FR2768942A1 - Industrial kitchen or restaurant extraction filter with replaceable cassettes - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne les installations de filtration d'effluents gazeux, notamment pour la suppression des odeurs. The invention relates to installations for the filtration of gaseous effluents, in particular for the suppression of odors.
Un domaine particulier, mais non limitatif, d'application de l'invention est le traitement d'effluents gazeux de cuisines industrielles ou de restaurants. A particular, but not limiting, field of application of the invention is the treatment of gaseous effluents from industrial kitchens or restaurants.
Des dispositifs de filtration par condensation etlou par centrifugation, telle que l'échangeur cyclonique décrit dans le document EP-A-O 597 786, ou le document WO-A-96/18460, permettent une épuration poussée d'effluents gazeux mais non une épuration complète. Filtration devices by condensation and / or by centrifugation, such as the cyclonic exchanger described in document EP-AO 597 786, or document WO-A-96/18460, allow a thorough purification of gaseous effluents but not a complete purification .
Des dispositifs de filtration à charbon actif1 tels qu'utilisés couramment dans des hottes aspirantes de cuisines, ont un fonctionnement très limité dans le temps, du fait qu'ils se percent très vite.Activated carbon filtration devices1, such as those commonly used in extractor hoods in kitchens, have a very limited time function, because they pierce very quickly.
En outre1 meme associés à des dispositifs du type échangeur cyclonique, des éléments filtrants à charbon actif n'apportent pas des résultats suffisamment satisfaisants pour la suppression des odeurs. In addition, even associated with devices of the cyclone exchanger type, activated carbon filter elements do not provide sufficiently satisfactory results for the elimination of odors.
Aussi, un but de la présente invention est de fournir une installation de filtration permettant notamment une suppression efficace des odeurs sans requérir une dilution très poussée des effluents à traiter. Also, an object of the present invention is to provide a filtration installation allowing in particular an effective suppression of odors without requiring a very thorough dilution of the effluents to be treated.
Un autre but de la présente invention est de proposer une conception particulière de cassette filtrante pouvant convenir pour une telle installation. Another object of the present invention is to propose a particular design of filter cassette which may be suitable for such an installation.
Encore un autre but de la présente invention est de proposer un mode de désorption particulièrement efficace et rapide pour la régénération d'élément(s) filtrant(s) monté(s) dans une telle cassette. Yet another object of the present invention is to provide a particularly effective and rapid desorption mode for the regeneration of filter element (s) mounted in such a cassette.
Selon un premier aspect de l'invention, celle a pour objet une installation de filtration pour le traitement d'effluents gazeux, notamment pour la suppression d'odeurs, cette installation comportant dans le sens de l'écoulement d'un effluent gazeux à traiter:
- un dispositif de filtration de type échangeur cyclonique,
- au moins un élément filtrant à charbon actif, et
- au moins un élément filtrant formé de fibres de carbone activé. According to a first aspect of the invention, that relates to a filtration installation for the treatment of gaseous effluents, in particular for the elimination of odors, this installation comprising in the direction of the flow of a gaseous effluent to be treated :
- a cyclonic exchanger type filtration device,
- at least one active carbon filter element, and
- at least one filter element formed from activated carbon fibers.
La combinaison d'un échangeur cyclonique, avec au moins un élément filtrant à charbon actif et au moins un élément filtrant formé de fibres de carbone activé permet d'abaisser considérablement le seuil de dilution en comparaison avec des installations de l'art antérieur. The combination of a cyclonic exchanger, with at least one active carbon filter element and at least one filter element formed from activated carbon fibers makes it possible to considerably reduce the dilution threshold in comparison with installations of the prior art.
Par seuil de dilution, on entend ici le facteur de dilution d'un effluent dans l'air nécessaire pour arriver à un seuil olfactif acceptable. Le seuil olfactif acceptable est réputé atteint lorsque, parmi un échantillon de personnes, au moins la moitié d'entre elles déclarent ne plus percevoir l'odeur ou les odeurs à supprimer. By dilution threshold is meant here the dilution factor of an effluent in the air necessary to arrive at an acceptable olfactory threshold. The acceptable odor threshold is deemed to be reached when, among a sample of people, at least half of them declare that they no longer perceive the odor or odors to be eliminated.
Ainsi, pour des effluents identiques à traiter, une installation conforme à l'invention comprenant la combinaison ci-dessus de moyens filtrants a permis d'abaisser le seuil de dilution à environ 14, en comparaison avec un seuil de dilution de 30 à 40 nécessaire en l'absence d'élément filtrant en fibres de carbone activé. Thus, for identical effluents to be treated, an installation in accordance with the invention comprising the above combination of filtering means has made it possible to lower the dilution threshold to around 14, compared with a dilution threshold of 30 to 40 necessary in the absence of an activated carbon fiber filter element.
L'installation peut comporter en outre un dispositif de pulvérisation d'eau, disposé en amont du ou des éléments filtrants à charbon actif, en sortie ou en entrée de l'échangeur cyclonique. Le dispositif de pulvérisation d'eau améliore l'élimination de polluants par condensation. The installation may further comprise a water spraying device, disposed upstream of the activated carbon filter element (s), at the outlet or at the inlet of the cyclonic exchanger. The water spray device improves the elimination of pollutants by condensation.
L'installation peut encore comporter un filtre de gouttelettes disposé en amont du ou des éléments filtrants à charbon actif, afin d'éliminer des aérosols ou liquides résiduels dans l'effluent. The installation may also include a droplet filter disposed upstream of the active carbon filter element (s), in order to eliminate aerosols or residual liquids in the effluent.
Avec un dispositif de pulvérisation d'eau et un filtre de gouttelettes, il a été possible d'abaisser le seuil de dilution précédent à une valeur de 5 à 6. With a water spray device and a droplet filter, it was possible to lower the previous dilution threshold to a value of 5 to 6.
II pourra être prévu plusieurs éléments filtrants à charbon actif présentant des microporosités de dimensions moyennes respectives différentes, disposés dans l'ordre de dimensions décroissantes, dans le sens d'écoulement d'un effluent gazeux à traiter. Several active carbon filter elements may be provided having microporosities of different respective average dimensions, arranged in the order of decreasing dimensions, in the direction of flow of a gaseous effluent to be treated.
Le ou chaque un élément filtrant formé de fibres de carbone activé ayant une microporosité de dimension moyenne au plus égale à environ 1 nom, il permet d'adsorber des molécules ayant un poids moléculaire tel qu'elles n'ont pas été retenues par le ou les éléments filtrants à charbon actif. The or each filter element formed of activated carbon fibers having a microporosity of average dimension at most equal to about 1 name, it makes it possible to adsorb molecules having a molecular weight such that they were not retained by the or activated carbon filter elements.
Le ou les éléments filtrants en fibres de carbone activé peut se présenter sous forme de feutre ou de tissu de carbone activé, maintenu, sur chaque face destinée à être traversée par un effluent gazeux à traiter, par un matériau de support tel qu'un grillage, une toile ou un tissu par exemple métallique. Afin d'offrir une plus grande surface à l'effluent à traiter, au moins un élément filtrant formé de fibres de carbone activé peut avoir une forme générale ondulée. The filter element or elements in activated carbon fibers may be in the form of a felt or activated carbon fabric, maintained, on each face intended to be crossed by a gaseous effluent to be treated, by a support material such as a mesh. , a canvas or fabric, for example metallic. In order to provide a larger surface area for the effluent to be treated, at least one filter element formed from activated carbon fibers may have a generally wavy shape.
Avantageusement, le ou les éléments filtrants formés de fibres de carbone activé sont montés à l'intérieur d'une cassette. Celle-ci peut aussi contenir la ou les éléments filtrants à charbon actif. Advantageously, the filter element or elements formed from activated carbon fibers are mounted inside a cassette. This can also contain the activated carbon filter element (s).
La cassette peut être de forme parallélépipédique, le ou chaque élément filtrant étant monté de préférence de façon amovible, dans un cadre disposé transversalement dans la cassette. The cassette can be of parallelepiped shape, the or each filter element being preferably mounted removably, in a frame arranged transversely in the cassette.
Selon un autre aspect de l'invention, la cassette est de forme sensiblement cylindrique et comporte:
- une enveloppe étanche ayant un axe longitudinal,
- une paroi d'entrée fermant l'enveloppe à une de ses extrémités
longitudinales et ayant au moins une ouverture d'entrée pour permettre
l'accès d'un effluent à traiter,
- une paroi de sortie fermant l'enveloppe à son autre extrémité
longitudinale et ayant au moins une ouverture de sortie pour permettre
l'extraction de l'effluent traité, et
- au moins un élément filtrant de forme sensiblement cylindrique
ayant même axe que l'enveloppe et s'étendant sur toute la dimension
longitudinale de celleci, entre les parois d'entrée et de sortie, en étant
en appui de façon étanche contre les faces internes de cellesci,
- au moins l'une des parois d'entrée et de sortie présentant des
moyens de positionnement de l'extrémité de l'élément filtrant ou de
chaque élément filtrant en appui contre celle, et
- au moins l'une des parois d'entrée et de sortie étant reliée à
l'enveloppe de façon amovible pour permettre l'extraction ou l'insertion
du ou de chaque élément filtrant.According to another aspect of the invention, the cassette is of substantially cylindrical shape and comprises:
- a sealed envelope having a longitudinal axis,
- an entry wall closing the envelope at one of its ends
longitudinal and having at least one inlet opening to allow
the access of an effluent to be treated,
- an outlet wall closing the envelope at its other end
longitudinal and having at least one outlet opening to allow
extraction of the treated effluent, and
- at least one filter element of substantially cylindrical shape
having the same axis as the envelope and extending over the entire dimension
longitudinal of this, between the entry and exit walls, being
sealingly pressing against the internal faces thereof,
- at least one of the inlet and outlet walls having
means for positioning the end of the filter element or
each filter element pressing against that, and
- at least one of the inlet and outlet walls being connected to
casing removably to allow extraction or insertion
of or each filter element.
Un joint d'étanchéité est interposé entre les extrémités longitudinales du ou de chaque élément filtrant et les plaques d'entrée et de sortie. II peut s'agir de joints séparés ou de joints surmoulés sur les extrémités de l'élément filtrant. A seal is interposed between the longitudinal ends of the or each filter element and the inlet and outlet plates. They may be separate seals or overmolded seals on the ends of the filter element.
Afin d'offrir une surface d'échange aussi grande que possible entre l'effluent et le ou chaque élément filtrant, on pourra utiliser au moins un élément filtrant cylindrique convolué, c'est-à-dire formant des ondulations en direction circonférentielle. II est possible aussi d'utiliser plusieurs éléments filtrants, chacun traversé par une fraction du débit de l'effluent à traiter. Dans ce cas, les éléments filtrants sont de même nature et séparent chacun une partie du volume interne de l'enveloppe, s'ouvrant à l'extérieur par au moins une ouverture de la plaque d'entrée, d'une autre partie du volume interne de l'enveloppe s'ouvrant à l'extérieur par au moins une ouverture de la plaque de sortie. In order to provide as large an exchange surface as possible between the effluent and the or each filter element, it is possible to use at least one convoluted cylindrical filter element, that is to say forming corrugations in the circumferential direction. It is also possible to use several filter elements, each crossed by a fraction of the flow rate of the effluent to be treated. In this case, the filter elements are of the same nature and each separate a part of the internal volume of the envelope, opening to the outside by at least one opening of the inlet plate, from another part of the volume. internal of the envelope opening to the outside by at least one opening of the outlet plate.
En variante, la cassette pourra abriter des éléments filtrants de plusieurs natures différentes traversés successivement par l'effluent gazeux à traiter, par exemple des éléments filtrants successifs capables de retenir des particules ou molécules de dimensions de plus en plus petites ou de natures différentes. As a variant, the cassette may house filter elements of several different types crossed successively by the gaseous effluent to be treated, for example successive filter elements capable of retaining particles or molecules of increasingly smaller dimensions or of different types.
Selon encore un autre de ses aspects, I'invention a pour objet une cassette filtrante munie de moyens de désorption qui comprennent au moins un élément chauffant capable d'élever la température d'au moins un élément filtrant lors d'une phase de désorption de celuici. According to yet another of its aspects, the invention relates to a filter cassette provided with desorption means which comprise at least one heating element capable of raising the temperature of at least one filter element during a phase of desorption of this one.
Avantageusement, L'élément chauffant est de forme allongée et est situé sensiblement dans l'axe de la cassette. Advantageously, the heating element is of elongated shape and is located substantially in the axis of the cassette.
Avantageusement encore, on utilise un élément chauffant sous forme d'une source de rayonnement infrarouge, notamment de longueur d'onde inférieure à 2 clam, qui produit un chauffage rapide permettant d'atteindre un pic élevé de désorption dans un délai relativement bref. En outre, avec des éléments filtrants sous forme de tissus ou feutres de carbone activé constituant des corps noirs, I'énergie est absorbée principalement par les éléments filtrants. II en résulte un bon rendement énergétique et un chauffage très réduit des autres éléments de la cassette, notamment l'enveloppe, lesquels, sinon, en raison de leur inertie thermique, imposeraient des durées assez longues de chauffage et retour à température ambiante. Advantageously still, a heating element is used in the form of an infrared radiation source, in particular of wavelength less than 2 clam, which produces rapid heating making it possible to reach a high desorption peak in a relatively short time. In addition, with filter elements in the form of fabrics or felt of activated carbon constituting black bodies, the energy is absorbed mainly by the filter elements. This results in good energy efficiency and very reduced heating of the other elements of the cassette, in particular the envelope, which, if not, due to their thermal inertia, would impose fairly long periods of heating and return to ambient temperature.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'une installation de filtration conforme à l'invention;
- la figure 2 est une vue plus détaillée en partie arrachée d'une cassette filtrante de l'installation de la figure 1;
- les figures 3 et 4 sont des vues partielles montrant des variantes de réalisation de l'installation de la figure 1;
-la figure 5 est une vue en élévation et à demi en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une cassette filtrante pouvant convenir pour l'installation de la figure 3;
- la figure 6 est une vue à échelle agrandie du détail Vi de la figure 5;
- la figure 7 est une vue en coupe transversale suivant le plan VII
VII de la figure 5;
- la figure 8 est une vue en coupe transversale suivant le plan
VIII-VIII de la figure 5;
- la figure 9 est une vue schématique en élévation et en coupe longitudinale d'un deuxième mode de réalisation d'une cassette filtrante pouvant convenir pour l'installation de la figure 3;
- les figures 10 et 11 sont des vues en coupe suivant les plans X et Xl de la figure 9;
- la figure 12 est une vue schématique d'une paroi de sortie d'une cassette filtrante montrant des moyens de positionnement d'éléments filtrants
-la figure 13 est une vue en coupe transversale montrant un troisième mode de réalisation d'une cassette conforme à l'invention avec plusieurs éléments filtrants coaxiaux de natures différentes agissant en série pouvant convenir pour l'installation de la figure 4;
-la figure 14 est une vue en élévation latérale partiellement arrachée de la cassette filtrante de la figure 5 munie d'un élément chauffant à infrarouges; et
- les figures 15 à 17 sont des courbes illustrant la variation de l'amplitude de désorption en fonction du temps, respectivement avec l'élément chauffant à infrarouges de la figure 14 et, à titre comparatif, avec l'utilisation d'air chaud et avec l'utilisation de vapeur d'eau.The invention will be better understood on reading the description given below for information but not limitation, with reference to the accompanying drawings in which:
- Figure 1 is a schematic view of an embodiment of a filtration installation according to the invention;
- Figure 2 is a more detailed view partially cut away of a filter cassette of the installation of Figure 1;
- Figures 3 and 4 are partial views showing alternative embodiments of the installation of Figure 1;
FIG. 5 is an elevation view and in half in longitudinal section of an embodiment of a filter cassette which may be suitable for the installation of FIG. 3;
- Figure 6 is an enlarged view of the detail Vi of Figure 5;
- Figure 7 is a cross-sectional view along the plane VII
VII of Figure 5;
- Figure 8 is a cross-sectional view along the plane
VIII-VIII of Figure 5;
- Figure 9 is a schematic elevational view in longitudinal section of a second embodiment of a filter cassette may be suitable for the installation of Figure 3;
- Figures 10 and 11 are sectional views along the planes X and Xl of Figure 9;
- Figure 12 is a schematic view of an outlet wall of a filter cassette showing means for positioning the filter elements
FIG 13 is a cross-sectional view showing a third embodiment of a cassette according to the invention with several coaxial filter elements of different natures acting in series which may be suitable for the installation of Figure 4;
FIG. 14 is a partially cut away side elevation view of the filter cassette of FIG. 5 provided with an infrared heating element; and
FIGS. 15 to 17 are curves illustrating the variation of the desorption amplitude as a function of time, respectively with the infrared heating element of FIG. 14 and, for comparison, with the use of hot air and with the use of water vapor.
La figure 1 montre une installation de filtration comprenant, en série, dans le sens d'écoulement d'un effluent gazeux à traiter, un dispositif de filtration 60 du type échangeur cyclonique tel que décrit par exemple dans les documents EP-A-O 597 786 ou WO-A-96/18460, un dispositif de pulvérisation d'eau 80 en sortie de l'échangeur cyclonique, un filtre de gouttelettes 90, des éléments filtrants à charbon actif 70, 70', un élément filtrant 20 formé de fibres de carbone activé, et un extracteur 95. FIG. 1 shows a filtration installation comprising, in series, in the direction of flow of a gaseous effluent to be treated, a filtration device 60 of the cyclonic exchanger type as described for example in documents EP-AO 597 786 or WO-A-96/18460, a device for spraying water 80 at the outlet of the cyclone exchanger, a droplet filter 90, activated carbon filter elements 70, 70 ′, a filter element 20 formed of carbon fibers activated, and an extractor 95.
L'échangeur cyclonique 60 reçoit l'effluent à traiter et un fluide frigorigène circulant dans un circuit 62. Il permet d'éliminer des vapeurs et particules. Les condensats sont recueillis sur une sortie 64. The cyclonic exchanger 60 receives the effluent to be treated and a refrigerant circulating in a circuit 62. It makes it possible to eliminate vapors and particles. The condensates are collected on an outlet 64.
Le dispositif de pulvérisation d'eau 80, qui est optionnel, permet de parfaire la condensation de vapeurs contenues dans l'effluent. II est alimenté en eau par un circuit 82. L'eau et les condensats sont recueillis sur une sortie 84. On notera que ce dispositif de pulvérisation, ici en sortie de l'échangeur cyclonique 60, pourrait être disposé en entrée de ce dernier. The water spray device 80, which is optional, makes it possible to perfect the condensation of vapors contained in the effluent. It is supplied with water by a circuit 82. The water and the condensates are collected on an outlet 84. It will be noted that this spraying device, here at the outlet of the cyclonic exchanger 60, could be arranged at the inlet of the latter.
L'effluent issu du dispositif de pulvérisation d'eau 80 est reçu par une cassette 100 (figures 1, 2) contenant un filtre de gouttelettes, au moins un élément filtrant à charbon actif et au moins un élément filtrant formé de fibres de carbone activé. The effluent from the water spraying device 80 is received by a cassette 100 (Figures 1, 2) containing a droplet filter, at least one filter element with activated carbon and at least one filter element formed with activated carbon fibers. .
Le filtre de gouttelettes 90 est monté dans un cadre 92, transversalement par rapport à la direction longitudinale de la cassette 100. Il permet de retenir des aérosols et liquides subsistant dans l'effluent. Le filtre 90 est optionnel, mais est de préférence prévu lorsque le dispositif de pulvérisation d'eau est présent, afin de ne pas charger le ou les éléments filtrants à charbon actif en humidité. The droplet filter 90 is mounted in a frame 92, transversely to the longitudinal direction of the cassette 100. It makes it possible to retain aerosols and liquids remaining in the effluent. The filter 90 is optional, but is preferably provided when the water spraying device is present, so as not to charge the filter element or elements with activated carbon.
Dans l'exemple illustré, deux éléments filtrants 70, 70' à charbon actif sont prévus, montés dans des cadres respectifs 102, 102', transversalement par rapport à la direction longitudinale de la cassette 100. In the example illustrated, two filter elements 70, 70 'with activated carbon are provided, mounted in respective frames 102, 102', transversely with respect to the longitudinal direction of the cassette 100.
Les éléments filtrants 70, 70' sont de préférence de natures différentes afin de retenir des particules de tailles décroissantes ou des molécules de poids moléculaires décroissants, dans le sens d'écoulement de l'effluent gazeux. The filter elements 70, 70 ′ are preferably of different types in order to retain particles of decreasing size or molecules of decreasing molecular weight, in the direction of flow of the gaseous effluent.
Ainsi, l'élément filtrant 70 peut être en charbon actif de précurseur bois ayant une microporosité de dimension moyenne environ égale à 30 nm, tandis que l'élément filtrant 70' peut être en charbon actif de précurseur noix de coco ayant une microporosité de dimension moyenne environ égale à 10 nm. Thus, the filter element 70 can be made of active carbon of wood precursor having a microporosity of average dimension approximately equal to 30 nm, while the filter element 70 ′ can be made of activated carbon of coconut precursor having a microporosity of dimension average approximately equal to 10 nm.
Bien entendu, le nombre d'éléments filtrants à charbon actif pourra être différent de deux. Of course, the number of activated carbon filter elements may be different from two.
L'élément filtrant 20, dans cet exemple unique, est monté dans un cadre 104, transversalement par rapport à la direction longitudinale de la cassette 100. The filter element 20, in this unique example, is mounted in a frame 104, transversely with respect to the longitudinal direction of the cassette 100.
L'élément filtrant 20 est avantageusement formé de fibres de carbone activé et est muni sur ses faces d'un matériau de support 21 perméable aux gaz. Les fibres de carbone peuvent être obtenues, comme connu en soi, par calcination et activation de fibres de précurseur de carbone, par exemple des fibres de polyacrylonitrile (PAN) préoxydé. The filter element 20 is advantageously formed of activated carbon fibers and is provided on its faces with a support material 21 permeable to gases. Carbon fibers can be obtained, as known per se, by calcination and activation of carbon precursor fibers, for example preoxidized polyacrylonitrile (PAN) fibers.
L'activation est réalisée par exemple par oxydation à haute température.The activation is carried out for example by oxidation at high temperature.
Les fibres peuvent se présenter sous forme tissée ou pressée pour constituer des tissus ou des feutres de carbone activé. De tels éléments filtrants ont une microporosité dont la dimension moyenne est au pus égale à 1 nm. Ils conviennent particulièrement pour l'adsorption de molécules polluantes résiduelles de faibles poids moléculaires.The fibers can be in woven or pressed form to form fabrics or felts of activated carbon. Such filter elements have a microporosity whose average dimension is at most equal to 1 nm. They are particularly suitable for the adsorption of residual polluting molecules of low molecular weight.
Le support 21 de l'élément filtrant se présente sous forme de grillage, de toile ou de tissu. II est en un matériau choisi en fonction des effluents à traiter et des polluants susceptibles d'être contenus dans ceuxci, ainsi que des températures pouvant être rencontrées en service. On utilisera de préférence un acier inoxydable, mais des matériaux moins onéreux, tels que des matières plastiques, peuvent être envisagés selon les circonstances. The support 21 of the filter element is in the form of mesh, canvas or fabric. It is made of a material chosen as a function of the effluents to be treated and the pollutants that may be contained therein, as well as the temperatures that can be encountered in service. Preferably stainless steel will be used, but less expensive materials, such as plastics, may be considered depending on the circumstances.
Afin d'offrir une surface d'échange maximale entre l'effluent à traiter et l'élément filtrant 20, on pourra conférer à ce dernier une forme ondulée. In order to provide a maximum exchange surface between the effluent to be treated and the filter element 20, the latter can be given a wavy shape.
La figure 3 illustre une variante de réalisation de l'installation qui diffère de celle de la figure 1 en ce que le filtre de gouttelettes 90 et les éléments filtrants à charbon actif 70, 70' sont montés avec leurs cadres respectifs 92,102,102' dans des supports 96, 106 distincts de la cassette 110 dans laquelle sont montés un ou plusieurs éléments filtrants formés de fibres de carbone activé. En outre, la cassette 110 est de forme générale cylindrique, de même que le ou chaque élément filtrant qu'elle contient, la cassette et le ou les éléments filtrants étant coaxiaux. Des modes particuliers de réalisation d'une telle cassette sont décrits plus loin en référence aux figures 5 à 12. Figure 3 illustrates an alternative embodiment of the installation which differs from that of Figure 1 in that the droplet filter 90 and the activated carbon filter elements 70, 70 'are mounted with their respective frames 92,102,102' in supports 96, 106 distinct from the cassette 110 in which are mounted one or more filter elements formed of activated carbon fibers. In addition, the cassette 110 is of generally cylindrical shape, as is the or each filter element which it contains, the cassette and the filter element or elements being coaxial. Particular embodiments of such a cassette are described below with reference to FIGS. 5 to 12.
Quant à la figure 4, elle illustre une autre variante de l'installation qui se distingue de celle de la figure 1 en ce que le filtre de gouttelettes 90 est monté avec son cadre 92 dans un support 96 distinct de la cassette 120 dans laquelle sont montés le ou les éléments filtrants à charbon actif et au moins un élément filtrant formé de fibres de carbone activé. La cassette 120 est de forme générale cylindrique, de même que les éléments filtrants qu'elle contient, la cassette et les éléments filtrants étant coaxiaux. Un mode de réalisation d'une telle cassette est décrit plus loin en référence à la figure 13. As for Figure 4, it illustrates another variant of the installation which differs from that of Figure 1 in that the droplet filter 90 is mounted with its frame 92 in a support 96 separate from the cassette 120 in which are mounted the activated carbon filter element (s) and at least one filter element formed from activated carbon fibers. The cassette 120 is generally cylindrical, as are the filter elements it contains, the cassette and the filter elements being coaxial. An embodiment of such a cassette is described below with reference to FIG. 13.
Des exemples particuliers de réalisation de cassettes filtrantes seront maintenant décrits. Special examples of embodiment of filter cassettes will now be described.
La cassette filtrante 110 de la figure 5 comporte une enveloppe cylindrique 112 en forme de virole munie à ses extrémités longitudinales d'un cône d'entrée divergent 114 recevant un effluent gazeux à traiter et d'un cône de sortie convergent 116 à travers lequel l'effluent traité est évacué. The filter cassette 110 of FIG. 5 comprises a cylindrical casing 112 in the form of a ferrule provided at its longitudinal ends with a divergent inlet cone 114 receiving a gaseous effluent to be treated and a convergent outlet cone 116 through which the the treated effluent is discharged.
Les cônes d'entrée 114 et de sortie 116 sont reliés à l'enveloppe 112 par des boulons 118 engagés dans des collerettes 112a, 112b situées aux extrémités de l'enveloppe 112 et des collerettes 1 14a, 1 16b des cônes 114,116, avec interposition de joints d'étanchéité annulaires plats 119 (figure 6). The inlet 114 and outlet 116 cones are connected to the casing 112 by bolts 118 engaged in flanges 112a, 112b situated at the ends of the casing 112 and flanges 1 14a, 1 16b of the cones 114, 116, with interposition of flat annular seals 119 (Figure 6).
Un élément filtrant 20 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe 112, entre une paroi d'entrée 130 et une paroi de sortie 140 en forme de plaques. A filter element 20 is disposed inside the casing 112, between an inlet wall 130 and an outlet wall 140 in the form of plates.
La plaque de sortie 140 est située à proximité de l'extrémité longitudinale aval de l'enveloppe 112 et est reliée à celle-ci par des boulons 142 engagés à travers la partie périphérique de la plaque 140 et un anneau de fixation 144 soudé sur la paroi interne de l'enveloppe 112 (figure 6) avec interposition d'un joint d'étanchéité annulaire plat 143. The outlet plate 140 is located near the downstream longitudinal end of the casing 112 and is connected to the latter by bolts 142 engaged through the peripheral part of the plate 140 and a fixing ring 144 welded to the inner wall of the envelope 112 (FIG. 6) with the interposition of a flat annular seal 143.
Quant à la plaque d'entrée 130, elle est maintenue en place au moyen de tirants longitudinaux 132 qui la relient à la plaque de sortie, à l'extérieur de l'élément filtrant. As for the inlet plate 130, it is held in place by means of longitudinal tie rods 132 which connect it to the outlet plate, outside the filter element.
L'élément filtrant 20 est de forme générale cylindrique, de même axe que l'enveloppe 112. L'élément filtrant 20 est enserré entre les plaques 130, 140 avec interposition de joints d'étanchéité 22, 24 à ses extrémités longitudinales. Le positionnement de l'élément filtrant 20 à ses extrémités est assuré par coopération avec des collerettes annulaires 136, 146 formées sur les faces internes des plaques 130, 140. The filter element 20 is of generally cylindrical shape, with the same axis as the casing 112. The filter element 20 is sandwiched between the plates 130, 140 with interposition of seals 22, 24 at its longitudinal ends. The positioning of the filter element 20 at its ends is ensured by cooperation with annular flanges 136, 146 formed on the internal faces of the plates 130, 140.
L'étanchéité aux extrémités de l'élément filtrant est assurée par les joints 22, 24 sous l'effet du serrage produit lors du montage de la plaque d'entrée 130 sur les tirants 132.Sealing at the ends of the filter element is ensured by the seals 22, 24 under the effect of the tightening produced during the mounting of the inlet plate 130 on the tie rods 132.
Dans l'exemple illustré, la circulation de l'effluent dans l'enveloppe se fait depuis l'extérieur de l'élément filtrant 20, vers l'intérieur de celuici. A cet effet, la plaque d'entrée 130 présente des ouvertures 138 (figure 3) dans sa partie périphérique extérieure à la collerette 136, tandis que la plaque de sortie présente une ouverture 148 dans sa partie centrale intérieure à la collerette 146. Le sens de circulation de l'effluent dans l'enveloppe pourrait être inversé. In the example illustrated, the flow of the effluent in the envelope takes place from the outside of the filter element 20, towards the inside thereof. To this end, the inlet plate 130 has openings 138 (FIG. 3) in its peripheral part external to the flange 136, while the outlet plate has an opening 148 in its central part internal to the flange 146. effluent circulation in the envelope could be reversed.
Afin d'offrir une surface d'échange maximale entre l'effluent à traiter et l'élément filtrant 20, on pourra conférer à ce dernier une forme convoluée, c'est-à-dire avec un profil présentant une succession d'ondulations 28 (figure 8). In order to provide a maximum exchange surface between the effluent to be treated and the filter element 20, the latter can be given a convoluted shape, that is to say with a profile having a succession of undulations 28 (figure 8).
Les joints d'étanchéité 22, 24 pourront être constitués par des joints annulaires séparés interposés entre les extrémités de l'élément filtrant et les plaques sur lesquelles elles s'appuient. The seals 22, 24 may be constituted by separate annular seals interposed between the ends of the filter element and the plates on which they rest.
Toutefois, et en particulier dans le cas d'éléments filtrants de forme convoluée, il est préférable de réaliser les joints 22, 24 par surmoulage sur les extrémités longitudinales des éléments filtrants. However, and in particular in the case of filter elements of convoluted shape, it is preferable to produce the seals 22, 24 by overmolding on the longitudinal ends of the filter elements.
Le matériau constitutif des joints d'étanchéité 22, 24 est choisi pour résister aux effluents à traiter et aux polluants qu'ils véhiculent, ainsi qu'aux températures rencontrées en service ou au cours de désorption éventuelle. Un matériau présentant une bonne tenue en température et à la corrosion par différents agents est un élastomère de type caoutchouc fluorocarboné. The material constituting the seals 22, 24 is chosen to resist the effluents to be treated and the pollutants which they convey, as well as the temperatures encountered in service or during possible desorption. A material exhibiting good resistance to temperature and to corrosion by various agents is an elastomer of the fluorocarbon rubber type.
Un autre moyen d'augmenter la surface d'échange entre un effluent à traiter et les moyens de filtration consiste à disposer à l'intérieur de la cassette une pluralité d'éléments filtrants de forme non nécessairement convoluée qui sont traversés en parallèle par le flux d'effluent à traiter. Another means of increasing the exchange surface between an effluent to be treated and the filtration means consists in placing inside the cassette a plurality of filter elements of not necessarily convoluted shape which are traversed in parallel by the flow. effluent to be treated.
Ainsi, la figure 9 montre une cassette filtrante qui se distingue notamment de celle de la figure 5 en ce qu'elle comporte trois éléments filtrants coaxiaux cylindriques 20, 20', 20". L'effluent à traiter est admis dans l'espace intérieur à l'élément filtrant interne 20 et dans l'espace annulaire entre les éléments filtrants 20' et 20", tandis que l'effluent traité est extrait de l'espace extérieur à l'élément filtrant exteme 20" et de l'espace annulaire entre les éléments filtrants 20 et 20'. Thus, FIG. 9 shows a filter cassette which differs in particular from that of FIG. 5 in that it comprises three coaxial cylindrical filter elements 20, 20 ′, 20 ". The effluent to be treated is admitted into the interior space to the internal filter element 20 and in the annular space between the filter elements 20 'and 20 ", while the treated effluent is extracted from the space outside the external filter element 20" and from the annular space between the filter elements 20 and 20 '.
La plaque de sortie 40 présente des collerettes 146,146', 146" permettant le positionnement des éléments filtrants 20, 20', 20", avec interposition des joints 24, 24', 24", ainsi que des ouvertures 148', 148" (figure 11) permettant l'extraction de l'effluent traité. The outlet plate 40 has flanges 146,146 ', 146 "allowing the positioning of the filter elements 20, 20', 20", with interposition of the seals 24, 24 ', 24 ", as well as openings 148', 148" (figure 11) allowing the extraction of the treated effluent.
En variante, comme montré par la figure 12, la plaque de sortie 140 peut être munie de rails annulaires 146a 146'a, 146"a dans lesquels s'engagent les extrémités des éléments filtrants avec interposition de joints d'étanchéité. Des languettes pivotantes 149, 149', 149" fixées aux rails peuvent être rabattues contre les faces extérieures des éléments filtrants, assurant le maintien de ceuxci en porte à faux pendant leur montage ou leur démontage. Alternatively, as shown in FIG. 12, the outlet plate 140 can be provided with annular rails 146a 146'a, 146 "a in which the ends of the filter elements engage with interposition of seals. Pivoting tongues 149, 149 ', 149 "fixed to the rails can be folded back against the external faces of the filter elements, ensuring that these are kept cantilevered during assembly or disassembly.
Du côté de l'entrée de l'enveloppe 112, la plaque d'entrée 130 prend appui sur l'extrémité longitudinale adjacente de l'élément filtrant intérieur 20, avec interposition d'un joint annulaire 22, et est reliée à la plaque de sortie 140 par des tirants longitudinaux 132. La plaque 130 présente une ouverture centrale 138 permettant à l'effluent à traiter d'atteindre le volume interne à l'élément filtrant 20 et des ouvertures 138' permettant l'accès au volume compris entre les éléments filtrants 20' et 20" (figure 6). On the inlet side of the envelope 112, the inlet plate 130 is supported on the adjacent longitudinal end of the internal filter element 20, with the interposition of an annular seal 22, and is connected to the plate outlet 140 by longitudinal tie rods 132. The plate 130 has a central opening 138 allowing the effluent to be treated to reach the internal volume of the filter element 20 and openings 138 ′ allowing access to the volume comprised between the elements filters 20 'and 20 "(figure 6).
A son extrémité amont, L'élément filtrant 20 est muni à sa périphérie d'une bague annulaire externe 23 qui s'appuie sur une bague annulaire inteme 23'a dont est munie l'extrémité amont de l'élément filtrant 20', avec interposition d'un joint d'étanchéité 22'. Les bagues 23 et 23'a isolent de façon étanche l'intervalle entre les éléments filtrants 20 et 20' par rapport à l'entrée de la cassette. At its upstream end, the filter element 20 is provided at its periphery with an external annular ring 23 which rests on an internal annular ring 23'a which is provided with the upstream end of the filter element 20 ', with interposition of a seal 22 '. The rings 23 and 23 ′ a seal the gap between the filter elements 20 and 20 ′ with respect to the inlet of the cassette.
De façon similaire, L'élément filtrant 20' est muni à sa périphérie d'une bague annulaire externe 23'b qui s'appuie sur l'extrémité amont de l'élément filtrant 20" avec interposition d'un joint d'étanchéité 22". La bague 23'~ présente des ouvertures 28', correspondant aux ouvertures 138', permettant l'accès de l'effluent à traiter au volume compris entre les éléments filtrants 20' et 20". Similarly, the filter element 20 'is provided at its periphery with an external annular ring 23'b which rests on the upstream end of the filter element 20 "with the interposition of a seal 22 ". The ring 23 '~ has openings 28', corresponding to the openings 138 ', allowing access of the effluent to be treated to the volume between the filter elements 20' and 20 ".
Enfin, l'élément filtrant 20" est muni à sa périphérie d'une bague annulaire exteme 23"b qui s'appuie sur une collerette interne 1 12c de l'enveloppe 112 avec interposition d'un joint d'étanchéité plat 119". La bague 23"b isole de façon étanche le volume interne de l'enveloppe, à l'extérieur de l'élément filtrant 20", par rapport à l'entrée de la cassette. Finally, the filter element 20 "is provided at its periphery with an external annular ring 23" b which rests on an internal collar 1 12c of the casing 112 with the interposition of a flat seal 119 ". The ring 23 "b seals the internal volume of the envelope, outside of the filter element 20", from the inlet of the cassette.
La plaque d'entrée peut laisser libre un espace annulaire entre son bord périphérique et l'enveloppe. La fixation de la plaque d'entrée 130 sur les tirants 132 assure la mise en compression des joints d'étanchéité situés aux extrémités des éléments filtrants. The entry plate can leave an annular space free between its peripheral edge and the envelope. The fixing of the inlet plate 130 on the tie rods 132 ensures the compression of the seals located at the ends of the filter elements.
Une cassette du type de celle illustrée par les figures 9 à Il est aisément adaptable à la réalisation d'une filtration non pas en parallèle à travers plusieurs éléments filtrants de même nature, mais en série à travers plusieurs éléments filtrants 70, 70', 20 ayant des seuils de coupure progressivement moins élevés comme dans l'installation de la figure 4, ou adaptés pour retenir des polluants de natures différentes. Une telle cassette 120 est montrée par la figure 13. L'accès à l'intérieur de l'enveloppe est prévu uniquement à l'extérieur de l'élément filtrant externe à charbon actif 70 et la sortie (montrée par une zone hachurée) uniquement à l'intérieur de l'élément filtrant interne 20 en fibres de carbone activé. A cassette of the type of that illustrated in FIGS. 9 to 11 is easily adaptable for carrying out filtration not in parallel through several filter elements of the same kind, but in series through several filter elements 70, 70 ′, 20 having progressively lower cut-off thresholds as in the installation of FIG. 4, or adapted to retain pollutants of different natures. Such a cassette 120 is shown in FIG. 13. Access to the interior of the envelope is provided only outside of the external activated carbon filter element 70 and the outlet (shown by a hatched area) only inside the internal filter element 20 made of activated carbon fibers.
II ressort des différents modes de réalisation décrits la possibilité d'adapter la cassette à différents usages et la grande facilité d'accès aux éléments filtrants pour maintenance ou remplacement. Il suffit en effet de dégager l'entrée de l'enveloppe 112 en retirant la paroi d'entrée amovible pour pouvoir ôter ou remettre en place les éléments filtrants sans autre opération de démontage. It emerges from the various embodiments described the possibility of adapting the cassette to different uses and the great ease of access to the filter elements for maintenance or replacement. It suffices to clear the inlet of the casing 112 by removing the removable inlet wall in order to be able to remove or replace the filter elements without any other disassembly operation.
La réalisation de la cassette filtrante est également avantageuse par la possibilité qu'elle offre de mettre en oeuvre une désorption rapide et efficace des éléments filtrants. Une technique usuelle de désorption consiste à élever la température de l'élément filtrant en créant une circulation en sens inverse de celle de l'effluent à traiter, éventuellement par liaison à une pompe à vide. The realization of the filter cassette is also advantageous by the possibility that it offers to implement a rapid and effective desorption of the filter elements. A common desorption technique consists in raising the temperature of the filter element by creating a circulation in the opposite direction to that of the effluent to be treated, possibly by connection to a vacuum pump.
La figure 14 illustre une cassette filtrante du type de celle de la figure 5 dans laquelle le chauffage de l'élément filtrant 20 en vue de la désorption est avantageusement produit par un élément chauffant 150 de forme allongée situé sensiblement suivant l'axe de l'enveloppe 112. FIG. 14 illustrates a filter cassette of the type of that of FIG. 5 in which the heating of the filter element 20 with a view to desorption is advantageously produced by a heating element 150 of elongated shape situated substantially along the axis of the envelope 112.
L'élément chauffant 150 est de préférence un tube à infrarouges reposant sur des pieds 152 fixés sur un support 154 lui-même fixé, par exemple par soudage, sur la plaque d'entrée 130. On notera qu'il est alors préférable de faire circuler l'effluent à traiter depuis l'extérieur de l'élément filtrant vers l'intérieur de celuici afin de ne pas exposer le tube 150 à l'effluent pollué. The heating element 150 is preferably an infrared tube resting on feet 152 fixed on a support 154 itself fixed, for example by welding, on the input plate 130. It will be noted that it is then preferable to make circulate the effluent to be treated from the outside of the filter element towards the inside of it so as not to expose the tube 150 to the polluted effluent.
Avec un élément filtrant en fibres de carbone activé se comportant comme un corps noir, I'énergie infrarouge rayonnée est absorbée principalement par l'élément filtrant. Le matériau support des fibres de carbone activé et l'enveloppe sont très peu chauffés. De la sorte la cinétique de montée en température, au début de la désorption, et de descente en température, à la fin de la désorption, est très rapide. Le rayonnement utilisé est de préférence dans le domaine des infrarouges courts, c'est-à-dire de longueur d'onde inférieure à 2 pm. With an activated carbon fiber filter element behaving like a black body, the radiated infrared energy is absorbed mainly by the filter element. The support material of the activated carbon fibers and the envelope are very little heated. In this way the kinetics of temperature rise, at the start of desorption, and of temperature drop, at the end of desorption, is very rapid. The radiation used is preferably in the field of short infrared, that is to say of wavelength less than 2 pm.
La température de l'élément filtrant peut être régulée en commandant la puissance de la source infrarouges en fonction d'un signal fourni par un capteur de température au contact de l'élément filtrant. The temperature of the filter element can be regulated by controlling the power of the infrared source according to a signal supplied by a temperature sensor in contact with the filter element.
Une cassette telle que celle illustrée par la figure 14 a été réalisée avec les caractéristiques suivantes:
- enveloppe 112 en acier inoxydable de 3 mm d'épaisseur, d'une longueur de 580 mm et d'un diamètre externe de 700 mm, et
- élément filtrant 20 formé de trois couches de tissu de carbone activé entre deux tissus d'acier inoxydable, L'élément filtrant formant 80 ondulations d'amplitude crête à crête de 20 mm autour d'un diamètre moyen de 500 mm et sur une longueur de 450 mm, donnant une masse de carbone activé de 0,25 kg et une masse de matériau de support de 4,1 kg.A cassette such as that illustrated in FIG. 14 was produced with the following characteristics:
- 112 mm stainless steel casing 3 mm thick, 580 mm long and 700 mm external diameter, and
- filter element 20 formed of three layers of activated carbon fabric between two stainless steel fabrics, The filter element forming 80 ripples of peak-to-peak amplitude of 20 mm around an average diameter of 500 mm and over a length of 450 mm, giving a mass of activated carbon of 0.25 kg and a mass of support material of 4.1 kg.
L'élément filtrant chargé de composés organiques volatils a été désorbé en utilisant un tube à infrarouges d'une puissance nominale de 3000 W, la température de l'élément filtrant étant régulée à 1600C. II est observé que la température désirée est atteinte de façon extrêmement rapide au niveau de l'élément filtrant, le retour à température ambiante en fin de désorption après extinction du tube étant tout aussi rapide. Par contre, le support métallique de l'élément filtrant ainsi que l'enveloppe métallique de la cassette ne sont pratiquement pas chauffés. The filter element loaded with volatile organic compounds was desorbed using an infrared tube with a nominal power of 3000 W, the temperature of the filter element being regulated at 1600C. It is observed that the desired temperature is reached extremely rapidly at the level of the filter element, the return to ambient temperature at the end of desorption after extinction of the tube being just as rapid. On the other hand, the metallic support of the filter element as well as the metallic casing of the cassette are practically not heated.
La désorption est réalisée sous pression réduite de 800 mbars en reliant l'entrée de la cassette filtrante à une pompe à vide. Celle-ci est placée à un endroit suffisamment éloigné de l'élément filtrant pour obtenir une dépression uniforme sur toute la surface du tissu. Desorption is carried out under reduced pressure of 800 mbar by connecting the inlet of the filter cassette to a vacuum pump. This is placed at a location far enough from the filter element to obtain a uniform depression over the entire surface of the fabric.
La courbe de la figure 15 montre qu'un pic de désorption, mesuré en concentration exprimée en ppm dans le flux extrait de la cassette, est atteint au bout d'environ 3 minutes et atteint une valeur de 6500. The curve in FIG. 15 shows that a desorption peak, measured in concentration expressed in ppm in the flow extracted from the cassette, is reached after approximately 3 minutes and reaches a value of 6500.
A titre de comparaison, la même cassette avec le même élément filtrant pareillement chargé a été traitée en utilisant les techniques connues de désorption à la vapeur d'eau et de désorption à l'air chaud. For comparison, the same cassette with the same filter element equally charged was treated using the known techniques of desorption with steam and desorption with hot air.
Les résultats sont illustrés par les courbes des figures 16 et 17, respectivement.The results are illustrated by the curves of Figures 16 and 17, respectively.
La désorption à la vapeur d'eau permet d'atteindre des paliers de désorption entre 5 et 10 minutes après le début du chauffage avec des valeurs de concentration inférieures à 2500 ppm. Elle doit en outre être suivie d'un cycle de séchage. Desorption with water vapor makes it possible to reach desorption stages between 5 and 10 minutes after the start of heating with concentration values of less than 2500 ppm. It must also be followed by a drying cycle.
La désorption à l'air chaud permet d'atteindre un pic de désorption à une valeur de seulement 460 ppm environ au bout de 40 minutes. Desorption with hot air makes it possible to reach a desorption peak at a value of only 460 ppm approximately after 40 minutes.
Outre le fait de présenter un excellent rendement énergétique, la désorption par chauffage infrarouge s'avère donc beaucoup plus rapide et efficace que les techniques connues utilisant la vapeur d'eau ou l'air chaud. In addition to having an excellent energy efficiency, the desorption by infrared heating therefore proves to be much faster and more efficient than the known techniques using steam or hot air.
On notera en outre qu'un seul tube à infrarouge disposé axialement dans la cassette filtrante peut être utilisé pour la désorption simultanée de plusieurs éléments filtrants coaxiaux. It should also be noted that a single infrared tube disposed axially in the filter cassette can be used for the simultaneous desorption of several coaxial filter elements.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TQ | Partial transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |