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      Filtres          
                   
      3   Filtres à manches (Suite 1)        
       3.6    Les méthodes de nettoyage:        
        - Rappelons qu'il y a trois méthodes pour nettoyer les cartouches filtrantes:    
          * le système mécanique (shaker)        
          * le système par courant inverse (reverse-air)      
          * le système par air pulsé (pulse jet)        
        - Le système mécanique:        
          Il est réalisé par secouage ou vibration des manches.      
          Il y existe trois moyens:        
          * chocs mécaniques        
          * Oscillation        
          * Ondes sonores de basse fréquence        
          Il est seulement utilisé pour les manches à absorption interne.      
          C'est un système qui sollicite beaucoup les manches.      
          Une illustration ci-dessous:   Mode opératoire:  
         
     
           
        - Le système par courant inverse:        
          On fait passer un air dépoussiéré dans le sens contraire du fonctionnement normal.  
          Ce système exige donc l'isolement des manches à décolmater.      
          Une illustration ci-dessous:   Mode opératoire:  
         
     
           
        - Le système par air pulsé:        
          Ce système ne peut être utilisé qu'avec des manches à absorption extérieure.    
          Un jet d'air à 6-7 bar est envoyé périodiquement à l'intérieur de chaque manche, ce qui génère une onde de pression
          qui provoque l'élargissement brusque du tissu filtrant et détache la matière collée.  
          Il ne nécessite pas l'isolement des cartouches à être traitées.      
          Les cartouches sont peu sollicitées.        
          Une illustration ci-dessous:   Mode opératoire:  
         
     
           
        - Les tableaux ci-dessous donnent une idée des paramètres généraux de nettoyage pour les 3 types:
         
     
     
       3.7   Les matériaux filtrants:        
        - Du point de vue du matériau filtrant, on peut distinguer deux types de matériaux:   
        - Le média tissé qui est constitué de fils perpendiculaires tressés régulièrement, avec une ouverture de
          mailles carrées.        
        - Exemple de tissu filtrant:        
         
     
           
        - Le média pressé qui est un ensemble de petites fibres disposées de façon aléatoire (type teflon par exemple).
        - Exemple de feutre:        
         
     
           
        - La principale différence entre les deux est dans le mécanisme de filtration:     
        - Le tissu retient les particules relativement grandes formant une couche de solide qui agit également comme un filtre.
        - Le teflon, en plus de l'action de surface, maintient les particules à l'intérieur de la couche de filtrage, ce qui résulte
          un bon rendement sur les particules fines.        
        - Le nettoyage du téflon est plus difficile et il a perte de charge plus élevée, mais en contrepartie il est plus efficace.
        - Après le nettoyage, le tissu perd une partie de la poussière adhérant à la trame et une courte période après,
          le nettoyage diminue d'efficacité.        
        - Les différents matériaux filtrants se distinguent par d'autres fonctionnalités essentielles comme:
          * La taille des fibres        
          * La résistance mécanique des fibres (à des températures différentes)    
          * La résistance chimique des fibres        
          * La résistance au passage de l'air        
          * La charge électrostatique        
        - Les matériaux filtrants doivent donc répondre aux critères suivants pour éviter des problèmes:
          * Une bonne résistance mécanique         
          * Une bonne stabilité dimensionnelle à la température de fonctionnement    
          * Une bonne perméabilité à l'air (faibles pertes de charge)       
          * Une bonne stabilité thermique à température de fonctionnement     
        - Application en fonction des 3 types de nettoyage:      
         
     
       
        - Caractéristiques principales des différents type de médias filtrants:    
         
     
           
        - Quelques exemples de manches filtrantes:        
         
     
       
       3.8   Avantages et inconvénients des 3 systèmes de nettoyage:      
       3.8.1   Le système mécanique:        
        - Avantages:        
          * A une faible perte de charge pour des rendements de filtration équivalents    
          * A un rendement de filtration élevé pour les poussières respirables     
          * Peut utiliser des sacs résistants qui peuvent supporter le cycle de nettoyage renforcé  
          * Simple à utiliser         
        - Inconvénients:        
          * A une faible vitesse de filtration (0,45 à 0,6 m/min) (*)      
          (*) vitesse de filtration = air-to-cloth ratio        
          * Ne peut être utilisé à des températures élevées      
          * Nécessite un grand espace        
          * A besoin d'un grand nombre de manches filtrantes       
          * Est composé de nombreuses pièces mobiles et nécessite un entretien fréquent   
          * Le personnel doit entrer dans le dépoussiéreur afin de remplacer les sacs, créant un risque non négligeable
          d'exposition à des poussières toxiques         
          * Peut entraîner une efficacité de nettoyage réduite si une légère pression positive existe à l'intérieur de sacs
       3.8.2   Le système par courant inverse:        
        - Avantages:        
          * A une faible perte de charge pour des rendements de filtration équivalents    
          * A un rendement de filtration élevé pour les poussières respirables     
          * Est préféré pour des températures élevées dû à l'action de nettoyage en douceur   
        - Inconvénients:        
          * A une faible vitesse de filtration (0,3 à 0,6 m/min)      
          * N'a aucun moyen efficace pour éliminer l'accumulation de poussière résiduelle   
          * Nécessite un nettoyage fréquent pour pallier au nettoyage faible    
          * Air de nettoyage doit être filtré        
          * Le personnel doit entrer dans le dépoussiéreur afin de remplacer les sacs, créant un risque non négligeable
          d'exposition à des poussières toxiques         
       3.8.3   Le système par air pulsé:        
        - Avantages:        
          * Peut avoir une vitesse de filtration élevée (1,8 à 3 m/min)      
          * A un très bon rendement et un minimum d'accumulation de poussière résiduelle dû à un nettoyage agressif 
          * A un rendement de filtration élevé pour les poussières respirables     
          * Peut nettoyer en continu        
          * Peut utiliser des manches résistantes qui peuvent supporter un cycle de nettoyage renforcé  
          * A une usure de manche plus faible         
          * A une taille moindre à cause de la vitesse de filtration plus élevée    
          * Certains modèles permettent le changement de sac sans entrer dans le filtre    
        - Inconvénients:        
          * Ne peut être utilisé facilement à des températures élevées sauf avec des tissus spéciaux  
          * Exige l'utilisation d'air comprimé sec        
          * Ne peut être utilisé en cas de taux d'humidité élevé dans les gaz      
       3.9   Comparaison:        
        - Un tableau qui donne une comparaison entre les 3 systèmes:      
         
     
           
        - On voit donc que le système à air pulsé est le plus intéressant parce qu'opérant pratiquement en continu pour un
          espace requis moins élevé.        
       3.10   Eléments de dimensionnement:        
       3.10.1 Vitesse de filtration:        
        - Il s'agit probablement du paramètre le plus connu et sans aucun doute le plus important.  
        - En anglais, on l'appelle aussi: Air-to-Cloth ratio       
        - La formule définissant ce paramètre est la suivante:      
         
     
           
                 
                 
          Avec:        
          V est égale à la vitesse de filtration en (m3/min)/m2, soit en m/min    
          Q est égale à la quantité de gaz à traiter en m3/min      
          A est la surface filtrante (donc des manches filtrantes) en m2      
        - Pour ce calcul, on considère la surface filtrante nette, on verra plus loin ce que cela signifie.  
        - Les tableaux ci-dessous donnent les vitesses de filtration généralement utilisées pour divers matériaux:
         
     
         
         
     
         
               
        - Et pour résumer dans le cas qui nous intéresse:      
         
     
           
        - Connaissant la quantité d'air à traiter, il est facile de calculer la surface filtrante nécessaire:  
        - Exemple:        
          * Quantité d'air: 65 000 m3/h = 1 083,3 m3/min      
          * Matière: ciment        
          * Type de filtre: courant inverse avec feutre      
          Il faut résoudre l'équation:         
         
     
           
                 
                 
        - Pour les filtres à air pulsé, une équation a été développée par les fabricants:    
         
     
           
                   
                   
          Avec:        
          V est la vitesse de filtration en m/min        
          A est un coefficient de matière (voir tableau ci-dessous)      
          B est un coefficient d'application (voir tableau ci-dessous)      
          T est la température en °C        
          C est la concentration de poussières en g/m3      
          D est le diamètre moyen en masse des particules en μm      
          Contraintes:        
          T doit être compris entre 10 et 135°C         
          Pour T en dehors de cette zone, utiliser 10 ou 1325      
          C doit être compris entre 0,1 et 229 g/m3        
          Pour C en dehors de cette zone, utiliser soit 0,1 soit 229      
          D doit être compris entre 3 et 100 μm        
          Pour D en dehors de cette plage, utiliser soit 0,8 si plus petit ou 1,2 si plus grand que 100  
          Coefficients A et B pour applications en cimenterie:      
         
     
         
         
     
         
        - Exemple:        
          * Filtre d'un broyeur à ciment        
          * Température du ciment: 102 °C        
          * Concentration en poussières: 40 g/m3        
          * Diamètre moyen: 50 μm        
          Solution:        
          A = 10        
          B = 0,9        
         
     
           
                   
                   
         
     
           
                 
       3.10.2 Surface de filtration nette/surface de filtration brute:      
        - On calcule toujours en premier lieu la surface de filtration nette, donc, celle dont on a besoin réellement.
        - Comme les filtres ayant un système de nettoyage par secouage ou air inversé doivent mettre une partie hors-ligne
          pour procéder au nettoyage, on doit multiplier la surface nette par un coefficient afin de connaître la surface totale
          disponible pour la filtration.        
        - Les coefficients à appliquer sont les suivants:      
         
     
         
        - Pour les filtres à air pulsé dont les éléments restent généralement en ligne durant la phase de nettoyage, les surfaces
          de filtration nette et brute sont égales.        
        - Enfin, pour refermer ce chapitre, voici un tableau donnant le nombre de sections nécessaires en fonction de la surface
          de filtration:        
         
     
         
       3.10.3 Perte de charge:        
        - La perte de charge d'un dépoussiéreur est bien entendu un facteur à prendre en considération.
        - La perte de charge est souvent donnée par la formule suivante:      
         
     
           
                 
          Avec:        
          ΔP est la perte de charge totale        
          ΔPf est la perte de charge du média filtrant        
          ΔPp est la perte de charge du gateau de matière      
          ΔPs est la perte de charge de la structure du filtre      
        - On néglige souvent ΔPs et on a alors:        
         
     
           
                 
        - Comme le flux de gaz a lieu à un nombre de Reynolds bas (Re = 1), on peut appliquer la loi de Darcy (*) et on a:
         
     
           
                 
                 
          Avec:        
          ΔP est la perte de charge totale        
          Df est la profondeur ou l'épaisseur du média filtrant      
          Dp est la profondeur ou l'épaisseur du gateau de matière enrobant le média filtrant  
          η est la viscosité du gaz        
          V est la vitesse de filtration        
          Kf est la perméabilité du média filtrant        
          Kp est la perméabilité du gateau de matière enrobant le média filtrant    
          (*) La loi de Darcy  s'intéresse à l'écoulement dans les milieux poreux      
        - Comme la chute de pression du média filtrant est plus ou moins constante, la perte de charge totale du filtre dépend
          directement de l'épaisseur de matière autour, qui augmente avec le temps.    
        - Petite illustration du phénomène:        
         
     
         
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