Réduction du voûtage dans les trémies de dépoussiéreur

La taille et l’efficacité de filtration des dépoussiéreurs sont fréquemment discutées au moment de la sélection des composants matériels, mais un problème rarement abordé est la nécessité pour les matériaux recueillis d’être facilement transférés de la trémie vers un tambour, une benne ou un sac terminal. Pourtant, l’élimination du phénomène de voûtage dans les trémies de dépoussiéreur évite un vrai casse-tête en termes de maintenance. 

Les dépoussiéreurs à manches et à cartouche se servent des trémies pour diriger les poussières recueillies vers des bacs de stockage ou des systèmes de transport des poussières. Les trémies de dépoussiéreur ne sont pas destinées à stocker les matériaux recueillis, et quand ceux-ci ne peuvent plus être déversés, les performances du dépoussiéreur en pâtissent et le problème devient très gênant pour la maintenance.

Dans une trémie de dépoussiéreur, de nombreuses variables peuvent provoquer le voûtage, ce phénomène agaçant par lequel les poussières s’agglomèrent dans un endroit non désiré et bloquent le déversement. Le voûtage finit par piéger les poussières dans la trémie et peut hausser la perte de charge dans le dépoussiéreur à un niveau inacceptable, celles-ci ne pouvant plus quitter le dépoussiéreur de manière normale. Cette note traite des causes les plus communes de voûtage dans les trémies et propose des suggestions pour en limiter le risque. Elle vous permettra de discuter de ce sujet avec votre fournisseur de dépoussiéreurs au début de votre projet, au moment où c’est le plus important.

Les quatre variables suivantes sont les causes principales du voûtage dans les trémies de dépoussiéreur :

1. Caractéristiques des poussières
2. Conception de la trémie
3. Maintenance et taille de la vanne rotative
4. Condensation/humidité

Caractéristiques des poussières et conception de la trémie

Même les poussières fines et sèches peuvent avoir des caractéristiques qui les rendent plus difficiles à diriger à l’intérieur d’une trémie de dépoussiéreur. Certaines poussières s’agglomèrent entre elles, tandis que d’autres adhèrent fortement sur les côtés de la trémie et ne se déversent pas librement par l’ouverture.

La sciure de bois est un excellent exemple de poussières extrêmement fibreuses dont les fibres ont tendance à s’agglomérer les unes aux autres. Lorsque l’ouverture d’une trémie est relativement petite, les fibres de la sciure de bois peuvent s’agglomérer et recouvrir l’ouverture. Lorsqu’une voûte se forme et bouche l’ouverture, la trémie commence à se remplir de poussières. Dans les cas extrêmes, les poussières peuvent s’accumuler jusqu’au carter du dépoussiéreur avant que vous ne preniez conscience de la situation.

Le voûtage pose souvent des problèmes, car il n’apparaît qu’après l’installation et la mise en service d’un dépoussiéreur. À ce stade, la correction du problème peut devenir très coûteuse. L’analyse des caractéristiques des poussières dès le début du projet permet de faire des choix de conception qui limitent le risque de voûtage.

Les caractéristiques des poussières peuvent orienter l’utilisateur vers des solutions qui réduisent le risque de voûtage. Parmi les exemples : Agrandissement de l’ouverture de décharge, remplacement des angles vifs de la trémie par des rayons de courbure, ou même utilisation de trémies plus longues ou pentues afin de limiter la rétention de poussières.

Souvenez-vous que les trémies de dépoussiéreur ne sont pas destinées à stocker les poussières ; cela ne signifie cependant pas qu’elles ne connaîtront pas un surplus de poussières, par exemple lors d’une marche dégradée du procédé ou même d’un nettoyage hors ligne intentionnel. Cet excédent de poussières imposera à la trémie de dépoussiéreur de servir de stockage temporaire pour les poussières. Ces situations transitoires peuvent amener des quantités importantes de poussières dans la trémie, mais celles-ci doivent se déverser rapidement et efficacement de la trémie pour ne pas dégrader les performances globales du dépoussiéreur.

L’utilisation de trémies plus pentues peut réduire le risque de voûtage en limitant la quantité de poussières susceptibles de s’accumuler sur les parois latérales de la trémie. Toutes les poussières sont caractérisées par un angle de glissement correspondant à l’angle maximal par rapport à l’horizontale à partir duquel les poussières vont s’écouler. En connaissant cette valeur, on peut construire une trémie munie de pentes internes suffisamment importantes pour que les poussières puissent s’évacuer librement vers la sortie.

Même des poussières sèches et fines peuvent créer un voûtage à la sortie d’une trémie si elles s’agglomèrent dans cette zone. Il est important de s’assurer que l’ouverture de décharge est assez large et que les pentes internes de la trémie sont suffisamment prononcées pour créer une pression qui évite la formation d’un voûtage. 

Ce point est encore plus fondamental si une vanne rotative est montée côté déversement de la trémie. La présence d’une vanne rotative limite le taux de décharge de la trémie, et une accumulation de poussières peut se produire pendant quelques instants dans la trémie pendant sa décharge. Selon la durée d’empoussièrement et l’épaisseur des poussières, un pont peut se former pendant que la vanne rotative fonctionne.

N’acceptez pas systématiquement les trémies standard qui vous sont proposées avec un dépoussiéreur. Prenez le temps de vérifier les caractéristiques des poussières et n’hésitez pas à demander des modifications de conception et des options. Il est beaucoup plus facile de le faire au début d’un projet.

Taille et maintenance de la vanne rotative

La fonction principale d’une vanne rotative est d’assurer l’étanchéité à l’air sur l’ouverture de décharge d’une trémie de dépoussiéreur. Les vannes rotatives sont fréquemment installées entre la sortie de la trémie et un convoyeur ou une benne de décharge. Même si la vanne rotative ne semble pas cruciale dans la performance globale d’un dépoussiéreur, elle peut engendrer beaucoup de problèmes si elle n’est pas correctement dimensionnée et/ou correctement entretenue.

La plupart des dépoussiéreurs fonctionnent en dépression ; si les pales de la vanne rotative sont usées, cela peut provoquer une fuite d’air dans l’ouverture de décharge de la trémie du dépoussiéreur. Que le dépoussiéreur soit installé en intérieur ou en extérieur, cette fuite d’air peut provoquer un voûtage selon différents mécanismes. La fuite d’air peut introduire dans la trémie de l’humidité externe au dépoussiéreur. Des poussières sèches peuvent ainsi devenir collantes ou commencer à se compacter. Même si les poussières restent sèches, la fuite d’air peut empêcher les poussières recueillies dans la trémie de se déverser librement dans la vanne rotative. Cette fuite d’air provoque alors une accumulation de matières dans la trémie et augmente les risques de réentraînement des poussières, d’augmentation de la perte de charge et/ou de réduction de la durée de vie du filtre. Le corps de la vanne et les pales du rotor d’une vanne rotative doivent être régulièrement contrôlés pour rechercher une usure éventuelle et remplacés selon un échéancier déterminé.

Le dimensionnement d’une vanne rotative est généralement relativement simple ; sa capacité est choisie de manière à garantir qu’elle peut accepter un taux de décharge nominal et continu de poussières. Le sous-dimensionnement d’une vanne rotative est habituellement involontaire, le concepteur oubliant de prendre en compte les quantités plus importantes de poussières pouvant parvenir à la trémie en conditions dégradées du procédé ou à la suite d’un nettoyage pendant un temps d’arrêt. Le concepteur peut même oublier que les poussières recueillies tombent souvent dans la trémie immédiatement après la coupure du ventilateur d’échappement. 

Dans l’hypothèse où des poussières peuvent tomber après la coupure du ventilateur, la vanne rotative doit être dimensionnée de manière à accepter des taux de décharge de poussières plus élevés. Si le concepteur a prévu que la vanne rotative s’arrête en même temps que le ventilateur, les poussières qui tombent dans la trémie se retrouvent piégées jusqu’au redémarrage du système. Cela peut provoquer un voûtage ainsi que d’autres problèmes. Il est impératif de temporiser l’arrêt de la vanne rotative afin de s’assurer que la trémie est complètement vide, que ce soit en intérieur ou en extérieur.

Au risque de nous répéter, la taille standard de la trémie de décharge est très souvent insuffisante vis-à-vis des caractéristiques des poussières. Gardez bien à l’esprit que l’écoulement fluide des poussières peut s’interrompre si elles commencent à se compacter. Pensez également à maintenir une ouverture de décharge importante sur les trémies.

Les derniers modèles de vannes rotatives intègrent une grille côté refoulement pour empêcher le personnel d’accéder à la vanne. Malheureusement, ces grilles ont tendance à ralentir le flux des poussières en sortie de la vanne rotative et, en fonction des caractéristiques des poussières, il convient de vérifier les problèmes potentiels de voûtage que ces grilles peuvent provoquer.

Condensation/humidité

Certaines poussières ont des propriétés hygroscopiques. Cette caractéristique peut être décrite comme une tendance des poussières à se compacter et retenir l’humidité. Cela peut poser un problème si de l’humidité est présente dans la trémie. Si des poussières hygroscopiques se déversent dans la trémie, le flux peut en être modifié en présence d’humidité et subir les mêmes problèmes de voûtage que ceux précédemment décrits.

Outre le risque de pénétration d’humidité par l’ouverture de décharge de la trémie, il est également possible que l’humidité se condense sur la surface interne de la trémie d’un dépoussiéreur qui a été arrêté pendant un certain temps. Cela se produit fréquemment lorsque les dépoussiéreurs sont situés à l’extérieur, mais cela peut également se produire dans les usines où l’air n’est pas traité.

Avec les variations de température, l’air chaud du procédé pénètre dans le dépoussiéreur, ce qui fait se condenser l’humidité sur la paroi interne de ce dernier s’il n’est pas isolé. L’humidité condensée peut réagir avec les poussières sensibles, qui tendent alors à adhérer aux parois de la trémie. Ce phénomène réduit le libre écoulement des poussières et peut générer un voûtage. Il se produit la même chose si des poussières peuvent se maintenir dans la trémie lorsqu’une vanne rotative est arrêtée en même temps que le ventilateur d’échappement. La condensation peut modifier les caractéristiques d’un flux de poussières.

Lorsque les dépoussiéreurs sont situés dans des zones propices à la condensation, comme en extérieur dans les climats froids, le ventilateur d’échappement doit commencer à faire circuler l’air à travers le dépoussiéreur pour chauffer le carter de celui-ci et la trémie avant que les poussières ne soient aspirées dans le dépoussiéreur. Le ventilateur d’échappement doit également fonctionner pendant un court laps de temps après que les poussières ont cessé de pénétrer dans le dépoussiéreur, afin de s’assurer que les surfaces du dépoussiéreur restent chaudes jusqu’à ce que toutes les poussières aient été évacuées de celui-ci. Ces précautions évitent la formation de condensation pendant un démarrage à froid ou un arrêt. Vous pouvez aussi envisager une isolation si le dépoussiéreur est soumis à des variations de température.

Autres précautions pour éviter le voûtage dans Ia trémie

D’autres actions peuvent contribuer à réduire le risque de voûtage dans la trémie, comme la pose :

• de détecteurs de vitesse nulle pour surveiller la rotation du rotor de la vanne rotative, et
• d’indicateurs de niveau dans la trémie pour fournir un signal précoce en cas d’accumulation dans celle-ci. Ces options sont relativement peu coûteuses, notamment au regard des problèmes qu’elles permettent d’éviter.

La connaissance des causes de formation du voûtage est essentielle pour pouvoir juguler ce phénomène perturbant. Ces informations vous permettront d’évoquer le risque de voûtage lors de vos discussions d’avant-projet avec les fournisseurs de dépoussiéreurs. Des poussières collantes ou humides peuvent nécessiter des trémies avec des pentes plus prononcées, l’application en usine d’un revêtement anti-adhérent sur l’intérieur de la trémie, ou les deux solutions. En présence de poussières sèches, fines, agglomérantes et hygroscopiques, il faudra sans doute augmenter l’ouverture de décharge de la trémie et choisir une vanne rotative de plus grande taille. On pourra même envisager une isolation externe s’il y a un risque de condensation dans la trémie.

Les problèmes de voûtage ne sont généralement pas liés à la taille du dépoussiéreur ou à l’efficacité de la filtration, mais le phénomène entraîne néanmoins une perte de production. La bonne nouvelle est que le voûtage dans les trémies peut être limité dans de nombreux cas en choisissant très tôt une bonne configuration de dépoussiérage et un système adapté de décharge de la trémie.