La présente invention a pour objet des filtres à gaz
et plus particulièrement des filtres destinés à éliminer de fines particules, de gaz chauds.
Le nettoyage des gaz dans les installations industrielles, par exemple des gaz sortant des cheminées de foyers ouverts,' constitue un problème grave et urgent, spécialement dans les régions industrielles à population dense, et les filtres connus ne satisfont pas aux exigences admises d'une élimination à 95 % des contaminants. Le problème est même rendu plus aigu lorsque les gaz sont chauds, puisque la fumée s'échappe des foyers à
des températures comprises environ entre 600*0 et ÔOO[deg.]C et que même l'existence de chaudières de récupération ne réduit de <EMI ID=1.1>
filtres.mécaniques faits en matière résistant aux températures élevées ont une durée d'utilisation courte et par suite doivent être remplacés fréquemment, ce qui rend leur usage non économique, en plus du fait que de tels filtres réfractaires n'éliminent pas des fumées dont les dimensions de particules sont généralement inférieures à 0,5 micron. Des tentatives ont également été faites pour agglomérer les particules de fumées inférieures au micron et faire passer ensuite ces fwnées à travers divers filtres mécaniques. On a proposé d'impartir un mouvement continu aux lits filtrants pour leur maintenir une grande efficacité et éviter le colmatage de la matière réfractaire, mais de tels filtres nécessitent des appareils coûteux, compliqués et volumineux.
La laine minérale est la matière préférée pour constituer les lits filtrants réfractaires, bien qu'elle ne possède pas en fait une résistance
à la traction suffisante en raison de sa fragilité et de son incapacité à supporter les vibrations auxquelles le filtre
est soumis. On surmonte cette difficulté en prévoyant un ou plusieurs écrans en fil métallique, mais il a également été proposé d'imprégner le matelas filtrant d'un milieu approprié pour maintenir le degré désiré de porosité. Toutefois de
tels matelas filtrants doivent également être remplacée après une durée d'usage relativement courte, car les gaz chargés pénètrent dans les pores du matelas et les particules solides s'y accumulent au moins en partie, ce qui a pour résultat de réduire la porosité et de créer par la suite une résistance plus forte au passage des gaz.
Le filtre suivant l'invention fournit une solution satisfaisante aux problèmes énumérés ci-dessus, en ceci que:
<EMI ID=2.1>
longues durées; b) il est de résistance suffisante pour supporter les contraintes mécaniques; c) il évite le colmatage du matelas filtrant réfractaire par l'élimination de la matière solide avant l'entrée des gaz dans le matelas proprement dit; d) il permet de façon simple et appropriée l'élimination des contaminants séparés; e) il permet un contrôle efficace de la porosité; f) il permet le passage de gaz sans l'utilisation de ventilateurs de refoulement;
g) il assure un degré supérieur de filtration;
h) il peut: être fabriqué à partir de matières courantes..
Le filtre objet de l'invention comprend un support consistant en un matelas mince de matière réfractaire, qui est armé par un ou plusieurs écrans en fil de fer à mailles et,
s'il y a deux écrans, est raidi de préférence par des fils métalliques ou cavaliers pour constituer une ossature solidaire rigide. Le filtre proprement dit est appliqué sur une surface exposée de ce support sous la forme d'une pellicule mince, et consiste en une couche de silicate de sodium ou de potassium comme véhicule d'une poudre fine de stéatite, de graphite, d'aluminium ou de matières semblables. Avant son application,
le silicate véhicule est dilué à l'eau et on lui ajoute des quantités appropriées de matière pulvérulente pour obtenir
le degré de porosité voulu. Comme tous les éléments du filtre peuvent résister à des températures élevées des gaz d'échappement et comme la matière solide est empêchée de pénétrer dans le filtre et de le colmater, le filtre peut être utilisé pendant des années sans être remplacé, et conserver cependant le même
<EMI ID=3.1>
dépassant celui de tout filtre à gaz connu du commerce. La pel-licule filtrante unie peut être facilement nettoyée, lorsque cela est nécessaire, puisque les particules séparées s'accumuleront seulement à sa surface, en laissant subsister inchangées sa porosité et celle du matelas support.
Dans la forme d'exécution préférée de l'invention, on utilise un support fait d'un matelas de laine minérale et l'on insère un écran d'armature à l'intérieur de ce matelas ou bien l'on garnit ses deux faces d'écrans de renforcement. Ces écrans peuvent être reliés entr'eux par un certain nombre de cavaliers métalliques ou par un fil continu en acier inoxydable. Cependant de telles structures, de type habituel servent seulement de supports à la composition filtrante objet de l'invention, qui est appliquée sur là face exposé� du support et qui peut avoir une porosité réglée, que l'on modifie en faisant varier les proportions et dimensions de particules de ses ingrédients.
La pellicule filtrante est rendue adhérente à la manière d'un ciment à la surface du support par traitement à des températures élevées et l'action filtrante a lieu avant que les gaz ne pénètrent dans le matelas de matière réfractaire formant support. Bien que certaines autres substances puissent posséder les propriétés requises, on a trouvé que le silicate de sodium
-ou de potassium est un bon véhicule pour les poussières céramiques ou métalliques nécessaires à la préparation des peintures filtrantes devant être appliquées sur le matelas réfractaire armé. Comme il est important que la composition filtrante reste poreuse après séchage et après cuisson subséquente à environ' <EMI ID=4.1>
Un excès d'eau s'opposera à ce que la pellicule adhère au support. Les résultats expérimentaux justifient un mélange d'environ
deux parties en volume d'eau pour environ une partie en volume
de silicate véhicule.
Des poussières céramiques et métalliques telles que graphite, aluminium ou stéarite, sous forme finement divisée, sont considérées être des ingrédients satisfaisants de la peinture filtrante pour réduire ses pores dans la mesure désirée et pour former une surface unie et glissante,,dont les contaminants peuvent être enlevés par battage. Des essais simples détermineront les proportions désirées des ingrédients.
Diverses autres caractéristiques et avantages du filtre objet de l'invention ressortiront des explications plus détail.. lées données au cours de la description suivante de quelques formes d'exécution préférées à l'heure actuelle, en référence aux représentations données par les dessins annexés, dans lesquels les chiffres de référence semblables désignent des éléments similaires et:
la figure 1 est une vue frontale du filtre objet de l'invention, l'écran frontal étant partiellement arraché;
la figure 2 est une coupe verticale,prise suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe semblable à celle de la figure 2 montrant un fil métallique comme moyen pour relier entr'eux les écrans; <EMI ID=5.1> échelle d'une portion du filtre représenté à la figure 1; la figure 5 est une coupe à plus grande échelle prise à travers une variante du filtre objet de l'invention; , la figure 6 est une représentation quelque peu schématique de l'action filtrante de la composition d'enduit objet de l'invention; la figure 7 est une coupe verticale d'une chambre filtrante contenant plusieurs éléments filtrants suivant l'invention installés dans cette chambre, et <EMI ID=6.1> de la figure 7.
En se référant pour le détail aux formes d'exécution représentées et plus particulièrement aux figures 3 et 4 on peut voir que l'élément filtrant 10 comprend un support rigide consis-
<EMI ID=7.1>
férence en acier inoxydable, un matelas mince fabriqué d'avance en matière réfractaire 12, de préférence en laine minérale,
et un certain nombre de cavaliers en fil métallique 13 placés à intervalles pour former du tout un ensemble rigide. En cours d'emploi, le matelas est exposé aux gaz chargés par sa surface qui est munie d'un enduit filtrant 14, consistant en silicate de sodium ou de potassium comme véhicule d'une poudre finement divisée, céramique ou métallique, telle que d'aluminium, de stéatite ou de graphite. Avant d'appliquer sur le support le véhicule au silicate on le dilue à l'eau pour lui conférer le degré désiré de porosité et de pouvoir d'adhérence permanente au support. Le véhicule ou peinture est appliqué au support à des températures peu élevées et il est rendu adhérent à ce support comme un ciment par traitement à des températures élevées pou-
<EMI ID=8.1>
6, les particules microscopiques de poussière ou de fumée 15 se heurtent à la pellicule 14 et, incapables de pénétrer dans
<EMI ID=9.1>
elles sont périodiquement enlevées par battage pour tomber au fond de la chambre de filtrage. Les gaz épurés traversent alors le matelas support 12 qui, bien que constituant en soi un filtre, sert seulement de support perméable pour le filtre réel 14 et permet le passage des gaz. La durée du filtre est par cela même
<EMI ID=10.1>
mulera dans les pores du matelas réfractaire 12 et que tous les éléments du filtre sont capables de supporter les températures élevées de gaz filtrés.
La figure 3 montre un support similaire, dans lequel un <EMI ID=11.1>
fil métallique 13. Ce fil peut être mis en place sur le support par des machines à coudre spéciales. Il est évident que le support peut être rendu rigide d'un certain nombre de manières différentes, la condition essentielle étant que le moyen liant résiste aux températures que peuvent avoir les gaz filtrés. Au lieu
<EMI ID=12.1>
Il.[pound] (voir figure 5) noyé dans le matelas réfractaire 12 de manière bien connue dans la technique de la fabrication des filtres et appliquer la pellicule filtrante 14 sur l'une ou l'autre des surfaces exposées du matelas 12.
La dimension et l'épaisseur du matelas 12 fabriqué d'avance en matière réfractaire sont choisies en accord avec la surface filtrante désirée et le filtre en entier 10 peut être monté dans un châssis de filtre habituel ou installé dans le conduit de toute autre manière. Un matelas réfractaire satisfaisant peut être constitué par celui qu'on connaît dans le commerce sous le nom de "papier filtre céramique", qui est capable de
<EMI ID=13.1>
mm, afin d'offrir au passage des gaz une résistance minimum. Le présent filtre ne requiert donc pas l'emploi d'un ventilateur de refoulement, qui est nécessaire lorsqu'on utilise des filtres céramiques de 50 mm ou plus d'épaisseur.
Une forme appropriée de chambre filtrante est représen-
<EMI ID=14.1>
conduit 17, puis passent un ou plusieurs filtres parallèles 10 en traversant leur couche filtrante 14 respective. Les filtres
10 sont montés dans des châssis 20. Les gaz nettoyés sont évacué! par le conduit 18 muni d'un registre 19. La poussière et les fumées séparées 15 s'accumulent sur le fond de la chambre 16
et peuvent être évacuées périodiquement.
Les ingrédients unis et glissants du silicate formant véhicule permettront par battage du filtre l'élimination facile de la poussière accumulée et pourront supporter les températures élevées des gaz filtrés. On règle la porosité de la pellicule
14 en faisant varier les dimensions de particules de la poussière <EMI ID=15.1>
et le mode d'application de la composition d'enduit 14 sont donnés dans un but seulement explicatif et ne doivent pas être. interprétés dans le sens d'une limitation.
<EMI ID=16.1>
Trois parties en volume de silicate de sodium étaient mélangés à six parties en volume d'eau et on ajoutait une partie en volume de poudre d'aluminium passant au tamis de 325 mailles au pouce carré. Le mélange était appliqué sur la surface d'un papier de laine minérale renforcé et était cimenté à celui-ci à
<EMI ID=17.1>
de sodium et deux parties en volume d'eau, était appliquée et cimentée à un matelas réfractaire armé, de la même manière qu'on l'a décrit dans l'exemple I.
EXEMPLE III
Trois parties en volume de stéatite finement divisée, deux parties en volume de silicate de sodium et quatre parties en volume d'eau étaient mélangées, et le mélange était appliqué et cimenté sur un matelas de laine minérale armé, de la même
<EMI ID=18.1>
Il ressort de la description précédente que l'on obtient un filtre très efficace et économique pour le filtrage de gaz chauds, qui diffère des filtres connus en ce que la matière solide est séparée du milieu fluide avant l'entrée de celui-ci dans les couches perméables du filtre. Ceci est assuré par:la fine pellicule appliquée sur le matelas réfractaire perméable, celui-ci pouvant être coupé à toutes dimensions et formes et la valeur de la porosité de la pellicule filtrante pouvant être variée par la proportion de ses ingrédients.
Bien que l'on ait représenté et décrit 'certaines formes d'exécution préférées du filtre objet de l'invention, divers changements et modifications dans les proportions et
le choix des matériaux indiqués ou de leurs équivalents peuvent être faits par ceux qui sont versés dans la technique considérée et il ne faut donc pas regarder l'invention comme limitée aux détails des filtres représentés et décrits, mais seulement selon les caractéristiques qui se dégagent du présent mémoire.
The present invention relates to gas filters
and more particularly filters intended to remove fine particles, hot gases.
The cleaning of gases in industrial installations, for example from gases leaving the chimneys of open hearths, is a serious and urgent problem, especially in industrial areas with a dense population, and known filters do not meet the accepted requirements of a 95% removal of contaminants. The problem is even made more acute when the gases are hot, since the smoke escapes from the fireplaces.
temperatures between approximately 600 * 0 and ÔOO [deg.] C and that even the existence of recovery boilers does not reduce <EMI ID = 1.1>
Mechanical filters made of material resistant to high temperatures have a short service life and therefore must be replaced frequently, which makes their use uneconomical, in addition to the fact that such refractory filters do not eliminate fumes whose particle sizes are generally less than 0.5 microns. Attempts have also been made to agglomerate the sub-micron smoke particles and then pass these fwneas through various mechanical filters. It has been proposed to impart continuous movement to the filter beds in order to maintain their high efficiency and to avoid the clogging of the refractory material, but such filters require expensive, complicated and bulky apparatus.
Mineral wool is the preferred material for making refractory filter beds, although it does not in fact have strength.
with sufficient traction due to its fragility and inability to withstand the vibrations to which the filter
is submitted. This difficulty is overcome by providing one or more metal wire screens, but it has also been proposed to impregnate the filter mat with a suitable medium to maintain the desired degree of porosity. However of
such filter mats must also be replaced after a relatively short period of use, since the charged gases enter the pores of the mat and the solid particles accumulate there at least in part, which results in reducing the porosity and subsequently create a stronger resistance to the passage of gases.
The filter according to the invention provides a satisfactory solution to the problems listed above, in that:
<EMI ID = 2.1>
long durations; b) it is of sufficient strength to withstand mechanical stresses; c) it prevents clogging of the refractory filter mat by removing the solid matter before the gases enter the mat itself; d) it allows the removal of separated contaminants in a simple and appropriate manner; e) it allows effective control of porosity; f) it allows the passage of gas without the use of discharge fans;
g) it provides a higher degree of filtration;
h) it may: be made from common materials.
The filter object of the invention comprises a support consisting of a thin mattress of refractory material, which is reinforced by one or more screens made of mesh wire and,
if there are two screens, is preferably stiffened by metal wires or jumpers to form a rigid integral framework. The filter itself is applied to an exposed surface of this support in the form of a thin film, and consists of a layer of sodium or potassium silicate as a vehicle for a fine powder of soapstone, graphite, aluminum. or similar materials. Before its application,
the carrier silicate is diluted with water and appropriate amounts of powdered material are added to it to obtain
the desired degree of porosity. As all of the filter elements can withstand high exhaust gas temperatures and since solid matter is prevented from entering the filter and clogging it, the filter can be used for years without being replaced, yet still retain the condition. even
<EMI ID = 3.1>
exceeding that of any known commercial gas filter. The plain filter film can be easily cleaned, when necessary, since the separated particles will accumulate only on its surface, leaving its porosity and that of the mattress unchanged.
In the preferred embodiment of the invention, a support made of a mineral wool mattress is used and a reinforcing screen is inserted inside this mattress or else its two faces are lined. reinforcement screens. These screens can be linked together by a number of metal jumpers or by a continuous stainless steel wire. However, such structures, of the usual type, only serve as supports for the filter composition object of the invention, which is applied to the exposed face � of the support and which may have a controlled porosity, which can be modified by varying the proportions and particle sizes of its ingredients.
The filter film is made cement-like adherent to the surface of the support by treatment at elevated temperatures and the filtering action takes place before the gases enter the refractory mat forming the support. Although some other substances may have the required properties, it has been found that sodium silicate
-or potassium is a good vehicle for the ceramic or metal dust necessary for the preparation of filter paints to be applied to the reinforced refractory mattress. As it is important that the filter composition remains porous after drying and after subsequent baking at approximately '<EMI ID = 4.1>
Too much water will prevent the film from adhering to the substrate. The experimental results justify a mixture of approximately
two parts by volume of water to approximately one part by volume
vehicle silicate.
Ceramic and metallic dusts such as graphite, aluminum or stearite, in finely divided form, are considered to be satisfactory ingredients of the filter paint to reduce its pores to the desired extent and to form a smooth, slippery surface, the contaminants of which can. be removed by beating. Simple tests will determine the desired proportions of the ingredients.
Various other characteristics and advantages of the filter which is the subject of the invention will emerge from the explanations given in more detail during the following description of some currently preferred embodiments, with reference to the representations given by the accompanying drawings, in which like reference numerals denote like items and:
FIG. 1 is a front view of the filter which is the subject of the invention, the front screen being partially cut away;
Figure 2 is a vertical section taken on the line 2-2 of Figure 1; Figure 3 is a section similar to that of Figure 2 showing a metal wire as a means for connecting the screens together; <EMI ID = 5.1> scale of a portion of the filter shown in FIG. 1; FIG. 5 is a section on a larger scale taken through a variant of the filter which is the subject of the invention; , Figure 6 is a somewhat schematic representation of the filtering action of the coating composition object of the invention; FIG. 7 is a vertical section of a filter chamber containing several filter elements according to the invention installed in this chamber, and <EMI ID = 6.1> of FIG. 7.
Referring for detail to the embodiments shown and more particularly to Figures 3 and 4 it can be seen that the filter element 10 comprises a rigid support consisting of
<EMI ID = 7.1>
stainless steel ference, a thin mattress made in advance of refractory material 12, preferably mineral wool,
and a number of wire jumpers 13 placed at intervals to form a rigid whole. In use, the mattress is exposed to charged gases through its surface which is provided with a filter coating 14, consisting of sodium or potassium silicate as a vehicle for a finely divided powder, ceramic or metallic, such as d aluminum, soapstone or graphite. Before applying the silicate vehicle to the support, it is diluted with water to give it the desired degree of porosity and permanent adhesion power to the support. The vehicle or paint is applied to the support at low temperatures and is made to adhere to this support like a cement by treatment at high temperatures for.
<EMI ID = 8.1>
6, the microscopic particles of dust or smoke 15 collide with the film 14 and, unable to penetrate into
<EMI ID = 9.1>
they are periodically removed by beating to fall to the bottom of the filter chamber. The purified gases then pass through the support mattress 12 which, although constituting a filter in itself, only serves as a permeable support for the real filter 14 and allows the passage of the gases. The duration of the filter is therefore
<EMI ID = 10.1>
mule in the pores of the refractory mat 12 and that all the elements of the filter are able to withstand the high temperatures of the filtered gases.
Figure 3 shows a similar medium, where an <EMI ID = 11.1>
metallic thread 13. This thread can be placed on the support by special sewing machines. It is evident that the support can be made rigid in a number of different ways, the essential condition being that the binder means withstand the temperatures which the filtered gases may have. Instead
<EMI ID = 12.1>
It. [Pound] (see Figure 5) embedded in the refractory mat 12 in a manner well known in the art of filter manufacture and apply the filter film 14 to either of the exposed surfaces of the mat 12.
The size and thickness of the pre-made refractory mat 12 is chosen in accordance with the desired filter surface and the entire filter 10 can be mounted in a conventional filter frame or installed in the duct in any other way. A satisfactory refractory mat can be that which is known in the trade as "ceramic filter paper", which is capable of
<EMI ID = 13.1>
mm, in order to offer minimum resistance to the passage of gases. The present filter therefore does not require the use of a discharge fan, which is necessary when using ceramic filters of 50 mm or more in thickness.
A suitable form of filter chamber is shown.
<EMI ID = 14.1>
conduit 17, then pass one or more parallel filters 10 through their respective filter layer 14. Filters
10 are mounted in frames 20. The cleaned gases are evacuated! through the duct 18 provided with a damper 19. The dust and the fumes separated 15 accumulate on the bottom of the chamber 16
and can be evacuated periodically.
The smooth, slippery ingredients of the carrier silicate will allow easy removal of accumulated dust by beating the filter and will be able to withstand the high temperatures of the filtered gases. We adjust the porosity of the film
14 by varying the particle size of the dust <EMI ID = 15.1>
and the mode of application of the coating composition 14 are given for the purpose of explanation only and need not be. interpreted in the sense of a limitation.
<EMI ID = 16.1>
Three parts by volume of sodium silicate was mixed with six parts by volume of water and one part by volume of aluminum powder passing through a 325 mesh per square inch screen was added. The mixture was applied to the surface of a reinforced mineral wool paper and was cemented to it at
<EMI ID = 17.1>
of sodium and two parts by volume of water, was applied and cemented to a reinforced refractory mat, in the same manner as described in Example I.
EXAMPLE III
Three parts by volume of finely divided soapstone, two parts by volume of sodium silicate and four parts by volume of water were mixed, and the mixture was applied and cemented on a reinforced mineral wool mat, of the same.
<EMI ID = 18.1>
It emerges from the previous description that a very efficient and economical filter is obtained for filtering hot gases, which differs from known filters in that the solid matter is separated from the fluid medium before the latter enters the latter. permeable layers of the filter. This is ensured by: the thin film applied to the permeable refractory mat, the latter being able to be cut to any size and shape and the value of the porosity of the filter film being able to be varied by the proportion of its ingredients.
Although certain preferred embodiments of the filter object of the invention have been shown and described, various changes and modifications in the proportions and
the choice of the materials indicated or their equivalents can be made by those skilled in the art considered and the invention should therefore not be regarded as limited to the details of the filters shown and described, but only according to the characteristics which emerge from the present brief.