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Filtration de l'air - Filtres de dépoussiérage

Utilisation des filtres dans la manipulation de solides en vrac : conception et fonctionnement des filtres

Séparation air-solides industrielle, dépoussiérage

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Résumé de la section
1. Introduction
2. Conception
3. Performances
4. Considérations importantes en matière de conception
5. Problèmes courants avec les filtres à air

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1. Introduction

Les filtres de dépoussiérage doivent être positionnés dans les systèmes de manipulation de poudres à chaque endroit où un échange d'air doit être effectué entre le process et l'environnement. Ils permettront :

• D'éviter la pollution du produit avec de la poussière ou tout autre matériau étranger lorsque l'air est aspiré depuis l'environnement (aspiration d'air)

• D'éviter le rejet de poussières dans l'environnement lors de la ventilation. Cela est nécessaire pour des raisons légales, mais aussi pour permettre un environnement de travail adéquat et sûr, sans poussière, et pour des raisons économiques, car maintenir les matériaux dans le process réduit les pertes de matière vendable.

Les filtres peuvent être passifs (sans système de nettoyage) ou actifs (avec système de nettoyage automatique, comme les filtres à jet d'impulsion), en fonction de leur emplacement dans le process ainsi que du service pour lequel ils sont utilisés.

Dans les process de manipulation de vrac, les applications typiques sont les suivantes :

• Convoyage pneumatique filtres situés au début de la ligne de convoyage (pour éviter la pollution du process) et à la fin, dans les filtres à cyclone

• Filtres de ventilation pour effectuer le dépoussiérage de l'air déplacé lors du remplissage des trémies par exemple

• Dans les collecteurs de poussière, par exemple dans un processus de séchage par pulvérisation, ces filtres industriels de dépoussiérage éviteront des niveaux élevés d'émissions dans l'atmosphère et amélioreront l'économie du process en recyclant la poudre capturée

• Dans les unités de traitement de l'air

Figure 1 : exemple de types et d'emplacements des filtres à air dans un process de manipulation de vrac

2. Conception des filtres de dépoussiérage

Les filtres sont produits commercialement sous la forme defiltres à sacs (filtres à sacs), le matériau ressemble à du tissu, ou sous forme de cartouches , le matériau ici est plus rigide.Les filtres atteignent généralement un

haut degré de séparation en utilisant le produit lui-même comme support de filtration. En effet, le filtre retiendra la poudre qui formera une fine couche sur le filtre. Cette fine couche permet d'atteindre un haut degré de filtration. Cependant, laisser cette couche de produit s'épaissir trop entraînera un blocage de l'air et une augmentation de la chute de pression du filtre. Il est donc nécessaire de nettoyer le

filtre à intervalles réguliers. De nos jours, un tel nettoyage est effectué grâce à l'injection, en contre-courant, de jets d'air comprimé (ou d'un autre gaz si l'air n'est pas autorisé) .Ces filtres sont appelés filtres à jet d'impulsion. Le jet de gaz fera retomber le produit accumulé sur le filtre dans le récepteur, ce qui réduira la chute de pression générée par le filtre. D'autres conceptions pour réduire l'épaisseur de la couche de produit sont les filtres agités et les filtres à inversion du flux d'air ; cependant, ces processus peuvent être utilisés en continu, il est nécessaire d'arrêter le process, de nettoyer le filtre et de redémarrer, c'est pourquoi les filtres à jet d'impulsion sont devenus très populaires. Pour effectuer un tel contre-lavage, il est nécessaire d'avoir un flux d'air fort (pour faire tomber le matériau) mais court (pour ne pas perturber le process de convoyage). Une bouteille d'air est installée très près du filtre et une buse équipée d'un électrovanne est installée pour chaque sac. Lorsque le filtre doit être nettoyé, les électrovannes s'ouvrent et la bouteille décharge l'air. La pression habituelle de la bouteille est comprise entre 3 et 4 bar.

Deux conceptions différentes pour la filtration de l'air dans les industries de manipulation de poudres peuvent être trouvées. Le système peut être centralisé et déporté,

avec un seul baghouse équipé d'un ventilateur qui aspirera l'air et la poussière de différents équipements à travers un réseau de tuyaux et les amènera aux collecteurs de poussière industriels (ceci peut être préféré dans les industries chimiques, bois, ciments, plastiques), ou localisé avec de petits filtres intégrés directement aux vents des récepteurs et autres trémies (ceci sera préféré dans les industries alimentaires, laiteries, pharmaceutiques - voir figure 1 ci-dessus).

3. Performances des filtres de dépoussiérage

Le paramètre de performance clé à estimer pour dimensionner correctement un filtre est la chute de pression qui se produira à travers le filtre. Il convient de noter que la chute de pression est en fait composée de la chute de pression à travers le tissu du filtre + la chute de pression à travers la couche de produit qui s'est déposée sur le filtre.

Cette chute de pression est en fait une fonction de la vitesse de filtration qui est souvent exprimée en m/s. Si la chute de pression est trop élevée, il est nécessaire d'ajouter des filtres à sacs, car la surface augmente, la vitesse de filtration diminue également et réduit la chute de pression. Les vitesses de filtration typiques pour les filtres équipés d'un contre-lavage (jet d'impulsion) sont comprises entre 0,01 et 0,075 m/s.

Cet ordre de grandeur permet de calculer la surface de filtration. Par exemple, si vous exploitez une ligne de convoyage de^{500 m}/h avec un récepteur équipé d'un filtre à jet d'impulsion, vous pouvez estimer le besoin de surface de filtration comme A=500(m³/h)/(144(m/h))=3.5m²

Il est nécessaire en pratique de demander à une entreprise spécialisée dans la filtration ou le transport pneumatique de dimensionner le filtre, mais les simples ordres de grandeur ci-dessus sont utiles pour vérifier un design existant ou une proposition.

4. Considérations importantes en matière de conception

Le contre-lavage du filtre à poussière peut être considéré soit sur la base de la chute de pression, soit sur la base d'un temps. Même s'il est basé sur un temps, il est sage de considérer un manomètre différentiel de pression sur le collecteur de poussière afin d'évaluer l'état du filtre.

Les systèmes de filtres à poussière peuvent être une source de contamination si le filtre n'est pas une unité autonome, déportée, mais intégrée au process en tant que filtre de ventilation par exemple. Étant donné qu'une partie du produit retombera dans le flux de produit pendant le processus de nettoyage : pour les produits sensibles, différents ensembles de sacs doivent être utilisés. Dans ce cas, une conception de boîtes de filtres permettant un bon accès et un changement rapide des filtres à sacs est nécessaire.

5. Problèmes courants avec les filtres à air

Les filtres à air sont généralement des équipements fiables, mais un certain nombre de problèmes peuvent nécessiter des corrections :

Tableau 1 : problèmes courants avec la filtration de l'air

Problème	Cause racine et action
Surpression pendant le convoyage pneumatique	Le filtre installé dans le récepteur peut être trop petit - contrôler la taille du filtre Le filtre installé à la réception de la ligne de convoyage pneumatique peut être sale et bloqué - vérifier la séquence de nettoyage, la pression d'air et la fréquence
Fuite de poudre à travers le filtre	Le filtre peut être endommagé ou mal installé - vérifier le filtre et le réparer Le filtre peut ne pas être du type correct en termes de filtration
Consommation d'air excessive pour les filtres à jet pulsé	Réglages incorrects du système à jet pulsé - vérifier la pression d'air, la fréquence et l'absence de fuites au niveau des électrovannes du système de rinçage du filtre