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EP2799145B1 - Dispositif, systeme et procédé de traitement de gaz - Google Patents

Dispositif, systeme et procédé de traitement de gaz Download PDF

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Publication number
EP2799145B1
EP2799145B1 EP14166619.8A EP14166619A EP2799145B1 EP 2799145 B1 EP2799145 B1 EP 2799145B1 EP 14166619 A EP14166619 A EP 14166619A EP 2799145 B1 EP2799145 B1 EP 2799145B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
channels
gas
wall
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP14166619.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2799145A1 (fr
Inventor
Pierre Jean Vialle
Philippe Petit
Gaël Herve
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carrier Corp
Original Assignee
Carrier Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1354055A external-priority patent/FR3005271B1/fr
Application filed by Carrier Corp filed Critical Carrier Corp
Publication of EP2799145A1 publication Critical patent/EP2799145A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2799145B1 publication Critical patent/EP2799145B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/02—Plant or installations having external electricity supply
    • B03C3/16—Plant or installations having external electricity supply wet type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34—Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/40—Electrode constructions
    • B03C3/45—Collecting-electrodes
    • B03C3/49—Collecting-electrodes tubular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/32—Transportable units, e.g. for cleaning room air

Definitions

  • the present invention relates to a gas treatment device, a gas treatment system comprising such a device, and a gas treatment method using such a system.
  • WO 2007/012 447 discloses such a gas treatment device comprising an enclosure.
  • a pump circulates the gas between a polluted air inlet and an outlet, situated in height with respect to the inlet.
  • a steam generator injects steam into the enclosure around an electrode formed by a wire or tip.
  • An ionic wind is created between the discharge electrode and the wall of the enclosure, formed by a counter-electrode.
  • the particles are trapped in condensed vapor droplets and are evacuated by the outlet of the enclosure.
  • This extraction device operates with a pressure inside the enclosure of the order of -25,000 Pa, significantly lower than the atmospheric pressure. This is relatively easily obtained in the laboratory, but is difficult to achieve in the industrial environment. In addition, to allow condensation of steam, the enclosure must be thermally conditioned to keep it at a low temperature, which is expensive. Furthermore, the device is subject to significant recirculation of the gas in the chamber, which disrupts the treatment.
  • Electro-filters work on the same principle but they do not include a steam generator. Dry running is less efficient because small particles, when not trapped in water droplets, are less sensitive to the ionic wind.
  • the invention more particularly intends to remedy by proposing a device, a system and an efficient gas treatment method and simple to implement.
  • the wall of the enclosure has channels for guiding a flow and the inlet is located above the channels.
  • the flow flows naturally towards the outlet of the enclosure and the guide channels improve the collection of the charged particle flow.
  • particle collection is efficient and the device is simple to manufacture and implement.
  • the Figures 1 to 3 show a device 1 for treating a gas, according to a first embodiment of the invention.
  • the gas is initially charged with particles that it is desired to separate from the gas.
  • the device 1 comprises an enclosure 2 comprising an upper part 2a, a lower part 2b and an intermediate part 2c.
  • the intermediate portion 2c is delimited by a cylindrical wall 21 and circular section which extends along a longitudinal axis Z2a.
  • the device 2 rests on a horizontal flat surface and the axis Z2a is vertical, that is to say aligned with the direction Zg of the earth's gravity field.
  • a jacket 3 made from a synthetic material is attached to the face of the wall 21 facing the inside of the enclosure 2.
  • the jacket 3 is fixed to the enclosure for example by means of two rings, not shown. disposed inside the enclosure 2 at each end of the jacket 3, pressing the jacket 3 against the wall 21.
  • the face of the liner 3 facing the interior volume of the chamber 2 comprises rectilinear and adjacent channels 31, parallel to the axis Z2a, whose cross section is generally semicircular.
  • the bottom of each channel 31 has a longitudinal slot 32 which opens on the wall 21 of the enclosure 2. In other words, the wall 21 communicates with the interior of the chamber 2 through the slots 32.
  • the upper part 2a includes a humidifier 6 comprising a two-partite annular body 60 which has an inlet Ev connected to a pipe 63 of water inlet.
  • the body 60 has a central passage 64 which is centered on the axis Z2a and which opens into the chamber 2.
  • An annular chamber 61 centered on the axis Z2a is formed in the annular body 60.
  • the humidifier 6 comprises a resistor annular, not visible in the figures, centered on the axis Z2a and disposed in the annular chamber 61.
  • the humidifier 6 is fixed on an upper end 21a of the wall 21 and is situated above the wall 21.
  • the body 60 is surmounted by an annular portion 65, itself surmounted by a flange 66 for fixing a circular protective cap 67.
  • the cap 67 is fixed to the flange 66 by means not shown such as screws, which hold the cap 67 at a non-zero distance above the flange 66, so as to provide an inlet Eg of polluted gas to be treated, which opens into the central passage 64 of the annular body 60.
  • the entry Eg is located above the humidifier 6.
  • a not shown filter such as a braided stainless steel filter, is interposed between the annular portion 65 and the flange 66 to retain the larger particles before the gas enters the humidifier 6.
  • the evacuation portion 2b comprises a body 25 inside which is formed a cavity 26.
  • the cavity 26 comprises a first portion 26a centered on the axis Z2a and a second portion 26b extending along an axis Z2b perpendicular to the axis Z2a.
  • the evacuation part 2b is fixed on a lower end 21b of the wall 21 and comprises a funnel-shaped flow-guiding element 22 housed in the first part 26a of the cavity 26 and centered on the Z2a axis.
  • the funnel 22 has the shape of a cone section.
  • the upper end 24 and large 24 of the funnel 22 is facing the channels 31.
  • the diameter of the upper end 24 of the funnel 22 is generally equal to that of the wall 21 of the intermediate portion 2c.
  • the lower end 23 and small size of the funnel 22 opens into the cavity 26 and communicates with an output Sv of the chamber 2, centered on the axis Z2a.
  • the funnel 22 is placed, along the axis Z2a, between the channels 31 and the output Sv.
  • Vacuum means circulate the gas to be treated between the input Eg and an output Sg centered on the axis Z2b and formed in the body 25.
  • the output Sg communicates the outside of the chamber 2 with the second portion 26b of the cavity 26.
  • the cavity 26 is equipped with a HEPA type filter (High Efficiency Particulate Air) or absolute filter, upstream of the output of Sg gas, to avoid any release of particles into the environment.
  • the device 1 comprises an electrode 4 which is in the form of a rectilinear wire aligned with the axis Z2a.
  • the electrode 4 extends over the entire length of the channels 31.
  • the lower end of the electrode 4 is fixed to the body 25 of the lower part 2b by means of fixing elements 8, for example three in number, which extend generally in a radial direction with respect to the axis Z2a.
  • the upper end of the electrode 4 is fixed to the annular portion 65, also by means of fastening elements 8.
  • the electrode 4 and the wall 21 are made from a conductive material, for example stainless steel and are powered by an electric generator 7, by means of electric cables.
  • the wall 21 constitutes a counter-electrode.
  • a pump not shown brings water into the chamber 61, via the pipe 63, and the heating resistor heats the water contained in the chamber 61, which generates water vapor which supplies, in a manner homogeneous, the entire circumference of the treatment portion 2a of the chamber 2, via a peripheral annular opening 68 present on the upper part of the inner perimeter of the chamber 61.
  • the humidifier 6, which thus constitutes a steam generator, saturates the internal volume of the chamber 2 with water vapor, so as to form a mist of water droplets in the chamber 2.
  • a depressurizing member circulates the gas between the input Eg and the output Sg, as represented by the arrows F1.
  • the gas enters the chamber 2 through the inlet Eg, passes through the central passage 64 of the body 60 and is guided in the intermediate portion 2c.
  • the depression member creates a very slight depression, and its operation is very quiet.
  • the electric generator 7 creates an electrical potential difference between the electrode 4 and the wall 21.
  • the slots 32 of the jacket 3 allow the creation of an electrostatic discharge or ionic wind V which circulates in the chamber 2, between the electrode 4 and the wall 21, in a direction radial with respect to the electrode 4.
  • the particles present in the gas are driven by the ionic wind V against the jacket 3.
  • the liquid flow projected in the channels 31 flows downwards, as represented by the arrows F2, causing the particles deposited on the walls of the channels 31.
  • the liquid loaded with particles is thus guided in the funnel 22 and flows out of the enclosure 2, through the outlet Sv.
  • the flow of the liquid charged with particles is effected from top to bottom, in the direction of circulation of the gas. inside the enclosure.
  • the gas is at least partially freed of the particles.
  • the vacuum means circulate the cleansed gas between the lower end 23 of the funnel 22 and the outlet Sg.
  • the device 1 operates at ambient temperature, it does not require the use of means for refrigerating the chamber in order to condense the steam. In addition, the device 1 operates at atmospheric pressure, which simplifies its implementation. In this way, the device 1 is easily used in industrial conditions, for example with a gas flow rate of 300 L / h.
  • the channels 31 of the liner 3 improve the collection of particle-laden droplets by optimizing the drainage of the wall 21 of the enclosure 2.
  • the channels 31 prevent the formation of a uniform film on the wall 21 of the enclosure 2 , that is to say the spreading of the liquid, ensuring the evacuation of the liquid loaded with particles.
  • the cross section of each channel 31 is between 3 and 30 mm 2 , more preferably between 10 and 20 mm 2 .
  • the width of the channels 31 is between 2 and 6 mm, more preferably between 3.5 and 5 mm.
  • the depth of the channels is between 1 and 3 mm, more preferably between 1.7 and 2.5 mm.
  • the width of the slots 32 is between 1 and 3 mm, more preferably between 1.7 and 2.5 mm.
  • the width of the channels 31 and slots 32 is measured in an orthoradial direction, that is to say a circumferential direction, with respect to the longitudinal axis Z2a of the enclosure 2.
  • the depth of the channels 31 is measured according to a radial direction with respect to the longitudinal axis Z2a of the enclosure 2.
  • channels 31 whose width is 4 mm, the depth of 2 mm and the section of about 12 mm 2 , with slots of width 2 mm.
  • the cross section of the channels is semicircular.
  • the width of the channels therefore corresponds to the diameter of this semicircular shape, and the depth corresponds to the radius.
  • the cross-section may have a shape different from a semicircle, for example a section of rectangular shape.
  • each slot 32 comprises an upper portion and / or a lower portion, respectively attached to the upper end or the lower end of the slot 32, whose depth increases away from this end.
  • the upper portion of each slot 32 may have its depth which increases away from the upper end of the slot 32.
  • the lower portion of each slot 32 may have its depth which increases away from the lower end of the slot 32.
  • the channels 31 are separated from each other by a protruding longitudinal band. Alternatively, they may be adjoining.
  • the electrostatic discharge is generated over the entire length of the electrode 4, which improves the action of the ionic wind V with respect to a localized electrostatic discharge.
  • the second embodiment differs from the first mode in particular by the absence of heating resistor, in the humidifier 6.
  • the chamber 61 is supplied with water through a conduit opening into an inlet Ev situated in the lower part of the chamber 61.
  • the annular chamber 61 is pressurized by an opening 69 located in the upper part of the chamber 61, so as to migrate the water to the central passage 64.
  • the water flows through holes 62 pierced in the annular body 60, visible at figure 5 .
  • the holes 62 are arranged along a circular contour centered on the axis Z2a and are each aligned with one of the channels 31.
  • a pump not shown brings water into the chamber 61, through the inlet Ev.
  • a second pump also not shown, pressurizes chamber 61 by introducing purified air through a H.E.P.A type filter. (High Efficiency Particulate Air) or absolute filter, through the opening 69.
  • the water flows homogeneously and in the liquid state, over the entire circumference of the treatment portion 2a of the enclosure 2, by through holes 62 drilled in the annular body 60.
  • a depressurizing member circulates the gas between the input Eg and the output Sg, as represented by the arrows F1.
  • the gas enters the chamber 2 through the inlet Eg, passes through the central passage 64 of the body 60 and is guided in the intermediate portion 2c.
  • the electric generator 7 creates an electrical potential difference between the electrode 4 and the wall 21.
  • the slots 32 of the jacket 3 allow the creation of an electrostatic discharge or ionic wind V which circulates in the chamber 2, between the electrode 4 and the wall 21, in a direction radial with respect to the electrode 4.
  • the particles present in the gas are entrained by the ionic wind V against the jacket 3. The particles thus come into contact with the water which comes from the humidification device 6 and which flows into the channels 31.
  • the droplets of water loaded with particles flow downwards, in the channels 31, as represented by the arrows F2.
  • the droplets loaded with particles are thus guided in the funnel 22 and flow out of the enclosure 2, through the outlet Sv.
  • the flow of the particles-laden droplets is effected from top to bottom, in the direction of circulation of the gas in the enclosure.
  • the pump is not operated continuously but supplies the chamber 61 at regular intervals, so as to drain the channels 31.
  • the gas is at least partially freed of the particles.
  • the vacuum means circulate the cleansed gas between the lower end 23 of the funnel 22 and the outlet Sg.
  • the implementation of the device 1 according to the second embodiment is simplified because it does not require managing the vapor saturation of the chamber 2.
  • the gas treatment device comprises both a humidifier 6 according to the first embodiment, that is to say a steam generating member, and a humidifier 6 according to the second embodiment, that is to say a member generating a flow of water in the liquid state which flows in the channels 31.
  • the two humidifiers 6 can be positioned one above on the other, in the upper part 2a of the device.
  • the device 1 does not have an insert liner 3 and the channels 31 are cut in the wall 21 of the enclosure, for example by machining. This prevents particles from being trapped behind the jacket 3 and causes the formation of bacteria that are difficult to clean.
  • the electrode 4 is replaced by a tip, that is to say that it has a free end.
  • the variants can be combined with each other.
  • the device 1 according to the second embodiment may comprise channels 31 cut directly into the wall of the enclosure.

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un dispositif de traitement de gaz, un système de traitement de gaz comprenant un tel dispositif, ainsi qu'un procédé de traitement de gaz au moyen d'un tel système.
  • Pour nettoyer un gaz chargé de particules ou pour analyser les particules contenues dans un gaz, il est connu d'extraire les particules au moyen d'un dispositif d'extraction air/eau par collection électrostatique semi-humide.
  • WO 2007/012 447 divulgue un tel dispositif de traitement de gaz, comprenant une enceinte. Une pompe fait circuler le gaz entre une entrée d'air pollué et une sortie, située en hauteur par rapport à l'entrée. Un générateur de vapeur d'eau injecte de la vapeur dans l'enceinte, autour d'une électrode formée par un fil ou une pointe. Un vent ionique est créé entre l'électrode de décharge et la paroi de l'enceinte, formée par une contre-électrode. Ainsi, les particules sont piégées dans des gouttelettes de vapeur condensée et sont évacuées par la sortie de l'enceinte.
  • Ce dispositif d'extraction fonctionne avec une pression à l'intérieur de l'enceinte de l'ordre de -25 000 Pa, nettement inférieure à la pression atmosphérique. Ceci s'obtient relativement aisément en laboratoire, mais est difficilement réalisable dans le milieu industriel. De plus, pour permettre la condensation de la vapeur, l'enceinte doit être conditionnée thermiquement pour la maintenir à une température basse, ce qui est coûteux. Par ailleurs, le dispositif est sujet à une importante recirculation du gaz dans l'enceinte, ce qui perturbe le traitement.
  • Les électro-filtres fonctionnent sur le même principe mais ils ne comportent pas de générateur de vapeur. Le fonctionnement à sec est moins efficace car les particules de petite taille, lorsqu'elles ne sont pas piégées dans des gouttelettes d'eau, sont moins sensibles au vent ionique.
  • C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un dispositif, un système et un procédé de traitement de gaz efficace et simple à mettre en oeuvre.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de traitement de gaz comprenant :
    • une électrode placée dans une enceinte comportant une première entrée de gaz et une première sortie de gaz, l'électrode étant apte à générer un vent ionique circulant vers une contre-électrode qui délimite une paroi de l'enceinte,
    • un humidificateur qui génère un flux circulant dans l'enceinte entre une deuxième entrée et une deuxième sortie.
  • Selon l'invention, la paroi de l'enceinte comporte des canaux de guidage d'un écoulement et l'entrée est située au-dessus des canaux.
  • Grâce à l'invention, le flux s'écoule naturellement vers la sortie de l'enceinte et les canaux de guidage améliorent la collecte de l'écoulement chargé en particules. De cette manière, la collecte des particules est efficace et le dispositif est simple à fabriquer et à mettre en oeuvre.
  • Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif de traitement de gaz peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible :
    • L'humidificateur génère un flux de vapeur et les canaux guident l'écoulement de vapeur condensée.
    • L'humidificateur est apte à saturer en vapeur l'enceinte.
    • L'humidificateur génère un flux d'eau à l'état liquide qui s'écoule dans les canaux.
    • Les canaux sont formés dans la paroi de l'enceinte, notamment par usinage.
    • Les canaux sont rectilignes et verticaux et la première entrée est située au-dessus des canaux.
    • L'électrode est formée par un fil s'étendant sur toute la longueur des canaux.
    • La paroi de l'enceinte est cylindrique et à section circulaire et l'électrode est alignée sur un axe longitudinal de l'enceinte.
    • Le dispositif comprend un élément de guidage de l'écoulement placé entre les canaux et la deuxième sortie, l'élément ayant notamment la forme d'un tronçon de cône.
    • Le fond de chaque canal comporte une fente qui débouche sur la paroi de l'enceinte.
    • Une largeur de chaque canal est comprise entre 2 et 6 mm, de préférence entre 3.5 et 5 mm.
    • Une profondeur de chaque canal est comprise entre 1 et 3 mm, de préférence entre 1.7 et 2.5 mm.
  • L'invention concerne également un système de traitement de gaz, qui comprend :
    • un dispositif selon l'invention,
    • un générateur électrique alimentant l'électrode et la paroi,
    • un organe de mise en dépression faisant circuler le gaz entre la première entrée de gaz et la première sortie de gaz.
  • Enfin, l'invention concerne un procédé de traitement de gaz au moyen d'un système selon l'invention, un tel procédé comprenant des étapes dans lesquelles :
    • l'organe de mise en dépression alimente l'enceinte avec un gaz chargé en particules,
    • l'humidificateur alimente l'enceinte avec un flux d'eau liquide ou à l'état de vapeur,
    • le générateur électrique génère un vent ionique qui circule entre l'électrode et la paroi de l'enceinte,
    • le vent ionique entraine les particules du gaz contre la paroi de l'enceinte,
    • l'eau se charge en particules, s'écoule dans les canaux et est évacuée par la deuxième sortie.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un dispositif, d'un système et d'un procédé de traitement de gaz, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de traitement de gaz conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une coupe longitudinale et axiale du dispositif de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une section selon la ligne III-III à la figure 2 ;
    • la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'un dispositif conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et
    • la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V la figure 4.
  • Les figures 1 à 3 montrent un dispositif 1 de traitement d'un gaz, conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. Le gaz est initialement chargé de particules que l'on souhaite séparer du gaz. Le dispositif 1 comprend une enceinte 2 comportant une partie supérieure 2a, une partie inférieure 2b et une partie intermédiaire 2c.
  • La partie intermédiaire 2c est délimitée par une paroi 21 cylindrique et à section circulaire qui s'étend le long d'un axe longitudinal Z2a.
  • En service, le dispositif 2 repose sur une surface plane horizontale et l'axe Z2a est vertical, c'est-à-dire aligné avec la direction Zg du champ de gravité terrestre.
  • Par commodité, la suite de la description est orientée en considérant que les termes « supérieur » et « haut » correspondent à une direction globalement parallèle aux axes Z2a et Zg et allant de la partie d'évacuation 2b vers la partie de traitement 2a, c'est-à-dire une direction dirigée vers la partie haute des figures 1 et 2, tandis que les termes « inférieur » et « bas » correspondent à une direction opposée.
  • Une chemise 3 réalisée à partir d'un matériau synthétique est rapportée sur la face de la paroi 21 tournée vers l'intérieur de l'enceinte 2. La chemise 3 est fixée à l'enceinte par exemple au moyen de deux anneaux, non représentés, disposés à l'intérieur de l'enceinte 2, à chaque extrémité de la chemise 3, plaquant la chemise 3 contre la paroi 21. La face de la chemise 3 tournée vers le volume intérieur de l'enceinte 2 comporte des canaux 31 rectilignes et adjacents, parallèles à l'axe Z2a, dont la section transversale est globalement semi-circulaire. Le fond de chaque canal 31 comporte une fente longitudinale 32 qui débouche sur la paroi 21 de l'enceinte 2. En d'autres termes, la paroi 21 communique avec le volume intérieur de l'enceinte 2 par l'intermédiaire des fentes 32.
  • La partie supérieure 2a inclut un humidificateur 6 comprenant un corps annulaire 60 bi-partite qui comporte une entrée Ev reliée à une conduite 63 d'arrivée d'eau. Le corps 60 comporte un passage central 64 qui est centré sur l'axe Z2a et qui débouche dans l'enceinte 2. Une chambre annulaire 61 centrée sur l'axe Z2a est ménagée dans le corps annulaire 60. L'humidificateur 6 comprend une résistance annulaire, non visible sur les figures, centrée sur l'axe Z2a et disposée dans la chambre annulaire 61.
  • L'humidificateur 6 est fixé sur une extrémité supérieure 21a de la paroi 21 et est situé au-dessus de la paroi 21.
  • Le corps 60 est surmonté par une partie annulaire 65, elle-même surmontée par une bride 66 de fixation d'un chapeau 67 de protection de forme circulaire. Le chapeau 67 est fixé à la bride 66 par des moyens non représentés tels que des vis, qui maintiennent le chapeau 67 à une distance non nulle au dessus de la bride 66, de manière à ménager une entrée Eg de gaz pollué à traiter, qui débouche dans le passage central 64 du corps annulaire 60. L'entrée Eg est située au-dessus de l'humidificateur 6.
  • Un filtre non représenté, tel qu'un filtre inox tressé, est intercalé entre la partie annulaire 65 et la bride 66, pour retenir les plus grosses particules avant que le gaz ne pénètre dans l'humidificateur 6.
  • La partie d'évacuation 2b comprend un corps 25 à l'intérieur duquel est ménagée une cavité 26. La cavité 26 comprend une première partie 26a centrée sur l'axe Z2a et une deuxième partie 26b s'étendant le long d'un axe Z2b perpendiculaire à l'axe Z2a.
  • La partie d'évacuation 2b est fixée sur une extrémité inférieure 21b de la paroi 21 et comprend un élément 22 de guidage de l'écoulement, en forme d'entonnoir, logé dans la première partie 26a de la cavité 26 et centré sur l'axe Z2a. L'entonnoir 22 a la forme d'un tronçon de cône. L'extrémité 24 supérieure 24 et de grande dimension de l'entonnoir 22 est tournée vers les canaux 31. Le diamètre de l'extrémité supérieure 24 de l'entonnoir 22 est globalement égal à celui de la paroi 21 de la partie intermédiaire 2c. L'extrémité 23 inférieure et de petite dimension de l'entonnoir 22 débouche dans la cavité 26 et communique avec une sortie Sv de l'enceinte 2, centrée sur l'axe Z2a. L'entonnoir 22 est placé, le long de l'axe Z2a, entre les canaux 31 et la sortie Sv.
  • Des moyens de dépression, non représentés, font circuler le gaz à traiter entre l'entrée Eg et une sortie Sg centrée sur l'axe Z2b et ménagée dans le corps 25. La sortie Sg met en communication l'extérieur de l'enceinte 2 avec la deuxième partie 26b de la cavité 26. La cavité 26 est équipée d'un filtre de type H.E.P.A. (High Efficiency Particulate Air) ou filtre absolu, en amont de la sortie de gaz Sg, afin d'éviter tout rejet de particules dans l'environnement.
  • Le dispositif 1 comprend une électrode 4 qui se présente sous la forme d'un fil rectiligne aligné avec l'axe Z2a. L'électrode 4 s'étend sur toute la longueur des canaux 31. L'extrémité inférieure de l'électrode 4 est fixée au corps 25 de la partie inférieure 2b au moyen d'éléments de fixation 8, par exemple au nombre de trois, qui s'étendent globalement selon une direction radiale par rapport à l'axe Z2a. L'extrémité supérieure de l'électrode 4 est fixée à la partie annulaire 65, également au moyen d'éléments de fixation 8.
  • L'électrode 4 et la paroi 21 sont réalisées à partir d'un matériau conducteur, par exemple en inox et sont alimentées par un générateur électrique 7, par l'intermédiaire de câbles électriques. Ainsi, la paroi 21 constitue une contre-électrode.
  • En service, une pompe non représentée amène de l'eau dans la chambre 61, par la conduite 63, et la résistance chauffante chauffe l'eau contenue dans la chambre 61, ce qui génère de la vapeur d'eau qui alimente, de manière homogène, toute la circonférence de la partie de traitement 2a de l'enceinte 2, par l'intermédiaire d'une ouverture annulaire périphérique 68 présente sur la partie supérieure du périmètre intérieur de la chambre 61.
  • L'humidificateur 6, qui constitue ainsi un générateur de vapeur, sature en vapeur d'eau le volume intérieur de l'enceinte 2, de manière à former un brouillard de gouttelettes d'eau dans l'enceinte 2.
  • Un organe de mise en dépression, non représenté, fait circuler le gaz entre l'entrée Eg et la sortie Sg, comme représenté par les flèches F1. Ainsi, le gaz entre dans l'enceinte 2 par l'entrée Eg, passe dans le passage central 64 du corps 60 et est guidé dans la partie intermédiaire 2c. L'organe de mise en dépression crée une dépression très légère, et son fonctionnement est très peu bruyant.
  • Le générateur électrique 7 crée une différence de potentiel électrique entre l'électrode 4 et la paroi 21. Les fentes 32 de la chemise 3 autorisent la création d'une décharge électrostatique ou vent ionique V qui circule dans l'enceinte 2, entre l'électrode 4 et la paroi 21, selon une direction radiale par rapport à l'électrode 4.
  • Dans l'enceinte 2, les particules présentes dans le gaz sont entrainées par le vent ionique V contre la chemise 3.
  • En présence de vapeur, ce phénomène est amplifié pour les plus petites particules qui, par nucléisation, se retrouvent piégées dans des gouttelettes de brouillard de vapeur saturée. L'entrainement par le vent ionique V des plus petites particules piégées dans les gouttelettes est plus efficace que dans un dispositif sec.
  • Sous l'action du champ de gravité Zg, le flux de liquide projeté dans les canaux 31 s'écoule vers le bas, comme représenté par les flèches F2, en entrainant les particules déposées sur les parois des canaux 31. Le liquide chargé de particules est ainsi guidé dans l'entonnoir 22 et s'écoule en dehors de l'enceinte 2, par la sortie Sv. Ainsi, l'écoulement du liquide chargé de particules s'effectue de haut en bas, dans le sens de circulation du gaz dans l'enceinte.
  • Au niveau de l'extrémité inférieure 23 de l'entonnoir 22, le gaz est débarrassé au moins partiellement des particules. Les moyens de mise en dépression font circuler le gaz dépollué entre l'extrémité inférieure 23 de l'entonnoir 22 et la sortie Sg.
  • Le dispositif 1 fonctionne à température ambiante, il ne nécessite pas l'emploi de moyens pour réfrigérer l'enceinte afin de condenser la vapeur. De plus, le dispositif 1 fonctionne à pression atmosphérique, ce qui simplifie sa mise en oeuvre. De cette manière, le dispositif 1 est facilement utilisable dans des conditions industrielles, par exemple avec un débit de gaz de 300 L/h.
  • Les canaux 31 de la chemise 3 améliorent la collecte des gouttelettes chargées de particules, en optimisant le drainage de la paroi 21 de l'enceinte 2. Les canaux 31 empêchent la formation d'un film uniforme sur la paroi 21 de l'enceinte 2, c'est-à-dire l'étalement du liquide, en assurant l'évacuation du liquide chargé en particules.
  • De préférence, pour permettre le guidage de l'écoulement, la section transversale de chaque canal 31 est comprise entre 3 et 30 mm2, de préférence encore comprise entre 10 et 20 mm2. De préférence, la largeur des canaux 31 est comprise entre 2 et 6 mm, de préférence encore entre 3.5 et 5 mm. De préférence, la profondeur des canaux est comprise entre 1 et 3 mm, de préférence encore entre 1.7 et 2.5 mm. De préférence, la largeur des fentes 32 est comprise entre 1 et 3 mm, de préférence encore entre 1.7 et 2.5 mm.
  • La largeur des canaux 31 et des fentes 32 est mesurée selon une direction orthoradiale, c'est-à-dire une direction circonférentielle, par rapport à l'axe longitudinal Z2a de l'enceinte 2. La profondeur des canaux 31 est mesurée selon une direction radiale par rapport à l'axe longitudinal Z2a de l'enceinte 2.
  • Il est envisageable de réaliser des canaux 31 dont la largeur est de 4 mm, la profondeur de 2 mm et la section d'environ 12 mm2, avec des fentes de largeur 2 mm.
  • Dans l'exemple représenté sur les figures, la section transversale des canaux est semi-circulaire. La largeur des canaux correspond donc au diamètre de cette forme semi-circulaire, et la profondeur correspond au rayon. En variante, la section transversale peut avoir une forme différente d'un demi-cercle, par exemple une section de forme rectangulaire.
  • Optionnellement, chaque fente 32 comporte une portion supérieure et/ou une portion inférieure, attenante respectivement à l'extrémité supérieure ou à l'extrémité inférieure de la fente 32, dont la profondeur augmente en s'éloignant de cette extrémité. Ainsi, la portion supérieure de chaque fente 32 peut avoir sa profondeur qui augmente en s'éloignant de l'extrémité supérieure de la fente 32. De même, la portion inférieure de chaque fente 32 peut avoir sa profondeur qui augmente en s'éloignant de l'extrémité inférieure de la fente 32.
  • Dans l'exemple représenté, les canaux 31 sont séparés entre eux par une bande longitudinale en saillie. En variante, ils peuvent être attenants.
  • La décharge électrostatique est générée sur toute la longueur de l'électrode 4, ce qui améliore l'action du vent ionique V par rapport à une décharge électrostatique localisée.
  • La suite de la description concerne un deuxième mode de réalisation de l'invention, illustré par les figures 4 et 5. Dans la suite, on ne décrit pas à nouveau les éléments du deuxième mode de réalisation communs avec ceux du premier mode.
  • Le deuxième mode de réalisation se distingue du premier mode notamment par l'absence de résistance chauffante, dans l'humidificateur 6. La chambre 61 est alimentée en eau par une conduite débouchant dans une entrée Ev située dans la partie inférieure de la chambre 61.
  • La chambre annulaire 61 est mise sous pression par une ouverture 69 située en partie supérieure de la chambre 61, de façon à faire migrer l'eau vers le passage central 64. L'eau s'écoule par des trous 62 percés dans le corps annulaire 60, visibles à la figure 5. Les trous 62 sont disposés le long d'un contour circulaire centré sur l'axe Z2a et sont alignés chacun avec l'un des canaux 31.
  • En service, une pompe non représentée amène de l'eau dans la chambre 61, par l'entrée Ev. Une deuxième pompe, également non représentée, met la chambre 61 sous pression en y introduisant de l'air épuré par un filtre de type H.E.P.A. (High Efficiency Particulate Air) ou filtre absolu, par l'ouverture 69. L'eau s'écoule, de manière homogène et à l'état liquide, sur toute la circonférence de la partie de traitement 2a de l'enceinte 2, par l'intermédiaire de trous 62 percés dans le corps annulaire 60.
  • Un organe de mise en dépression, non représenté, fait circuler le gaz entre l'entrée Eg et la sortie Sg, comme représenté par les flèches F1. Ainsi, le gaz entre dans l'enceinte 2 par l'entrée Eg, passe dans le passage central 64 du corps 60 et est guidé dans la partie intermédiaire 2c.
  • Le générateur électrique 7 crée une différence de potentiel électrique entre l'électrode 4 et la paroi 21. Les fentes 32 de la chemise 3 autorisent la création d'une décharge électrostatique ou vent ionique V qui circule dans l'enceinte 2, entre l'électrode 4 et la paroi 21, selon une direction radiale par rapport à l'électrode 4.
  • Dans l'enceinte 2, les particules présentes dans le gaz sont entrainées par le vent ionique V contre la chemise 3. Les particules entrent ainsi en contact avec l'eau qui provient du dispositif d'humidification 6 et qui s'écoule dans les canaux 31.
  • Sous l'action du champ de gravité Zg, les gouttelettes d'eau chargées de particules s'écoulent vers le bas, dans les canaux 31, comme représenté par les flèches F2. Les gouttelettes chargées de particules sont ainsi guidées dans l'entonnoir 22 et s'écoulent en dehors de l'enceinte 2, par la sortie Sv. Ainsi, l'écoulement des gouttelettes chargées de particules s'effectue de haut en bas, dans le sens de circulation du gaz dans l'enceinte.
  • De préférence, la pompe n'est pas actionnée en continu mais alimente la chambre 61 à intervalles réguliers, de manière à drainer les canaux 31.
  • Au niveau de l'extrémité inférieure 23 de l'entonnoir 22, le gaz est débarrassé au moins partiellement des particules. Les moyens de mise en dépression font circuler le gaz dépollué entre l'extrémité inférieure 23 de l'entonnoir 22 et la sortie Sg.
  • La mise en oeuvre du dispositif 1 selon le deuxième mode de réalisation est simplifiée car elle ne nécessite pas de gérer la saturation en vapeur de l'enceinte 2.
  • Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, non représenté, le dispositif de traitement de gaz comprend à la fois un humidificateur 6 conforme au premier mode de réalisation, c'est-à-dire un organe générant de la vapeur, et un humidificateur 6 conforme au deuxième mode de réalisation, c'est-à-dire un organe générant un flux d'eau à l'état liquide qui s'écoule dans les canaux 31. Les deux humidificateurs 6 peuvent être positionnés l'un au dessus de l'autre, dans la partie supérieure 2a du dispositif.
  • En variante, le dispositif 1 ne comporte pas de chemise 3 rapportée et les canaux 31 sont taillés dans la paroi 21 de l'enceinte, par exemple par usinage. Ceci évite que des particules restent coincées derrière la chemise 3 et engendrent la formation de bactéries difficiles à nettoyer.
  • Dans une autre variante, non représentée, l'électrode 4 est remplacée par une pointe, c'est-à-dire qu'elle présente une extrémité libre.
  • Dans le cadre de l'invention, les variantes peuvent être combinées entre elles. Par exemple, le dispositif 1 conforme au deuxième mode de réalisation peut comporter des canaux 31 taillés directement dans la paroi de l'enceinte.

Claims (15)

  1. Dispositif (1) de traitement de gaz, comprenant :
    - une électrode (4) placée dans une enceinte (2) comportant une première entrée (Eg) de gaz et une première sortie (Sg) de gaz, l'électrode (4) étant apte à générer un vent ionique (V) circulant vers une contre-électrode qui délimite une paroi (21) de l'enceinte (2),
    - un humidificateur (6) qui génère un flux circulant dans l'enceinte (2) entre une deuxième entrée (Ev) et une deuxième sortie (Sv),
    caractérisé en ce que la paroi (21) de l'enceinte (2) comporte des canaux (31) de guidage d'un écoulement (F2) chargé en particules vers la deuxième sortie (Sv) de l'enceinte et en ce que la deuxième entrée (Ev) est située au-dessus des canaux (31).
  2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il fonctionne à pression atmosphérique.
  3. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'humidificateur (6) génère un flux de vapeur et en ce que les canaux (31) guident l'écoulement (F2) de vapeur condensée.
  4. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'humidificateur (6) est apte à saturer en vapeur l'enceinte (2).
  5. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'humidificateur (6) génère un flux d'eau à l'état liquide qui s'écoule dans les canaux (31).
  6. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (31) sont formés dans la paroi (21) de l'enceinte (2), notamment par usinage.
  7. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (31) sont rectilignes et verticaux et en ce que la première entrée (Eg) est située au-dessus des canaux (31).
  8. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrode (4) est formée par un fil s'étendant sur toute la longueur des canaux (31).
  9. Dispositif (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que la paroi (21) de l'enceinte (2) est cylindrique et à section circulaire et en ce que l'électrode (4) est alignée avec un axe longitudinal (Z2a) de l'enceinte (2).
  10. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un élément (22) de guidage de l'écoulement (F2) placé entre les canaux (31) et la deuxième sortie (Sv), l'élément (22) ayant notamment la forme d'un tronçon de cône.
  11. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond de chaque canal (31) comporte une fente (32) qui débouche sur la paroi (21) de l'enceinte (2).
  12. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une largeur de chaque canal (31) est comprise entre 2 et 6 mm, de préférence entre 3.5 et 5 mm.
  13. Dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une profondeur de chaque canal (31) est comprise entre 1 et 3 mm, de préférence entre 1.7 et 2.5 mm.
  14. Système de traitement de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend :
    - un dispositif (1) selon l'une des revendications précédentes,
    - un générateur électrique (7) alimentant l'électrode (4) et la paroi (21),
    - un organe de mise en dépression faisant circuler le gaz entre la première entrée (Eg) de gaz et la première sortie (Sg).
  15. Procédé de traitement de gaz au moyen d'un système selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes dans lesquelles :
    - l'organe de mise en dépression alimente l'enceinte (2) avec un gaz chargé en particules,
    - l'humidificateur (6) alimente l'enceinte (2) avec un flux d'eau liquide ou à l'état de vapeur,
    - le générateur électrique (7) génère un vent ionique (V) qui circule entre l'électrode (4) et la paroi (21) de l'enceinte (2),
    - le vent ionique (V) entraine les particules du gaz contre la paroi (21) de l'enceinte (2),
    - l'eau se charge en particules, s'écoule dans les canaux (31) et est évacuée par la deuxième sortie (Sv).
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