeilles étant réunis comme dans un rayon d'abeilles et remplissant dans leur <Desc/Clms Page number 15> ensemble presque complètement la section transversale 'du tube de l'ionisateur, en engendrant par leur action et au moyen d'une électrode auxiliaire commune, isolée et placée en aval dans le courant de gaz, un champ élec- trique de forme conique au-dessus de chaque plaque de base.

   13. Appareil suivant la revendication 7, ca- ractérisé en ce que l'ionisateur et le système séparateur à électrodes sont disposés l'un derrière l'autre dans le sens-de la direction du courant de gaz dans un tube iso- lant ou'seulement très peu conducteur, étanche au gaz, mais non résistant à la pression.

   14. Appareil suivant la revendication 13, ca- ractérisé en ce que le tube où logent l'ionisateur et le système séparateur à électrodes est contenu lui-même dans un autre tube métallique résistant à la pression, en pré- voyant entre les tubes un espace intercalaire et une garniture constituée par une garniture annulaire à'étan- chéité.

   15. Appareil suivant la revendication 7, ca- ractérisé en ce que l'ionisateur du filtre est disposé à l'intérieur d'un tube étanche de gaz, et le.système séparateur à électrodes entours cet ionisateur en ména- geant un espace intercalaire et en prévoyant une garniture d'étanchéité constituée par un anneau en forme d'enveloppe cirnulaire, le gaz parcourant le système séparateur à électrodes après avoir passé sur l'ionisateur et avoir inversé la direction de son courant. <Desc/Clms Page number 16>

   16. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'écartement des électrodes du système séparateur du filtre est déterminé suivant les @esoins et de manière à permettre au liquide déposé de constituer une pellicule liquide et de s'écouler du système à électrodes en formant des gouttes.

   17. Appareil suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le tube où est logé 1'ionisateur du filtre et les pièces isolantes de support du système séparateur à électrodes sont faits en matériaux hydro- fuges.