CA1140056A - Installation de filtration d'un fluide contamine utilisant un materiau granule renouvelable pneumatiquement - Google Patents
Installation de filtration d'un fluide contamine utilisant un materiau granule renouvelable pneumatiquementInfo
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Abstract
L'invention concerne l'épuration d'un fluide par piégeage des contaminants dans des lits d'un matériau granulé, situés dans un caisson et communiquant avec un compartiment de chargement et un compartiment de déchargement. Le compartiment de chargement comporte une paroi de fond perforée et est muni d'une buse d'injection qui projette le matériau horizontalement, de sorte que celui-ci passe par gravité dans les lits au travers de ladite paroi, tandis que le compartiment de déchargement comporte une trémie en forme de dièdre ayant une arête inclinée par rapport à l'horizontale en direction d'un orifice de vidange prévu à la base du compartiment. L'invention s'applique aux industries nucléaires et chimiques pour l'épuration de l'air par des radio-iodes et des gaz nocifs.
Description
05~' L'invention concerne une installation de filtration d'un flux de fluide contaminé utilisant un mat~riau granulé
capable d'absorber ou d'adsorber les contaminants et renouvela-ble pneumatiquement, du type comprenant au moins un caisson de filtration muni intérieurement d'au moins un lit filtrant sen-siblement vertical, rempli dudit matériau et traversé par le flux du fluide, d'un compartiment de chargement et d'un compar-timent de déchargement situés respectivement à la partie haute et à la partie basse du caisson, chacun communiquant avec le lit filtrant et un dispositif de transfert pneumatique pour charger et décharger ledit lit par l'intermédiaire des dits comparti-ments.
Des installations de ce type sont utilisées principa-lement dans les industries nucléaires et de génie chimique pour débarasser leurs rejets des radio-iodes, généralement consti-tués par de l'iode élémentaire et de l'iodure de méthyle, ou des gas toxiques ~ui les contaminent.
Le matériau granulé qui a pour fonction de pi~ger, par adsorption ou par absorption, ces contaminants, est constitué
en général par du charbon actif ou des zéolit~es dont la durée d'utilisation est limitée~ Il doit donc, pour conserver son efficacité, être renouvelé périodlquement, ce qui oblige à des opérations de d~chargement et de rechargement des lits ménagés dans les caissons de filtration. Ces opérations posent des problèmes de sécurité, en raison du danger que constitue un matériau contaminé, et des problèmes de manutention de ce maté- -riau, qu'il soit contaminé ou non.
Il importe par ailleurs, pour une efficacité maxima-le, que le matériau ait une granulométrie et un tassement homo-gènes. Or, les op~rations de chargement ont une in~luence di-recte sur la granulom~trie et les conditions de tassement.
.
os~
; Les systèmes connus utilisant une trémie de charge-ment mobile qui est alimentée pneumatiquement et qui se déplace au dessus des lits pour les remplir successivement, obligent à
ouvrir le caisson en partie haute, alors qu'il peut être conta-miné même s'il est débarassé du charbon pollué, et nécessitent la présence d'un homme sur ledit caisson pour manipuler la tré-mie.
Les systèmes connus de transfert pneumatique, dans lesquels le matériau granulé est pulsé directement dans le cais-son, s'ils échappent aux objections sus-mentionnées, présentent certains autres inconvénients:
Ces systè~es comportent une tuyauterie disposée à
la partie supérieure du caisson et munie, à sa partie inférieu-re, d'ouvertures par lesquelles le matériau est refoulé en vrac dans chacun des lits: Cette projection du matériau n'est pas favorable à une répartition homogène. Pour améliorer cette répar-; tition, on agite le mat~riau au moyen de vibrateurs qui doivent fonctionner pendant toute l'opération de chargement et qui ne permettent pas d'obtenir un tassement aussi satisfaisant que celui obtenu par un remplissage en chute libre, de plus lesgrains buttent contre les parois des lits, ce qui le~ brise en partie et modifie leur granulométrie en entra~nant la formation de poussières qui sont pulsées dans les lits en même temps que les grains eux-mêmes. Enfin ces systèmes nécessitent un re-tournement du fût dans lequel le matériau est livr~ et l'adap-tation, à la base de ce fût, d'une trémie spéciale.
Le déchargement du matériau peut être fait, dans ces systèmes connus, au moyen d'une sonde aspirante introduite à la partie basse du caisson et qui, lorsqu'elle est retirée, est dangereusement contaminée.
La présente invention a pour but d'éviter les incon-vénients mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire d'effectuer un re-nouvellement du matériau filtrant assurant les meilleures con-ditions d'homogénéité des lits, sans risque de contamination et elle propose à cet effet une installation dans laquelle le com-partiment de chargement est muni d'une paroi de ~ond horizonta-le perforée, prévue pour laisser passer les granulés du maté-riau, et comporte au moins une buse d'injection d'axe sensible-i ment horizontal traversant l'une de ses parois d'extrémité et alimentée par le dispositif de transfert, ladite buse et ledit dispositif étant prévus pour projeter le matériau jusqu'à at-teindre l'extrémité opposée dudit compartiment de chargement, de sorte qu'il s'acc~mule sur ladite paroi de fond, puis la traverse par gravité pour remplir le lit ~iltrant.
La buse projette le matériau non pas dans les lits directement, mais dans le compartiment supérieur s~paré du reste du caisson par une plaque per~or~e, dont les perforations sont dimensionnées en fonction de la granulom~trie du matériau. Ce dernier est pulsé jusqu'au fond du compartiment où il arrive avec une vitesse nulle, il s'accumule sur la tole perforée 20 puis la traverse et tombe en chute libre dans les lits, assurant ainsi un tassement homogène. Les perforations de la paroi peu- ~
vent avoir une forme quelconque (trous cixculaires ou ovales, ~ ;
fentes, etc...).
Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas général d'un caisson à lits multiples, la buse a son axe perpendiculaire audit plan et situé sensiblement dans le plan de symétrie vertical commun aux dits lits.
La matériau qui remplit le fond du compartiment de chargement est réparti de façon symétrique sur la pla~ue per-forée et alimente les lits successivement, à partir de celuiqui est le plus éloigné de la buse.
Selon encore une au~re caractéristique de l'inven-tion, le compartiment de déchargement précité est muni, en son fond, d'une tr~mie au moins présentant la forme d'un dièdre dont l'arête est inclinée par rapport à l'horizontale en direc-tion d'un raccord de vidange situé à la base dudit compartiment.
Cette trémie présente une douhle pente et permet la vidange du compartiment de déchargement par un simple orifice.
Selon une caractéristique de l'invention, le disposi-tif de transfert pneumatique comporte des moyens d'aspiration du matériau granul~ prévus pour être reliés aux compartiments de chargement ou de déchargement et des moyens de refoulement prévus pour être rel~és au compartiment de chargement.
Le dispositif de transfert est donc utilisable à la fois pour le chargement et pour le déchar~ement et ceci sans les risques de contamination inhérents aux systèmes connus.
Toujours selon l'invention, les moyens d'aspiration comportent un dispositif de dépoussi~rage centrifuge muni d'un premier orifice de sortie pour l'air chargé de poussières et ~-d'un second orifice de sortie pour les granul~s et des moyens générateurs de vide reliés, par l'intermédiaire d'un filtre à
poussière, à ladite première sortie.
Le d~poussiérage du matériau avant son introduction dans le caisson évite l'introduction de poussières dans le ~-caisson et par conséquent dans le circuit de ventilation et assure une bonne homogénéité des lits filtrants.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la des~ription qui suit.
Dans les dessins annex~s donn~s à titre d'exemple non limitatif:
La figure 1 est une vue schématique en élévation!
avec arrachements partiels, d'une installation selon l'inven-, : , :. , . , .: ; ,, ~ . : - , , 1~ ,, tion fonctionnant en chargement, la figure 2 est une vue de dessus de ladite ins-tallation, la figure 3 est une coupe selon la ligne III - III de la figure 1, la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, mai~
l'installation fonctionnant en déchargement;
` la figure 5 est une vue partielle de dessus de l'ins-tallation, montrant une variante de réalisation du compartiment de chargement- ~
la figure 6 est une vue partielle en élevation, mon-trant une variante de réalisation du compartiment de décharge-ment, la figure 7 est une coupe selon la ligne VII - VII de la figure 6. -Selon le mode de réalisation repr~senté aux figures 1 à 4, l'installation comporte essentiellement un caisson de ` filtration 100, destiné à débarrasser un flux d~'air des conta-minants radioactifs, et un dispositif de transert pneumatique 200 qui sert au ~hargement et au déchargement du caisson 100 en matériau granulé, constitu~ par un charbon activé qui adsorbe les dits contaminants.
Le cais~on 100 comprend une partie centrale ou adsor-beur 110 de part et d'autre duquel sont situ~es une chambre d'admission de l'air contaminé 120 et une chambre de sortie de l'air épuré-130, ces deux chambres communiquant d'une part avec l'adsorbeur et d'autre part avec l'ext~rieur par des ouvertures 121 et 131 respectivement.
L'adsorbeur 110 est muni intérieurement de cloisons verticales et parallèles 111, perforées ou grillagées, qui d~-: terminent, entre elles, des lits filtrants parallélépipédiques ,.
112 destinés à être remplis de charbon actif, ces lits alter-nant avec des passages 113 pour la circulation de l'air à
~purer. Un de ces passages 113 sur deux, par exemple 113a, communique directement, par une de ses extr~mit~s, avec la cham-bre 120, son extrémité opposée pouvant être munie d'un témoin tel que 114 qui empeche sa communication directe avec la cham-bre 130, tandis que l'autre passage, par exemple 113 b, est séparé de la chambre 120, mais communique par contre avec la chambre 130, de sorte que l'air qui pénètre dans la chambre 120 ne peut pénétrer dans la chambre 130 qu'après avoir tra-versé un lit filtrant 112. Les flèches Fl illustrent la tra- -jectoire de l'air. ~e caisson 100 comporte un compartiment de chargement 140 et un compartiment de déchargement 150, situés respectivement au dessus et au dessous de l'adsorbeur 110 et communiquant tous deux avec les lits 112.
Le compartiment de chargement 140 est muni, en ssn fond, d'une paroi perfor~e horizontale 141, dont les perfora- -tions sont dimensionnées de fa~on à laisser passer le matériau, ; donc en fonction de sa granulométrie qui est g~néralement de l'ordre de 1,5 a 4 mm. Le compartiment 140 est muni également d'une buse 142 d'injection du matériau située au dessus de la paroi perforée I41 et traversant l'une de ses deux parois ver-ticales, 143a, qui sont parallèles aux cloisons 111.
La buse 142 a son axe sensiblement horizontal et si-tué dans un plan de symétrie vertical commun à tous les lits, de façon que le matériau granulé projeté se répartisse symétri-quement et régulièrement sur la paroi 141.
Le compartiment de d~chargement 150 est muni d'une tr~mie de vidange 151, en forme de dièdre, d'ouverture ~, dont l'arête 152 présente une pente d'angle ~, ascendante en allant de la paroi antérieure 150a dudit compartiment à sa paroi pos-térieure 150b et qui est située également dans le plan de sy-m~trie vertical des lits. Les angles ~ , ~ sont choisis en fonction des caractéristiques du matériau: pour un charbon actif de densité 0,5 et de granulométrie comprise entre 1,5 et 4 mm, ces angles sont de préférence les suivants:
= 15 = 140 La trémie 151 communique, à qa partie basse, avec un raccord de vidange obturable 153, relevé par un coude de 45 environ pour éviter toute perte de charbon lors de l'ouverture du bouchon servant à l'obturer, et muni d'un orifice d'admis-sion d'air 154. El~e est munie en outre d'un vibrateur 155, destiné à faciliter, en fin de vidange, l'évacuation du char-hon vers le raccord de vidange 153.
De part et d'autre de l'adsorbeur 110 et à la partie basse de ce dernier, donc dans les chambres 120 et 130, sont disposées deux gouttières ou goulottes de récupération des poussières 160, inclinées par rapport à l'horizontale d'un angle ~! gensiblement égal à l'angle ~ de l'arête de la trémie, et qui communiquent avec un collecteur 161, muni d'un raccord d'eva-cuation 162. Ces goulottes collectent les poussières qui peu-vent pén~trer dans les passages 113 et s'accumuler à leur par-tie inférieure.
Le dispositif de transfert pneuma~ique 200 comporte des moyens d'aspiration du matériau, utilisables soit pour charger soit pour décharger le caisson et des moyens de re-foulement utilisables pour le charger, ces moyens ~tant montés sur un support roulant 201 et se pré~entant donc comme une unit~ amovible.
Les moyens d'aspiration comportent un organe généra-teur de vide 210, par exemple un surpresseur à engrenages ou ,,:
centrifuge,entraîné en rotation par un moteur 220, un disposi-tif de dépoussiérage centrifuge 240 et un caisson-filtre 250 de type connu, par exemple formé d'un filtre absolu et d'une cham-bre de sédimentation, ce dépoussi~reur et ce caisson-filtre étant reliés en série, par l'intermédiaire de conduits 241 et 251, à l'entrée d'aspiration du g~nérateur 210, tandis que les moyens de refoulement sont constitués par un éjecteur ou organe de mise en vitesse 260, alimenté en air surpressé par la sortie de surpression du générateur 210, et prévu pour être relié à
la buse 142.
Pour évacuer l'air admis dans le caisson au cours du chargement et pour é~acuer les poussières recueillies par les goulottes 160, on raccorde l'orifice 162 du collecteur 161 à un aspirateur industriel 163 qui entraîne cet air et ces poussiè-res (la flèche F3 indique leur trajectoire)~
Le d~poussiéreur 240 est constitu~ par un séparateur 242, sensiblement cylindrique et de section circulaire, compor-tant un orifice d'entrée 243, d~bouchant tangentiellement, de fa~on à imposer aux granulés un mouvement tourbillonnaire, et une tole perforée interne 244, en forme de tronc de cône, pré-vue pour ne laisser passer que les très fines particules de ma-tériau. La tQle 244 divise le séparateur en une chambre péri-phérique de collection des poussières 245 et en une chambre centrale 246 de retenue des granulés munies ~'un premier ori-, fice de sortie 245a pour la chambre périphérique 245, relié au conduit 241, et d'un second orifice de sortie 246a pour la cham-bre centrale 246. Le dépoussiéreur comporte également une écluse 247 qui est située à la base du séparateur 242 qui com-minique avec l'orifice 246a et est munie int~rieurement d'ai-lettes rotatives 248 entraînées par un moteur (non représenté) à une vitesse qui est fonction du d~bit de matériau désiré.
_~_ Cette écluse joue le rôle d'une pompe volumétrique qui fait passer les granulés dépoussiér~s du circuit d'asp-ration en dépression au circuit de refoulement en surpression.
L'~jecteur 260 comporte une entrée 261 pour les gra-nul~s, aliment~e par l'~cluse 247, une entrée 262 pour l'air re-foul~ par le générateur 210 et un orifice de sortie 263, pour les granulés re~oulés par l'air surpressé.
Le dispositif de transfert Z00 comporte encore des moyens d'adduction du matériau propre et des moyens d'adduc-tion et de stockage du matériau contaminé, ces moyens étant utilisés respectivement pour le chargement et le déchargement du caisson.
Les moyens d'adduction du matériau propre (figures 1 et 2), comportent une canne de succion 230, formée d'un tube périphérique 231, muni d'orifices d'admission d'air 231a, et d'un tube interne 232, concentrique au tube 231, muni d'orifices d'admission d'air 232a ce tube 232 est ouvert à l'une de ses extrémités 232b, ~on autre extrémité 232c étant reliée, par une tubulure d'aspiration 233, à l'orifice 243 du dépoussiéreur 240. Les moyens d'adduction du matériau propre comportent en ~-autre une tubulure de chargement 264 munie d'un voyant 265 et qui relie la sortie 263 de l'éjecteur 260 à la buse 142.
Les moyens d'adduction et de stockage du matériau contaminé, désignés par 280 (figure 4), comportent un récipient de stockage 281 fermé par un couvercle spécial, une tubulure de déchargement 282 munie d'un voyant 283 et reliant le raccord de vidange 153 au récipient 281 et un conduit d'aspiration 284, reliant ledit récipient 281 à l'entrée 243 du dépoussiéreur 240.
Pour le déchargement du caisson, il n'y a pas de re~oulement du mat~riau, la sortie 263 de l'~jecteur est alors raccord~e à un silencieux 265.
Le chargement en mat~riau propre se fait de la façon : suivante (figure 1): la canne 230 étant enfoncée dans la masse M du matériau propre contenu dans un récipient R et le moteur 220 étant mis en marche, ainsi que l'aspirateur 163 et l'écluse rotative 247, ledit matériau est aspiré et arrive, par la tubu-lure 233, dans le dépoussiéreur 240, lequel assure la sépara-tion entre d'une part les poussières fines qui passent dans la chambre 245 et sont retenues dans le filtre 250 et d'autre part les granulés qui restent dans la chambre centrale 246, tombent dans l'écluse 247 et sont entra1nés, par les ailettes 248, dans l'éjecteur 260, d'où~elles sont refoulées dans la tubulure de ~-~ chargement 264 et la buse 142. (Les flèches F2 indiquent les trajectoires de l'air et des granulés qu'il véhicule). La buse ; 142 projette le matériau dans le compartiment 140 jusqu'à sa paroi opposée 143b, au voisinage de laquelle les granulés arri-vent avec une vitesse pratiquement nulle. Le mat~riau s'accu-mule alors au fond du compartiment 140, sur la paroi perforée 141 qu'il traverse jusqu'à remplir le lit le plus ~loigné de la buse. Il se forme donc un front de mat~riau qui avance en direction de la buse au fur et à mesure que se remplissent les lits. Finalement, la totalit~ des lits~sont remplis, ainsi bien entendu que le compartiment de déchargement 150.
Grace a la paroi perforée 141, les granulés tombent verticalement dans les lits sans être projetés contre leur pa-rois, donc sans risque de se briser et en étant soumis aux meilleures conditions de tassement.
Le déchargement du matériau contaminé se fait de la façon suivante (figure 4): le moteur 220 étant en marche, le r~servoir de stockage 281 est mis en d~pression, le matériau est aspiré à la partie inférieure du compar-timent 150 et flui-disé par l'air qui pénètre par l'orifice 154 et passe, par la tubulure 282, dans ledit réservoir dans lequel il s'accumule sans bien entendu passer dans la tubulure 284. (Les flèches F4 indiquent la trajectoire de l'air et des particules qu'il vé-hicule).
Le vibrateur 155 est mis en service en fin de vidange pour faciliter l'évacuation du matériau. Il est à noter que, pendant le déchargement, le séparateur 242 et le filtre 250 sont utilisés, mais que l'écluse 2~7 et l'éjecteur 260 ne le sont pas.
Pendant toutes ces opérations de chargement ou de dé-` chargement, on peut~contrôler ~acilement l'écoulement du maté-riau grâce aux voyants 265 et 283.
` Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures ~- 1 à 4, il est supposé que la profondeur du compartiment de `` chargement 140, c'est-à-dire la distance entre les parois 143a -~ et 143b, ne dépasqe pas la portée maximale de la buse 142. En fait, pour un charbon actif de densit~ 0,5 et pour une vitesse de 20 à 25m/seconde nécessaire~au transport pneumati~ue du charbcn, la portée maximale est-de l'ordre de 2,80 m. Pour des compartiments et par conséquent pour des caissons de profon-deur supérieure, on prévoit plusieurs buses pouvant fonction-ner alternativement ou simultanément.
` La figure 5 illustre le cas d'une installation com-portant deux buses superposées 142a et 142b qui permettent l'alimentation de caissons jusqu'à 5,20 m de profondeur.
Dans le cas de caissons de profondeur importante ~par exemple à 2,80 m) pour éviter d'etre conduit, en raison de l'inclinaison de la trémie, à des encombrements en hauteur ex-cessifs pour le compartiment de déchargement 150, on peut r~a- -liser cette tr~mie en plusieurs parties. Les figures 6 et 7 , .
~L~4~
illustrent le cas d'un caisson comportant deux trémies 151a et 151b, avec leurs arêtes 152a, 152b, chacune de ces trémies est munie d'un vibrateur 155a, 155b, et communique avec un raccord de vidange 153a, 153b. Le déchargement des deux trémies peut se faire alternativement ou simultanément.
Il apparaît clairement de ce qui précède que l'instal-lation selon l'invention assure le renouvellement du matériau filtrant dans les meilleurs conditions de sécurité, puisque les -personnes chargées de ce renouvellement sont à l'abri de tout contact direct ou indirect avec le matériau contaminé, qu'elle évite toute modification de la granulom~trie du matériau grace ~
aux conditions de sa'projection, ~oute h~térogén~ité de répar- :
tition grâce au remplissage des lits par gravit~ et tout bour- ~
rage du matériau dans la tubulure de chargement grâce à l'éclu- :
se rotative.
Cette installation réduit de plus au minimum les per- -tes de temps en raison de la simplicité des manipulations et assure enfin les meilleures conditions d'homogénéité et de répartition du matériau dans les lits filtrants~
De nombreuses modifications pourraient être apportées aux réalisations d~crites et représent~es sans pour autant sor-tir du cadre de l'invention~
capable d'absorber ou d'adsorber les contaminants et renouvela-ble pneumatiquement, du type comprenant au moins un caisson de filtration muni intérieurement d'au moins un lit filtrant sen-siblement vertical, rempli dudit matériau et traversé par le flux du fluide, d'un compartiment de chargement et d'un compar-timent de déchargement situés respectivement à la partie haute et à la partie basse du caisson, chacun communiquant avec le lit filtrant et un dispositif de transfert pneumatique pour charger et décharger ledit lit par l'intermédiaire des dits comparti-ments.
Des installations de ce type sont utilisées principa-lement dans les industries nucléaires et de génie chimique pour débarasser leurs rejets des radio-iodes, généralement consti-tués par de l'iode élémentaire et de l'iodure de méthyle, ou des gas toxiques ~ui les contaminent.
Le matériau granulé qui a pour fonction de pi~ger, par adsorption ou par absorption, ces contaminants, est constitué
en général par du charbon actif ou des zéolit~es dont la durée d'utilisation est limitée~ Il doit donc, pour conserver son efficacité, être renouvelé périodlquement, ce qui oblige à des opérations de d~chargement et de rechargement des lits ménagés dans les caissons de filtration. Ces opérations posent des problèmes de sécurité, en raison du danger que constitue un matériau contaminé, et des problèmes de manutention de ce maté- -riau, qu'il soit contaminé ou non.
Il importe par ailleurs, pour une efficacité maxima-le, que le matériau ait une granulométrie et un tassement homo-gènes. Or, les op~rations de chargement ont une in~luence di-recte sur la granulom~trie et les conditions de tassement.
.
os~
; Les systèmes connus utilisant une trémie de charge-ment mobile qui est alimentée pneumatiquement et qui se déplace au dessus des lits pour les remplir successivement, obligent à
ouvrir le caisson en partie haute, alors qu'il peut être conta-miné même s'il est débarassé du charbon pollué, et nécessitent la présence d'un homme sur ledit caisson pour manipuler la tré-mie.
Les systèmes connus de transfert pneumatique, dans lesquels le matériau granulé est pulsé directement dans le cais-son, s'ils échappent aux objections sus-mentionnées, présentent certains autres inconvénients:
Ces systè~es comportent une tuyauterie disposée à
la partie supérieure du caisson et munie, à sa partie inférieu-re, d'ouvertures par lesquelles le matériau est refoulé en vrac dans chacun des lits: Cette projection du matériau n'est pas favorable à une répartition homogène. Pour améliorer cette répar-; tition, on agite le mat~riau au moyen de vibrateurs qui doivent fonctionner pendant toute l'opération de chargement et qui ne permettent pas d'obtenir un tassement aussi satisfaisant que celui obtenu par un remplissage en chute libre, de plus lesgrains buttent contre les parois des lits, ce qui le~ brise en partie et modifie leur granulométrie en entra~nant la formation de poussières qui sont pulsées dans les lits en même temps que les grains eux-mêmes. Enfin ces systèmes nécessitent un re-tournement du fût dans lequel le matériau est livr~ et l'adap-tation, à la base de ce fût, d'une trémie spéciale.
Le déchargement du matériau peut être fait, dans ces systèmes connus, au moyen d'une sonde aspirante introduite à la partie basse du caisson et qui, lorsqu'elle est retirée, est dangereusement contaminée.
La présente invention a pour but d'éviter les incon-vénients mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire d'effectuer un re-nouvellement du matériau filtrant assurant les meilleures con-ditions d'homogénéité des lits, sans risque de contamination et elle propose à cet effet une installation dans laquelle le com-partiment de chargement est muni d'une paroi de ~ond horizonta-le perforée, prévue pour laisser passer les granulés du maté-riau, et comporte au moins une buse d'injection d'axe sensible-i ment horizontal traversant l'une de ses parois d'extrémité et alimentée par le dispositif de transfert, ladite buse et ledit dispositif étant prévus pour projeter le matériau jusqu'à at-teindre l'extrémité opposée dudit compartiment de chargement, de sorte qu'il s'acc~mule sur ladite paroi de fond, puis la traverse par gravité pour remplir le lit ~iltrant.
La buse projette le matériau non pas dans les lits directement, mais dans le compartiment supérieur s~paré du reste du caisson par une plaque per~or~e, dont les perforations sont dimensionnées en fonction de la granulom~trie du matériau. Ce dernier est pulsé jusqu'au fond du compartiment où il arrive avec une vitesse nulle, il s'accumule sur la tole perforée 20 puis la traverse et tombe en chute libre dans les lits, assurant ainsi un tassement homogène. Les perforations de la paroi peu- ~
vent avoir une forme quelconque (trous cixculaires ou ovales, ~ ;
fentes, etc...).
Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas général d'un caisson à lits multiples, la buse a son axe perpendiculaire audit plan et situé sensiblement dans le plan de symétrie vertical commun aux dits lits.
La matériau qui remplit le fond du compartiment de chargement est réparti de façon symétrique sur la pla~ue per-forée et alimente les lits successivement, à partir de celuiqui est le plus éloigné de la buse.
Selon encore une au~re caractéristique de l'inven-tion, le compartiment de déchargement précité est muni, en son fond, d'une tr~mie au moins présentant la forme d'un dièdre dont l'arête est inclinée par rapport à l'horizontale en direc-tion d'un raccord de vidange situé à la base dudit compartiment.
Cette trémie présente une douhle pente et permet la vidange du compartiment de déchargement par un simple orifice.
Selon une caractéristique de l'invention, le disposi-tif de transfert pneumatique comporte des moyens d'aspiration du matériau granul~ prévus pour être reliés aux compartiments de chargement ou de déchargement et des moyens de refoulement prévus pour être rel~és au compartiment de chargement.
Le dispositif de transfert est donc utilisable à la fois pour le chargement et pour le déchar~ement et ceci sans les risques de contamination inhérents aux systèmes connus.
Toujours selon l'invention, les moyens d'aspiration comportent un dispositif de dépoussi~rage centrifuge muni d'un premier orifice de sortie pour l'air chargé de poussières et ~-d'un second orifice de sortie pour les granul~s et des moyens générateurs de vide reliés, par l'intermédiaire d'un filtre à
poussière, à ladite première sortie.
Le d~poussiérage du matériau avant son introduction dans le caisson évite l'introduction de poussières dans le ~-caisson et par conséquent dans le circuit de ventilation et assure une bonne homogénéité des lits filtrants.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la des~ription qui suit.
Dans les dessins annex~s donn~s à titre d'exemple non limitatif:
La figure 1 est une vue schématique en élévation!
avec arrachements partiels, d'une installation selon l'inven-, : , :. , . , .: ; ,, ~ . : - , , 1~ ,, tion fonctionnant en chargement, la figure 2 est une vue de dessus de ladite ins-tallation, la figure 3 est une coupe selon la ligne III - III de la figure 1, la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, mai~
l'installation fonctionnant en déchargement;
` la figure 5 est une vue partielle de dessus de l'ins-tallation, montrant une variante de réalisation du compartiment de chargement- ~
la figure 6 est une vue partielle en élevation, mon-trant une variante de réalisation du compartiment de décharge-ment, la figure 7 est une coupe selon la ligne VII - VII de la figure 6. -Selon le mode de réalisation repr~senté aux figures 1 à 4, l'installation comporte essentiellement un caisson de ` filtration 100, destiné à débarrasser un flux d~'air des conta-minants radioactifs, et un dispositif de transert pneumatique 200 qui sert au ~hargement et au déchargement du caisson 100 en matériau granulé, constitu~ par un charbon activé qui adsorbe les dits contaminants.
Le cais~on 100 comprend une partie centrale ou adsor-beur 110 de part et d'autre duquel sont situ~es une chambre d'admission de l'air contaminé 120 et une chambre de sortie de l'air épuré-130, ces deux chambres communiquant d'une part avec l'adsorbeur et d'autre part avec l'ext~rieur par des ouvertures 121 et 131 respectivement.
L'adsorbeur 110 est muni intérieurement de cloisons verticales et parallèles 111, perforées ou grillagées, qui d~-: terminent, entre elles, des lits filtrants parallélépipédiques ,.
112 destinés à être remplis de charbon actif, ces lits alter-nant avec des passages 113 pour la circulation de l'air à
~purer. Un de ces passages 113 sur deux, par exemple 113a, communique directement, par une de ses extr~mit~s, avec la cham-bre 120, son extrémité opposée pouvant être munie d'un témoin tel que 114 qui empeche sa communication directe avec la cham-bre 130, tandis que l'autre passage, par exemple 113 b, est séparé de la chambre 120, mais communique par contre avec la chambre 130, de sorte que l'air qui pénètre dans la chambre 120 ne peut pénétrer dans la chambre 130 qu'après avoir tra-versé un lit filtrant 112. Les flèches Fl illustrent la tra- -jectoire de l'air. ~e caisson 100 comporte un compartiment de chargement 140 et un compartiment de déchargement 150, situés respectivement au dessus et au dessous de l'adsorbeur 110 et communiquant tous deux avec les lits 112.
Le compartiment de chargement 140 est muni, en ssn fond, d'une paroi perfor~e horizontale 141, dont les perfora- -tions sont dimensionnées de fa~on à laisser passer le matériau, ; donc en fonction de sa granulométrie qui est g~néralement de l'ordre de 1,5 a 4 mm. Le compartiment 140 est muni également d'une buse 142 d'injection du matériau située au dessus de la paroi perforée I41 et traversant l'une de ses deux parois ver-ticales, 143a, qui sont parallèles aux cloisons 111.
La buse 142 a son axe sensiblement horizontal et si-tué dans un plan de symétrie vertical commun à tous les lits, de façon que le matériau granulé projeté se répartisse symétri-quement et régulièrement sur la paroi 141.
Le compartiment de d~chargement 150 est muni d'une tr~mie de vidange 151, en forme de dièdre, d'ouverture ~, dont l'arête 152 présente une pente d'angle ~, ascendante en allant de la paroi antérieure 150a dudit compartiment à sa paroi pos-térieure 150b et qui est située également dans le plan de sy-m~trie vertical des lits. Les angles ~ , ~ sont choisis en fonction des caractéristiques du matériau: pour un charbon actif de densité 0,5 et de granulométrie comprise entre 1,5 et 4 mm, ces angles sont de préférence les suivants:
= 15 = 140 La trémie 151 communique, à qa partie basse, avec un raccord de vidange obturable 153, relevé par un coude de 45 environ pour éviter toute perte de charbon lors de l'ouverture du bouchon servant à l'obturer, et muni d'un orifice d'admis-sion d'air 154. El~e est munie en outre d'un vibrateur 155, destiné à faciliter, en fin de vidange, l'évacuation du char-hon vers le raccord de vidange 153.
De part et d'autre de l'adsorbeur 110 et à la partie basse de ce dernier, donc dans les chambres 120 et 130, sont disposées deux gouttières ou goulottes de récupération des poussières 160, inclinées par rapport à l'horizontale d'un angle ~! gensiblement égal à l'angle ~ de l'arête de la trémie, et qui communiquent avec un collecteur 161, muni d'un raccord d'eva-cuation 162. Ces goulottes collectent les poussières qui peu-vent pén~trer dans les passages 113 et s'accumuler à leur par-tie inférieure.
Le dispositif de transfert pneuma~ique 200 comporte des moyens d'aspiration du matériau, utilisables soit pour charger soit pour décharger le caisson et des moyens de re-foulement utilisables pour le charger, ces moyens ~tant montés sur un support roulant 201 et se pré~entant donc comme une unit~ amovible.
Les moyens d'aspiration comportent un organe généra-teur de vide 210, par exemple un surpresseur à engrenages ou ,,:
centrifuge,entraîné en rotation par un moteur 220, un disposi-tif de dépoussiérage centrifuge 240 et un caisson-filtre 250 de type connu, par exemple formé d'un filtre absolu et d'une cham-bre de sédimentation, ce dépoussi~reur et ce caisson-filtre étant reliés en série, par l'intermédiaire de conduits 241 et 251, à l'entrée d'aspiration du g~nérateur 210, tandis que les moyens de refoulement sont constitués par un éjecteur ou organe de mise en vitesse 260, alimenté en air surpressé par la sortie de surpression du générateur 210, et prévu pour être relié à
la buse 142.
Pour évacuer l'air admis dans le caisson au cours du chargement et pour é~acuer les poussières recueillies par les goulottes 160, on raccorde l'orifice 162 du collecteur 161 à un aspirateur industriel 163 qui entraîne cet air et ces poussiè-res (la flèche F3 indique leur trajectoire)~
Le d~poussiéreur 240 est constitu~ par un séparateur 242, sensiblement cylindrique et de section circulaire, compor-tant un orifice d'entrée 243, d~bouchant tangentiellement, de fa~on à imposer aux granulés un mouvement tourbillonnaire, et une tole perforée interne 244, en forme de tronc de cône, pré-vue pour ne laisser passer que les très fines particules de ma-tériau. La tQle 244 divise le séparateur en une chambre péri-phérique de collection des poussières 245 et en une chambre centrale 246 de retenue des granulés munies ~'un premier ori-, fice de sortie 245a pour la chambre périphérique 245, relié au conduit 241, et d'un second orifice de sortie 246a pour la cham-bre centrale 246. Le dépoussiéreur comporte également une écluse 247 qui est située à la base du séparateur 242 qui com-minique avec l'orifice 246a et est munie int~rieurement d'ai-lettes rotatives 248 entraînées par un moteur (non représenté) à une vitesse qui est fonction du d~bit de matériau désiré.
_~_ Cette écluse joue le rôle d'une pompe volumétrique qui fait passer les granulés dépoussiér~s du circuit d'asp-ration en dépression au circuit de refoulement en surpression.
L'~jecteur 260 comporte une entrée 261 pour les gra-nul~s, aliment~e par l'~cluse 247, une entrée 262 pour l'air re-foul~ par le générateur 210 et un orifice de sortie 263, pour les granulés re~oulés par l'air surpressé.
Le dispositif de transfert Z00 comporte encore des moyens d'adduction du matériau propre et des moyens d'adduc-tion et de stockage du matériau contaminé, ces moyens étant utilisés respectivement pour le chargement et le déchargement du caisson.
Les moyens d'adduction du matériau propre (figures 1 et 2), comportent une canne de succion 230, formée d'un tube périphérique 231, muni d'orifices d'admission d'air 231a, et d'un tube interne 232, concentrique au tube 231, muni d'orifices d'admission d'air 232a ce tube 232 est ouvert à l'une de ses extrémités 232b, ~on autre extrémité 232c étant reliée, par une tubulure d'aspiration 233, à l'orifice 243 du dépoussiéreur 240. Les moyens d'adduction du matériau propre comportent en ~-autre une tubulure de chargement 264 munie d'un voyant 265 et qui relie la sortie 263 de l'éjecteur 260 à la buse 142.
Les moyens d'adduction et de stockage du matériau contaminé, désignés par 280 (figure 4), comportent un récipient de stockage 281 fermé par un couvercle spécial, une tubulure de déchargement 282 munie d'un voyant 283 et reliant le raccord de vidange 153 au récipient 281 et un conduit d'aspiration 284, reliant ledit récipient 281 à l'entrée 243 du dépoussiéreur 240.
Pour le déchargement du caisson, il n'y a pas de re~oulement du mat~riau, la sortie 263 de l'~jecteur est alors raccord~e à un silencieux 265.
Le chargement en mat~riau propre se fait de la façon : suivante (figure 1): la canne 230 étant enfoncée dans la masse M du matériau propre contenu dans un récipient R et le moteur 220 étant mis en marche, ainsi que l'aspirateur 163 et l'écluse rotative 247, ledit matériau est aspiré et arrive, par la tubu-lure 233, dans le dépoussiéreur 240, lequel assure la sépara-tion entre d'une part les poussières fines qui passent dans la chambre 245 et sont retenues dans le filtre 250 et d'autre part les granulés qui restent dans la chambre centrale 246, tombent dans l'écluse 247 et sont entra1nés, par les ailettes 248, dans l'éjecteur 260, d'où~elles sont refoulées dans la tubulure de ~-~ chargement 264 et la buse 142. (Les flèches F2 indiquent les trajectoires de l'air et des granulés qu'il véhicule). La buse ; 142 projette le matériau dans le compartiment 140 jusqu'à sa paroi opposée 143b, au voisinage de laquelle les granulés arri-vent avec une vitesse pratiquement nulle. Le mat~riau s'accu-mule alors au fond du compartiment 140, sur la paroi perforée 141 qu'il traverse jusqu'à remplir le lit le plus ~loigné de la buse. Il se forme donc un front de mat~riau qui avance en direction de la buse au fur et à mesure que se remplissent les lits. Finalement, la totalit~ des lits~sont remplis, ainsi bien entendu que le compartiment de déchargement 150.
Grace a la paroi perforée 141, les granulés tombent verticalement dans les lits sans être projetés contre leur pa-rois, donc sans risque de se briser et en étant soumis aux meilleures conditions de tassement.
Le déchargement du matériau contaminé se fait de la façon suivante (figure 4): le moteur 220 étant en marche, le r~servoir de stockage 281 est mis en d~pression, le matériau est aspiré à la partie inférieure du compar-timent 150 et flui-disé par l'air qui pénètre par l'orifice 154 et passe, par la tubulure 282, dans ledit réservoir dans lequel il s'accumule sans bien entendu passer dans la tubulure 284. (Les flèches F4 indiquent la trajectoire de l'air et des particules qu'il vé-hicule).
Le vibrateur 155 est mis en service en fin de vidange pour faciliter l'évacuation du matériau. Il est à noter que, pendant le déchargement, le séparateur 242 et le filtre 250 sont utilisés, mais que l'écluse 2~7 et l'éjecteur 260 ne le sont pas.
Pendant toutes ces opérations de chargement ou de dé-` chargement, on peut~contrôler ~acilement l'écoulement du maté-riau grâce aux voyants 265 et 283.
` Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures ~- 1 à 4, il est supposé que la profondeur du compartiment de `` chargement 140, c'est-à-dire la distance entre les parois 143a -~ et 143b, ne dépasqe pas la portée maximale de la buse 142. En fait, pour un charbon actif de densit~ 0,5 et pour une vitesse de 20 à 25m/seconde nécessaire~au transport pneumati~ue du charbcn, la portée maximale est-de l'ordre de 2,80 m. Pour des compartiments et par conséquent pour des caissons de profon-deur supérieure, on prévoit plusieurs buses pouvant fonction-ner alternativement ou simultanément.
` La figure 5 illustre le cas d'une installation com-portant deux buses superposées 142a et 142b qui permettent l'alimentation de caissons jusqu'à 5,20 m de profondeur.
Dans le cas de caissons de profondeur importante ~par exemple à 2,80 m) pour éviter d'etre conduit, en raison de l'inclinaison de la trémie, à des encombrements en hauteur ex-cessifs pour le compartiment de déchargement 150, on peut r~a- -liser cette tr~mie en plusieurs parties. Les figures 6 et 7 , .
~L~4~
illustrent le cas d'un caisson comportant deux trémies 151a et 151b, avec leurs arêtes 152a, 152b, chacune de ces trémies est munie d'un vibrateur 155a, 155b, et communique avec un raccord de vidange 153a, 153b. Le déchargement des deux trémies peut se faire alternativement ou simultanément.
Il apparaît clairement de ce qui précède que l'instal-lation selon l'invention assure le renouvellement du matériau filtrant dans les meilleurs conditions de sécurité, puisque les -personnes chargées de ce renouvellement sont à l'abri de tout contact direct ou indirect avec le matériau contaminé, qu'elle évite toute modification de la granulom~trie du matériau grace ~
aux conditions de sa'projection, ~oute h~térogén~ité de répar- :
tition grâce au remplissage des lits par gravit~ et tout bour- ~
rage du matériau dans la tubulure de chargement grâce à l'éclu- :
se rotative.
Cette installation réduit de plus au minimum les per- -tes de temps en raison de la simplicité des manipulations et assure enfin les meilleures conditions d'homogénéité et de répartition du matériau dans les lits filtrants~
De nombreuses modifications pourraient être apportées aux réalisations d~crites et représent~es sans pour autant sor-tir du cadre de l'invention~
Claims (17)
1. Installation de filtration d'un flux de fluide contaminé utilisant un matériau granulé capable d'adsorber ou d'absorber les contaminants et renouvelable pneumatiquement, du type comprenant au moins un caisson de filtration (100) muni intérieurement d'au moins un lit filtrant (112) sensiblement vertical rempli dudit matériau et traversé par le flux de fluide, d'un compartimant de chargement (140) et d'un compartiment de déchargement (150) situés respectivement à la partie haute et à
la partie basse du caisson, chacun communiquant avec le lit filtrant et un dispositif de transfert pneumatique (200) pour charger et décharger ledit lit par l'intermédiaire desdits compartiments, caractérisée en ce que le compartiment de char-gement (140) est muni d'une paroi de fond horizontale perforée (141), prévue pour laisser passer les granulés du matériau et comporte au moins une buse d'injection (142) d'axe sensiblement horizontal, traversant l'une de ses parois d'extrémité (143a) et alimentée par le dispositif de transfert (200), ladite buse et ledit dispositif étant prévus pour projeter le matériau jusqu'à atteindre l'extrémité opposée (143b) dudit compartiment de chargement (140), de sorte qu'il s'accumule sur ladite paroi de fond (141) puis la traverse par gravité pour remplir ledit lit filtrant (112).
la partie basse du caisson, chacun communiquant avec le lit filtrant et un dispositif de transfert pneumatique (200) pour charger et décharger ledit lit par l'intermédiaire desdits compartiments, caractérisée en ce que le compartiment de char-gement (140) est muni d'une paroi de fond horizontale perforée (141), prévue pour laisser passer les granulés du matériau et comporte au moins une buse d'injection (142) d'axe sensiblement horizontal, traversant l'une de ses parois d'extrémité (143a) et alimentée par le dispositif de transfert (200), ladite buse et ledit dispositif étant prévus pour projeter le matériau jusqu'à atteindre l'extrémité opposée (143b) dudit compartiment de chargement (140), de sorte qu'il s'accumule sur ladite paroi de fond (141) puis la traverse par gravité pour remplir ledit lit filtrant (112).
2. Installation de filtration selon la revendication 1, comportant un caisson de filtration (1003 muni de plusieurs lits parallèlèpipédiques (112), disposés parallèlement à un même plan vertical, caractérisée en ce que la buse(142) préci-tée a son axe perpendiculaire audit plan et situé sensiblement dans le plan de symétrie vertical commun aux dits lits (112).
3. Installation selon la revendication 2, caractéri-sée en ce que le compartiment de chargement (140) comporte au moins deux buses superposées(142a, 142b).
4. Installation selon la revendication 1, caractéri-sée en ce que le compartiment de déchargement (150) précité est muni, en son fond, d'une trémie (151) au moins présentant la forme d'un dièdre dont l'arête (152) est inclinée par rapport à l'horizontale en direction d'un raccord de vidange (153) si-tué à la base dudit compartiment (150).
5. Installation selon la revendication 4, caractéri-sée en ce que le raccord de vidange (153) précité est coudé
vers le haut et muni d'un orifice d'admission d'air (154).
vers le haut et muni d'un orifice d'admission d'air (154).
6. Installation selon la revendication 4, caractéri-sée en ce que l'arête (152) de la trémie (151) précitée est si-tuée dans le plan vertical contenant l'axe de la buse (142).
7. Installation selon la revendication 4, caractéri-sée en ce que la trémie (151) précitée est munie d'un vibrateur (155).
8. Installation selon la revendication 6, caractéri-sée en ce que le compartiment de déchargement (150) comporte au moins deux trémies (152a, 152b) disposées l'une à la suite de l'autre et au moins deux raccords de vidange, (153a, 153b) cha-cun associé à une trémie.
9. Installation selon la revendication 4, caractéri-sée en ce que le caisson filtrant (100) précité est muni inté-rieurement, à sa partie basse, de gouttières d'évacuation des poussières (160) reliées à un collecteur de vidange (161), les-dites gouttières étant disposées de part et d'autre des lits (112), parallèlement à l'arête (152) de la trémie précitée (151).
10. Installation selon la revendication 1, caractéri-sée en ce que le dispositif de transfert pneumatique (200) pré-cité comporte des moyens d'aspiration du matériau granulé pré-vus pour être reliés aux compartiments de chargement (140) ou de déchargement (150) et des moyens de refoulement dudit maté-riau prévus pour être reliés au compartiment de chargement.
11 Installation selon la revendication 10, caractéri-sée en ce que les moyens d'aspiration précités comportent un dispositif de dépoussièrage centrifuge (240) muni d'un premier orifice de sortie (245a) pour l'air chargé de poussières et d'un second orifice de sortie (246a) pour les granulés et des moyens générateurs de vide (210) reliés, par l'intermédiaire d'un filtre à poussière (250), à ladite première sortie (245a).
12. Installation selon la revendication 10, caractéri-sée en ce que le dispositif de transfert (200) précité est muni d'une canne de succion (230) pour le matériau à charger, comportant deux tubes concentriques (231, 232) en communication mutuelle, l'un, périphérique (231) pour l'admission de l'air atmosphérique aspiré par les moyens générateurs de vide (210), l'autre, interne (232), pour le passage du matériau entraîné
par l'air ainsi aspiré, ce dernier tube étant relié au dispo-sitif de dépoussièrage (240) précité.
par l'air ainsi aspiré, ce dernier tube étant relié au dispo-sitif de dépoussièrage (240) précité.
13. Installation selon la revendication 11, caracté-risée en ce que le dispositif de dépoussièrage (240) précité
est muni intérieurement d'une tôle perforée (244) en forme de tronc de cône qui le divise en une chambre périphérique (245) de collection des poussières qui est munie du premier orifice de sortie (245a) précité et une chambre centrale (246) de re-tenue des granulés qui est munie du second orifice de sortie précité (246a).
est muni intérieurement d'une tôle perforée (244) en forme de tronc de cône qui le divise en une chambre périphérique (245) de collection des poussières qui est munie du premier orifice de sortie (245a) précité et une chambre centrale (246) de re-tenue des granulés qui est munie du second orifice de sortie précité (246a).
14. Installation selon la revendication 10, caracté-risée en ce que les moyens de refoulement précités comportent un éjecteur (260) alimenté en granulés depuis la chambre centra-le (246) par une écluse rotative (247) et en air pulsé par les-dits moyens générateurs de vide (210), ledit éjecteur (260) é-tant relié, par l'intermédiaire d'une tubulure de chargement (264), à la buse d'injection (142) précitée.
15. Installation selon la revendication 13, caracté-risée en ce que les moyens générateurs de vide (210) précités sont constitués par un surpresseur dont l'entrée est reliée au filtre à poussières (250) précité et dont la sortie alimente les moyens de refoulement (260) précités en air pulsé.
16. Installation selon les revendications 4 et 10, caractérisée en ce que le dispositif de transfert (200) préci-té est muni de moyens de succion du matériau granulé à déchar-ger comportant une tubulure de déchargement (282) reliée au raccord de vidange (153) précité, un récipient fermé (281) de stocXage du matériau contaminé alimenté par ladite tubulure de déchargement et un conduit d'aspiration (284) reliant ledit récipient de stockage (281) au dispositif de dépoussièrage (240) précité.
17. Installation selon la revendication 10, caracté-risée en ce que les moyens d'aspiration et de refoulement pré-cités sont montés sur un support roulant (201) de manière à
constituer une unité amovible.
constituer une unité amovible.
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