LU84927A1 - HIGH TEMPERATURE GAS FLUID FILTERING DEVICE - Google Patents
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Description
Γ L*invention concerne un dispositif de filtration de fluides gazeux à haute température.Γ The invention relates to a device for filtering gaseous fluids at high temperature.
YY
Dans de nombreux processus industriels tels que la combustion, la gazéification des matières so-5 lides, les échanges thermiques ou les réactions chimiques mettant en oeuvre des gaz et des matières solides pulvérulentes, il ÿ a avantage à disposer de systèmes de filtration permettant d*éliminer tout ou partie des particules entraînées par les gaz en direction de 10 la cheminée ou des conduits de rejet.In many industrial processes such as combustion, gasification of solid materials, heat exchanges or chemical reactions using gases and pulverulent solid materials, it is advantageous to have filtration systems allowing * eliminate all or part of the particles entrained by the gases towards the chimney or the discharge conduits.
Les particules arrêtées sont généralement accumulées sur le:filtre ou dans une trémie qui y est Jointe, et sont ensuite dirigées vers le rebut ou vers une utilisation éventuelle. Le rendement de filtration 15 est mesuré par le rapport de la masse des particules recueillie à celle des particules entrant dans le filtre. Les qualités des filtres s’apprécient d’après la perte de charge qui s’établit entre leur entrée et leur sortie, d'après le niveau de température Jus-20 qu'auquel ils peuvent travailler, d’après le degré de finesse des poussières qu’ils sont capables de capter et d’après leur résistance mécanique en service.The stopped particles are generally accumulated on the: filter or in a hopper which is Attached to it, and are then directed towards the waste or towards a possible use. The filtration efficiency is measured by the ratio of the mass of the particles collected to that of the particles entering the filter. The qualities of the filters are assessed according to the pressure drop which is established between their entry and their exit, according to the temperature level Jus-20 which they can work with, according to the degree of fineness of the dust which they are able to collect and according to their mechanical resistance in service.
La plupart des filtres qui ont été développés Jusqu'à présent et qui sont utilisés en service indus-25 triel ne peuvent offrir simultanément les performances optimales. Les filtres à manches requièrent l'uti- 2 ! lieation de matériaux spéciaux très coûteux. Les filtres électrostatiques ont des limites de température supérieures à ne pas dépasser. Les filtres à lit fluidisé occasionnent des pertes de charge importantes.Most of the filters which have been developed up to now and which are used in industrial service cannot offer optimum performance simultaneously. Bag filters require utility 2! bonding of very expensive special materials. Electrostatic filters have upper temperature limits that should not be exceeded. Fluidized bed filters cause significant pressure drops.
5 Les filtres à jalousies habituels sont le siège de turbulences préjudiciables et à leur rendement et à leur résistance mécanique. Le dispositif de filtration, suivant l'invention, de fluides gazeux à haute température est caractérisé en ce qu'il présente, le 10 long d'un trajet parcouru par le fluide gazeux à filtrer, au moins un passage à chicanes comportant des espaces de retenue constituant des chambres collectrices de poussières, les dimensions des parties étant calculées en fonction des caractéristiques du 15 fluide à filtrer, pour que l'écoulement de celui-ci tout le long du dispositif reste sensiblement de caractère laminaire.5 The usual louver filters are the site of harmful turbulence and their performance and mechanical strength. The device for filtering, according to the invention, gaseous fluids at high temperature is characterized in that it has, along a path traversed by the gaseous fluid to be filtered, at least one passage with baffles comprising spaces for retainer constituting dust collecting chambers, the dimensions of the parts being calculated as a function of the characteristics of the fluid to be filtered, so that the flow thereof along the device remains substantially of a laminar nature.
Le dispositif comporte avantageusement des espaces de retenue limités d'un côté par une surface 20 d'un élément à chicanes, et du côté opposé, par une plaque secondaire, de préférence sensiblement parallèle à la surface de l'élément à chicanes.The device advantageously comprises retaining spaces limited on one side by a surface 20 of a baffle element, and on the opposite side, by a secondary plate, preferably substantially parallel to the surface of the baffle element.
Suivant une autre disposition avantageuse, le dispositif comporte au moins un espace de retenue li- , ' 25 mité à son extrémité aval par une paroi de fond éventuellement perméable au fluide gazeux et reliant la plaque secondaire à l'élément à chicanes auquel elle est sensiblement parallèle.According to another advantageous arrangement, the device comprises at least one retaining space bound at its downstream end by a bottom wall possibly permeable to gaseous fluid and connecting the secondary plate to the baffle element to which it is substantially parallel.
Suivant une autre forme de réalisation de 350 l'invention, le dispositif suivant l'invention comporte des moyens permettant d'évacuer, autrement que par gravité, les matières retenues et accumulées dans le dispositif. Ces moyens peuvent être, par exemple, des moyens mécaniques, tels que des moyens d'application 35 de chocs ou de vibrations ou des moyens pneumatiques.According to another embodiment of 350 the invention, the device according to the invention comprises means making it possible to evacuate, other than by gravity, the materials retained and accumulated in the device. These means can be, for example, mechanical means, such as means for applying shock or vibration or pneumatic means.
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Suivant une disposition préférée, le dispositif comprend plusieurs parois à chicanes juxtaposées, laissant entre elles des passages pour 1*écoulement du fluide gazeux à filtrer, le dispositif étant limité 5 à ses deux extrémités par des plans matériels et comportant des moyens auxiliaires pour approcher et éloigner ces plans l’un de l’autre, en sorte de déformer le système des parois à la façon d’un accordéon, déformation au cours de laquelle les parois sensiblement 10 parallèles des chambres tendent à s’écarter l’une de l’autre et/ou à s’incliner l’une par rapport à l’autre, 1 ce qui favorise l’évacuation des matières retenues.According to a preferred arrangement, the device comprises several walls with juxtaposed baffles, leaving between them passages for the flow of the gaseous fluid to be filtered, the device being limited at its two ends by material planes and comprising auxiliary means for approaching and move these planes apart from each other, so as to deform the system of the walls in the manner of an accordion, deformation during which the substantially parallel walls of the chambers tend to deviate from one of the other and / or to tilt one with respect to the other, 1 which promotes the evacuation of the retained materials.
Le filtre faisant l'objet de l'invention présente de multiples avantages. Sa conception en jalou-15 sies dûment dimensionnées, munies de logettes ou chambres où sont recueillies les poussières, son fonctionnement en régime laminaire, son faible coût de fabrication, son pouvoir élevé de récupération des poussières et la disposition avantageuse des pièces qui le 20 constituent, en font un produit dont le rendement de filtration est très élevé pour une large gamme de dimensions de particules, et dont les températures d’utilisation sont considérablement plus hautes que celles des filtres habituels, ce qui permet de le disposer 25 en un endroit des canalisations d’évacuation des gaz où les températures sont élevées, avec pour conséquences de pouvoir soulager la sollicitation à l’érosion des équipements mécaniques de récupération des calories ou des pressions dissipées, équipements qui peuvent 30 être disposés en aval du filtre, - et de pouvoir récupérer des poussières très chaudes dont la chaleur sensible est également réalisable par ailleurs.The filter which is the subject of the invention has multiple advantages. Its design in jalou-15 sies duly sized, provided with cubicles or chambers where the dust is collected, its operation in laminar regime, its low manufacturing cost, its high power of dust recovery and the advantageous arrangement of the parts which constitute it. , make it a product whose filtration efficiency is very high for a wide range of particle sizes, and whose temperatures of use are considerably higher than those of conventional filters, which makes it possible to arrange it in a place of gas evacuation pipes where the temperatures are high, with the consequence of being able to relieve the erosion stress of the mechanical equipment for recovering calories or dissipated pressures, equipment which can be arranged downstream of the filter, and be able to recover very hot dust whose sensible heat is also achievable.
L’invention sera décrite à présent sur deux formes de réalisation représentées schématiquement aux 35 dessins sur lesquels : r 4 - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif suivant l'invention, limité dans ce cas à une paroi à chicanes installée dans un carneau ; - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un 5 dispositif suivant l'invention, comportant plusieurs passages pour un gaz à dépoussiérer, disposés par exemple en direction générale verticale.The invention will now be described on two embodiments shown diagrammatically in the drawings in which: r 4 - Figure 1 is a longitudinal section of a device according to the invention, limited in this case to a baffle wall installed in a flue; - Figure 2 is a longitudinal section of a device according to the invention, comprising several passages for a gas to be dusted, arranged for example in a general vertical direction.
On voit sur la figure 1 les éléments essentiels d'un dispositif suivant l'invention. Dans un carneau 1 10 parcouru dans la direction de la flèche F par un gaz chaud à dépoussiérer, se trouve un passage à chicanes 2, c'est-à-dire un passage délimité par des parties successives 2fi, 2'fi, 22'^ , 2c ... orientées tantôt dans une direction, tantôt dans une direction sensi-15 blement perpendiculaire (il peut en être autrement) à celle-ci. Le passage à chicanes 2 est complété, sur certaines parties de sa longueur, correspondant aux différentes chicanes, par des plaques secondaires 2"a, 2"«b» 2"c formant avec la surface des parties 2&, 20 2^, 2c des chambres 3a> 3^» 3C où pourront s'accumu ler les poussières déchargées par le fluide chaud qui parcourt le carneau dans la direction F. Les chambres 3a> 3b» 3ci etc... sont fermées chaque fois à leur extrémité aval par des parois 3*a» 31^ 3*c éventuel-- 25 lement perméables au fluide gazeux, qui font en principe partie des éléments de chicanes 2*a, 2*^, 2*c,FIG. 1 shows the essential elements of a device according to the invention. In a flue 1 10 traversed in the direction of arrow F by a hot gas to be dedusted, there is a passage with baffles 2, that is to say a passage delimited by successive parts 2fi, 2'fi, 22 ' ^, 2c ... sometimes oriented in one direction, sometimes in a direction appreciably perpendicular (it may be otherwise) to it. The passage with baffles 2 is completed, over certain parts of its length, corresponding to the different baffles, by secondary plates 2 "a, 2" "b" 2 "c forming with the surface of parts 2 &, 20 2 ^, 2c des chambers 3a> 3 ^ »3C where the dust discharged by the hot fluid which travels the flue in the direction F can accumulate. Chambers 3a> 3b» 3ci etc ... are closed each time at their downstream end by walls 3 * a »31 ^ 3 * c possibly - 25 slightly permeable to gaseous fluid, which are in principle part of the baffle elements 2 * a, 2 * ^, 2 * c,
Les éléments constituant le carneau et les plaques secondaires 2"fi, 2"^» 2"c sont formés d'un matériau résistant aux contraintes mécaniques et 30 physiques à haute température.The elements constituting the flue and the secondary plates 2 "fi, 2" ^ "2" c are made of a material resistant to mechanical and physical stresses at high temperature.
Chaque chambre présente une ouverture d'entrée au fluide gazeux chargé des poussières et celles-ci se déposent dans les chambres ainsi que sur les éléments inclinés qui les limitent.Each chamber has an inlet opening for the gaseous fluid charged with the dusts and these deposit in the chambers as well as on the inclined elements which limit them.
35 II est essentiel, suivant l'invention, que les i 5 dimensions de tous les éléments du dispositif soient calculées en sorte que le régime d*écoulement du fluide à dépoussiérer soit sensiblement laminaire puisque toute turbulence altérerait le rendement gé-5 néral du dispositif.It is essential, according to the invention, that the dimensions of all the elements of the device are calculated so that the flow regime of the fluid to be dedusted is substantially laminar since any turbulence would alter the general efficiency of the device. .
Les poussières qui s1accumulent petit à petit dans les chambres et sur les éléments s'écoulent par gravité dans les canaux formés entre les éléments successifs 2'fi, 2^ ; 2'^, 2Q, etc... et/ou elles peu-10 vent être chassées latéralement par des conduits d'évacuation dont on voit les embouchures en ...The dust which accumulates little by little in the chambers and on the elements flows by gravity in the channels formed between the successive elements 2'fi, 2 ^; 2 '^, 2Q, etc ... and / or they can-10 be driven laterally by evacuation conduits which we see the mouths in ...
sous l'action de courants de gaz sous pression pénétrant dans lesdits canaux par des conduits (non montrés) débouchant en face des conduits d'évacuation.under the action of pressurized gas streams entering said channels through conduits (not shown) opening out opposite the discharge conduits.
15 L'évacuation des poussières déposées peut également s’effectuer en équipant le dispositif de moyens mécaniques tels que des moyens d'application de chocs ou de vibrations.The removal of the deposited dust can also be carried out by equipping the device with mechanical means such as means for applying shock or vibration.
La figure 2 est une coupe,-analogue à celle de 20 la figure 1, d'une disposition plus complexe, compre-, nant un système de plaques à chicanes 20, 200 , 2000 ... se développant par exemple dans une même direction générale verticale. L'inclinaison de ces plaques sur le plan normal à la direction d'écoulement est * 25 définie par un angle dit angle directeur a. Cet angle est choisi en fonction des caractéristiques du gaz à dépoussiérer. L'inclinaison des plaques sur les plans perpendiculaires au plan P<j et parallèles à l'une au moins des parois latérales reliant les plaques à chi-30 canes, est définie par un angle ß qui peut être égal à 90° ou différent de 90°.FIG. 2 is a section, analogous to that of FIG. 1, of a more complex arrangement, including a system of baffle plates 20, 200, 2000 ... developing for example in the same direction general vertical. The inclination of these plates on the plane normal to the direction of flow is defined by an angle called the direction angle a. This angle is chosen according to the characteristics of the gas to be dedusted. The inclination of the plates on the planes perpendicular to the plane P <j and parallel to at least one of the side walls connecting the chi-cane plates, is defined by an angle ß which can be equal to 90 ° or different from 90 °.
Au niveau de chaque changement de direction de chacune des plaques à chicanes 20, 200, 2000 ... se situe le fond d'une chambre à poussières 30, 300, 35 3000 ..., puis 30', 300', 3000' ... etc. Ces chambres 6 r sont, dans le dispositif donné en exemple ici, disposées alternativement d'un côté et de l'autre des plans successifs d'une môme plaque à chicanes. Cette disposition régulière assure notamment une certaine 5 homogénéité des contraintes thermiques du système.At the level of each change of direction of each of the baffle plates 20, 200, 2000 ... there is the bottom of a dust chamber 30, 300, 35 3000 ..., then 30 ', 300', 3000 ' ... etc. These chambers 6 r are, in the device given as an example here, arranged alternately on one side and on the other of successive planes of the same baffle plate. This regular arrangement in particular ensures a certain homogeneity of the thermal stresses of the system.
Comme dans l'exemple précédent, les dimensions des passages en zig-zag (ici 40,40',40'' ; 400,400', 400" ...) parcourus par le gaz chaud à dépoussiérer, les distances entre les éléments qui les limitent et, 10 de façon générale, toutes les dimensions, sont calcu-, lées pour que l'écoulement du gaz chaud se fasse sensiblement en régime laminaire.As in the previous example, the dimensions of the zigzag passages (here 40.40 ', 40' '; 400,400', 400 "...) traversed by the hot gas to be dedusted, the distances between the elements which limit and, in general, all the dimensions are calculated so that the flow of hot gas takes place substantially in laminar mode.
Le système des plaques à chicanes 20, 200, 2000, etc., est limité par les deux plans et P2 qui peu-15 vent être matérialisés par des structures mécaniques (non représentées) propres à être rapprochées suivant les flèches X,X (respectivement propres à être éloignées l'une de l'autre). Lors du mouvement relatif, les plaques à chicanes (20,200,2000) tendent à s'écar-20 ter des plaques secondaires (20fi, 200fi, 2000a ; 20'a , 200' , 2000' ) maintenues fixes. Ce mouvement favo- ci & rise l'évacuation des poussières accumulées sur les plaques et dans les chambres, qui sont recueillies par un dispositif approprié (non représenté). Ces 25 poussières sont chaudes , leur température pouvant atteindre plusieurs centaines de degrés, et cette chaleur peut être récupérée.The system of baffle plates 20, 200, 2000, etc., is limited by the two planes and P2 which can be materialized by mechanical structures (not shown) suitable for being brought together according to the arrows X, X (respectively likely to be distant from each other). During relative movement, the baffle plates (20,200,2000) tend to deviate from the secondary plates (20fi, 200fi, 2000a; 20'a, 200 ', 2000') held fixed. This movement promotes & evacuates the dust accumulated on the plates and in the chambers, which are collected by an appropriate device (not shown). These 25 dusts are hot, their temperature being able to reach several hundred degrees, and this heat can be recovered.
Un avantage particulièrement grand du dispositif suivant l'invention réside dans son aptitude à être 30 disposé en avant des dispositifs habituels de récupération des énergies thermiques et/ou pneumatiques contenues dans les gaz à filtrer. Ceci est particulièrement favorable pour ces dispositifs récupérateurs, du point de vue de leur comportement physique ou mé-35 canique à haute température. » r 7A particularly great advantage of the device according to the invention lies in its ability to be placed in front of the usual devices for recovering the thermal and / or pneumatic energies contained in the gases to be filtered. This is particularly favorable for these recovery devices, from the point of view of their physical or mechanical behavior at high temperature. »R 7
Les poussières peuvent également être réinjectées chaudes, comme agent actif ou comme agent inerte, dans le processus dont elles sont issues ou dans tout autre processus.The dust can also be reinjected hot, as an active agent or as an inert agent, in the process from which it originates or in any other process.
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Claims (3)
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Family Applications (1)
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