Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
05~'
L'invention concerne une installation de filtration
d'un flux de fluide contaminé utilisant un mat~riau granulé
capable d'absorber ou d'adsorber les contaminants et renouvela-
ble pneumatiquement, du type comprenant au moins un caisson de
filtration muni intérieurement d'au moins un lit filtrant sen-
siblement vertical, rempli dudit matériau et traversé par le
flux du fluide, d'un compartiment de chargement et d'un compar-
timent de déchargement situés respectivement à la partie haute
et à la partie basse du caisson, chacun communiquant avec le lit
filtrant et un dispositif de transfert pneumatique pour charger
et décharger ledit lit par l'intermédiaire des dits comparti-
ments.
Des installations de ce type sont utilisées principa-
lement dans les industries nucléaires et de génie chimique pour
débarasser leurs rejets des radio-iodes, généralement consti-
tués par de l'iode élémentaire et de l'iodure de méthyle, ou
des gas toxiques ~ui les contaminent.
Le matériau granulé qui a pour fonction de pi~ger, par
adsorption ou par absorption, ces contaminants, est constitué
en général par du charbon actif ou des zéolit~es dont la durée
d'utilisation est limitée~ Il doit donc, pour conserver son
efficacité, être renouvelé périodlquement, ce qui oblige à des
opérations de d~chargement et de rechargement des lits ménagés
dans les caissons de filtration. Ces opérations posent des
problèmes de sécurité, en raison du danger que constitue un
matériau contaminé, et des problèmes de manutention de ce maté- -
riau, qu'il soit contaminé ou non.
Il importe par ailleurs, pour une efficacité maxima-
le, que le matériau ait une granulométrie et un tassement homo-
gènes. Or, les op~rations de chargement ont une in~luence di-
recte sur la granulom~trie et les conditions de tassement.
.
os~
; Les systèmes connus utilisant une trémie de charge-
ment mobile qui est alimentée pneumatiquement et qui se déplace
au dessus des lits pour les remplir successivement, obligent à
ouvrir le caisson en partie haute, alors qu'il peut être conta-
miné même s'il est débarassé du charbon pollué, et nécessitent
la présence d'un homme sur ledit caisson pour manipuler la tré-
mie.
Les systèmes connus de transfert pneumatique, dans
lesquels le matériau granulé est pulsé directement dans le cais-
son, s'ils échappent aux objections sus-mentionnées, présentent
certains autres inconvénients:
Ces systè~es comportent une tuyauterie disposée à
la partie supérieure du caisson et munie, à sa partie inférieu-
re, d'ouvertures par lesquelles le matériau est refoulé en vrac
dans chacun des lits: Cette projection du matériau n'est pas
favorable à une répartition homogène. Pour améliorer cette répar-
; tition, on agite le mat~riau au moyen de vibrateurs qui doivent
fonctionner pendant toute l'opération de chargement et qui ne
permettent pas d'obtenir un tassement aussi satisfaisant que
celui obtenu par un remplissage en chute libre, de plus lesgrains buttent contre les parois des lits, ce qui le~ brise en
partie et modifie leur granulométrie en entra~nant la formation
de poussières qui sont pulsées dans les lits en même temps que
les grains eux-mêmes. Enfin ces systèmes nécessitent un re-
tournement du fût dans lequel le matériau est livr~ et l'adap-
tation, à la base de ce fût, d'une trémie spéciale.
Le déchargement du matériau peut être fait, dans ces
systèmes connus, au moyen d'une sonde aspirante introduite à la
partie basse du caisson et qui, lorsqu'elle est retirée, est
dangereusement contaminée.
La présente invention a pour but d'éviter les incon-
--2--
vénients mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire d'effectuer un re-
nouvellement du matériau filtrant assurant les meilleures con-
ditions d'homogénéité des lits, sans risque de contamination et
elle propose à cet effet une installation dans laquelle le com-
partiment de chargement est muni d'une paroi de ~ond horizonta-
le perforée, prévue pour laisser passer les granulés du maté-
riau, et comporte au moins une buse d'injection d'axe sensible-
i ment horizontal traversant l'une de ses parois d'extrémité et
alimentée par le dispositif de transfert, ladite buse et ledit
dispositif étant prévus pour projeter le matériau jusqu'à at-
teindre l'extrémité opposée dudit compartiment de chargement,
de sorte qu'il s'acc~mule sur ladite paroi de fond, puis la
traverse par gravité pour remplir le lit ~iltrant.
La buse projette le matériau non pas dans les lits
directement, mais dans le compartiment supérieur s~paré du reste
du caisson par une plaque per~or~e, dont les perforations sont
dimensionnées en fonction de la granulom~trie du matériau. Ce
dernier est pulsé jusqu'au fond du compartiment où il arrive
avec une vitesse nulle, il s'accumule sur la tole perforée
20 puis la traverse et tombe en chute libre dans les lits, assurant
ainsi un tassement homogène. Les perforations de la paroi peu- ~
vent avoir une forme quelconque (trous cixculaires ou ovales, ~ ;
fentes, etc...).
Selon une autre caractéristique de l'invention, dans
le cas général d'un caisson à lits multiples, la buse a son
axe perpendiculaire audit plan et situé sensiblement dans le
plan de symétrie vertical commun aux dits lits.
La matériau qui remplit le fond du compartiment de
chargement est réparti de façon symétrique sur la pla~ue per-
forée et alimente les lits successivement, à partir de celuiqui est le plus éloigné de la buse.
Selon encore une au~re caractéristique de l'inven-
tion, le compartiment de déchargement précité est muni, en son
fond, d'une tr~mie au moins présentant la forme d'un dièdre
dont l'arête est inclinée par rapport à l'horizontale en direc-
tion d'un raccord de vidange situé à la base dudit compartiment.
Cette trémie présente une douhle pente et permet la
vidange du compartiment de déchargement par un simple orifice.
Selon une caractéristique de l'invention, le disposi-
tif de transfert pneumatique comporte des moyens d'aspiration
du matériau granul~ prévus pour être reliés aux compartiments
de chargement ou de déchargement et des moyens de refoulement
prévus pour être rel~és au compartiment de chargement.
Le dispositif de transfert est donc utilisable à la
fois pour le chargement et pour le déchar~ement et ceci sans
les risques de contamination inhérents aux systèmes connus.
Toujours selon l'invention, les moyens d'aspiration
comportent un dispositif de dépoussi~rage centrifuge muni d'un
premier orifice de sortie pour l'air chargé de poussières et ~-
d'un second orifice de sortie pour les granul~s et des moyens
générateurs de vide reliés, par l'intermédiaire d'un filtre à
poussière, à ladite première sortie.
Le d~poussiérage du matériau avant son introduction
dans le caisson évite l'introduction de poussières dans le ~-
caisson et par conséquent dans le circuit de ventilation et
assure une bonne homogénéité des lits filtrants.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront au cours de la des~ription qui suit.
Dans les dessins annex~s donn~s à titre d'exemple non
limitatif:
La figure 1 est une vue schématique en élévation!
avec arrachements partiels, d'une installation selon l'inven-
, : ,
:. , . , .: ; ,, ~ . : - , ,
1~ ,,
tion fonctionnant en chargement,
la figure 2 est une vue de dessus de ladite ins-
tallation,
la figure 3 est une coupe selon la ligne III - III de
la figure 1,
la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, mai~
l'installation fonctionnant en déchargement;
` la figure 5 est une vue partielle de dessus de l'ins-tallation, montrant une variante de réalisation du compartiment
de chargement- ~
la figure 6 est une vue partielle en élevation, mon-
trant une variante de réalisation du compartiment de décharge-
ment,
la figure 7 est une coupe selon la ligne VII - VII de
la figure 6. -
Selon le mode de réalisation repr~senté aux figures
1 à 4, l'installation comporte essentiellement un caisson de
` filtration 100, destiné à débarrasser un flux d~'air des conta-
minants radioactifs, et un dispositif de transert pneumatique
200 qui sert au ~hargement et au déchargement du caisson 100 en
matériau granulé, constitu~ par un charbon activé qui adsorbe
les dits contaminants.
Le cais~on 100 comprend une partie centrale ou adsor-
beur 110 de part et d'autre duquel sont situ~es une chambre
d'admission de l'air contaminé 120 et une chambre de sortie de
l'air épuré-130, ces deux chambres communiquant d'une part avec
l'adsorbeur et d'autre part avec l'ext~rieur par des ouvertures
121 et 131 respectivement.
L'adsorbeur 110 est muni intérieurement de cloisons
verticales et parallèles 111, perforées ou grillagées, qui d~-
: terminent, entre elles, des lits filtrants parallélépipédiques
,.
--5--
56
112 destinés à être remplis de charbon actif, ces lits alter-
nant avec des passages 113 pour la circulation de l'air à
~purer. Un de ces passages 113 sur deux, par exemple 113a,
communique directement, par une de ses extr~mit~s, avec la cham-
bre 120, son extrémité opposée pouvant être munie d'un témoin
tel que 114 qui empeche sa communication directe avec la cham-
bre 130, tandis que l'autre passage, par exemple 113 b, est
séparé de la chambre 120, mais communique par contre avec la
chambre 130, de sorte que l'air qui pénètre dans la chambre
120 ne peut pénétrer dans la chambre 130 qu'après avoir tra-
versé un lit filtrant 112. Les flèches Fl illustrent la tra- -
jectoire de l'air. ~e caisson 100 comporte un compartiment de
chargement 140 et un compartiment de déchargement 150, situés
respectivement au dessus et au dessous de l'adsorbeur 110 et
communiquant tous deux avec les lits 112.
Le compartiment de chargement 140 est muni, en ssn
fond, d'une paroi perfor~e horizontale 141, dont les perfora- -
tions sont dimensionnées de fa~on à laisser passer le matériau,
; donc en fonction de sa granulométrie qui est g~néralement de
l'ordre de 1,5 a 4 mm. Le compartiment 140 est muni également
d'une buse 142 d'injection du matériau située au dessus de la
paroi perforée I41 et traversant l'une de ses deux parois ver-
ticales, 143a, qui sont parallèles aux cloisons 111.
La buse 142 a son axe sensiblement horizontal et si-
tué dans un plan de symétrie vertical commun à tous les lits,
de façon que le matériau granulé projeté se répartisse symétri-
quement et régulièrement sur la paroi 141.
Le compartiment de d~chargement 150 est muni d'une
tr~mie de vidange 151, en forme de dièdre, d'ouverture ~, dont
l'arête 152 présente une pente d'angle ~, ascendante en allant
de la paroi antérieure 150a dudit compartiment à sa paroi pos-
56
térieure 150b et qui est située également dans le plan de sy-
m~trie vertical des lits. Les angles ~ , ~ sont choisis en
fonction des caractéristiques du matériau: pour un charbon
actif de densité 0,5 et de granulométrie comprise entre 1,5 et
4 mm, ces angles sont de préférence les suivants:
= 15
= 140
La trémie 151 communique, à qa partie basse, avec un
raccord de vidange obturable 153, relevé par un coude de 45
environ pour éviter toute perte de charbon lors de l'ouverture
du bouchon servant à l'obturer, et muni d'un orifice d'admis-
sion d'air 154. El~e est munie en outre d'un vibrateur 155,
destiné à faciliter, en fin de vidange, l'évacuation du char-
hon vers le raccord de vidange 153.
De part et d'autre de l'adsorbeur 110 et à la partie
basse de ce dernier, donc dans les chambres 120 et 130, sont
disposées deux gouttières ou goulottes de récupération des
poussières 160, inclinées par rapport à l'horizontale d'un angle
~! gensiblement égal à l'angle ~ de l'arête de la trémie, et qui
communiquent avec un collecteur 161, muni d'un raccord d'eva-
cuation 162. Ces goulottes collectent les poussières qui peu-
vent pén~trer dans les passages 113 et s'accumuler à leur par-
tie inférieure.
Le dispositif de transfert pneuma~ique 200 comporte
des moyens d'aspiration du matériau, utilisables soit pour
charger soit pour décharger le caisson et des moyens de re-
foulement utilisables pour le charger, ces moyens ~tant montés
sur un support roulant 201 et se pré~entant donc comme une
unit~ amovible.
Les moyens d'aspiration comportent un organe généra-
teur de vide 210, par exemple un surpresseur à engrenages ou
,,:
centrifuge,entraîné en rotation par un moteur 220, un disposi-
tif de dépoussiérage centrifuge 240 et un caisson-filtre 250 de
type connu, par exemple formé d'un filtre absolu et d'une cham-
bre de sédimentation, ce dépoussi~reur et ce caisson-filtre
étant reliés en série, par l'intermédiaire de conduits 241 et
251, à l'entrée d'aspiration du g~nérateur 210, tandis que les
moyens de refoulement sont constitués par un éjecteur ou organe
de mise en vitesse 260, alimenté en air surpressé par la sortie
de surpression du générateur 210, et prévu pour être relié à
la buse 142.
Pour évacuer l'air admis dans le caisson au cours du
chargement et pour é~acuer les poussières recueillies par les
goulottes 160, on raccorde l'orifice 162 du collecteur 161 à un
aspirateur industriel 163 qui entraîne cet air et ces poussiè-
res (la flèche F3 indique leur trajectoire)~
Le d~poussiéreur 240 est constitu~ par un séparateur
242, sensiblement cylindrique et de section circulaire, compor-
tant un orifice d'entrée 243, d~bouchant tangentiellement, de
fa~on à imposer aux granulés un mouvement tourbillonnaire, et
une tole perforée interne 244, en forme de tronc de cône, pré-
vue pour ne laisser passer que les très fines particules de ma-
tériau. La tQle 244 divise le séparateur en une chambre péri-
phérique de collection des poussières 245 et en une chambre
centrale 246 de retenue des granulés munies ~'un premier ori-
, fice de sortie 245a pour la chambre périphérique 245, relié au
conduit 241, et d'un second orifice de sortie 246a pour la cham-
bre centrale 246. Le dépoussiéreur comporte également une
écluse 247 qui est située à la base du séparateur 242 qui com-
minique avec l'orifice 246a et est munie int~rieurement d'ai-
lettes rotatives 248 entraînées par un moteur (non représenté)
à une vitesse qui est fonction du d~bit de matériau désiré.
_~_
Cette écluse joue le rôle d'une pompe volumétrique qui fait
passer les granulés dépoussiér~s du circuit d'asp-ration en
dépression au circuit de refoulement en surpression.
L'~jecteur 260 comporte une entrée 261 pour les gra-
nul~s, aliment~e par l'~cluse 247, une entrée 262 pour l'air re-
foul~ par le générateur 210 et un orifice de sortie 263, pour les
granulés re~oulés par l'air surpressé.
Le dispositif de transfert Z00 comporte encore des
moyens d'adduction du matériau propre et des moyens d'adduc-
tion et de stockage du matériau contaminé, ces moyens étant
utilisés respectivement pour le chargement et le déchargement
du caisson.
Les moyens d'adduction du matériau propre (figures 1
et 2), comportent une canne de succion 230, formée d'un tube
périphérique 231, muni d'orifices d'admission d'air 231a, et
d'un tube interne 232, concentrique au tube 231, muni d'orifices
d'admission d'air 232a ce tube 232 est ouvert à l'une de ses
extrémités 232b, ~on autre extrémité 232c étant reliée, par une
tubulure d'aspiration 233, à l'orifice 243 du dépoussiéreur
240. Les moyens d'adduction du matériau propre comportent en ~-
autre une tubulure de chargement 264 munie d'un voyant 265 et
qui relie la sortie 263 de l'éjecteur 260 à la buse 142.
Les moyens d'adduction et de stockage du matériau
contaminé, désignés par 280 (figure 4), comportent un récipient
de stockage 281 fermé par un couvercle spécial, une tubulure de
déchargement 282 munie d'un voyant 283 et reliant le raccord de
vidange 153 au récipient 281 et un conduit d'aspiration 284,
reliant ledit récipient 281 à l'entrée 243 du dépoussiéreur
240.
Pour le déchargement du caisson, il n'y a pas de
re~oulement du mat~riau, la sortie 263 de l'~jecteur est alors
raccord~e à un silencieux 265.
Le chargement en mat~riau propre se fait de la façon
: suivante (figure 1): la canne 230 étant enfoncée dans la masse
M du matériau propre contenu dans un récipient R et le moteur
220 étant mis en marche, ainsi que l'aspirateur 163 et l'écluse
rotative 247, ledit matériau est aspiré et arrive, par la tubu-
lure 233, dans le dépoussiéreur 240, lequel assure la sépara-
tion entre d'une part les poussières fines qui passent dans la
chambre 245 et sont retenues dans le filtre 250 et d'autre part
les granulés qui restent dans la chambre centrale 246, tombent
dans l'écluse 247 et sont entra1nés, par les ailettes 248, dans
l'éjecteur 260, d'où~elles sont refoulées dans la tubulure de ~-
~ chargement 264 et la buse 142. (Les flèches F2 indiquent les
trajectoires de l'air et des granulés qu'il véhicule). La buse
; 142 projette le matériau dans le compartiment 140 jusqu'à sa
paroi opposée 143b, au voisinage de laquelle les granulés arri-
vent avec une vitesse pratiquement nulle. Le mat~riau s'accu-
mule alors au fond du compartiment 140, sur la paroi perforée
141 qu'il traverse jusqu'à remplir le lit le plus ~loigné de
la buse. Il se forme donc un front de mat~riau qui avance en
direction de la buse au fur et à mesure que se remplissent les
lits. Finalement, la totalit~ des lits~sont remplis, ainsi
bien entendu que le compartiment de déchargement 150.
Grace a la paroi perforée 141, les granulés tombent
verticalement dans les lits sans être projetés contre leur pa-
rois, donc sans risque de se briser et en étant soumis aux
meilleures conditions de tassement.
Le déchargement du matériau contaminé se fait de la
façon suivante (figure 4): le moteur 220 étant en marche, le
r~servoir de stockage 281 est mis en d~pression, le matériau
est aspiré à la partie inférieure du compar-timent 150 et flui-
--10--
disé par l'air qui pénètre par l'orifice 154 et passe, par la
tubulure 282, dans ledit réservoir dans lequel il s'accumule
sans bien entendu passer dans la tubulure 284. (Les flèches F4
indiquent la trajectoire de l'air et des particules qu'il vé-
hicule).
Le vibrateur 155 est mis en service en fin de vidange
pour faciliter l'évacuation du matériau. Il est à noter que,
pendant le déchargement, le séparateur 242 et le filtre 250 sont
utilisés, mais que l'écluse 2~7 et l'éjecteur 260 ne le sont
pas.
Pendant toutes ces opérations de chargement ou de dé-
` chargement, on peut~contrôler ~acilement l'écoulement du maté-
riau grâce aux voyants 265 et 283.
` Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures ~- 1 à 4, il est supposé que la profondeur du compartiment de
`` chargement 140, c'est-à-dire la distance entre les parois 143a -~ et 143b, ne dépasqe pas la portée maximale de la buse 142. En
fait, pour un charbon actif de densit~ 0,5 et pour une vitesse
de 20 à 25m/seconde nécessaire~au transport pneumati~ue du
charbcn, la portée maximale est-de l'ordre de 2,80 m. Pour
des compartiments et par conséquent pour des caissons de profon-
deur supérieure, on prévoit plusieurs buses pouvant fonction-
ner alternativement ou simultanément.
` La figure 5 illustre le cas d'une installation com-
portant deux buses superposées 142a et 142b qui permettent
l'alimentation de caissons jusqu'à 5,20 m de profondeur.
Dans le cas de caissons de profondeur importante ~par
exemple à 2,80 m) pour éviter d'etre conduit, en raison de
l'inclinaison de la trémie, à des encombrements en hauteur ex-
cessifs pour le compartiment de déchargement 150, on peut r~a- -
liser cette tr~mie en plusieurs parties. Les figures 6 et 7
, .
~L~4~
illustrent le cas d'un caisson comportant deux trémies 151a et
151b, avec leurs arêtes 152a, 152b, chacune de ces trémies est
munie d'un vibrateur 155a, 155b, et communique avec un raccord
de vidange 153a, 153b. Le déchargement des deux trémies peut
se faire alternativement ou simultanément.
Il apparaît clairement de ce qui précède que l'instal-
lation selon l'invention assure le renouvellement du matériau
filtrant dans les meilleurs conditions de sécurité, puisque les -
personnes chargées de ce renouvellement sont à l'abri de tout
contact direct ou indirect avec le matériau contaminé, qu'elle
évite toute modification de la granulom~trie du matériau grace ~
aux conditions de sa'projection, ~oute h~térogén~ité de répar- :
tition grâce au remplissage des lits par gravit~ et tout bour- ~
rage du matériau dans la tubulure de chargement grâce à l'éclu- :
se rotative.
Cette installation réduit de plus au minimum les per- -
tes de temps en raison de la simplicité des manipulations et
assure enfin les meilleures conditions d'homogénéité et de
répartition du matériau dans les lits filtrants~
De nombreuses modifications pourraient être apportées
aux réalisations d~crites et représent~es sans pour autant sor-
tir du cadre de l'invention~
-12-
