EP1471975B1 - Procede et installation de production d air respirable - Google Patents

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EP1471975B1
EP1471975B1 EP03717374A EP03717374A EP1471975B1 EP 1471975 B1 EP1471975 B1 EP 1471975B1 EP 03717374 A EP03717374 A EP 03717374A EP 03717374 A EP03717374 A EP 03717374A EP 1471975 B1 EP1471975 B1 EP 1471975B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
rehumidification
treated
installation
dry
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03717374A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1471975A2 (fr
Inventor
Didier Barre
Roland Baudet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Orano Demantelement SAS
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1471975A2 publication Critical patent/EP1471975A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1471975B1 publication Critical patent/EP1471975B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B15/00—Installations affording protection against poisonous or injurious substances, e.g. with separate breathing apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B7/00—Respiratory apparatus
    • A62B7/14—Respiratory apparatus for high-altitude aircraft
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B9/00—Component parts for respiratory or breathing apparatus
    • A62B9/003—Means for influencing the temperature or humidity of the breathing gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/17—Compressed air water removal

Definitions

  • the present invention relates to field of processes for the production of breathable air comprising a step of treating compressed air, the latter furthermore comprising an operation of drying of the air.
  • the invention relates to processes for producing breathable air for be used by operators performing work on sensitive sites, such as works dismantling of nuclear installations, or asbestos blast work.
  • the air produced by such processes can also be intended for medical use.
  • the invention also relates to breathing air production facilities likely to implement such methods.
  • this gas can be contained in quantities very important in compressed air from compressors.
  • the harmful presence of this gas as well as others, such as carbon dioxide, may include result from various malfunctions of the compressors used air, or the proximity between the suction of the compressors and these different gases contained in the atmosphere.
  • a transaction is generally performed air drying by adsorption, with a dew point between -40 ° C and -70 ° C.
  • This process is carried out by a two-chamber installation containing agents for dehumidifying compressed air. then of the passage of compressed air in the first of these rooms, the air is dried and then passes through a space in which carbon monoxide is converted into carbon dioxide. Dehumidified air then circulates in the second chamber of the installation, where it is remoistened by through the agents contained in this second chamber, having absorbed moisture during a cycle previous.
  • the installation also includes a four-way valve channels, to reverse the direction of the airflow compressed through the installation, so that this air tablet flows alternately from the first to the second chamber, and from the second to the first bedroom. Note that this recurrent inversion of direction of the flow of compressed air through the installation is a necessary condition for to be able to rewet the air produced. Thus, this installation seems only very little suitable for continuous air production, and does not allow under no circumstances to produce air breathable at a constant humidity level, during a important period.
  • this type of process involves a number of major disadvantages, including that of the complexity of the installation used, or still that of the inability to regulate the rate breathable air humidity produced.
  • Another disadvantage is the risk of desorption from the carbon dioxide, recovered during the passage of air in the column for remoistening.
  • the invention therefore firstly aims to propose a method of producing breathable air, at least partially overcoming the disadvantages of prior art processes cited above.
  • the invention also aims a facility for the production of breathable air, likely to implement a process such as meeting the purpose mentioned above.
  • the rehumidification step treated dry air has a Controlled distribution operation of treated dry air on the one hand in a rehumidification way, and on the other hand in a dry way.
  • the process according to the invention makes it possible to produce breathable air at adjustable and constant humidity, whatever the air flow to produce.
  • a regulating valve mounted on the way of rehumidification and controlled by means of sensitive to the signal delivered by a probe of humidity measurement, the probe being mounted on an outlet pipe connected on the one hand to the rehumidification route, and secondly to the track dried.
  • the treatment step compressed air is followed by a step of analysis permanent amounts of carbon monoxide and carbon dioxide in the treated air, then an alert step when the values of these quantities exceed maximum values to be respected.
  • the air has a humidity rate included between about 40 and 50%, and can be provided for feed at least one ventilated combination of one operator carrying out dismantling work nuclear installations.
  • the means of rewetting of the treated dry air include a rehumidification route and a dry route, as well as distribution means capable of distributing controlled dry air treated in each of the tracks.
  • the The present invention relates to a plant 1 of production of breathable air by humans, likely to be used on an industrial site where operations generating pollution of the ambient air, by smoke, dust, vapors, especially in a room, room or closed structure.
  • the installation 1 of breathable air production finds application in the field of dismantling nuclear installations, where operators carrying out work are forced to wear ventilated suits in order to avoid being in contact with contaminated areas.
  • the invention could also find an application on the building sites of asbestos blasting that generate particles and asbestos dust likely to be carcinogenic, on sites where operations are carried out painting, or on sites where are made welding or cutting parts metal with high smoke emission.
  • the installation 1 is supplied with compressed air by air compression means (not shown) for compressing the air at a pressure greater than 1 bar, and preferably between 4 and 15 bar.
  • the air compression means are adapted to provide a compressed air flow rate of between 10 m 3 / h and 1000 m 3 / h per installation.
  • compression means of air can take the form of compressors lubricated with screws or pistons, or the shape of dry screw compressors.
  • Compressed air coming out of the means of compression is usually loaded with a multitude impurities, which must be extracted before direct this air towards the various combinations broken down by the operators working on the site.
  • CO carbon monoxide
  • CO 2 carbon dioxide
  • the origins of the presence of such species in the compressed air coming out of the means of compression are various and varied. As for example, it may be the defective nature of a filter separator of a lubricated compressor, the rupture of the cooling circuit of a compressor dry screw, or the mere presence of these gas in the atmosphere near suction of the compression means.
  • NE EN 12021 indicates the maximum values in CO and CO 2 that may comprise the air intended to be breathed.
  • the maximum permissible value imposed by this standard is 500 ppm (particles per million), this low value being adopted so that the air produced is as close as possible to natural air, generally containing around 400 ppm CO 2 .
  • this first of all comprises compressed air treatment means 2, allowing in particular to carry out a drying of air to redistribute.
  • facility 1 has the means to rewetting 4 of the treated dry air, connected to the means of treatment 2.
  • the processing means 2 comprise all first an oil separator filter 6 at 0.01 ppm, which has for essential role of trapping condensates lying in compressed air.
  • the filter 6 is equipped with a automatic purge solenoid valve 8, intended to evacuate the different species filtered.
  • the filter 6 is of a part connected to a pipe 9 allowing communicate with the means of air compression (no represented) and on the other hand with a also communicating with drying means of adsorption dryer type 11.
  • the adsorption dryer 11 with a dew point at -73 ° C under pressure, is intended to remove any moisture in the compressed air. Note that the dryer 11 comprises a molecular sieve (not shown) trapping almost all the CO 2 contained in the compressed air.
  • the processing means 2 Connected directly to the dryer at adsorption 11 via a pipe 12, the processing means 2 have a filter 13 with 1 micron particles, whose main function is to stop the dust released by the dryer 11.
  • a CO-CO 2 catalyst 14 connected to the filter 13 by means of a pipe 15, this catalyst being able to retain the CO via the hopcalite ( mixture of metal oxides), and to catalyze the conversion of carbon monoxide to carbon dioxide.
  • the adsorption dryer 11 is placed upstream of the catalyst 14, the moisture contained in the air being highly detrimental to the proper functioning of the CO-CO 2 catalyst.
  • the means of treatment 2 end with an activated carbon filter 16, intended for remove all traces of taste and odor from the treated air, and connected to the catalyst 14 by means of a pipe 17.
  • the activated carbon filter 16 is also connected to an outlet pipe 20 of the treatment means 2.
  • the means of rehumidification 4 comprise an inlet pipe 18, connected to the outlet pipe 20 of the treatment means 2 by a pipe 19.
  • a dry route 22 consisting of a main line of dry air 28 on which is mounted, close to the point Q, a non-return valve 30 with a known pressure drop.
  • this pressure drop will be of the order of 300 mbar.
  • the other path between points P and Q is a rehumidification route 24.
  • This route 24 comprises successively between the points P and Q, a 32 dry air bypass line, a tank of water 34, as well as a saturated air duct humidity 36.
  • the diversion pipeline of dry air 32 communicates with a portion of the tank 34 filled with water, while the saturated air duct in moisture 36 communicates with a portion of the reservoir 34 does not include water.
  • a water level 37 inside the tank 34 is from preferably maintained so that the water lying in the reservoir 34 is always in contact with the 32 dry air diversion pipeline, but never in contact with the air duct saturated with moisture 36.
  • a regulating valve 38 is mounted on the dry air bypass 32, while a nonreturn valve 40 is mounted on the humidity saturated air duct 36, close Q.
  • the dry lanes 22 and rehumidification 24 meet at point Q, through the main air ducts dry 28 and air saturated with moisture 36.
  • These pipes 28 and 36 are connected to the outlet pipe 26, on which is mounted a probe 42 for measuring the humidity level of the treated air.
  • the probe 42 is connected to control means 48, sensitive to the signal delivered by the probe 42, and able to control the regulating valve 38 mounted on the dry air diversion pipeline 32.
  • the installation 1 of air production breathable works as follows.
  • Compressed air from the means of compression enters the installation 1 by the channel 9, as represented by the arrow A, then undergoes treatment first by borrowing successively the following elements: 9, the de-oiler filter 6, the pipe 10, the dryer 11, line 12, particulate filter 13, the line 15, the catalyst 14, the pipe 17, the activated carbon filter 16, and the pipeline 20.
  • the circulating air inside is dry and treated, and is routed to the rehumidification means 4 using the line 19, connected to the inlet pipe 18.
  • the treated dry air arrives at point P, it is distributed on the one hand in the pipeline main dry air 28, and secondly in the ductwork of dry air 32.
  • the presence of means of distribution, constituted in the mode of embodiment described by the regulating valve 38, allows to totally control the relationship between quantity of treated air passing through the main pipe of dry air 28, and the amount of circulating air circulating in the dry air diversion pipeline 32.
  • the air circulating in the pipeline main dry air 28 does not undergo any treatment specific, and is only driven to point Q where it mixes with the treated air from the way 24.
  • the circulating air in the dry air bypass 32 passes through the water tank 34 where it loads in moisture to saturation, then rejoins point Q through the air duct saturated in humidity 36.
  • the non-return valve 40 is designed for dry air from the pipeline main dry air 28 does not penetrate inside the water tank 34.
  • the outlet pipe 26 contains a mixture of dry air and saturated air in humidity, this mixture being adapted to obtain a predetermined humidity of the air produced by 1.
  • the probe 42 constantly controls, via control means 48, the opening of the valve regulator 38, and therefore allows the passage a limited and variable amount of dry air from of the inlet duct 18.
  • the probe 42 also allows check the temperature of the delivered air.
  • the permanent regulation of the valve 38 is also of interest when the airflow from plant 1 varies, this case being encountered when the number of operators Breathing air produced by the installation 1 increases or decreases.
  • a change in airflow inside the installation 1 can cause a change in the distribution of dry air treated between the pipes 28 and 32, this being able have the effect of changing the humidity level produced air circulating in the pipeline of output 26.
  • the probe 42 measuring so constant humidity rate out of installation 1 it allows to readjust real-time opening of the regulating valve 38, so that the produced air can keep the same rate moisture than that of the air produced when the number of ventilated combinations connected to the installation 1 is different.
  • the check valve 30 with loss of known role is essentially to create a pressure difference between the mainline dry air 28, and the air channel saturated with humidity 36. Such a difference in pressure makes it possible to favor the passage of dry air from the main line of dry air 28, in the outlet pipe 26. By making this arrangement In particular, it avoids that only air coming from the moisture saturated air duct 36 joins the outlet channel 26, this being able to have for effect of wetting probe 42 too strongly, and of render then inoperative.
  • the treated and rewet air circulating the inside of the outlet pipe 26 can therefore exit facility 1 (arrow B) with a rate of controlled humidity, and be redistributed to ventilated combinations of operators.
  • the installation 1 comprises means of analysis 44 of the quantities of CO and CO 2 contained in the air leaving the processing means 2.
  • the analysis means 44 communicate with the processing means 2 via a pipe 46, directly connected to the outlet pipe 20 of the processing means 2.
  • the analysis means 44 constantly check that the amounts of CO 2 and CO 2 in the treated air do not exceed maximum values, preferably constituted by the values indicated in the European standard mentioned above.
  • control means 48 are likely to command one or more actions informing of the dysfunction detected.
  • control means 48 can then command the triggering of a audible and / or visual alarm which may be on the place of intervention of operators, a judgment of the production of air from plant 1, or a change of source of compressed air, by switching example on a backup compressor.
  • the means of 48 preferably include an onboard inverter (no represented) making it possible to perform at least one of the orders mentioned above, during a decline in supply voltage of the installation 1.
  • the air reserve 50 communicates with the outlet channel 26, preferably between the point Q and the probe 42, using a line 54 on which is mounted a solenoid valve 56, maintained closed during normal operation of the installation 1.
  • the means of analysis 44 detect a malfunction of the installation 1, they are also able to order the closure a solenoid valve 58 mounted on the pipe input 18, and thus cut off the air intake from the means of treatment 2.
  • the means 48 allow the passage of stored air in Reserve 50 through Line 54, in direction of line 26 between point Q and probe 42. Tipping to the treated air supply 50 then allows active operators to have a sufficient amount of air in their combinations ventilated, in order to leave the work site with security.
  • the invention also relates to a breathable air production process suitable for use implemented by an installation 1 such as the one has just been described.
  • the process comprises successively the steps of compressed air treatment and rehumidification of the treated dry air.
  • the step of re-humidification of the treated dry air the distribution of dry air treated between a dry lane 22 and a rehumidification path 24, to obtain a air mixture treated at a predetermined moisture level.

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Description

DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au domaine des procédés de production d'air respirable comprenant une étape de traitement d'air comprimé, cette dernière comportant en outre une opération de séchage de l'air.
Plus particulièrement, l'invention concerne des procédés de production d'air respirable destiné à être utilisé par des opérateurs effectuant des travaux sur des sites sensibles, comme par exemple des travaux de démantèlement d'installations nucléaires, ou encore des travaux de déflocage d'amiante. Toujours à titre d'exemple, l'air produit par de tels procédés peut aussi être destiné à un usage médical.
L'invention concerne également des installations de production d'air respirable susceptibles de mettre en oeuvre de tels procédés.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Dans les procédés classiques de production d'air respirable, on effectue tout d'abord une étape de traitement d'air comprimé délivré par un ou plusieurs compresseurs, de sorte que le maximum d'impuretés soit extrait de l'air consommé par les utilisateurs.
Pour ce faire, on s'attache essentiellement à piéger le monoxyde de carbone à l'aide d'un catalyseur, ce gaz pouvant être contenu en quantités très importantes dans l'air comprimé provenant des compresseurs. La présence néfaste de ce gaz ainsi que d'autres comme le dioxyde de carbone, peut notamment résulter de dysfonctionnements divers des compresseurs d'air utilisés, ou encore de la proximité entre l'aspiration des compresseurs et ces différents gaz contenus dans l'atmosphère.
On peut noter que dans le cas de travaux de démantèlement d'installations nucléaires, l'air respiré par les opérateurs doit respecter certaines caractéristiques, répertoriées dans la norme NE EN 12021. A ce titre, cette norme indique que la valeur maximale admissible de dioxyde de carbone dans l'air respirable est de 500 ppm, et que la valeur maximale admissible de monoxyde de carbone dans l'air respirable est de 15 ppm.
Lors de l'étape de traitement de l'air-comprimé, on effectue généralement une opération de séchage de l'air par adsorption, avec un point de rosée compris entre -40°C et -70°C.
Lors de cette opération, la quasi-totalité du dioxyde de carbone est piégé, tandis que toute trace d'humidité dans l'air est éliminée. Cela permet au catalyseur utilisé pour piéger le monoxyde de carbone de fonctionner correctement.
Dans ce type de procédé, l'air respirable produit répond aux spécifications de la norme citée ci-dessus, mais présente néanmoins un inconvénient majeur.
En effet, en raison de l'opération de séchage effectuée durant l'étape de traitement du procédé décrit précédemment, l'air produit est très sec. Par conséquent, il est susceptible de provoquer un dessèchement des organes respiratoires chez les opérateurs consommant cet air.
Pour répondre à ce problème, il a été proposé d'ajouter une étape de réhumidification de l'air traité, afin que l'air délivré dispose d'un taux d'humidité relativement similaire à celui de l'air aspiré par les compresseurs.
Ce type de procédé est notamment décrit dans le document US-A-4 054 428.
Ce procédé est mis en oeuvre par une installation comprenant deux chambres contenant des agents permettant de déshumidifier l'air comprimé. Lors du passage de l'air comprimé dans la première de ces chambres, l'air est séché, puis passe à travers un espace dans lequel le monoxyde de carbone est transformé en dioxyde de carbone. L'air déshumidifié circule ensuite dans la seconde chambre de l'installation, où il est réhumidifié par l'intermédiaire des agents contenus dans cette seconde chambre, ayant absorbé de l'humidité lors d'un cycle précédent.
Pour mettre en oeuvre ce procédé, l'installation comporte également une vanne quatre voies, permettant d'inverser la direction du flux d'air comprimé à travers l'installation, afin que cet air comprimé circule alternativement de la première vers la seconde chambre, et de la seconde vers la première chambre. Notons que cette inversion récurrente de direction du flux d'air comprimé à travers l'installation est une condition nécessaire pour pouvoir obtenir une réhumidification de l'air produit. Ainsi, cette installation ne semble que très peu adaptée à la production d'air en continu, et ne permet en aucun cas d'effectuer une production d'air respirable à un taux d'humidité constant, durant une période importante.
De plus, ce type de procédé comporte un certain nombre d'inconvénients majeurs, dont notamment celui de la complexité de l'installation utilisée, ou encore celui de l'incapacité à réguler le taux d'humidité de l'air respirable produit. Un autre inconvénient réside dans le risque de désorption du dioxyde de carbone, récupéré lors du passage de l'air dans la colonne destinée à le réhumidifier.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
L'invention a donc tout d'abord pour but de proposer un procédé de production d'air respirable, remédiant au moins partiellement aux inconvénients des procédés de l'art antérieur cités ci-dessus.
En outre, l'invention a également pour but une installation de production d'air respirable, susceptible de mettre en oeuvre un procédé tel que celui répondant au but mentionné ci-dessus.
Pour ce faire, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé de production d'air respirable comprenant les étapes suivantes :
  • traitement d'air comprimé comportant une opération de séchage de l'air ;
  • réhumidification de l'air sec traité ;
Selon l'invention, l'étape de réhumidification de l'air sec traité comporte une opération de répartition contrôlée de l'air sec traité d'une part dans une voie de réhumidification, et d'autre part dans une voie sèche.
Avantageusement, le procédé selon l'invention permet de produire de l'air respirable à taux d'humidité réglable et constant, quel que soit le débit d'air à produire.
De façon préférentielle, on contrôle la répartition d'air sec traité par l'intermédiaire d'une vanne régulatrice montée sur la voie de réhumidification et commandée par des moyens de pilotage sensibles au signal délivré par une sonde de mesure du taux d'humidité, la sonde étant montée sur une canalisation de sortie raccordée d'une part à la voie de réhumidification, et d'autre part à la voie sèche.
De plus, on peut prévoir de créer une différence de pression entre la voie de réhumidification et la voie sèche, afin de favoriser le passage de l'air sec traité provenant de la voie sèche, dans la canalisation de sortie. Ainsi, on évite de mouiller trop fortement la sonde de mesure du taux d'humidité, ce qui aurait pour conséquence de la rendre inopérante.
Préférentiellement, l'étape de traitement d'air comprimé comporte les opérations suivantes :
   filtrage de condensats se trouvant dans l'air comprimé ;
  • séchage de l'air afin d'éliminer toute trace d'humidité dans l'air ;
  • filtrage de poussières dégagées lors de l'opération de séchage ;
  • transformation du monoxyde de carbone contenu dans l'air comprimé en dioxyde de carbone ;
  • filtrage de l'air à l'aide d'un filtre à charbon actif.
De manière préférée, l'étape de traitement de l'air comprimé est suivie d'une étape d'analyse permanente de quantités de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone présentes dans l'air traité, puis d'une étape d'alerte lorsque les valeurs de ces quantités dépassent des valeurs maximales à respecter.
Enfin, après l'étape de réhumidification de l'air sec traité, l'air a un taux d'humidité compris entre environ 40 et 50%, et peut être prévu pour alimenter au moins une combinaison ventilée d'un opérateur effectuant des travaux de démantèlement d'installations nucléaires.
L'invention a également pour objet une installation de production d'air respirable comprenant :
   des moyens de traitement d'air comprimé comportant des moyens de séchage de l'air ;
  • des moyens de réhumidification de l'air sec traité ;
Selon l'invention, les moyens de réhumidification de l'air sec traité comportent une voie de réhumidification et une voie sèche, ainsi que des moyens de répartition aptes à répartir de manière contrôlée l'air sec traité dans chacune des voies.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront dans la description détaillée, non limitative, ci-dessous.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La description sera faite au regard de l'unique figure annexée, représentant une vue schématique d'une installation de production d'air respirable selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ
En référence à la figure unique, la présente invention concerne une installation 1 de production d'air respirable par l'être humain, susceptible d'être utilisée sur un site industriel où s'effectuent des opérations générant une pollution de l'air ambiant, par des fumées, des poussières, des vapeurs, en particulier dans un local, une pièce ou une structure fermée.
Préférentiellement, l'installation 1 de production d'air respirable trouve une application dans le domaine du démantèlement d'installations nucléaires, où les opérateurs effectuant des travaux sont contraints de porter des combinaisons ventilées, afin d'éviter d'être en contact avec des zones contaminées.
Il est à noter que la description va être faite pour une installation 1 de production d'air respirable destinée à être raccordée à des combinaisons ventilées (non représentées) d'opérateurs effectuant des travaux de démantèlement d'installations nucléaires, mais que bien entendu, l'installation 1 et le procédé objets de l'invention s'appliquent également à d'autres domaines que celui du nucléaire.
A titre d'exemples, l'invention pourrait aussi trouver une application sur les chantiers de déflocage d'amiante qui génèrent des particules et poussières d'amiante susceptibles d'être cancérigènes, sur les chantiers où s'effectuent des opérations de mise en peinture, ou encore sur les sites sur lesquels sont réalisés des soudages ou découpages de pièces métalliques avec une forte émission de fumée.
L'installation 1 est alimentée en air comprimé par des moyens de compression d'air (non représentés) permettant de comprimer l'air à une pression supérieure à 1 bar, et de préférence entre 4 et 15 bars. De plus, les moyens de compression d'air sont adaptés pour fournir un débit d'air comprimé compris entre 10 m3/h et 1000 m3/h par installation.
Par exemple, les moyens de compression d'air peuvent prendre la forme de compresseurs lubrifiés à vis ou à pistons, ou encore la forme de compresseurs à vis sèches.
L'air comprimé sortant des moyens de compression est habituellement chargé d'une multitude d'impuretés, qu'il est nécessaire d'extraire avant de diriger cet air vers les différentes combinaisons ventilées des opérateurs travaillant sur le site.
Les espèces néfastes les plus concernées sont le monoxyde de carbone (CO) et le dioxyde de carbone (CO2), qui lorsqu'elles sont présentes en quantités trop importantes à l'intérieur d'une combinaison ventilée, peuvent engendrer des conséquences catastrophiques pour un opérateur portant cette combinaison.
Les origines de la présence de telles espèces dans l'air comprimé sortant des moyens de compression sont diverses et variées. A titre d'exemple, il peut s'agir du caractère défectueux d'un filtre séparateur d'un compresseur lubrifié, de la rupture du circuit de refroidissement d'un compresseur à vis sèches, ou encore de la simple présence de ces gaz dans l'atmosphère se situant à proximité de l'aspiration des moyens de compression.
Par ailleurs, une norme européenne référencée NE EN 12021 indique les valeurs maximales en CO et CO2 que peut comporter l'air destiné à être respiré.
En ce qui concerne le CO2, la valeur maximale admissible imposée par cette norme est de 500 ppm (particules par million), cette faible valeur étant adoptée pour que l'air produit se rapproche au maximum de l'air naturel, contenant généralement aux alentours de 400 ppm de CO2.
De la même manière, pour le CO, la valeur maximale imposée par cette norme est de 15 ppm, ce gaz étant connu pour être extrêmement nocif.
Pour éliminer autant que possible les espèces néfastes contenues dans l'air comprimé fourni à l'installation 1, celle-ci comporte tout d'abord des moyens de traitement 2 d'air comprimé, permettant notamment d'effectuer un séchage de l'air à redistribuer.
De plus, en raison de la possibilité d'assèchement des voies respiratoires d'un être humain respirant l'air sec traité sortant des moyens de traitement 2, l'installation 1 dispose de moyens de réhumidification 4 de l'air sec traité, connectés aux moyens de traitement 2.
Les différents éléments constituant les moyens de traitement 2 vont à présent être décrits, dans un ordre correspondant à celui dans lequel l'air comprimé rencontre ces éléments, lors de son passage dans l'installation 1.
Les moyens de traitement 2 comprennent tout d'abord un filtre déshuileur 6 à 0,01 ppm, qui a pour rôle essentiel de piéger les condensats se trouvant dans l'air comprimé. Le filtre 6 est équipé d'une électrovanne de purge automatique 8, destinée à évacuer les différentes espèces filtrées. Le filtre 6 est d'une part raccordé à une canalisation 9 permettant de communiquer avec les moyens de compression d'air (non représentés), et d'autre part avec une canalisation 10 communiquant également avec des moyens de séchage du type sécheur à adsorption 11.
Le sécheur à adsorption 11, avec un point de rosée à -73°C sous pression, a pour but d'éliminer toute trace d'humidité dans l'air comprimé. Notons que le sécheur 11 comprend un tamis moléculaire (non représenté) piégeant la quasi-totalité du CO2 contenu dans l'air comprimé.
Raccordé directement au sécheur à adsorption 11 par l'intermédiaire d'une canalisation 12, les moyens de traitement 2 disposent d'un filtré 13 à particules 1 micron, dont la principale fonction est d'arrêter les poussières dégagées par le sécheur 11.
De plus, on peut également noter la présence d'un catalyseur 14 de CO-CO2 relié au filtre 13 à l'aide d'une canalisation 15, ce catalyseur étant apte à retenir le CO par l'intermédiaire de l'hopcalite (mélange d'oxydes métalliques), et à catalyser la transformation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone. Précisons que le sécheur à adsorption 11 est placé en amont du catalyseur 14, l'humidité contenue dans l'air étant fortement préjudiciable au bon fonctionnement du catalyseur CO-CO2.
Enfin, les moyens de traitement 2 s'achèvent par un filtre à charbon actif 16, destiné à enlever toute trace de goût et d'odeur de l'air traité, et relié au catalyseur 14 au moyen d'une canalisation 17. Le filtre à charbon actif 16 est également relié à une canalisation de sortie 20 des moyens de traitement 2.
A présent, les moyens de réhumidification 4 de l'air traité vont être décrits, toujours en référence à l'unique figure.
Les moyens de réhumidification 4 comprennent une canalisation d'entrée 18, raccordée à la canalisation de sortie 20 des moyens de traitement 2 par une canalisation 19.
A un point P situé sur la canalisation d'entrée 18, celle-ci se divise en deux- pour former deux voies parallèles 22 et 24, qui se rejoignent à un point Q où elles se raccordent sur une canalisation de sortie 26 des moyens de réhumidification 4.
Parmi les deux voies 22 et 24, on note tout d'abord une voie sèche 22, constituée d'une canalisation principale d'air sec 28 sur laquelle est monté, à proximité du point Q, un clapet anti-retour 30 avec une perte de charge connue. Préférentiellement, cette perte de charge sera de l'ordre de 300 mbar.
L'autre voie située entre les points P et Q est une voie de réhumidification 24. Cette voie 24 comprend successivement entre les points P et Q, une canalisation de dérivation d'air sec 32, un réservoir d'eau 34, ainsi qu'une canalisation d'air saturé en humidité 36. Notons que la canalisation de dérivation d'air sec 32 communique avec une partie du réservoir 34 remplie d'eau, tandis que la canalisation d'air saturé en humidité 36 communique avec une partie du réservoir 34 ne comprenant pas d'eau. En d'autres termes, un niveau d'eau 37 à l'intérieur du réservoir 34 est de préférence maintenu de sorte que l'eau se situant dans le réservoir 34 soit toujours en contact avec la canalisation de dérivation d'air sec 32, mais jamais en contact avec la canalisation d'air saturé en humidité 36.
Il est précisé qu'une vanne régulatrice 38 est montée sur la canalisation de dérivation d'air sec 32, tandis qu'un clapet anti-retour 40 est monté sur la canalisation d'air saturé en humidité 36, à proximité du point Q.
Comme mentionné ci-dessus, les voies sèche 22 et de réhumidification 24 se rejoignent au point Q, par l'intermédiaire des canalisations principale d'air sec 28 et d'air saturé en humidité 36. Ces canalisations 28 et 36 sont raccordées à la canalisation de sortie 26, sur laquelle est montée une sonde 42 de mesure du taux d'humidité de l'air traité. La sonde 42 est reliée à des moyens de pilotage 48, sensibles au signal délivré par la sonde 42, et aptes à piloter la vanne régulatrice 38 montée sur la canalisation de dérivation d'air sec 32.
L'installation 1 de production d'air respirable fonctionne de la manière suivante.
L'air comprimé provenant des moyens de compression entre dans l'installation 1 par la canalisation 9, comme cela est représenté par la flèche A, puis subit tout d'abord un traitement en empruntant successivement les éléments suivants : la canalisation 9, le filtre déshuileur 6, la canalisation 10, le sécheur 11, la canalisation 12, le filtre à particules 13, la canalisation 15, le catalyseur 14, la canalisation 17, le filtre à charbon actif 16, et la canalisation 20.
Dans cette canalisation 20, l'air circulant à l'intérieur est sec et traité, et est acheminé vers les moyens de réhumidification 4 à l'aide de la canalisation 19, raccordée à la canalisation d'entrée 18.
Lorsque l'air sec traité arrive au point P, il se répartit d'une part dans la canalisation principale d'air sec 28, et d'autre part dans la canalisation de dérivation d'air sec 32. La présence de moyens de répartition, constitués dans le mode de réalisation décrit par la vanne régulatrice 38, permet de totalement contrôler le rapport entre la quantité d'air traité passant par la canalisation principale d'air sec 28, et la quantité d'air traité circulant dans la canalisation de dérivation d'air sec 32.
L'air circulant dans la canalisation principale d'air sec 28 ne subit aucun traitement spécifique, et est uniquement conduit jusqu'au point Q où il se mélange avec l'air traité provenant de la voie de réhumidification 24. En revanche, l'air circulant dans la canalisation de dérivation d'air sec 32 transite par le réservoir d'eau 34 où il se charge en humidité jusqu'à saturation, puis rejoint le point Q par l'intermédiaire de la canalisation d'air saturé en humidité 36. Notons que le clapet anti-retour 40 est prévu pour que l'air sec provenant de la canalisation principale d'air sec 28 ne pénètre pas à l'intérieur du réservoir d'eau 34.
Ainsi, la canalisation de sortie 26 contient un mélange d'air sec et d'air saturé en humidité, ce mélange étant adapté pour obtenir un taux d'humidité prédéterminé de l'air produit par l'installation 1. En effet, pour obtenir les proportions désirées d'air sec et d'air saturé en humidité conduisant au taux d'humidité prédéterminé, la sonde 42 contrôle en permanence, par l'intermédiaire des moyens de pilotage 48, l'ouverture de la vanne régulatrice 38, et autorise par conséquent le passage d'une quantité limitée et variable d'air sec provenant de la canalisation d'entrée 18. De ce fait, plus le taux d'humidité souhaité est élevé, plus l'ouverture commandée de la vanne régulatrice 38 est importante. Notons également que la sonde 42 permet aussi de contrôler la température de l'air délivré.
Précisons que la régulation permanente de la vanne 38 trouve également un intérêt lorsque le débit d'air de l'installation 1 varie, ce cas étant notamment rencontré lorsque le nombre d'opérateurs respirant l'air produit par l'installation 1 augmente ou diminue. Dans une telle situation, un changement du débit d'air à l'intérieur de l'installation 1 peut provoquer un changement de la répartition de l'air sec traité entre les canalisations 28 et 32, ceci pouvant avoir pour conséquence de modifier le taux d'humidité de l'air produit circulant dans la canalisation de sortie 26. Cependant, la sonde 42 mesurant de façon constante le taux d'humidité en sortie de l'installation 1, elle permet donc de réajuster en temps réel l'ouverture de la vanne régulatrice 38, de sorte que l'air produit puisse conserver le même taux d'humidité que celui de l'air produit lorsque le nombre de combinaisons ventilées raccordées à l'installation 1 est différent.
Avec une telle installation 1, on est donc en mesure d'obtenir un air traité dont le taux d'humidité est constant, quel que soit le débit de l'installation 1, ce taux d'humidité de l'air étant de préférence compris entre 40 et 50%.
Le clapet anti-retour 30 avec perte de charge connue a essentiellement pour rôle de créer une différence de pression entre la canalisation principale d'air sec 28, et la canalisation d'air saturé en humidité 36. Une telle différence de pression permet de privilégier le passage de l'air sec provenant de la canalisation principale d'air sec 28, dans la canalisation de sortie 26. En réalisant cet agencement particulier, on évite ainsi que seul l'air provenant de la canalisation d'air saturé en humidité 36 rejoigne la canalisation de sortie 26, ceci pouvant avoir pour effet de mouiller trop fortement la sonde 42, et de la rendre alors inopérante.
L'air traité et réhumidifié circulant à l'intérieur de la canalisation de sortie 26 peut donc sortir de l'installation 1 (flèche B) avec un taux d'humidité contrôlé, et être redistribué vers les combinaisons ventilées des opérateurs.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'installation 1 comprend des moyens d'analyse 44 des quantités de CO et de CO2 contenues dans l'air sortant des moyens de traitement 2. Les moyens d'analyse 44 communiquent avec les moyens de traitement 2 par l'intermédiaire d'une canalisation 46, directement raccordée à la canalisation de sortie 20 des moyens de traitement 2.
Les moyens d'analyse 44 vérifient en permanence que les quantités de CO et de CO2 dans l'air traité ne dépassent pas des valeurs maximales, de préférence constituées par les valeurs indiquées dans la norme européenne mentionnée précédemment.
Dans le cas où un dépassement d'au moins l'une des valeurs maximales est détecté par les moyens d'analyse 44, les moyens de pilotage 48 sont susceptibles de commander une ou plusieurs actions informant du dysfonctionnement décelé.
A titre d'exemple, les moyens de pilotage 48 peuvent alors commander le déclenchement d'une alarme sonore et/ou visuelle pouvant se situer sur le lieu d'intervention des opérateurs, un arrêt de la production d'air de l'installation 1, ou encore un changement de source d'air comprimé, en basculant par exemple sur un compresseur de secours.
De plus, notons que les moyens de pilotage 48 comprennent de préférence un onduleur embarqué (non représenté) permettant de réaliser au moins l'une des commandes citées ci-dessus, lors d'une baisse de la tension d'alimentation de l'installation 1.
Pour sécuriser encore davantage l'installation 1, on peut prévoir une réserve d'air traité 50, de préférence de capacité d'environ 1000 litres, alimentée en air traité au moyen d'une canalisation 52 communiquant avec la canalisation 19 de l'installation 1.
La réserve d'air 50 communique avec la canalisation de sortie 26, de préférence entre le point Q et la sonde 42, à l'aide d'une canalisation 54 sur laquelle est montée une électrovanne 56, maintenue fermée lors d'un fonctionnement normal de l'installation 1.
En revanche, lorsque les moyens d'analyse 44 détectent un dysfonctionnement de l'installation 1, ils sont également en mesure de commander la fermeture d'une électrovanne 58 montée sur la canalisation d'entrée 18, et donc de couper l'arrivée de l'air provenant des moyens de traitement 2. De plus, en commandant l'ouverture de l'électrovanne 56, les moyens de pilotage 48 autorisent le passage de l'air stocké dans la réserve 50 à travers la canalisation 54, en direction de la canalisation 26 entre le point Q et la sonde 42. Le basculement vers la réserve d'air traité 50 permet alors aux opérateurs en activité de disposer d'une quantité d'air suffisante dans leurs combinaisons ventilées, afin de quitter le site de travail en toute sécurité.
Sur la réserve d'air 50, on peut également prévoir une alarme supplémentaire du type alarme pneumatique 58 alimentée par la réserve d'air 50, cette alarme 58 étant particulièrement intéressante dans la mesure où elle est susceptible de fonctionner même lors d'une rupture de l'alimentation électrique et d'une défaillance de l'onduleur.
L'invention se rapporte également à un procédé de production d'air respirable apte à être mis en oeuvre par une installation 1 telle que celle qui vient d'être décrite.
Le procédé comprend successivement les étapes de traitement d'air comprimé et de réhumidification de l'air sec traité. Dans l'étape de réhumidification de l'air sec traité, on contrôle la répartition de l'air sec traité entre une voie sèche 22 et une voie de réhumidification 24, afin d'obtenir un mélange d'air traité à un taux d'humidité prédéterminé.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'installation 1 de production d'air et au procédé qui viennent d'être décrits, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.

Claims (18)

  1. Procédé de production d'air respirable comprenant les étapes suivantes :
    traitement d'air comprimé comportant une opération de séchage de l'air ;
    réhumidification de l'air sec traité ;
       caractérisé en ce que l'étape de réhumidification de l'air sec traité comporte une opération de répartition contrôlée de l'air sec traité d'une part dans une voie de réhumidification (24), et d'autre part dans une voie sèche (22).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on contrôle la répartition d'air sec traité par l'intermédiaire d'une vanne régulatrice (38) montée sur la voie de réhumidification (24) et commandée par des moyens de pilotage (48) sensibles au signal délivré par une sonde (42) de mesure du taux d'humidité, ladite sonde (42) étant montée sur une canalisation de sortie (26), raccordée d'une part à la voie de réhumidification (24), et d'autre part à la voie sèche (22).
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on crée une différence de pression entre la voie de réhumidification (24) et la voie sèche (22), afin de favoriser le passage de l'air sec traité provenant de la voie sèche (22), dans la canalisation de sortie (26).
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de traitement d'air comprimé comporte les opérations suivantes :
    filtrage de condensats se trouvant dans l'air comprimé ;
    séchage de l'air afin d'éliminer toute trace d'humidité dans l'air ;
    filtrage de poussières dégagées lors de l'opération de séchage ;
    transformation du monoxyde de carbone contenu dans l'air comprimé en dioxyde de carbone ;
    filtrage de l'air à l'aide d'un filtre à charbon actif (16).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de traitement de l'air comprimé est suivie d'une étape d'analyse permanente de quantités de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone présentes dans l'air traité, puis d'une étape d'alerte lorsque les valeurs de ces quantités dépassent des valeurs maximales à respecter.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après l'étape de réhumidification de l'air sec traité, l'air a un taux d'humidité compris entre environ 40 et 50%.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air traité réhumidifié est prévu pour alimenter au moins une combinaison ventilée d'un opérateur effectuant des travaux de démantèlement d'installations nucléaires.
  8. Installation (1) de production d'air respirable comprenant :
    des moyens de traitement (2) d'air comprimé comportant des moyens de séchage de l'air (11);
    des moyens de réhumidification (4) de l'air sec traité ;
       caractérisée en ce que les moyens de réhumidification (4) de l'air sec traité, comportent une voie de réhumidification (24) et une voie sèche (22), ainsi que des moyens de répartition (38) aptes à répartir de manière contrôlée l'air sec traité dans chacune desdites voies (22,24).
  9. Installation (1) selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de réhumidification (4) de l'air sec traité comportent également :
    une canalisation d'entrée (18) contenant de l'air sec traité raccordée d'une part à une canalisation principale d'air sec (28) constituant la voie sèche (22), et d'autre part à une canalisation de dérivation d'air sec (32) appartenant à la voie de réhumidification (24) ;
    une canalisation de sortie (26) raccordée d'une part à une canalisation d'air saturé en humidité (36) appartenant à la voie de réhumidification (24), et d'autre part à ladite canalisation principale d'air sec (28) ;
       un réservoir d'eau (34) appartenant à la voie de réhumidification (24), communiquant d'une part avec ladite canalisation de dérivation d'air sec (32), et d'autre part avec ladite canalisation d'air saturé en humidité (36).
  10. Installation (1) selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de répartition de l'air sec traité sont constitués d'une vanne régulatrice (38) montée sur ladite canalisation de dérivation d'air sec (32), ladite vanne de régulation étant commandée par des moyens de pilotage (48), sensibles au signal délivré par une sonde (42) de mesure du taux d'humidité, montée sur ladite canalisation de sortie (26).
  11. Installation (1) selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de réhumidification (4) de l'air sec traité comportent de plus un clapet anti-retour (30) à perte de charge connue, monté sur ladite canalisation principale d'air sec (28).
  12. Installation (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce que le clapet anti-retour (30) à perte de charge connue engendre une baisse de pression dans la canalisation principale d'air sec (28) d'environ 300 mbar.
  13. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que les moyens de réhumidification (4) de l'air sec traité comportent de plus un clapet anti-retour (40) monté sur ladite canalisation d'air saturé en humidité (36).
  14. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisée en ce que les moyens de traitement (2) d'air comprimé comportent :
    un filtre déshuileur (6) à 0,01 ppm ;
    un sécheur par adsorption (11) avec un point de rosée à -73°C ;
    un filtre (13) à particules 1 micron ;
    un catalyseur (14) apte à transformer le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone ;
    un filtre (16) à charbon actif.
  15. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisée en ce qu'elle comporte de plus, en sortie des moyens de traitement (2) de l'air comprimé, des moyens d'analyse (44) aptes à contrôler de manière permanente les quantités de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone présentes dans l'air traité.
  16. Installation (1) selon la revendication 15, caractérisée en ce que les moyens d'analyse (44) communiquent avec les moyens de pilotage (48) aptes à commander un déclenchement d'une alarme sonore et/ou visuelle, et/ou un.basculement vers une réserve d'air traité (50), et/ou un changement de source d'air comprimé.
  17. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisée en ce qu'elle est apte délivrer de l'air respirable à un taux de d'humidité compris entre environ 40 et 50%.
  18. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 à 17, caractérisée en ce qu'elle est reliée à au moins une combinaison ventilée d'un opérateur effectuant des travaux de démantèlement d'installations nucléaires.
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