WO2013160625A1 - Dispositif de filtre a gaz muni de moyen de fixation et retrait des elements filtrants pour la maintenance. - Google Patents

Dispositif de filtre a gaz muni de moyen de fixation et retrait des elements filtrants pour la maintenance. Download PDF

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WO2013160625A1
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WO
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filter
filter device
gas
movable support
filter element
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/050933
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Inventor
Daniel Roche
Jean-Marc Henry
Michael Kenny LIU MAN HIN
Original Assignee
Total Raffinage Marketing
Aaf France
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0084—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours provided with safety means
    • B01D46/0091—Including arrangements for environmental or personal protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D2279/60—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the intake of internal combustion engines or turbines

Definitions

  • Gas filter device provided with fixing means and removal of the filter elements for maintenance
  • the invention relates to a gas filter device, especially for combustion turbine, combustion air inlet on rotating machines, or other.
  • the invention can find a particularly interesting application in the context of the cogeneration of electricity carried out in refineries and industrial environments.
  • a gas filter has the function of purifying a gas, for example air, upstream of a gas turbine for example, or even upstream of a compressor, a diesel engine, or a industrial equipment.
  • a coalescer filter is placed at the inlet of the air circulation path, to retain the fine water particles of the fog type; a coarse filter (or pre-filter) downstream of the coalescer filter makes it possible to retain the solid particles of average particle size, of the seed type (called pollens); finally, a finishing filter downstream of the coarse filter makes it possible to retain the very fine particles and to obtain at the outlet of the purified air.
  • a coalescer filter is placed at the inlet of the air circulation path, to retain the fine water particles of the fog type
  • a coarse filter (or pre-filter) downstream of the coalescer filter makes it possible to retain the solid particles of average particle size, of the seed type (called pollens)
  • pollens seed type
  • a finishing filter downstream of the coarse filter makes it possible to retain the very fine particles and to obtain at the outlet of the purified air.
  • coalescer filter clogs relatively quickly, which regularly imposes, for example every six months, a shutdown of the entire system for several days for maintenance.
  • the replacement of a filter can be relatively long to perform, especially when the filter has significant dimensions, for example of the order of ten meters.
  • a gas turbine also called combustion.
  • any shutdown of this installation for maintenance of the turbine filters may lead to shutdown.
  • a gas filter device comprising a support comprising a fixed support portion and at least one movable support portion, and, for each movable support portion, a set of at least one filter element.
  • This gas filter device for example an air filter device, defines for each filter element means for fixing this filter element to the corresponding mobile support part.
  • This at least part of the mobile support is displaceable so as to be able to bring at least one (and advantageously each) fixing means into an intervention zone for fixing / removing the filtration element (and advantageously of each element filtration) corresponding to this fixing means from this area of intervention.
  • the maintenance of the filter can be performed without stopping the equipment downstream of the filter, for example a gas turbine.
  • the gas may be air or another gas.
  • the filter elements may be disposed on an outer surface of the filter device.
  • the filter elements can be used to filter the ambient air entering a powered system, or to filter the air from the system on which the filter device is installed.
  • the filter device may be part of an air filter system designed to be disposed at one end of an industrial unit, for example a gas turbine, a compressor, or the like, and to filter incoming ambient air or the air generated by this unit before discharge to the outside.
  • the filtration elements of the same set can form a single filtration panel, comprising a net for filtering and a plurality of fastening means distributed over the net, each fixing means corresponding to a filter element. Each filter element thus comprises a corresponding portion of the net.
  • the filtration panel may for example have a height of the order of the height of the filter device.
  • each filter element can form a filter panel having its own net, and independent of other filtration panels.
  • the panels may then have a relatively low height, for example of the order of one meter.
  • the area of intervention may correspond to only a portion of the surface of the air filter device.
  • the intervention zone may correspond to a lower part of the outer surface of the air filter device, for example less than 2 meters from the ground so that a technician on the ground can install / undo the attachment points brought in this area.
  • the area of intervention may be such that an operator can easily navigate this area.
  • the height of the intervention zone may be limited to about 2 meters, advantageously to about 1 meter.
  • the invention is in no way limited to an intervention zone close to the ground, although this variant can be particularly advantageous when the rest of the external surface of the air filter device is traversed by the incoming air flow - the technician is then allowed to operate outside the flow zone, so that the replacement of the filter element (s) can be performed without cutting the system supplied with purified air downstream. Maintenance is thus performed below the air flow.
  • This may be advantageous insofar as the maintenance of the filter can be carried out without stopping the combustion turbine with which it is equipped, or, in the case of a refinery co-generation combustion turbine, the concomitant stoppage certain units of the refinery.
  • the air filter device may define a zone of incoming gas flow, for example entering air, through which air enters the filter device.
  • This inlet air flow zone may for example extend over almost the entire width of the outer surface of the filter device and only a portion of the height of the filter device, for example between 3 meters above the bottom of the filter device and almost the top of the filter device.
  • the dimensions of the incoming airflow zone may depend on the dimensions of the filter device and its arrangement.
  • the intervention zone may be located outside the inflow air zone.
  • the intervention can be performed without disturbing the flow of air entering the filter device.
  • this maintenance operation can be performed without stopping the powered system.
  • the air filter device comprises a single filter element, for example a filter panel mounted on a support comprising a central axis of rotation in order to be able to rotate the filter panel each attachment point at a height of man, but advantageously, a set of at least one filter element comprises several filtration elements. This may facilitate maintenance in that it may be easier to remove relatively small sized filter elements.
  • fixing means means a one-time fastening means, for example a screw, a hook, a clip, or not punctual.
  • a fixing means may be a rectilinear fixing means, for example a rectilinear housing for receiving a bar secured to a filter element, or other.
  • Only one attachment means per filter element or more may be provided.
  • the at least a portion of the movable support comprises a plurality of movable support parts movable independently of each other.
  • each mobile support portion may support a filtration panel comprising a plurality of filter elements.
  • One or more intervention zones can be provided, for example an intervention zone for each mobile support part.
  • a mobile support portion may advantageously comprise a support in translation, for example a belt, caterpillar, a chain, or any other transmission system of the movement, thus allowing displacement in translation on a stroke substantially corresponding to the two ends of this support .
  • the belt can be stretched between two pulleys, between two reels, or other.
  • each movable support part comprises one or two belts, movable by a motor, and a support element, for example a support bar or the like, secured to the belt or belts, and on which may be fixed (s) one or more element (s) filtration.
  • the invention is in no way limited by the use of a belt-type mobile support part.
  • the air filter device may further comprise means for attachment to a filter system, for example a hood, this system comprising at least one additional filter device.
  • the filter device may be complementary to an existing installation and register as a separate filtration stage.
  • the filter device may comprise a fourth filter added to a box already comprising one or more filters, for example a pre-filter or coalescer filter, a coarse filter and a finisher filter.
  • filters for example a pre-filter or coalescer filter, a coarse filter and a finisher filter.
  • a fourth filter coarser than the pre-filter, upstream of this pre-filter, to protect the pre-filter from fouling associated with large particles.
  • the presence of this fourth filter can make it possible to increase the service life of the filtration system since the larger impurities are stopped by this fourth filter.
  • gas filtration system comprising the gas filter device described above as well as at least one additional filter device.
  • the set of attachment points comprises at least three aligned attachment points.
  • the set of fixing points comprises several lugs mounted on the support (or respectively this filtering element), and the filtering element (or respectively the support) comprises a plurality of orifices or eyelets, each orifice being intended to receive a corresponding lug.
  • the filter element can thus be installed and removed relatively easily.
  • support means are arranged to exert pressure on the filter element so as to press this filter element on the corresponding movable support part. These support means can thus prevent any displacement of the filter element in a direction having a component along an axis perpendicular to the plane of the filter element.
  • This pressure can be exerted directly or indirectly on the filter element.
  • it can be provided to exert pressure on the filter panel via a holding bar.
  • the support means may comprise a holding bar, for example pierced with orifices at locations corresponding to the locations of the orifices of the support or the filter panel.
  • This holding bar can be mounted near the at least three aligned attachment points, for example so as to be superimposed on these attachment points.
  • each hole of the holding bar may receive a corresponding pin.
  • the support means further comprise closure means for pressing at least a portion of the lateral edges of the filter element against the corresponding mobile support part, for example two slides at the respective ends of the filter element. the hold bar.
  • the holding bar may advantageously be greater than or equal to the width of the filter element. One can thus ensure a one-time maintenance along the entire length of the support bar.
  • the invention is not limited by the shape of the support, nor by the shape of the displacement means used.
  • end-of-stroke detection means provision may be made for end-of-stroke detection means, these end-of-stroke detection means being in communication with motor control means in order to prevent the gear motor from rotating which may cause a filter element beyond a limit of end of travel, for example beyond a pulley.
  • motor control means in order to prevent the gear motor from rotating which may cause a filter element beyond a limit of end of travel, for example beyond a pulley.
  • a method of maintaining a gas filter device comprising a carrier with a fixed support portion and at least one movable support portion, and for each movable support portion, a set of at least one a filter element.
  • This gas filter device defines for each filter element means for fixing this filter element to the corresponding mobile support part. The method comprises a step of:
  • At least one displacement of at least one movable support part so as to bring at least one fixing means into an intervention zone for fixing / removing the at least one corresponding filter element from this zone of intervention.
  • This control step may be performed by digital signal processing means, for example a processor, and / or by a human being.
  • This control step can be performed in several times, each time corresponding to a limited movement to bring a filtration element at the man's height, that is to say the maintenance operator.
  • the method may further comprise a step of fixing or removing each filter element from the intervention zone.
  • a gas turbine system for example to equip a refinery cogeneration, comprising a gas turbine and a gas filter device as described above, for the intake of air from the turbine gas.
  • the invention also relates to a use of the gas turbine system described above in a cogeneration unit providing steam and electricity for a refinery, or any other industrial process.
  • the gas filter device described above may be used for a diesel engine, a compressor, an air cooler or other installation in which an air filtration is required.
  • Figure 1 is an overview of an example of an air filter system for a turbine system, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of an upper portion of the air filter system of FIG.
  • FIG. 3 is a still further enlarged view of this portion of the air filter system.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of a lower portion of the air filter device of FIG.
  • Identical references may be used to designate identical or similar objects from one figure to another.
  • a filter system 100 comprises a gas filter device 1 and a box 2.
  • the box 2 includes three filters arranged inside a box and not visible in Figure 1: a coalescer filter, a coarse filter (or pre-filter) downstream of the coalescer filter and a finisher filter downstream of the coarse filter .
  • the air filter device 1 comprises three filtration panels 19, each forming a column.
  • Each filter panel comprises a single filter net, but defines a plurality of filter elements 12, 12 '.
  • Each filter element corresponds to a fixing bar to the movable support and part of the filtration net. The filter elements are therefore connected to each other at least by the net.
  • This net may be made of polypropylene, or other similar plastic material.
  • the filter device 1 can be mounted on the box or on a hood 1 12.
  • the filter device may have a height and a width of the order of ten meters, these dimensions being adapted to the air intake inlet on which the box 2 is to be positioned.
  • This filter system 100 is placed at the inlet of an air duct
  • the device 1 comprises a support 1 1, with a fixed support part and three movable support parts. Each movable support part corresponds to a filter panel 19.
  • the fixed support part comprises in particular the hood 1 12 as well as covers 25 to prevent the outside air from reaching the box 2 without passing through the filtration panels 19.
  • the air filter device comprises twenty-four filter elements 12, 12 ', three of which are 12' taller than those of the twenty-one other filter elements 12.
  • Each column 19 corresponds to a movable support part displaceable independently of the other mobile support parts.
  • the corresponding mobile support portion comprises two belts 17 and support bars 11 1 secured to the belts 17 as illustrated in detail in FIG. 2.
  • the twenty-one lower-height filter elements 12 are arranged on an inlet gas flow zone 30. In other words, in the operating position, the air entering the pipe to join the turbine gas is filtered by elements 12.
  • the elements of greater height 12 ' are disposed in an area 20 adjacent to the incoming gas flow zone 30.
  • This zone 20 is called the intervention zone because the elements situated in this zone are easily accessible. to an operator on the ground.
  • Each element 12 is fixed to a support 1 1 of the filter device by fastening means 13, for example bolts (see Figure 2).
  • the device 1 is arranged so that each element 12 can be brought into the intervention zone 20 for its replacement during maintenance operations. Since this intervention zone 20 is located outside the incoming gas flow zone 30, the panels 19 can be replaced without stopping the turbine, which can be particularly advantageous in the context of electricity cogeneration. because the complications related to cuts in power supply or steam refinery facilities can be very penalizing.
  • each belt 17 is mounted between two pulleys at the upper and lower ends of the box 2. Two of these pulleys 41 are visible in Figure 4. These pulleys are rotatable by motors 40 and / or dimmers. To return to Figure 2, the metal support bars 1 1 1 secured by their ends to the two belts of the corresponding column, can be moved by these belts in a vertical translational movement.
  • FIG. 3 shows in more detail how the filter panels can be attached to these support bars 1 1 1.
  • the support bars 1 1 1 define lugs 13, here threaded rods, extending in a direction substantially perpendicular to the plane of the filter panel 19.
  • the filter panel defines orifices whose locations correspond to those of the lugs 13.
  • a filter panel may be placed so that each lug is received in a corresponding hole.
  • the filter device 1 further comprises means for supporting the filter panel 19 against the corresponding support bar 11 1. These support means comprise a holding bar 15 and closure means 16.
  • the holding bar 15 is generally strip-shaped, of relatively small thickness, therefore, and is pierced with orifices aligned with the orifices of the panel 19. In other words, this holding bar can be placed so that the lugs 13 are also received in these orifices.
  • the closing means comprise a slideway 16 whose walls 161, 162 sandwich the assembly formed by the end of the support bar 11 1, the end of the holding bar 15 and the portion of the panel 19 interposed between these ends of the bars 1 1 1, 15.
  • the wall 161, disposed against the support bar January 1, may be more rigid than the wall 162. This wall 162 may exert a restoring force exerting pressure against the holding bar when the filter device 1 is placed in normal operating conditions.
  • an operator pulls on this wall 162, for example by grasping a flare 163 visible in FIG. 4, so as to remove the slideway 16 and to allow vertical movement of the support bars to bring each support bar to man's height.
  • Nuts can be screwed onto the threaded rods 13 to ensure that the fixing of the panels 19 to the support 1 1.
  • two belts 17 are provided to support the two ends of the support bars 1 1 1.
  • a pulley is provided in the upper part of the device 1, mounted in freewheel , and a pulley 41 in the lower part of the device 1, actuated by a motor 40.
  • a shaft 18 makes it possible to secure the two pulleys of the same column.
  • This shaft and these pulleys are drivable by a motor 40, dedicated to this column.
  • a gear motor 43 comprising an internal drive belt makes it possible on the one hand to transmit the rotational movement of the motor to the axis of the pulley 41, and on the other hand to move the pulley 41 vertically so as to tension the belt. 17.
  • An unrepresented microcontroller controls the three motors 40 of the device 1, as well as the corresponding geared motors 43.
  • This microcontroller is in communication with limit switches not shown. These detectors may comprise stops mounted on the belts at locations corresponding to the limit switches, limit switches, or other.
  • the panels 19 may be treated independently of each other, and in particular in parallel. By providing one operator per column, the maintenance time can be reduced considerably.
  • the corresponding motor 40 is actuated in order to lower the element 12 the lowest in the intervention zone 20, out of the flow zone. 30. Fixing this lowest element 12 can be defeated. We then order a new vertical movement to bring the next element to human height, and so on.
  • the support bars 1 1 1 corresponding to the defeated elements can pass beyond the lower pulley 41 and back on the other side of the filter device. It will further be noted that if the incoming air flow is not cut off, the filtration performed by the filter device 1 is then worse than in normal operation since some elements are missing. However, the filter device constituting a fourth filter of a cogeneration unit, it may be more advantageous to refrain from any cut-off of this unit and to rest on the caisson 2 for filtration that to stop a part of the refinery.

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Abstract

Un dispositif de filtre à gaz (1) comprenant -un support (11) comprenant une partie de support fixe (112) et au moins une partie de support mobile (17, 111), et -pour chaque partie de support mobile, un jeu d'au moins un élément de filtration(12), dans lequel pour chaque élément de filtration, le dispositif de filtre à gaz comprend des moyens de fixation (13) dudit élément à la partie de support mobile correspondante, et au moins une partie de support mobile est déplaçable par rapport à la partie de support fixe de façon à pouvoir amener au moins un moyen de fixation dans une zone d'intervention (20), pour la fixation/le retrait de l'élément de filtration correspondant depuis ladite zone d'intervention.

Description

Dispositif de filtre à gaz muni de moyen de fixation et retrait des éléments filtrants pour la maintenance
L'invention concerne un dispositif de filtre à gaz, notamment pour turbine à combustion, admission d'air comburant sur machines tournantes, ou autre. L'invention peut trouver une application particulièrement intéressante dans le cadre de la cogénération d'électricité effectuée dans les raffineries et milieux industriels.
Un filtre à gaz a pour fonction de purifier un gaz, par exemple de l'air, en amont d'une turbine à gaz par exemple, ou bien encore en amont d'un compresseur, d'un moteur Diesel, ou d'un équipement industriel.
Il est connu d'agencer plusieurs filtres sur un trajet de circulation d'air de sorte que l'air entrant passe successivement par chacun de ces filtres. Par exemple, un filtre coalesceur est disposé en entrée du trajet de circulation d'air, pour retenir les fines particules d'eau, du type brouillard ; un filtre grossier (ou pré-filtre) en aval du filtre coalesceur permet de retenir les particules solides de granulométrie moyenne, du type graines (dites pollens) ; enfin, un filtre finisseur en aval du filtre grossier permet de retenir les très fines particules et d'obtenir en sortie de l'air purifié. Ces trois filtres peuvent être assemblés en un caisson de filtration.
Il a été observé que le filtre coalesceur s'encrasse relativement rapidement, ce qui impose régulièrement, par exemple tous les six mois, un arrêt de l'ensemble du système pendant plusieurs jours pour la maintenance.
Le remplacement d'un filtre peut s'avérer relativement long à effectuer, notamment lorsque ce filtre a des dimensions importantes, par exemple de l'ordre de la dizaine de mètres. Or il est bien entendu souhaitable d'éviter les ou de limiter la durée et/ou la fréquence des interruptions du système alimenté en air purifié, en particulier lorsqu'il s'agit d'une turbine à gaz, dite encore à combustion. En particulier, s'il s'agit d'une turbine à gaz équipant une installation de cogénération de vapeur et d'électricité dans une raffinerie de pétrole, tout arrêt de cette installation pour une maintenance des filtres de la turbine peut entraîner l'arrêt de certaines unités de la raffinerie, faute d'alimentation en utilités énergie, et générer des manques à gagner considérables.
De manière générale, il existe un besoin pour une maintenance facilitée de ce type de filtres.
II est proposé un dispositif de filtre à gaz comprenant un support comprenant une partie de support fixe et au moins une partie de support mobile, et, pour chaque partie de support mobile, un jeu d'au moins un élément de filtration. Ce dispositif de filtre à gaz, par exemple un dispositif de filtre à air, définit pour chaque élément de filtration des moyens de fixation de cet élément de filtration à la partie de support mobile correspondante. Cette au moins une partie du support mobile est déplaçable de façon à pouvoir amener au moins un (et avantageusement chaque) moyen de fixation dans une zone d'intervention pour la fixation/ le retrait de l'élément de filtration (et avantageusement de chaque élément de filtration) correspondant à ce moyen de fixation depuis cette zone d'intervention.
Ainsi, puisque au moins un et avantageusement tous les moyen(s) de fixation peuvent être amenés dans la zone d'intervention, on peut limiter les déplacements du (ou des) technicien(s) chargé(s) du remplacement des éléments de filtration. Le remplacement du (ou des) jeu(x) d'élément(s) de filtration peut être relativement facile et rapide à mettre en œuvre. Un tel procédé peut donc permettre une maintenance facilitée par rapport à l'art antérieur, et notamment d'éviter le recours à un moyen de levage pour mettre en place et/ ou vérifier tous les éléments de filtration.
En outre, la maintenance du filtre peut être effectuée sans arrêter l'équipement en aval du filtre, par exemple une turbine à gaz.
Le gaz peut être de l'air ou un autre gaz.
Les éléments de filtration peuvent être disposés sur une surface extérieure du dispositif de filtre. Les éléments de filtration peuvent permettre d'assurer la filtration de l'air ambiant entrant dans un système alimenté, ou bien de filtrer l'air issu du système sur lequel est installé le dispositif de filtre. Le dispositif de filtre peut faire partie d'un système de filtre à air conçu pour être disposé à une extrémité d'une unité industrielle, par exemple une turbine à gaz, un compresseur, ou autre, et pour filtrer l'air ambiant entrant ou l'air généré par cette unité avant rejet à l'extérieur. Avantageusement, les éléments de filtration d'un même jeu peuvent former un seul panneau de filtration, comprenant un filet pour assurer la filtration et plusieurs moyens de fixation répartis sur ce filet, chaque moyen de fixation correspondant à un élément de filtration. Chaque élément de filtration comprend ainsi une portion correspondante du filet.
Le panneau de filtration peut par exemple avoir une hauteur de l'ordre de la hauteur du dispositif de filtre.
Alternativement, chaque élément de filtration peut former un panneau de filtration ayant son propre filet, et indépendant des autres panneaux de filtration. Les panneaux peuvent alors avoir une hauteur relativement faible, par exemple de l'ordre du mètre.
La zone d'intervention peut correspondre à seulement une partie de la surface du dispositif de filtre à air. Par exemple, la zone d'intervention peut correspondre à une partie basse de la surface extérieure du dispositif de filtre à air, par exemple à moins de 2 mètres du sol afin qu'un technicien au sol puisse installer/ défaire les points de fixation amenés dans cette zone.
La zone d'intervention peut être telle qu'un opérateur puisse facilement parcourir cette zone. Par exemple, la hauteur de la zone d'intervention peut être limitée à 2 mètres environ, avantageusement à 1 mètre environ.
L'invention n'est en rien limitée à une zone d'intervention proche du sol, même si cette variante peut être particulièrement avantageuse lorsque le reste de la surface externe du dispositif de filtre à air est traversé par le flux d'air entrant - on permet alors au technicien d'opérer hors de la zone de flux, de sorte que le remplacement du ou des éléments filtrants peut être effectué sans couper le système alimenté en air purifié en aval. La maintenance est ainsi effectuée en dessous du flux d'air. Ceci peut être avantageux dans la mesure où la maintenance du filtre peut être effectuée sans entraîner d'arrêt de la turbine à combustion dont elle est équipée, ni, dans le cas d'une turbine à combustion de cogénération en raffinerie, l'arrêt concomitant de certaines unités de la raffinerie.
Par exemple, on pourra prévoir une zone d'intervention située à plusieurs mètres de hauteur, accessible via une nacelle ou un autre moyen d'accès. Le dispositif de filtre à air peut définir une zone de flux de gaz entrant, par exemple d'air entrant, traversée par l'air entrant dans le dispositif de filtre. Cette zone de flux d'air entrant peut par exemple s'étendre sur quasiment toute la largeur de la surface extérieure du dispositif de filtre et sur une portion seulement de la hauteur du dispositif de filtre, par exemple entre 3 mètres au-dessus du bas du dispositif de filtre et quasiment le haut du dispositif de filtre. Les dimensions de la zone de flux d'air entrant peuvent dépendre des dimensions du dispositif de filtre et de son agencement.
Avantageusement et de façon non limitative, la zone d'intervention peut être située en dehors de la zone de flux d'air entrant. Ainsi, l'intervention peut-elle être réalisée sans perturber le flux d'air entrant dans le dispositif de filtre. Dit autrement, cette opération de maintenance peut être effectuée sans arrêt du système alimenté.
On peut prévoir que le dispositif de filtre à air comprenne un seul élément de filtration, par exemple un panneau de filtration monté sur un support comprenant un axe de rotation central afin de pouvoir amener par rotation du panneau de filtration chaque point de fixation à hauteur d'homme, mais avantageusement, un jeu d'au moins un élément de filtration comprend plusieurs éléments de filtration. Ceci peut permettre de faciliter la maintenance en ce sens qu'il peut être plus facile de retirer des éléments de filtration de dimensions relativement faibles.
Par « moyen de fixation », on entend un moyen de fixation ponctuel, par exemple une vis, un crochet, un clip, ou non ponctuel. Par exemple un moyen de fixation peut être un moyen de fixation rectiligne, par exemple un logement rectiligne pour recevoir une barre solidarisée à un élément de filtration, ou autre.
On peut prévoir un seul moyen de fixation par élément de filtration, ou plusieurs.
On peut prévoir une seule partie de support mobile, à laquelle est fixée un ou plusieurs éléments de filtration, mais avantageusement la au moins une partie du support mobile comprend plusieurs parties de support mobiles déplaçables indépendamment les unes des autres.
Par exemple, on pourra prévoir plusieurs moyens de déplacement indépendants les uns des autres, par exemple plusieurs groupes moteurs, variateurs ou bien encore plusieurs moyens manuels, chaque moyen de déplacement étant installé de façon à pouvoir entraîner une seule partie de support mobile. Du fait de cette indépendance relative des déplacements, on peut faciliter et accélérer encore davantage le remplacement de l'ensemble des éléments de filtration. Chaque partie de support mobile peut par exemple permettre de supporter un panneau de filtration comprenant plusieurs éléments de filtration.
On peut prévoir une seule zone d'intervention, ou plusieurs, par exemple une zone d'intervention pour chaque partie de support mobile.
Une partie de support mobile peut avantageusement comprendre un support en translation, par exemple une courroie, des chenilles, une chaîne, ou tout autre système de transmission du mouvement, permettant ainsi un déplacement en translation sur une course correspondant sensiblement aux deux extrémités de ce support.
La courroie peut être tendue entre deux poulies, entre deux enrouleurs, ou autre.
On peut prévoir que chaque partie de support mobile comprenne une ou deux courroies, déplaçable(s) par un moteur, ainsi qu'un élément de support, par exemple une barre de support ou autre, solidarisé à la ou les courroie(s), et sur lequel peu(ven)t être fixé(s) un ou plusieurs élément(s) de filtration.
En prévoyant deux poulies pour tendre la courroie, on peut simplifier la conception du dispositif en ce sens que les éventuels soucis liés à l'enroulement de l'élément de support peuvent être évités.
L'invention n'est en rien limitée par l'utilisation d'une partie de support mobile de type courroie.
Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif de filtre à air peut comprendre en outre des moyens de fixation à un système de filtre, par exemple une hotte, ce système comprenant au moins un dispositif de filtre supplémentaire.
Par exemple, le dispositif de filtre peut être complémentaire à une installation existante et s'inscrire comme un étage de filtration à part entière. Le dispositif de filtre peut comprendre un quatrième filtre ajouté à un caisson comprenant déjà un ou plusieurs filtres, par exemple un pré-filtre ou filtre coalesceur, un filtre grossier et un filtre finisseur. Ainsi, on peut adjoindre à ce caisson un quatrième filtre, plus grossier encore que le pré-filtre, en amont de ce pré-filtre, afin de protéger le pré-filtre de l'encrassement lié aux grosses particules. La présence de ce quatrième filtre peut permettre d'augmenter la durée de vie du système de filtration puisque les impuretés les plus volumineuses sont arrêtées par ce quatrième filtre.
II est en outre proposé un système de filtration de gaz comprenant le dispositif de filtre à gaz décrit ci-dessus ainsi qu'au moins un autre dispositif de filtre supplémentaire.
Avantageusement et de façon non limitative, pour au moins un élément de filtration, l'ensemble de points de fixation comprend au moins trois points de fixation alignés.
Avantageusement et de façon non limitative, pour au moins un élément de filtration, l'ensemble de points de fixation comprend plusieurs ergots montés sur le support (ou respectivement cet élément de filtration), et l'élément de filtration (ou respectivement le support) comprend une pluralité d'orifices ou œillets, chaque orifice étant destiné à recevoir un ergot correspondant. L'élément de filtration peut ainsi être installé et retiré relativement facilement.
Avantageusement et de façon non limitative, des moyens d'appui sont agencés pour exercer une pression sur l'élément de filtration de façon à plaquer cet élément de filtration sur la partie de support mobile correspondante. Ces moyens d'appui peuvent ainsi permettre d'éviter tout déplacement de l'élément de filtration dans une direction ayant une composante suivant un axe perpendiculaire au plan de l'élément de filtration.
Cette pression peut être exercée directement ou indirectement sur l'élément de filtration. Par exemple, on pourra prévoir d'exercer une pression sur le panneau de filtration via une barre de maintien.
Avantageusement et de façon non limitative, les moyens d'appui peuvent comprendre une barre de maintien, par exemple percée d'orifices à des emplacements correspondant aux emplacements des orifices du support ou du panneau de filtration. Cette barre de maintien peut être montée à proximité des au moins trois points de fixation alignés, par exemple de façon à être superposée à ces points de fixation.
Par exemple, chaque orifice de la barre de maintien peut recevoir un ergot correspondant. Avantageusement et de façon non limitative, les moyens d'appui comprennent en outre des moyens de fermeture pour plaquer au moins une partie des bords latéraux de l'élément de filtration contre la partie de support mobile correspondante, par exemple deux glissières aux extrémités respectives de la barre de maintien.
La barre de maintien peut avantageusement être de longueur supérieure ou égale à la largeur de l'élément de filtration. On peut ainsi s'assurer d'un maintien ponctuel sur toute la longueur de la barre de maintien.
L'invention n'est pas limitée par la forme du support, ni par la forme des moyens de déplacement mis en œuvre.
Avantageusement et de façon non limitative, pour au moins une courroie, on pourra prévoir des moyens d'ajustement de la tension de cette courroie, par exemple au niveau d'un moto réducteur ou autre.
Avantageusement et de façon non limitative, on pourra prévoir des moyens de détection de fin de course, ces moyens de détection de fin de course étant en communication avec des moyens de commande du moteur afin d'interdire au moto réducteur une rotation susceptible d'entraîner un élément de filtration au-delà d'une limite de fin de course, par exemple au-delà d'une poulie. Ainsi, une telle sécurité peut permettre de s'assurer de ce qu'aucun élément de filtration ne passera la poulie supérieure lors de l'installation ou du remplacement des éléments de filtration.
Il est en outre proposé un procédé de maintenance d'un dispositif de filtre à gaz comprenant un support avec une partie de support fixe et au moins une partie de support mobile, et, pour chaque partie de support mobile, un jeu d'au moins un élément de filtration. Ce dispositif de filtre à gaz définit pour chaque élément de filtration un moyen de fixation de cet élément de filtration à la partie de support mobile correspondante. Le procédé comprend une étape consistant à :
- commander au moins un déplacement d'au moins une partie de support mobile de façon à amener au moins un moyen de fixation dans une zone d'intervention pour la fixation/ le retrait du au moins un élément de filtration correspondant depuis cette zone d'intervention.
Cette étape de commande peut être effectuée par des moyens numériques de traitement du signal, par exemple un processeur, et/ ou par un être humain. Cette étape de commande peut être effectuée en plusieurs fois, chaque fois correspondant à un déplacement limité pour amener un élément de filtration à hauteur d'homme, c'est-à-dire de l'opérateur de maintenance.
Le procédé peut en outre comprendre une étape de fixation ou de retrait de chaque élément de filtration depuis la zone d'intervention.
Il est en outre proposé un système de turbine à gaz, par exemple pour équiper une cogénération en raffinerie, comprenant une turbine à gaz et un dispositif de filtre à gaz tel que décrit ci-dessus, pour l'admission d'air de la turbine à gaz.
L'invention vise également une utilisation du système de turbine à gaz décrit ci-dessus dans une unité de cogénération fournissant de la vapeur et de l'électricité pour une raffinerie, ou tout autre processus industriel.
Bien qu'une telle utilisation soit particulièrement avantageuse, elle ne limite en rien l'invention. On pourra par exemple utiliser le dispositif de filtre à gaz décrit ci-dessus pour un moteur Diesel, un compresseur, un aéro-réfrigérant ou une autre installation dans laquelle une filtration d'air est nécessaire.
Dans la présente demande, on entend par « sur » aussi bien « directement sur » qu' « indirectement sur ».
Dans la présente demande les termes « haut » « bas » « supérieur « inférieur » « vertical » « horizontal », « latéral » « dessus » « dessous » etc. sont définis au sens classique de ces termes, c'est-à-dire que la direction verticale et la direction du vecteur gravité, ce vecteur gravité étant orienté du haut vers le bas pour un dispositif de filtre placé dans des conditions normales d'utilisation. Bien entendu, le dispositif de filtre est susceptible d'être orienté différemment, notamment lors de son transport.
L'invention sera mieux comprise en référence aux figures, lesquelles illustrent un mode de réalisation donné à titre d'exemple.
La figure 1 est une vue d'ensemble d'un exemple de système de filtre à air pour un système de turbine, selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 est une vue agrandie d'une portion supérieure du système de filtre à air de la figure 1.
La figure 3 est une vue plus agrandie encore de cette partie du système de filtre à air. La figure 4 est une vue agrandie et en perspective d'une portion inférieure du dispositif de filtre à air de la figure 1.
Des références identiques peuvent être utilisées pour désigner des objets identiques ou similaires d'une figure à l'autre.
En référence à la figure 1 , un système de filtre 100 comprend un dispositif de filtre à gaz 1 et un caisson 2.
Le caisson 2 inclut trois filtres disposés à l'intérieur d'un boitier et non visibles sur la figure 1 : un filtre coalesceur, un filtre grossier (ou pré-filtre) en aval du filtre coalesceur et un filtre finisseur en aval du filtre grossier.
Le dispositif de filtre à air 1 comprend trois panneaux de filtration 19, chacun formant une colonne.
Chaque panneau de filtration comprend un seul filet de filtration, mais définit une pluralité d'éléments filtrants 12, 12'. A chaque élément filtrant correspond une barre de fixation au support mobile et une partie du filet de filtration. Les éléments filtrants sont donc liés les uns aux autres au moins par le filet.
Ce filet peut être réalisé en polypropylène, ou autre matériau plastique analogue.
Le dispositif de filtre 1 peut être monté sur le caisson ou sur une hotte 1 12.
Le dispositif de filtre peut avoir une hauteur et une largeur de l'ordre de la dizaine de mètres, ces dimensions étant adaptées à l'entrée d'admission d'air sur laquelle le caisson 2 est à positionner.
Ce système de filtre 100 est placé en entrée d'un conduit d'air
(non représenté) permettant d'alimenter une turbine à gaz en air purifié. En aval de la turbine est prévu un alternateur. Cette turbine à gaz peut être installée dans une raffinerie et permet de générer à la fois de l'électricité, et de la vapeur d'eau. Cette vapeur d'eau est utilisée au sein de la raffinerie. Une telle unité de cogénération, dont un exemple est utilisé dans la raffinerie de Normandie, est bien connue de l'homme du métier et ne sera pas décrite davantage.
Le dispositif 1 comprend un support 1 1 , avec une partie de support fixe et trois parties de support mobiles. A chaque partie de support mobile correspond un panneau filtrant 19. La partie de support fixe comprend notamment la hotte 1 12 ainsi que des caches 25 pour empêcher l'air extérieur d'atteindre le caisson 2 sans passer par les panneaux de filtration 19.
Dans le mode de réalisation de la figure 1 , le dispositif de filtre à air comprend vingt-quatre éléments filtrants 12, 12', dont trois 12' de hauteur supérieure à celle des vingt-et-un autres éléments filtrants 12.
Les éléments filtrants 12, 12' sont donc répartis sur trois colonnes 19. A chaque colonne 19 correspond une partie de support mobile déplaçable indépendamment des autres parties de support mobiles.
Pour chaque colonne 19, la partie de support mobile correspondante comprend deux courroies 17 et des barres de support 1 1 1 solidarisées aux courroies 17 tel qu'illustré en détail à la figure 2.
Sur la figure 1 , les vingt-et-un éléments filtrants de plus faible hauteur 12 sont disposés sur une zone de flux de gaz entrant 30. Dit autrement, en position de fonctionnement, l'air entrant dans la conduite pour rejoindre la turbine à gaz est filtré par des éléments 12.
Toujours sur la figure 1 , les éléments de plus grande hauteur 12' sont disposés dans une zone 20 adjacente à la zone de flux de gaz entrant 30. Cette zone 20 est dite zone d'intervention car les éléments situés dans cette zone sont facilement accessibles à un opérateur situé au sol.
Chaque élément 12 est fixé à un support 1 1 du dispositif de filtre par des moyens de fixation 13, par exemple des boulons (cf. figure 2).
Le dispositif 1 est agencé de sorte que chaque élément 12 puisse être amené dans la zone d'intervention 20 pour son remplacement lors d'opérations de maintenance. Cette zone d'intervention 20 étant située en dehors de la zone de flux de gaz entrant 30, le remplacement des panneaux 19 peut être effectué sans arrêt de la turbine, ce qui peut être particulièrement avantageux dans le cadre de la cogénération d'électricité, car les complications liées aux coupures en alimentation électrique ou de vapeur des installations en raffinerie peuvent être très pénalisantes.
Plus précisément, chaque courroie 17 est montée entre deux poulies aux extrémités supérieure et inférieure du caisson 2. Deux de ces poulies 41 sont visibles sur la figure 4. Ces poulies sont entrainables en rotation par des moteurs 40 et/ ou par des variateurs. Pour revenir à la figure 2, les barres métalliques de support 1 1 1 solidarisées par leurs extrémités aux deux courroies de la colonne correspondante, sont susceptibles d'être déplacées par ces courroies suivant un mouvement de translation vertical.
La figure 3 montre de façon plus détaillée comment les panneaux filtrants peuvent être fixés à ces barres de support 1 1 1.
Les barres de support 1 1 1 définissent des ergots 13, ici des tiges filetées, s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan du panneau filtrant 19.
Le panneau filtrant définit des orifices dont les emplacements correspondent à ceux des ergots 13. Un panneau filtrant peut être placé de sorte que chaque ergot soit reçu dans un orifice correspondant. Lorsque la partie mobile est amenée dans la zone d'intervention référencée 20 sur la figure 1 , cette opération est relativement facile à effectuer.
Le dispositif de filtre 1 comporte en outre des moyens d'appui du panneau filtrant 19 contre la barre de support 1 1 1 correspondante. Ces moyens d'appui comprennent une barre de maintien 15 et des moyens de fermeture 16.
La barre de maintien 15 est à forme générale de ruban, d'épaisseur relativement faible, donc, et est percée d'orifices alignés avec les orifices du panneau 19. Dit autrement, cette barre de maintien peut être placée de sorte que les ergots 13 soient reçus aussi dans ces orifices.
Les moyens de fermeture comprennent une glissière 16 dont les parois 161 , 162 prennent en sandwich l'ensemble formé par l'extrémité de la barre de support 1 1 1 , l'extrémité de la barre de maintien 15 et la portion du panneau 19 intercalée entre ces extrémités des barres 1 1 1, 15.
La paroi 161 , disposée contre la barre de support 1 1 1 , peut être plus rigide que la paroi 162. Cette paroi 162 peut exercer une force de rappel exerçant une pression contre la barre de maintien lorsque le dispositif de filtre 1 est placé dans des conditions de fonctionnement normales.
Lors d'une opération de maintenance, un opérateur exerce une traction sur cette paroi 162, par exemple en saisissant un évasement 163 visible sur la figure 4, de façon à retirer la glissière 16 et à autoriser le déplacement vertical des barres de support pour amener chaque barre de support à hauteur d'homme.
Des écrous peuvent être vissés sur les tiges filetées 13 afin de s'assurer de la tenue de la fixation des panneaux 19 au support 1 1.
En référence à la figure 4, pour chaque panneau, on prévoit deux courroies 17 pour soutenir les deux extrémités des barres de support 1 1 1. Pour chaque courroie 17, on prévoit une poulie dans la partie supérieure du dispositif 1 , montée en roue libre, et une poulie 41 dans la partie inférieure du dispositif 1 , actionnée par un moteur 40.
Plus précisément, un arbre 18 permet de solidariser les deux poulies d'une même colonne. Cet arbre et ces poulies sont entrainables par un moteur 40, dédié à cette colonne.
Un moto réducteur 43 comprenant une courroie d 'entraînement interne permet d'une part de transmettre le mouvement de rotation du moteur à l'axe de la poulie 41 , et d'autre part de déplacer verticalement la poulie 41 de façon à tendre la courroie 17.
Un microcontrôleur non représenté pilote les trois moteurs 40 du dispositif 1 , ainsi que les motoréducteurs correspondants 43.
Ce microcontrôleur est en communication avec des détecteurs de fin de course non représentés. Ces détecteurs peuvent comprendre des butées montées sur les courroies à des emplacements correspondant aux fins de course, des contacts de fin de course, ou autre.
Lors d'une opération de remplacement de filtre, on pourra, partant de la situation de fonctionnement normal de la figure 1 , commencer par défaire les glissières 16, en exerçant une traction sur les évasements 163. Puis la fixation des éléments de grande taille 12' sera défaite, par dévissage des boulons correspondants.
Les panneaux 19 peuvent être traités indépendamment les uns des autres, et notamment en parallèle. En prévoyant un opérateur par colonne, on pourra réduire considérablement le temps de maintenance.
En outre, on pourra par exemple prévoir de ne remplacer que le panneau de la colonne centrale, car l'encrassement est en général bien supérieur au centre de la zone de flux d'air entrant 30.
Pour chaque colonne, une fois que la fixation de l'élément 12' correspondant est défaite, on actionne le moteur 40 correspondant afin de descendre l'élément 12 le plus bas dans la zone d'intervention 20, hors de la zone de flux d'air 30. La fixation de cet élément le plus bas 12 peut alors être défaite. On commande ensuite un nouveau déplacement vertical afin d'amener l'élément suivant à hauteur d'homme, et ainsi de suite.
Pendant cette opération de retrait des panneaux, les barres de support 1 1 1 correspondant aux éléments défaits peuvent passer au- delà de la poulie inférieure 41 et remonter de l'autre coté du dispositif de filtre. On relèvera en outre que si le flux d'air entrant n'est pas coupé, la filtration réalisée par le dispositif de filtre 1 est alors moins bonne qu'en fonctionnement normal puisque certains éléments sont manquants. Néanmoins, le dispositif de filtre constituant un quatrième filtre d'une unité de cogénération, il peut être plus avantageux de s'abstenir de toute coupure de cette unité et de se reposer sur le caisson 2 pour la filtration que d'arrêter une partie de la raffinerie.
Une fois la fixation de l'élément le plus haut défaite, le panneau peut être complètement retiré.
L'opérateur amène un nouveau panneau, propre, commence par fixer un premier élément de ce panneau, puis commande au moteur une rotation inverse afin de faire remonter cet élément et d'amener à hauteur d'homme la barre de support 1 1 1 correspondant à l'élément suivant, et ainsi de suite.
Une fois tous les éléments du panneau installés, si l'opérateur commande un déplacement vertical vers le haut supplémentaire, une butée solidaire d'une des courroies de cette colonne heurte un bras ou un levier, permettant ainsi de détecter la fin de course. Suite à cette détection, le microcontrôleur interdit au moteur 40 de cette colonne de poursuivre sa rotation, ce qui permet d'éviter que l'élément de filtration le plus haut ne bascule au-delà des poulies supérieures.
Lors de l'installation d'un élément, l'opérateur a pris le soin de placer la barre de maintien au dessus de cet élément, et de serrer les boulons. Lorsque tous les éléments d'un panneau sont installés, l'opérateur installe à nouveau la glissière afin d'éviter de créer des ouvertures dans la surface filtrante.

Claims

Revendications
1. Dispositif de filtre à gaz (1) comprenant :
un support (1 1) comprenant une partie de support fixe (1 12) et au moins une partie de support mobile (17, 1 1 1), et
pour chaque partie de support mobile, un jeu d'au moins un élément de filtration (12),
dans lequel,
pour chaque élément de filtration, le dispositif de filtre à gaz comprend des moyens de fixation (13) dudit élément à la partie de support mobile correspondante, et
au moins une partie de support mobile est déplaçable par rapport à la partie de support fixe de façon à pouvoir amener au moins un moyen de fixation dans une zone d'intervention (20), pour la fixation/ le retrait de l'élément de filtration correspondant audit moyen de fixation depuis ladite zone d'intervention.
2. Dispositif de filtre à gaz (1) selon la revendication 1 ,
dans lequel
le dispositif de filtre à gaz définit une zone de flux de gaz entrant (30) traversée par les gaz entrant dans le dispositif de filtre,
caractérisé en ce que
la zone d'intervention (20) est située en dehors de la zone de flux de gaz entrant.
3. Dispositif de filtre à gaz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel au moins une partie de support mobile comprend au moins une courroie (17) tendue entre deux poulies (41).
4. Dispositif de filtre à gaz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
dans lequel la au moins une partie de support mobile comprend plusieurs parties de support mobiles déplaçables indépendamment les unes des autres.
5. Dispositif de filtre à gaz (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel, pour au moins un élément de filtration,
les moyens de fixation (13) correspondant audit élément (12) comprennent au moins trois ergots alignés et montés sur une partie de support mobile, ainsi qu'au moins trois orifices percés dans l'élément de filtration pour recevoir lesdits ergots.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant en outre :
des moyens d'appui (15, 16) agencés pour exercer une pression sur l'élément de filtration de façon à plaquer ledit élément de filtration sur la partie de support mobile correspondante.
7. Dispositif selon la revendication 6 lorsqu'elle dépend de la 5, dans lequel les moyens d'appui comprennent une barre de maintien (15) percée d'orifices à des emplacements correspondant aux emplacements des ergots (13), et des moyens de fermeture (162) pour bloquer la barre de maintien contre l'élément de filtre.
8. Système de turbine à gaz comprenant un dispositif de turbine à gaz et un dispositif de filtre à gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour filtrer l'admission d'air du dispositif de turbine à gaz.
9. Utilisation du système de turbine à gaz selon la revendication 8 dans une unité de cogénération fournissant de la vapeur et de l'électricité pour une raffinerie.
10. Utilisation du dispositif de filtre à gaz selon l'une des revendications 1 à 7 dans un moteur Diesel.
1 1. Utilisation du dispositif de filtre à gaz selon l'une des revendications 1 à 7 dans un compresseur.
12. Utilisation du dispositif de filtre à gaz selon l'une des revendications 1 à 7 dans un aéro-réfrigérant.
13. Procédé de maintenance d'un dispositif de filtre à gaz (1) comprenant un support (1 1) avec une partie de support fixe (1 12) et au moins une partie de support mobile (17, 1 1 1), et, pour chaque partie de support mobile, un jeu d'au moins un élément de filtration (12), ledit dispositif de filtre à gaz définissant pour chaque élément de filtration des moyens de fixation (13) pour fixer ledit élément de filtration à la partie de support mobile correspondante, le procédé consistant à commander au moins un déplacement d'au moins une partie de support mobile de façon à amener un moyen de fixation dans une zone d'intervention (20) pour la fixation/ le retrait de l'élément de filtration correspondant audit moyen de fixation depuis ladite zone d'intervention.
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