Étude de la régénération par jet-pulsé des cartouches filtrantes colmatées par des particules ultrafines métalliques - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2021

Pulse-jet cleaning of filter cartridges clogged with ultrafine metallic particles

Étude de la régénération par jet-pulsé des cartouches filtrantes colmatées par des particules ultrafines métalliques

Abstract

Metallurgical processes such as thermal spraying, metal cutting and arc welding emit high concentrations of ultrafine metallic particles, number concentrations that can reach 108 particles.cm-3 with diameters less than 100 nm. The efficient removal of these particles is of importance to ensure air quality in work places and to prevent their release into the environment due to their toxicity. Filtration of ultrafine metallic particles is currently problematic. Negative feedbacks have been made about the inefficient cleaning and the rapid clogging of filters. Failing to clean the filters surface implies that a recurrent replacement is required, which can be very expensive. This study is focused on evaluating the pulse jet cleaning efficiency and improving the regeneration of filters by the use of the precoating technique, which consists of protecting the filter surface with a layer of micron-sized particles that is easily discharged. Experiences are conducted using a pilot thermal metal spraying process by electric arc that allows reproducing the real conditions encountered at an industrial scale, on flat and pleated filters. The influence of different parameters on the cleaning efficiency is studied: deposited mass, air cleaning pressure, aging of the filter cake, filter surface treatment, precoating application, the pleat number and the cleaning mode. Results revealed the strong adhesion of the nanostructured filter cake to filter surface, the cleaning efficiency does not surpass 30 %. The application of precoating allowed to significantly improve the cleaning efficiency to reach 90 % and to stabilize the filtration process. The use of this technic was validated using pleated filter cartridges.
Les procédés métallurgiques comme la projection thermique, la découpe des métaux et la sidérurgie génèrent des concentrations élevées en particules ultrafines métalliques de l’ordre de 108 particules.cm-3 avec des particules de diamètre inférieur à 100 nm. Ces particules représentent une menace pour la santé des travailleurs dans les milieux professionnels et ne peuvent pas être rejetées dans l’environnement à cause de leur toxicité. La filtration des particules ultrafines métalliques est actuellement problématique. Des observations du terrain ont révélé un colmatage rapide et irréversible des filtres. Ceci implique que les filtres doivent être remplacés régulièrement, ce qui engendre un coût supplémentaire pour les industriels. Afin d’apporter une solution à la problématique posée, cette thèse s’intéresse à évaluer l’efficacité de décolmatage par jet pulsé et améliorer la régénération des filtres en utilisant la technique de précoating, qui consiste à protéger la surface des filtres par une couche de particules microniques facilement décolmatable. Les expériences ont été réalisées sur un pilote de projection thermique à arc électrique, qui permet de reproduire les conditions réelles rencontrées en industrie, sur filtres plans et cartouches plissées. L’influence de différents paramètres sur l’efficacité de décolmatage par jet pulsé a été étudiée : masse déposée, pression de l’air de décolmatage, vieillissement du gâteau de filtration, traitement surfacique du filtre, application du précoating, plissage des cartouches et le mode de décolmatage. Les résultats ont montré la forte adhésion du gâteau de filtration composé de nanoparticules métalliques à la surface du filtre, l’efficacité de décolmatage ne dépasse pas 30 %. L’application du précoating a permis d’améliorer l’efficacité de décolmatage pour atteindre 90 % et de stabiliser le processus de filtration. L’applicabilité de cette technique sur cartouches plissées a été validée.
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tel-03632933 , version 1 (06-04-2022)

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  • HAL Id : tel-03632933 , version 1

Cite

Nassim Khirouni. Étude de la régénération par jet-pulsé des cartouches filtrantes colmatées par des particules ultrafines métalliques. Génie des procédés. Université de Lorraine, 2021. Français. ⟨NNT : 2021LORR0194⟩. ⟨tel-03632933⟩
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