FR2477328A1 - Appareil de decharge par effluve par ionisation - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES APPAREILS FORMANT DES DECHARGES PAR EFFLUVE. SELON L'INVENTION, L'ANODE 204 EST RECOUVERTE D'UNE COUCHE 206 DE MATIERE RESISTIVE. CETTE MATIERE RESISTIVE A UNE EPAISSEUR D'AU MOINS 0,25MM, ELLE A UNE RESISTIVITE EN VOLUME D'AU MOINS 10O.CM ET SA RESISTIVITE EST UNIFORME DE MANIERE QUE DES MICROVOLUMES DE DIMENSION SUPERIEURE A 0,006MM NE POSSEDENT PAS DE RESISTIVITE EN VOLUME INFERIEURE A LA VALEUR INDIQUEE. APPLICATION AUX APPAREILS D'IONISATION ET AUX PRECIPITATEURS ELECTROSTATIQUES.

Description

La présente invention concerne un appareil de

décharge par effluve pour ionisation.

Plus précisément, l'invention concerne un

appareil utilisable en pratique, permettant à des cou-

rants d'effluve d'intensité très élevée de circuler entre des électrodes de dispositifs à décharge par effluve, surtout lorsque les décharges disruptives et/ ou des effluves inverses peuvent poser un problème, par exemple lors de la précipitation électrostatique de particules de résistivité élevée entraînées dans un

courant gazeux. Plus précisément, l'invention s'appli-

que à un revêtement résistif formé sur une électrode

passiveayant une couche superficielle dont l'épais-

seur est d'au moins 0,25 mm, le revètement étant pra-

tiquement homogène et ayant une résistivité en volume et une rigidité diélectrique comprises dans des plages

spécifiées afin que les effluves inverses soient suppri-

més et que les décharges disruptives ne puissent pas avoir lieu. L'invention peut aussi être mise en oeuvre afin qu'elle évite les décharges disruptives dans des décharges par effluve, lorsqu'il n'y a pas de matière

étrangère sur les surfaces anodiques.

Les normes d'émission de particules par les gaz de carneau émis par les cheminées des centrales

électriques à charbon sont de plus en plus astreignantes.

Les normes actuelles de qualité de l'atmosphère néces-

sitent que plus de 99 % des cendres volantes produites

par la combustion du charbon soient retirés avant l'é-

vacuation des gaz de combustion par la cheminée. Ainsi, le rendement de collecte des particules doit augmenter en proportion de la teneur en cendres du charbon. En outre, l'utilisation de charbon à faible teneur en soufre est devenue de plus en plus nécessaire dans les centrales électriques pour la réduction des émissions de certains polluants gazeux, notamment les oxydes de soufre. Le précipitateur électrostatique ct le dispositif

le plus couramment utilisé pour l'extraction des ma-

tières particulaires formées par les centrales à charbon.

Dans un précipitateur électrostatique à deux étages, le gaz chargé de particules passe successivement dans des étages séparés de charge et de collecte. Dans l'étage de charge, les gaz passent dans un effluve si bien que la matière particulaire qui quitte le dispositif de charge porte une charge négative. Les

particules chargées passent alors dans un champ élec-

trique de faible intensité, formé dans l'étage collec-

teur et provoquant la migration des particules vers l'électrode collectrice au niveau de laquelle elles

se déposent, avant leur retrait ultérieur et leur éva-

cuation par diverses techniques. Dans un pr&,ipitateur à un seul étage, les particules qui circulent entre deux électrodes entre lesquelles un courant d'effluve

crée un champ électrostatique intermédiaire, sont d'a-

bord chargées puis migrent vers l'une des électrodes au niveau de laquelle elles s'agglomèrent avant retrait ultérieur. Ainsi, dans un précipitateur à un seul étage, les étages de charge et de collecte sont combinés dans

un seul appareil. Le rendement d'un précipitateur élec-

trostatique est déterminé dans une grande mesure par

la valeur de la charge portée par la matière particu-

laire, dans l'étage de charge. La valeur de la charge peut être accrue par augmentation de l'intensité du

champ électrostatique provoquant la décharge par efflu-

ve. L'intensité maximale utile du champ électrostati-

que est limitée à une valeur à laquelle une décharge disruptive ou un effluve inverseextrêmement intense se forme lorsque la matière particulaire s'accumule sur

l'électrode passive ou qui n'émet pas l'effluve. L'ef-

fluve inverse existe parce que, au cours du fonctionne-

ment, il y a toujours, à la surface de l'anode, un re-

vêtement de matière particulaire formant une couche, par exemple de cendres volantes. Le courant transmis à l'anode crée une tension suffisamment élevée dans les cendres volantes ou la couche de matière particulaire pour

qu'il apparaisse un claquage électrique à l'intérieur.

L'ionisation locale intense, dans l'arc électriquedans le canal de claquage, provoque la projection des produits d'ionisation dans le champ de décharge par effluve d'in-

tensité élevée si bien qu'une étincelle est provoquée.

Bien que les effets de l'effluve inverse puissent être réduits dans une certaine mesure par des techniques telles

que la limitation de l'épaisseur de la couche de particu-

les portée par l'électrode passive, les intensités du

champ électrostatique qui peuvent être obtenues par mi-

se en oeuvre de ces techniques ne permettent néanmoins

qu'une charge limitée des particules. Ensuite, le rende-

ment de collecte doit être accru par augmentation du temps de séjour de la matière particulaire dans le champ électrique au cours de la collecte, soit par réduction de la vitesse àlaquelle les gaz chargés de particules

circulent dans l'étage collecteur, soit par augmenta-

tion de la longueur de cet étage collecteur. Cependant,

une réduction de la vitesse de passage dans l'étage col-

lecteur réduit la capacité de cet étage collecteur et l'augmentation de la dimension des électrodes collectrices

augmente les investissements nécessaires pour l'appareil-

lage.

L'intensité du champ électrostatique pour laquel-

le le dispositif de charge peut fonctionner sans décharge disruptive ni effluve inverse, est plus faible lorsque la matière particulaire a une résistivité plus élevée. Comme la résistivité des cendres volantes varie en fonction inverse de la teneur du charbon en soufre combustible, l'utilisation croissante de charbon à faible teneur en

soufre accroît le coût de l'obtention d'un rendement éle-

vé de collecte, car les problèmes posés par les effluves inverses et les décharges disruptives sont de plus en plus

aigus. D'autres matières particulaires, par exemple pro-

duites par les fabricants de ciment, ont aussi des résis-

tivités élevées qui perturbent le fonctionnement des pré-

cipitateurs qui assurent leur collecte.

On a tenté de réduire l'incidence de l'effluve inverse et de la décharge disruptive en vue d'accroître

l'intensité des champs électrostatiques dans les appa-

reils d'ionisation, par un certain nombre de techniques

dont aucune n'est entièrement satisfaisante. Les ten-

tatives anciennes, décrites dans l'ouvrage de H.J. White, INDUSTRIAL ELECTROSTATIC PRECIPITATION, page 328, Addison-Wesley 1963, s'appliquent au traitement de la matière particulaire avant son entrée dans l'appareil d'ionisation. La matière particulaire de résistivité

élevée est en général traitée par mise en oeuvre d'hu-

midité et d'un acide. D'autres -techniques sont destinées

à empêcher l'accumulation d'une couche de matière par-

ticulaire sur l'électrode passive par exemple par utili-

sation d'électrodes mobiles sous forme de courroies, de

balais rotatifs et de différents autres dispositifs mé-

caniques. Ces techniques ne donnent pas satisfaction en

général car des films de matière particulaire, même min-

ces, peuvent donner des effets importants d'effluve in-

verse lorsque la résistivité de la matière particulaire est suffisamment élevée. Cependant, l'accumulation de

matière particulaire a été évitée dans une certaine me-

sure d'une manière satisfaisante par balayage continu

de l'électrode passive par un film d'eau. Une autre ten-

tative porte sur le réglage de la température des élec-

trodes ou d'un courant gazeux ascendant ou descendant,

destiné à modifier la température de la matière parti-

culaire vers une valeur donnant une plus faible résis-

tivité. Cependant, cette technique nécessite de façon

générale une quantité importante d'énergie pour l'ob-

tention des changements voulus de température.

Les tentatives connues de réglage des carac-

téristiques électriques de l'électrode passive en vue de la réduction de la décharge disruptive et de l'effluve

inverse ont mis enoeuvre en général une électrode collec-

trice formée d'une matière résistive ayant une résistance

non critique. Ces électrodes à résistance variant progres-

sivement, jouent essentiellement le rôle d'une résistance

série de limitation de courant, et elles n'ont qu'un fai-

ble effet pour la réduction de la décharge disruptive dans les précipitateurs électrostatiques. La résistance a pour effet de créer une chute de tension élevée dans l'électrode lorsque le courant augmente, au moment de conditions transitoires anormales si bien que l'intensité

du champ électrostatique dans l'espace séparant les élec-

trodes est réduite. Les électrodes à résistance variant

progressivement utilisées jusqu'à présent ont été en gé-

néral de grandes plaques planes de matière conductrice dans une certaine mesure, par exemple d'amiante-ciment

ou de béton, ayant une grille d'armature d'acier incor-

porée, facilitant, d'une manière grossière, une collecte

plus uniforme du courant. Ce procédé n'a pas été suffi-

samment efficace pour rencontrer un succès commercial

important. Les électrodes à résistance variant progres-

sivement n'ont pas une résistivité nominale ou une uni-

formité de résistivité maintenue de manière-spécifiée.

En général, la résistivité varie beaucoup avec l'humidité, la teneur en différents produits chimiques absorbés et le champ électrique dans la matière. Elles n'ont jamais constitué un dispositif satisfaisant pour la limitation des décharges disruptives. L'inadéquation de toutes les

électrodes de précipitateurs électrostatiques fonction-

nant comme de simples dispositifs de limitation de cou-

rant apparait à l'évidence puisqu'aucune de ces électro-

des n'est utilisée dans les appareils utilisés indus-

triellement actuellenent.(Des résistances actuellement en cours de mise au point dans le cas des précipitateurs électrostatiques sont utilisées uniquement pour la limitation du courant de défauttransmis à un appareil dans lequel il existe une décharge disruptive afin que l'abaissement temporaire de tension de tous les autres appareils d'un groupe alimentés

par un redresseur commun, soit minimal).

L'article de H.J. White, RESISTIVITY PROBLEMS IN ELECTROSTATIC PRECIPITATION, Journal of the Air Pollution Control Association, 24, pages 336-37 (1974) décrit un exemple de résistance de limitation de courant considéré comme une résistance variant progressivement. Selon cette technique, une plaque métallique est revêtue d'une matière plastique imprégnée de carbone, ayant une résistivité

comprise entre 10 et 10il n.cm, déterminée par l'im-

portance de la charge de carbone. La description de

ce procédé ne définit nullement les valeurs particu-

lières de la résistivité en volume, de l'épaisseur de la matière, de la rigidité diélectrique ou de l'homogénéité

à la surface de l'anode ou près de celle-ci, devant per-

mettre l'utilisation de cette technique dans différents

typesd'appareil d'ionisation. En outre, la description

de la composition de matière plastique imprégnée de car-

bone du revêtement, dans cet article, suggère que la partie externe de 0, 25 mm d'épaisseur du revêtement

ne doit pas nécessairement être homogène, avec une va-

leur quelconque déterminée, lorsque la formation d'une

décharge doit être évitée et lorsque les effluves in-

verses doivent être supprimés. Au contraire, l'article paraît décrire un essai d'introduction d'une résistance

appréciable en série avec la décharge, sans condition spé-

cifiant des valeurs particulières pour les paramètres nominaux. Cette présentation est suggérée par la phrase

de l'article qui indique qu'il ne s'agit pas d'une ca-

ractéristique nouvelle car elle remonte aux années 1920,

pendant les premiers travaux sur les précipitateurs élec-

triques.

En résumé, le seul mécanisme applicable à la technologie de la résistance variant progressivement est l'introduction d'une résistance série dans le circuit de décharge afin que la tension excitatrice soit réduite et que l'intensité totale du courant soit réduite ou étranglée.

Récemment, on a mis au point un appareil d'io-

nisation d'intensité élevée dans lequel une configuration géométrique originale d'électrode permet la formation d'une décharge stable par effluve d'intensité élevée dans laquelle circule le gaz chargé de particules. Cet appareil d'ionisation qui est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 110 086 provoque la charge de

la matière particulaire à un niveau bien supérieur à ce-

lui qui peut être obtenu avec les appareils classiques

d'ionisation par mise en oeuvre par exemple de configura-

tiors géométrique du type fil et cylindre ou fil et pla-

que. Bien que le rendement de collecte des précipitateurs électrostatiques à deux étages puisse être amélioré dans une grande mesure par utilisation de cet appareil original d'ionisation d'intensité élevée dans l'étage de charge,

les décharges disruptives et les effluves inverses po-

sent cependant un problème, surtout dans le cas d'une matière particulaire de résistivité très élevée, lorsque cette matière s'accumule sur une électrode métallique passive. Dans une décharge électrique dans un gaz à basse

pression, de même que dans un tube à lumière de fluorescen-

ce, l'équilibre énergétique dans la décharge est tel que le fonctionnement a lieu lorsque le courant s'écoule

avec une faible densité dans une colonne de grand dia-

mètre. Cependant, le comportement physique des décharges électriques est tel que, pour une augmentation de la pression, le diamètre de la décharge diminue avec une vitesse telle que la densité de courant augmentecomme le carré de la masse volumique du gaz. Pour la pression atmosphérique et les températures ambiantes habituelles, toutes les décharges électriques se contractent sous forme d'un canal étroit, avec une densité élevée de courant et un faible champ électrique, cette forme étant appelée "arc" et, sous forme transitoire, étant appelée

"étincelle". L'invention concerne un dispositif fonda-

mental destiné à empêcher la contraction d'une décharge

par effluve sous forme d'un arc.

Dans le cas d'une décharge par effluve négatif, le gaz qui se trouve à très grande proximité de la cathode

qui concentrele champ électrique subit un claquage tempo-

raire provoquant la formation de chemins d'ionisation intense qui se propagent sur une petite fraction de la distance vers l'anode. Les électrons libérés au cours des opérations d'ionisation intense, dérivent vers l'anode et se fixent habituellement à des molécules en formant des ions négatifs avant leur arrivée à l'anode sous forme d'un courant de faible densité (0,1 à 10 pA/cm 2). La décharge par effluve est une succession rapide de décharges non

complètesdans l'espace cathode-anode, mais le courant par-

venant à l'anode est pour l'essentiel un courant unidi-

rectionnel permanent.-

Dans la plupart des applications importantes en pratique, il est essentiel que les décharges par effluve soient mises en oeuvre avec des intensitésaussi élevées que possible, sans que des décharges disruptives ou des effluves inverses se manifestent de façon excessive. Une condition primordiale est rapidement atteinte parce que le courant augmente à peu près comme le carré de la tension appliquée. Au point critique, il apparaît une transition locale brutale d'une décharge à faible densité de courant et à champ élevé, à une décharge à faible champ et à densité élevée de courant, c'est-à-dire d'une décharge

luminescente à une décharge du type d'un arc.

L'invention concerne là suppression des efflu-

ves inverses et la prévention des décharges disruptives, dans un précipitateur électrostatique surtout lorsque celui-ci est utilisé pour le retrait de particules de

résistivité élevée des gaz.

Elle concerne aussi la détermination des pro-

priétés électriques et mécaniques permises pour les re-

vêtements résistifs des anodes, ces propretés étant par exemple la résistivité de la matière, l'épaisseur minimale du revêtement, et l'uniformité de la matière de revêtement,

permettant la suppression des effluves inverses et la pré-

vention des décharges disruptives.

L'invention concerne aussi l'identification de matières résistives ayant des propriétés électriques particulières, notamment une résistivité et une rigidité diélectriques, comprises dans des plages prédéterminées permettant la formation d'un revêtement résistif pour

une électrode passive.

Plus précisément, l'invention met en oeuvre le revêtement de l'anode d'un dispositif électrostatique, par exemple l'étage de charge ou collecteur d'un précipitateur

électro,-atique à deux étages ou d'un précipitateur éLec-

trostatique à un seul étage, par une matière résistive

permettant l'augmentation de l'intensité du champ élec-

trostatique pour laquelle le dispositif peut fonctionner

sans décharge disruptive ou sans effluve inverse ex-

cessif La matière résistive doit avoir une couche "primaire" externe tournée vers l'électrode de décharge, ayant une épaisseur d'au moins 0,25 mm environ et dans laquelle la matière est pratiquement homogène et a une rigidité diélectrique élevée. La matière résistive totale,

y compris la couche primaire, est de préférence suffisam-

ment mince pour que 15 % environ au maximum de la tension appliquée soient absorbés par la matière. La résistivité

minimale de la matière qui se troue dans la couche pri-

maire est proportionnelle au carré du flux de courant

de l'effluve. La matière résistive résiste à la détério-

ration dans les conditions créées par l'effluve, et elle résiste à l'abrasion surtout dans les applications dans

lesquelles une matière particulaire abrasive est chargée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:

- la figure 1 est une élévation latérale sché-

matique d'un précipitateur à plusieurs étages, comprenant un dispositif d'ionisation et de charge ayant une anode résistive selon l'invention; la figure 2 est une élévation latérale agrandie d'un étage d'ionisation de l'appareil de la figure 1, avec

desparties arrachées représentant l'arrangement d'ionisa-

tion; - la figure 3 est une vue de bout de l'étage d'ionisation de la figure 2, l'entrée étant partiellement arrachée afin que l'arrangement d'ionisation apparaisse; - la figure 4 est une coupe partielle agrandie d'un venturi unique d'ionisation, et elle représente l'arrangement d'électrodes; - la figure 5 est un schéma représentant les éléments de commande d'un étage d'ionisation - la figure 6 est un schéma représentant la nature des forces agissant sur une décharge qui se crée, avant et après sa pénétration dans le revêtement résistif;

- la figure 7 est un schéma représentant le dia-

gramme de circulation du courant d'une décharge qui se développe avant et après son entrée dans le revêtement résistif; -la figure 8 est un graphique représertant la relation entre la densité de courant arrivant à l'anode d'un précipitateur électrostatique, en abscisses, et la résistivité en volume nécessaire pour que la décharge ne puisse pas se concentrer, en ordonnées;

- la figure 9 estun schéma représentant le dia-

gramme de circulation du courant dans un appareil d'ioni-

sation ayant une couche d'une matière résistive recouvrant une anode cylindrique simple;

- la figure 10 est une coupe agrandie d'une par-

tie de l'anode de la figure 9; - les figures 11 à 13 représentent d'autres modes de réalisation de l'invention; - la figure 14 est une perspective avec des parties arrachées d'un dispositif d'ionisation du type à fil et cylindre comprenant une anode revêtue d'une matière résistive;

- la figure 15 est une perspective avec des par-

il ties arrachées représentant un dispositif d'ionisation du type à fil et plaque, ayant une anode à revêtement d'une matière résistive; et - la figure 16 est une perspective en partie en coupe représentant un autre mode de réalisation de dispositif d'ionisation d'intensité élevée ayant une

anode revêtue d'une matière résistive.

Sur les figures, la figure 1 représente, en

élévation latérale schématique, un ensemble formant pré-

cipitateur électrostatique à deux étages, selon l'invention.

Comme indiqué sur cette figure, l'ensemble précipitateur comporte une entrée 11 de gaz vers laquelle les gaz à épurer sont dirigés comme indiqué par une flèche 12, une sortie 13 de gaz par laquelle les gaz épurés sont transmis à un appareil convenable disposé en aval, par exemple un conduit d'évacuation dans l'atmosphère, comme

l'indique la flèche 14, et une paire d'ensembles d'ioni-

sation et de précipitation, montés en cascade et portant les références générales 15 et 15'. Chaque ensemble 15, 15' d'ionisation et de précipitation comprend un étage

16 (16') d'ionisation et deux précipitateurs électrosta-

tiques classiques 17, 18 (17', 18'). Chaque étage 16, 16'

d'ionisation et chaque étage 17, 17', 18, 18' de pré-

cipitation a un connecteur 19 d'un câble d'arrivée à haute tension, relié à une source convenable de tension

élevée comme décrit plus en détail dans la suite en ré-

férence à la figure 5, et une partie 20 formant trémie

collectrice de la matière particulaire précipitée à par-

tir du gaz lorsque ce dernier circule dans les ensembles

15 et 15'.

Lors du fonctionnement, les gaz contenant une matière particulaire pénètrent dans l'appareil de la figure 1 par l'entrée 11 et passent dans le premier étage d'ionisation 16 dans lequel les particules du gaz sont

chargées électrostatiquement. Le gaz contenant les par-

ticules chargées électrostatiquementpasse ensuite dans les étages successifs de précipitation 17 et 18 dans chacun

desquels les particules chargées sont déviées hors du tra-

jet du gaz sous l'action d'un champ électrique établi transversalement au trajet de circulation, les particules se déposant dans les parties 20 formant les trémies des étages 17 et 18 de précipitation. Le gaz sortant du pré- cipitateur 18 s'écoule dans un étage 16' d'ionisation et dans les étages 17' et 18' de précipitation afin que le gaz subisse une épuration supplémentaire, et les gaz

épurés quittant l'étage 18' de précipitation sont trans-

mis par la sortie 13 de gaz à un appareil convenable

placé en aval.

Les figures 2 et 3 représentent l'entrée il

de gaz et le premier étage 16 d'ionisation, plus en dé-

tail. Comme indiqué sur ces figures, l'entrée 11 de gaz est un conduit de configuration géométrique trapézoîdale

ou autre convenable, relié à l'extrémité aval d'une par-

tie 22 de distribution de gaz. Cette partie 22 est reliée à une chambre 23 d'entrée formée dans le boîtier de l'ensemble 16 d'ionisation, par les parois latérales et

inférieure de cet ensemble et par une cloison 24 dis-

posée verticalement. La cloison 24 et une seconde cloi-

son 25 disposée verticalement délimitent, avec les pa-

rois latérales, supérieure et inférieure de l'étage 16 d'ionisation, un distributeur 26 sous pression utilisé

pour l'opération décrite dans la suite.

Plusieurs diffuseurs 27 à venturi, avec des organes associés 28 de support d'électrode centrale, dépassant chacun à l'extrémité amont du venturi associé 27 et en direction pratiuement coaxiale, sont placés dans

l'étage 16 d'ionisation, avec un arrangement régulier.

Chaque organe 28 est couplé à un réseau de barres omni-

bus portant la référence générale 29,comprenant trois

barres omnibus parallèles disposées verticalement, re-

liées à leurs extrémités supérieures à un élément commun 31 qui est relié à une barre omnibus unique 32 partant de l'intérieur de l'étage 16 d'ionisation et rejoignant

un capot externe 33 d'un connecteur classique à haute ten-

sion qui reçoit une tension élevée d'une alimentation convenable non représentée par l'intermédiaire d'un connecteur 34 à haute tension. L'extrémité aval ou de sortie de chaque venturi 27 est reliée à une chambre 36 de sortie qui est elle-même reliée à l'entrée de

l'étage 17 de précipitation électrostatique.

Une trémie 20 de stockage a une porte amo-

vible 40 permettant l'inspection et le nettoyage, et une équerre 41 de vibrateur permettant l'utilisation d'un vibrateur classique éventuel qui facilite le dépôt des matières particulaires collectées dans la trémie 20,

vers le bord inférieur 42 de celle-ci. Ce bord infé-

* rieur 42 a des ouvertures convenables non représentées permettant le retrait de la matière particulaire de la trémie 20, de manière classique. Les trémies 20 des

éléments restants 16', 17, 17'I 18 et 18' ont une con-

figuration pratiquement analogue.

Chaque élément 27 à venturi et chaque organe

coaxial associé 28 forment une paire d'électrodes des-

tinées à créer un champ électrostatique d'intensité élevée transversalement au trajet du courant de gaz dans l'étage 16 d'ionisation. A cet effet, une électrode décrite dans la suite est portée par chaque organe 28 et est reliée à une source de potentiel négatif relativement élevé par le réseau 29 de barrE omnibus, chaque conduit 27 à venturi étant couplé au potentiel de la masse par

le bâti de l'ensemble de l'appareil. Ainsi, chaque ven-

turi 27 joue le rôle d'une anode et chaque anode 28

joue le rôle d'un support de cathode.

Lors du fonctionnement, lorsque la tension

élavée est appliquée entre la cathode et l'anode, les par-

ticules en suspension dans un gaz qui circule dans l'é-

tage 16 d'ionisation se chargent électrostatiquement lors du passage dans la gorge du venturi 27. La configuration de l'électrode représentée sur les figures 4 et 5 peut être utilisée afin que toutes les particules chargées en pratique restent en suspension dans le gaz jusqu'à l'arrivée au précipitateur aval 17 ou 18 et n'adhère

pas à la surface de l'anode au potentiel de la masse.

Comme indiqué sur la figure 4, chaque élément 27 à venturi a une section conique 45 d'entrée qui se rétrécit, une gorge ou section centrale pratiquement cy- lindrique 46 et une partie 47 de sortie de forme conique

s'évasant vers l'extérieur. La cathode comporte une élec-

trode plane telle qu'un disque 50 qui peut avoir un bord périphériquecourbe et qui dépasse vers l'extérieur de la surface externe de l'organe 28. Le disque 50 est monté pratiquement coaxialement à la gorge du venturi 27 et crée un champ électrostatique d'intensité élevée et très limité sous forme d'une décharge par effluve entre la périphérie

courbe du disque 50 et la surface environnante 52 de l'a-

node lorsqu'un potentielélevé est appliqué. La surface de la gorge 46 peut être lisse ou peut avoir plusieurs

ailettes permettant à de l'air de nettoyage d'être in-

jecté dans la gorge 46 comme représenté sur la figure 4.

La figure 5 représente schématiquement les connexions d'alimentation et le système de commande

d'injection de gaz propre dans l'étage d'ionisation 16.

Une tension élevée est transmise au circuit 28 des barres omnibus cathodiques par l'intermédiaire du cable 34 à haute tension, en provenanc d'un circuit redresseur 70 à transformateur couplé à une unité 70 de commande, ces deux derniers éléments étant de type classique. Du gaz propre est transmis à la chambre 26 de distributeur par un ventilateur 73, par l'intermédiaire d'un conduit et d'un dispositif de chauffage 74, ainsi que d'un registre commandé 76 et d'un conduit 77. Le dispositif 74 de chauffage estrelié à un ensemble 78 de réglage de température qui maintient la température du gaz propre transmis à la chambre 26 de distribution dans une plage b voulue. Un capteur 79 de pression différentielle ayant deux transducteurs manosensibles 80 et 81 transmet un signal de réaction au registre commandé 76 afin que la

pression de l'air propre présent dans la chambre 26 de dis-

tribution soit régulé. Les différents éléments 73 à 81 sont tous de type classique et leur structure est bien

connue des hommes du métier.

Comme indiqué précédemment, un problème essen-

tiL posé par les dispositifs électrostatiques, surtout lorsqu'ils sont utilisés pour la charge d'une matière par-

ticulaire de résistivité élevée telle que les cendres vo-

lantes des chaudières brûlant du charbon à faible teneur

en soufre comme combustible, est l'apparition d'une dé-

charge disruptive et d'un effluve inverse constituant en général le facteur qui limite l'augmentation d'intensité du champ électrostatique. La décharge disruptive et l'effluve inverse apparaissent lorsque l'intensité du

champ électrostatique dans la matière particulaire pla-

cée sur l'électrode passive dépasse la rigidité diélec-

trique de cette matière particulaire. Par exemple, la rigidité diélectrique des cendres volantes formées par combustion d'un charbon à faible teneur en soufre est en général comprise entre 10 et 20 kV/cm. Lorsque la rigidité diélectrique est dépasse, l'énergie emmagasinée dans la capacité du diélectrique, dans la région locale,

se décharge sous forme d'un arc suivant un trajet fila-

mentaire. Le souffle de gaz produit par l'arc peut pro-

voquer la formation d'un seul trou filamentaire étroit

ou d'un cratère important suivant l'énergie dissipée.

L'émission de radiations ultraviolettes ionisantes et l'émission d'ions positifs qui forment l'arc dans la partie très proche du champ d'ionisation, accroissent la conductivité. Le résultat final est soit (1) qu'il ne s'établit dans le cratère qu'une décharge inverse de type luminescent, soit (2) qu'une étincelle se déclenche dans

tout l'espace intermédiaire.

Le champ présent dans la couche de matière par-

ticulaire est donné par la formule E = Jp (1) dans laquelle J représente la densité du courant circulant dans la couche particulaire et p est la résistivité en volume de la matière. La densité de courant J, dans le cas des appareils d'ionisation, a en général une valeur comprise entre environ 1.10 A/cm et 2.10 A/cm. En conséquence, dans le cas d'une matière particulaire ayant une rigidité diélectrique de 10 kV/cm, l'effluve inverse et la décharge disruptive ne posent pas de pro- blème tant que les résistivités en volume ne dépassent pas

une valeur comprise entre 1012 et 5.10 9..cm respective-

ment. L'effluve inverse compromet le fonctionnement de l'appareil d'ionisation-car les ions positifs rejetés à partir des claquages sous forme d'arc dans la couche de particules sont injectés dans la région comprise entre

les électrodes et les ions positifs déchargent les par-

ticules chargées négativement si bien que le résultat de

l'étape de charge est lui-même compromis.

Selon l'invention, l'électrode passive d'un

dispositif électrostatique est revêtue d'une matière ré-

sistive ayant une rigidité diélectrique élevée. Le terme

"dispositif électrostatique" utilisé dans le présent mé-

moire se rappori aussi bien à l'étage de charge qu'à l'étage collecteur d'un précipitateur électrostatique à deux étages qu'à un précipitateur électrostatique à un

seul étage ayant un étage unitaire de charge et de col-

lecte. L'électrode passive est en général une anode car

les effets de l'effluve inverse et de la décharge disrup-

tive sont surtout importants dans le cas d'un effluve négatif dans lequel la cathode constitue l'électrode d'émission d'effluve. Dans l'effluve négatif, la plus grande partie du courant est transportée par des ions négatifs qui proviennent des électrons libérés par la cathode ou par la surface de l'électrode de décharge à la suite du bombardement par des ions positifs. Les ions positifs sont créés à leur tour dans la région de champ

élevé à proximité de la cathode par l'ionisation élec-

tronique des molécules gazeuses. L'effluve inverse qui a un tel effet disruptif sur l'effluve négatif,

n'a qu'un faible effet sur l'effluve positif. En consé-

quence, le revêtement de matière résistive sur l'électrode

passive est bien plus utile dans les dispositifs à ef-

f luve négatif que dans ceux qui mettent en oeuvre un ef-

fluve positif. Ainsi, l'expression "électrode passive", bien qu'elle soit utiliseede façon générale comme synonyme du terme "anode" dans les dispositifs électrostatiques à décharge par effve négatif, est destinée à désigner aussi la cathode dans un dispositif électrostatique à effluve positif.

Le phénomène essentiel mis en oeuvre par l'in-

vention est que, lors de la formation d'un arc, la dé-

charge d'intensit.é élevée se concentre sur un très petit diamètre à l'extrémité anodique lorsque l'anode est formée

d'un métal ou d'une autre matière ayant une bonne conduc-

tivité. Ces étincelles peuvent ainsi être empêchées par prévention de la concentration de la tache terminale sur l'anode. Le bilan énergétique, dans la décharge qui se forme dans le gaz au niveau d'une anode, est équilibré

parce que les forces radiales résultantes sont essentiel-

lement des forces de compression si bien que la décharge a tendance à se contracter dans un arc. Cependant, comme indiqué sur la figure 6, lorsque l'anode 204 est revêtue d'une matière résistive 206, une force radiale, agissant vers l'extérieur, apparaît dans la matière résistive car le courant qui s'écoule dans une matière résistive suit le chemin de moindre résistance. Cette force d'expansion s'oppose à la force de contraction dans la décharge 202 et évite la concentration. En conséquence, la décharge ne peut pas passer d'une forme à champ électrique élevé et à densité de courant relativement faible à une forme à champ électrique relativement faible et à densité de

courant élevée, nécessaire à une décharge disruptive.

La valeur nominale de la résistivité est suffisamment élevée pour que, à la tache terminale anodique, les forces d'expansion, juste au-dessous de la surface de l'anode, dépassent les forces de compression agissant dans le gaz

juste au-dessus.

L'originalité de l'invention apparaît lorsqu'on

considère l'épaisseur minimale permise pour la couche ré-

sistive. Comme indiqué sur la figure 7, après l'entrée dans la couche résistive 206, le courant s'étale vers l'extérieur afin qu'il donne la plus petite chute de tension par unité de volume. Une analyse mathématique classique indique que la résistance à la circulation du courant dans le volume hémisphérique 208 au-dessous de la

tacheanodique de la décharge est très proche de la résis-

tance totale au passage du courant dans toute la couche lorsque l'épaisseur de la couche résistive 206 est au

moins égale à quatre fois le rayon de l'hémisphère 208.

L'épaisseur minimale de la couche 206 est ainsi reliée au diamètre minimal que peut avoir la tache anodique, sans être dangereusement proche du diamètre critique pour lequel peut apparaître la transition d'une décharge luminescente à une décharge disruptive avec formation

d'une étincelle.

La détermination précise de ce diamètre primor-

dial, par simple analyse, est bien au-delà des possibilités

actuelles. Les études photographiques à la plus grande vi-

tesse possible ne suffisent pas à une telle détermination précise mais donnent certaines indications relativement grossières. L'étude de photographies de l'apparition

d'une tache anodique, décrite dans l'ouvrage de J.M.

Sommerville et C.T. Granger, DISCHARGE AND PLASMA PHYSICS,

Hayden, Armida.l Press, N.S.W., Australie, 1963, p. 406-

407, permet d'estimer que le rayon de la tache anodique peut se contracter à une valeur qui peut être aussi faible que 0,03 mm sans *ermation d'une étincelle. Une épaisseur de couche résisti t égale à quatre rayons est alors de 0,12 mm. Une épaisseur de couche très utilisable en pratique de 0,25 mm seulement permet alors facilement la satisfaction du critère d'utilisation d'une épaisseur suffisamment grande, *compte tenu du rayon minimal permis

de la tache.

La tendance à se contracter d'une décharge élec-

trique quelconque augmente beaucoup avec l'intensité du

courant. La résistivité doit avoir une valeur suffisam-

ment élevée pour que des forces antagonistes suffisantes

d'expansion empêchent la formation d'une décharge dis-

ruptive lorsque le courant d'intensité normale tend à présenter une contraction. Le courant normal d'électrons

et d'iors dans un effluve, peut être déclenché sous for-

me d'une décharge ou d'un courant plus intense et con-

centré par un certain nombre d'événements se produisant dans l'espace de décharge, tous ces événements ayant certaines probabilités. Le résultat pratique est que, pour des densités élevées normales de courant de collecte anodique et des gradients élevés associés de champ

électrique, la probabilité du rétrécissement de la dé-

charge augmente rapidement avec la densité normale de courant d'effluve. En conséquence, la résistivité de

l'anode résistivenécessaire à la prévention du rétré-

cissement et de la formation d'une étincelle, augmente aussi rapidement. Au cours d'essais d'anodesrésistives destinées à des appareils d'ionisation de précipitateurs

électrostatiques, on a déterminé des valeurs approxima-

tives des résistivités minimales nécessaires, en fonc-

tion des amplitudes critiques de la densité normale du courant collecté. La résistivité augmente comme le carré

du courant ou à peu près comme indiqué sur la figure 8.

Plus précisément, la figure 8 montre empiriquement que la résistivité minimale est donnéepar la formule Ai = -7 x.10 7 (S2.cm)cm7 2 pmin 7xO <A) 2 dans laquelle pmin désigne la résistivité minimale en

volume exprimée en Q.cm et J-la densité de courant d'ef-

fluve en pA/cm 2. Au cours de ces essais, les effets de déclenchement sont ceux qui sont produits par un effluve inverse dans un très mince revêtement de cendres volantes de résistivité élevée (1012 SQ.cm environ), formé sur une

couche résistive.

La chute de tension AV dans le revêtement ré-

sistif est donnée par la formule AV = Jpt (2)

dans laquelle t représente l'épaisseur du revêtement ré-

sitif et p la résistivité en volume du revêtement alors

que J désigne la densité de courant. La chute de ten-

sion AV dans toute l'épaisseur de la matière anodique doit être de préférence inférieure à 15 % de la tension appliquée. La résistivité minimale de la couche primaire de matière résistive est essentiellement une fonction

de la densité de courant à la surface de la couche pri-

maire tournée vers l'électrode de décharge et elle est déterminée d'après la relation représente sur la figure 8. Lorsque la résistivité de la matière résistive a été choisie, l'épaisseur maximale du revêtement peut être calculée afin que la chute de tension soit limitée à une valeur particulière dans le revêtement résistif, cette

valeur étant de préférence inférieure à 15 % et de pré-

férence inférieure à 5 % de la tension appliquée. L'é-

paisseur minimale de la matière est prise égale à 0,25 mm, comme décrit dans la suite, sous forme de la meilleure valeur déterminable. Ainsi, si la résistivité de travail

du revêtement d'un dispositif d'ionisation ayant une den-

sité de courant de 2.10 6 A/cm2 est choisie à une valeur de 2.10 S.cm etsi une tension de 75 kV est appliquée entre l'anode et la cathode du dispositif d'ionisation, l'épaisseur du revêtement résistif pouvant absorber 15 %

de la tension est calculée par la formule (2), à une va-

leur égale à 0,28 cm. Il faut noter cependant que la résis-

tivité du revêtement est inversement proportionnelle à la température si bien que les fluctuations de la température doivent être prises en compte lors de la sélection d'une valeur de résistivité de travail. Dans une matière de résistivité nominale à la température de travail, la

rigidité diélectrique possible la plus élevée est appré-

ciée puisqu'elle impose une limite supérieure à la densité

permise du courant de travail.

La mince couche anodique résistive précitée est appelée "couche primaire"; elle est utilisée avec une couche de support. Ainsi, comme indiqué précédemment,

toute la résistance nécessaire à la prévention de la for-

mation d'un arc existe dans une couche dont l'épaisseur est inférieure à 0,25 mm, la résistivité de la couche de

support pouvant avoir une valeur quelconque. Cette cou-

che de support peut être métallique, elle peut avoir une valeur identique (et même une matière identique) à celle de la couche résistive primaire, ou elle peut avoir toute valeur intermédiaire voulue. Une considération importante en pratique est que les chutes de tension et les pertes d'énergie de valeur élevée de manière superflue dans la

couche de support doivent être évitées comme décrit pré-

cédemment.

Lorsqu'on considère la prévention de la formation d'une décharge disruptive à un emplacement particulier, il faut noter que ce n'est pas la résistivité générale de la couche mais la résistivité en volume dans le seul volume

hémisphérique qui se trouve sous le point de décharge ano-

dique qui est cruciale comme indiqué précédemment. Si la

résistivité en volume est nettement inférieure à la va-

leur minimale spécifiée dans ce seul volume hémisphérique, une décharge disruptive peut apparaître. En conséquence,

l'uniformité de la matière de lacouche primaire doit sa-

tisfaire à certains critères. La résistivité ne doit pas être nettement inférieure à la valeur nominale dans tout

microvolume de dimension supérieure à 6 micromètres en-

viron, correspondant au cinquième environ du diamètre

minimal estimé que peut avoir la tache terminale de la dé-

charge sans risque de décharge disruptive. En d'autres termes, la couche de 0,25 mm qui est la plus proche de l'électrode de décharge doit être dépourvue de volumEsdE matière dont une dimension est supérieure à 0,006 mm et

dans lesquels la résistivité volumique est nettement in-

férieure à celle qui est nécessaire à la prévention de la concentration du courant d'effluve. Une décharge disruptive due à des défauts d'uniformité correspondant à une faible résistance à une petite échelle, a été identifiée sans ambiguité lors d'études de mise au point. La nécessité

d'une telle uniformité de la résistivité dans des micro-

volumes est une caractéristique nouvelle qui a été vérifiée

au cours d'essais et elle a probablement empêché l'obten-

tion de résultats satisfaisants dans la prévention de la

formation de déchargesdisruptivespar des revêtements ré-

sistifs minces dans des tentatives antérieures.

Le comportement électrique de la mince couche anodique primaire résistive ne dépend pas des propriétés électriques de la couche secondaire de support sur laquelle elle est placée en contact intime et à laquelle elle est liée, et il n'est pas perturbé par ces propriétés. La couche de support peut être métallique ou peut être formée d'une matière non métallique acceptable physiquement et

dimiquement, ayant une résistivité qui n'est pas primor-

diale et qui n'est pas spécifiée. Evidemment, la résis-

tance de la couche de support ne doit pas être élevée au point de provoquer des chutes de tension et des pertes

d'énergie excessives.

Des modes de réalisation importants de l'invention mettent en oeuvre une (ême matière pour la couche primaire

et pour la couche secondaire de support, si bien que l'ano-

de a une structure monolithique. Il serait trompeur de considérer que le comportement électrique est celui d'une

résistance variant progressivement; le volume de la "cou-

che primaire" a encore une valeur nominale, avec de pré-

férence la plus faible résistivité convenable, et l'uni-

formité de résistivité doit être satisfaite à l'intérieur

de ce volume.

Le revêtement résistif selon l'invention a été décrit pour la suppression de l'effluve inverse et des décharges disruptives, mais il peut être aussi utilisé pour l'augmentation. de l'intensité du champ électrique dans un dispositif électrostatique donné, sans production de décharge disruptive ou d'effluve inverse en quantité excessive. Comme indiqué sur la figure 9, les problèmes posés par les décharges disruptives et l'effluve inverse

sont réduits selon l'invention par disposition d'une cou-

che d'une matière résistive 85 à la face interne de l'anode 27 dans la région adjacente à l'électrode plane dans laquelle le champ électrostatique intermédiaire,

représenté par les traits interrompus 87, est concentré.

Les propriétés physiques et électriques de la matière résistive 85 sont calculées d'après la procédure décrite

précédemment.

La simple bande annulaire représentée sur la figure 9, formant la couche résistive 85, n'est que l'une des diverses configurations possibles. Par exemple, comme indiqué sur la figure 11, une anode 90 a des sections 91

et 92 d'entrée et de sortie, formées d'une matière con-

ductrice de l'électricité, plusieurs segments anodiques conducteurs 93, formés aussi d'une matière conduisant bien l'électricité, et des entretoises isolantes 94 placées entre les éléments conducteurs adjacents 91 à 93 afin

qu'un isolement électrique intermédiaire soit assuré.

Une couche de matière résistive 85 est formée à la face interne de chacun des segments anodiques 93. Chacun de ces segments 93 peut aussi avoir une borne convenable destinée à être reliée à une alimentation indépendante à haute tension non représentée afin que le champ électrique puisse être mis à la configuration voulue

par réglage des alimentations individuelles.

La figure 12 représente un autre mode de-ré-

alisation de l'invention dans lequel des segments anodiques

93 sont espacés afin qu'ils délimitent entre eux des pas-

sages d'air, jouant un rôle-analogue à celui décrit en ré-

férence aux figures 4 et 5, chaque segment anodique 93

ayant une couche de matière résistive 85 à sa face interne.

La figure 13 représente un autre mode de réali-

sation selon l'invention dans lequel des ailettes coniques segmentées individuelles 53 ont chacune une couche 85 de matière résistive à leur surface interne, des passages 55

assurant l'isolement.

Le rendement de collecte des précipitteurs élec-

trostatiques-à deux étages ayant d'autres types de dis-

positifs d'ionisation et de charge de particules ainsi que des précipitateurs à un seul étage peut aussi être perfectionné selon l'invention. Comme indiqué sur la figure 14, un dispositif électrostatique classique d'intensité relativement faible, du type à fil et cylindre, a une électrode 100 de décharge sous forme d'un fil métallique, suspendu par une traversée isolante 102 qui est fixée à

l'enveloppe 104 du précipitateur. L'électrode 100 de dé-

charge est montée concentriquement à une électrode tu-

bulaire passive 106 qui forme aussi un conduit pour les gaz chargés de particules. Une masse 108 est suspendue à l'électrode 100 de décharge afin que la position de cette dernière reste constante lorsque les gaz s'écoulent

dans l'électrode passive 106. Un circuit redresseur à trans-

formateur de type classique 110 estmonté entre l'électrode de décharge et l'électrode passive 106. Lors du fonctionnement, des gaz chargés de particules pénètrent dans l'électrode passive 106 par un conduit 112 d'entrée

et s'échappent par un conduit 114 de sortie, après pas-

sage sur toute la longueur du champ électrostatique formé entre l'électrode 100 de décharge et l'électrode passive 106. Le dispositif électrostatique peut être utilisé comme

étage de charge, ou comme étage collecteur d'un préci-

pitateur électrostatique à deux égages, suivant les pa-

ramètres physiques et électriques nominaux tels que la dimension des électrodes, l'intensité du champ et le débit du gaz. Le dispositif peut aussi être utilisé sous

forme d'un précipitateur électrostatique à un seul étage.

La tension, entre l'électrode 100 de décharge et l'élec-

trode passive 106, peut être accrue sans apparition d'effluve inverse et de décharge disruptive en excès,

au-delà de la valeur qui a pu être utilisée jusqu'à pré-

sent, par revêtement de la surface interne de l'électrode passive 106 par une matière résistive calculée en fonction de la technique précitée. En conséquence, la capacité et/ou le rendement de charge des précipitateurs électrostatiques ayant des dispositifs à fil et cylindre, comme représenté sur la figure 14, peuvent être améliorés considérablement

selon l'invention.

La figure 15 représente un précipitateur élec-

trostatique classique du type à fil et plaque. Ces dispo-

sitifs classiques ont plusieurs électrodes de décharge qui sont distantes et sous forme de fils suspendus à une barre omnibus conductrice 122 et supportant des

masses stabilisatrices 124. Les électrodes 120 de déchar-

ge sont placées entre les plaques parallèles 126 ayant des organes déflecteurs 128 placés le long des plaques 126 transversalement à la direction d'écoulement du gaz dans le dispositif d'ionisation. Une tension relativement élevée est maintenue entre les électrodes 120 de décharge et les plaques 126 par un circuit redresseur classique à

transformateur, non représenté. Comme dans le cas du dis-

positif classique à fil et cylindre de la figure 14, le rendement de collecte et/ou la capacité des précipitteurs électrostatiques ayant des dispositifs classiques à fil

et plaque, peuvent être considérablement accrus par re-

vêtement des plaques 126 d'une couche de matière résis-

tive dont les propriétés électriques et physiques sont

calculées par mise en oeuvre de la procédure précitée.

Un dispositif d'ionisation d'intensité élevée,

analogue dans une certaine mesure à celui qui est repré-

senté sur la figure 9 et ayant une anode résistive, est représenté sur la figure 16. Le dispositif d'ionisation met en oeuvre une électrode plane 130 de décharge montée

à l'extrémité d'un orgaxm 28 de support qui place l'élec-

trode 130 coaxialement à un tube 134 de verre ou d'une autre matière diélectrique convenable. La face externe_

du tube 124, à proximité de l'électrode 130 de déchar-

ge, est revêtue d'une matièreconductrice 136 qui peut être de l'oxyde d'étain. Une tension relativement élevée est alors appliquée entre l'électrode 130 de décharge et le revêtement conducteur 136 par un circuit redresseur

d'au moins 80 kV/cm.

- a. revêtement d'oxyde d'aluminium de type "LA-2-500" vendu par Union Carbide; les résistivités

conviennent aux dispositifs d'ionisation à faible in-

tensité ou aux dispositifs d'ionisation d'intensité élevée au-delà de 288 C; la résistivité en volume est

de 1012 Q .cm à 149 C et de 010 Q.cm à 288 C, le re-

vêtement est appliqué avec un pistolet à plasma réalisé spécialement et, comme la matière a été mise au point comme revêtement anti-usure, sa résistance à l'abrasion

est excellente.

b. acier émaillé ayant une résistivité en volume variant entre 1012 et 2. 101l Q.cm à 149 C, les

épaisseurs variant entre 0,03 et 0,05 cm.

c. tube de "Pyrex"' 7740 vendu par Corning Glass Company; les résistivités conviennent à la fois aux dispositifs d'ionisation de faible intensité et d'intensité élevée car la résistivité est d'environ Q.cm à 149 C, ces tubes étant disponibles avec des épaisseurs comprises entre 3, 2 et 6,35 mmr, la matière pouvant être avantageusement utilisée dans le mode de

réalisation de la figure 16.

d. "Pyroceram" vendu par Corning Glass Company 1. type 9.606: les résistivités conviennent

aux dispositifs d'ionisation à faible intensité ou à in-

tensité élevée aux températures supérieures à 260 C.

La résistivité est de 5.1010 Q.cm à 288 C et de

5.101l Q.cm environ à 149 C.

2. type 9608: les résistivités conviennent à la fois aux dispositifs d'ionisation à faible intensité et à intensité élevée puisque la résistivité est de

*3.109 n.cm à 149 C.

e. verre sodocalcique vendu par Corning Glass Company, ayant une résistivité en volume de 2.108 Q.cm

à 149 C.

f. verre "Vycor" vendu par Corning Glass Company; les résistivités conviennent aux dispositifs d'ionisation à faible intensité et d'intensité élevée aux températures

très élevées, la résistivité étant de 1012 O.cm à 1490C.

L'anode résistive selon l'invention peut ainsi

être utilisée dans des dispositifs d'ionisation très di-

vers, pour l'amélioration de la capacité et/ou du ren- dement de charge des précipitateurs électrostatiques à

deux étages.

On a décrit, dans le présent mémoire, une anode

résistive faisant partie d'un précipitateur électrosta-

tique destiné à retirer les cendres volantes des cen-

trales brûlant du charbon. Cependant, l'anode résistive peut aussi être utilisée avantageusement dans d'autres

applications mettanten oeuvre des dispositifs électro- statiques, utilisés en dehors du domaine des centrales

électriques, ainsi que dans des précipitateurs électro-

statiques pour centrales électriques brûlant des combus-

tibles fossiles tels que le pétrole ou des combustibles liquides, ou des mélanges de charbon à faible teneur en

soufre et à teneur élevée en soufre.

Claims (27)

REVENDICATIONS

1. Appareil de décharge par effluve, du type qui

comprend une électrode de décharge, une électrode passi-

ve séparée de l'électrode de décharge par un espace intermédiaire, et une alimentation montée entre les élec- trodes passive et de décharge afin qu'elle applique une tension entre les électrodes, la tension appliquée ayant

une valeur suffisante pour qu'elle crée un courant d'ef-

fluve formant un champ électrostatique entre les électro-

des passive et de décharge, ledit appareil étant ca-

ractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à

prévenir la formation de déchargesdisruptiva et à sup-

primer les effluves inverses dans l'espace séparant les

électrodes, ce dispositif comprenant une couche (206) de Ra-

tière formée sur l'électrode plssive (204) entre l'électrode de décharge et l'électrode passive et ayant une épaisseur d'au moins 0,25 im, lapartie de la matière de 0,25 mm d'épaisseur qui est la plus proche de l'électrode de décharge n'ayant pas de volumesde dimension supérieure à 0, 006 mm et dont larésistivité en volume est nettement

irférieure à la résistivité en volume nécessaire à l'em-

pêchement de la concentration du courant d'effluve, si bien que la partie de 0,25 mm de matière la plus proche de l'électrode de décharge forme une couche primaire pratiquement homogène, ayant une résistivité en volume qui suffit à la prévention des décharges disruptives et

à la suppression des effluves inverses.

2. Appareil de décharge par effluve, destiné à assurer une ionisation d'intensité élevée, ledit appareil

étant du type qui comporte une électrode tubulaire passi-

ve destinée à conduire un gaz chargé de particules, une électrode plane de décharge montée concentriquement dans l'électrode passive et séparée de cette dernière par un espace intermédiaire, et une alimentation montée entre les électrodes passive et de décharge afin qu'elle

applique entre elles une tension, cette tension appliquée.

ayant une valeur suffisante pour qu'elle crée un courant d'effluve formant un champ électrostatique entre les électrodes passive et de décharge, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à empêcher la formation de décharges disruptives et à supprimer les effluves inverses dans l'espace séparant les électrodes, ce dispositif caSportant une couche (206) de matière dont l'épaisseur est d'au moins 0,25 mm et qui est formée à la surface interne de l'électrode passive (204), entre cette dernière et l'électrode de décharge, la partie de la matière de 0,25 mmn d'épaisseur qui est la plus proche de l'électrode de décharge ne comprenant pas de volumesayant une dimension supérieure à 0,006 mm et dans lesquels la résistivité en volume est nettement inférieure à celle qui est nécessaire pour empêcher la concentration du courant d'effluves, si bien que cette couche de 0,25 mm d'épaisseur formée par la matière la plus proche de l'électrode de décharge est une couche primaire pratiquement homogène, ayant une résistivité en volume qui suffit à la prévention des décharges

disruptives et à la suppression des effluves inverses.

3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que la résistivité minimale en volume de la matière qui se trouve dans la couche primaire est à peu près proportionnelle au carré du flux de courant

d'effluves au niveau de l'électrode passive.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé

en ce que la résistivité minimale approximative en vo-

lume est donnée par la formule: min 7 x î7 (Sn.cm)cm4 2 (pA) dans laquelle p min désigne la résistivité en volume, en 2.cm, et J le flux de courant d'effluve en pA/cm

5. -- Appareil selon l'une des revendications 1 et

2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la matière est inférieure à 15 % du rapport de la tension appliquée à

l'intensité du champ dans la matière.

6. Appareil selon l'une des revendications 2 et 5,

caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement de ma-

tière est comprise entre environ 5 et 10 % du rapport de la tension appliquée à l'intensité du champ dans la matière.

7. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que la totalité de la couche de matière est dépourvue de volumes ayant une dimension supérieure à 0,006 mm et ayant une résistivité en volume inférieure

à celle qui est nécessaire à la prévention de la con-

centration du courant d'effluves

8. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rigidité diélectrique de la couche primaire

de matière dépasse 100 kV/cm environ.

9. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que la couche primaire de matière ré-

sistive est formée par un composé organique ayant une

rigidité diélectrique supérieure à 50 kV/cm.

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé

en ce que le composé organique est une résine organique.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé

en ce que la résine organique est une résine époxyde.

12. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que la couche primaire de matière ré-

sistive est formée par un composé minéral ayant une ri-

gidité diélectrique supérieure à 80 kV/cm.

13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé

en ce que le composé minéral est un oxyde métallique.

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé

en ce que l'oxyde métallique est l'oxyde d'aluminium.

15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'oxyde d'aluminium a une résistivité en volume

de 1012 O.cm à 1490C, et de 5.10 Q2.cm à 2880C.

16. Appareil selon la revendication 12, caractérisé

en ce que le composé minéral est une matière vitrocéra-

mique dont la résistivité en volume est comprise entre

environ 3.10 et 1012 P.cm à 1490C.

17. Appareil selon la revendication 12, caractérisé

en ce que le composé minéral est un cermet.

18. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matière est une céramique dont la résistivité en volume est comprise entre environ 10il et 10 12.cm

à 1490C.

19. Appareil selon la revendication 12, caractérisé

en ce que le composé minéral est un verre ayant une ré-

sistivité en volume- comprise entre environ 109 et 1012 à. an

à 1490C.

20. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que l'électrode passive comprend plu-

sieurs segments ou sections conducteurs de l'électricité et séparés mutuellement, isolés les uns par rapport aux autres, et la matière résistive recouvre la surface de

chaque segment ou section tourne vers l'électrode de dé-

charge.

21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre plusieurs entretoises iso-

lantes placées entre les segments ou sections conducteurs

de l'électricité.

22. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que les segments ou sections sont séparés les uns

des autres afin qu'ils délimitent plusieurs passages in-

tersticiels de fluide entre eux.

23. Appareil électrostatique de décharge par effluve, caractérisé en ce qu'ilcomprend un dispositif destiné à

supprimer les effluves inverses et à prévenir la forma-

tion de décharges disruptives, ce dispositif comprenant une électrode de décharge une feuille d'une matière résistive adjacente à

l'électrode de décharge, ayant une épaisseur d'au moins-

0,25 mm et ayant une surface métallisée sur la face

opposée à celle qui est tournée vers l'électrode de dé-

charge, la couche de matière résistive de 0,25 mm d'épaisseur qui est tournée vers l'électrode de décharge étant dépourvue de volumes ayant une dimension supérieure

à 0,006 mm et dont la résistivité en volume est nette-

ment inférieure à celle qui est nécessaire à la préven-

tion de la concentration du couratcd'effluves si bien que cette couche de 0,25 mm d'épaisseur forme une couche primaire pratiquement homogène ayant une résistivité suffisante en volume pour la suppression des effluves inverses et la prxéention de la formation de décharges disruptives, et une alimentation montée entre l'électrode de

décharge et la surface métallisée et destinée à appli-

quer une tension entre elles, la tension appliquée

ayant une valeur qui suffit pour qu'il se forme un cou-

rant d'effluve créant un champ électrostatique entre

l'électrode de décharge et la surface métallisée.

24. Appareil selon la revendication 23, caractérisé

en ce que la couche primaire de la feuille a une résis-

tivité en volume qui est supérieure à 106 s2.cm.

25. Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce que la feuille est formée d'un composé minéral

ayant une rigidité diélectrique supérieure à 80 kV/cm.

26. Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce que la totalitéde la feuille de matière résistive est dépourvue de volumes ayant une dimension supérieure

à 0,006 mm et dont la résistivité en volume est infé-

rbure à celle qui est nécessaire à la prévention de la

concentration du courant d'effluves.

27. Appareil selon la revendication 23, caractérisé en ce que la feuille est disposée avec une configuration cylindrique si bien qu'elle forme une structure tubulaire, et l'électrode de décharge a une forme générale plane et est montée concentriquement dans la feuille cylindrique,

la métallisation étant placée autour de la surface ex-

terné de la feuille cylindrique qui est adjacente à

l'électrode plane.