Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L'épuration des gaz et des fumées, qu’il s’agisse d’un dépoussiérage ou d’un dévésiculage, est un problème qui revient dans grand nombre de procédés industriels (génération d’énergie, secteur pétrolier, cimenteries…). L’équipement pour la séparation de vésicules liquides ou de particules solides doit répondre aux exigences en termes de performances, de coûts opératoires, d'investissement et doit être compatible avec les contraintes du procédé. Ce choix est complexe, déjà parce qu’il implique la connaissance de la nature de la suspension et des caractéristiques des séparateurs, mais aussi parce qu’il doit respecter les réglementations de plus en plus imposantes en matière de dépollution.
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Bernard SIRET : Ingénieur de l’École supérieure de physique et de chimie industrielles (ESPCI) - Directeur Recherche et Développement LAB SA
INTRODUCTION
Dans différents secteurs industriels se pose le problème de l'épuration des gaz et des fumées.
Que ce soit dans le secteur de la génération d'énergie ou chaque fois que l'on brûle un combustible fossile (charbon, fuel ou émulsions), dans le secteur pétrolier (par exemple, les unités de cracking catalytique FCC), dans le secteur industriel (cimenteries, fusion d'aluminium…), on est confronté à un problème de dépoussiérage ou de dévésiculage soit direct car les fumées contiennent déjà les vésicules à éliminer, soit secondaire parce qu’une opération d'épuration d'un polluant gazeux comme le SO2 a généré un aérosol ou un entraînement vésiculaire qu'il faut traiter. La sélection d'un équipement ou d'un procédé de dépoussiérage/dévésiculage délivrant les performances requises pour respecter des réglementations de plus en plus sévères devient un exercice délicat dans lequel les chances de se tromper ne sont pas négligeables. L'étude et le choix rationnel d'un système de dépollution des gaz supposent une connaissance du problème à traiter, c’est-à-dire de la nature de la suspension et des caractéristiques des différents séparateurs considérés. L'article qui suit a pour ambition de fournir à l'homme de l'art des informations concises et utiles qui l'aideront à faire son choix. Dans tous les cas, une étude plus fine que ce qui est possible avec les seules informations données ici est nécessaire avant toute sélection définitive.
On définit sous le nom de dépoussiérage toute action ou procédé dans lequel une fumée ou un gaz est débarrassé par une séparation gaz/solide d'une fraction substantielle des solides qu'il véhicule. Les appareils ou équipements effectuant cette tâche sont nommés dépoussiéreurs ou séparateurs de poussières. Sont exclus de cette définition les filtres à très haute efficacité pour salles blanches, en milieu médical ou nucléaire par exemple.
On définit sous le nom de dévésiculage toute action ou procédé dans lequel un flux gazeux est débarrassé par une séparation gaz/liquide d'une fraction substantielle des gouttelettes qu'il véhicule. Les appareils ou équipements effectuant cette tâche sont nommés dévésiculeurs.
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Dispersion des fumées
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8. Autres séparateurs
De nombreux autres types de séparateurs, qui sont souvent une variante des principaux types considérés dans les paragraphes précédents, ont été proposés.
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Filtration tangentielle
Dans ce système (figure 35), qui présente des analogies avec ce qui se fait en ultrafiltration, seule une partie du gaz va passer au travers d'un média filtrant. Les particules sont d'abord collectées sur le média, puis réarrachées sous forme d'agrégats qui vont être plus facilement séparés par un cyclone. Cette idée, émise par les chercheurs de l'université de Haute-Savoie, a été reprise par le CEA. Il n'y a pas de réalisation à grande échelle.
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Grossissement des particules
On peut tenter de faire grossir les particules avant de les capter. Cela n'est pas vraiment du dépoussiérage mais plutôt un conditionnement préalable. Plusieurs techniques ont été proposées, mais aucune n'est pleinement satisfaisante. On peut :
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soit utiliser des sons ou des ultrasons pour agglomérer les poussières. Des travaux ont été faits dans ce sens à l'université du Texas, mais les puissances sonores à mettre en œuvre dépassent 150 dB, ce qui pose un problème technologique à grande échelle, et un problème d'émissions sonores, car la gamme de fréquences la plus active est dans le domaine audible ;
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soit injecter de la vapeur d'eau. Si les gaz sont assez chargés en humidité au départ, la vapeur va se condenser sur les particules déjà présentes et les faire croître. Malheureusement, les quantités de vapeur à utiliser sont souvent prohibitives.
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Séparateurs centrifuges
Des séparateurs centrifuges avec un rotor mécanique actif sont proposés, un peu sur le principe des machines tournantes utilisées en séparation liquide/solide. La figure 36 présente un type de rotor proposé. Les fumées sont alimentées par le haut, vont vers l'extérieur et passent à travers des disques. Le mouvement de rotation et la force centrifuge maintiennent les particules à l'extérieur.
Toutes ces approches, qui ont un intérêt pour des secteurs bien particuliers ou des régions opératoires extrêmes en pression ou en température devront...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Perry’s Chemical Engineering Handbook, - 6e édition.
-
(2) - BUONICORE, DAVIS - Air Pollution Engineering Manual. - Air and Waste Management Association, ISBN 0-442-00843-0.
-
(3) - ALLEN (T.) - Particle size measurement. - Chapman & Hall, Londres (1974) (1981).
-
(4) - LEVI, BELYAEV - Techniques for the collection of representative aerosol samples. - Journal of Aerosol Sciences 5, p. 325-338.
-
(5) - EUROVENT 4/3 - « Détermination de la teneur en poussières dans un écoulement gazeux canalisé ; méthode manuelle avec critère de performances ». - 2e édition (mai 1993).
-
(6) - Perry’s Chemical Engineering Handbook. - 7e édition (chapitre 17).
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...
NORMES
-
Émissions de sources fixes. Détermination de la faible concentration en masse de poussières. Partie 1 : méthode gravimétrique manuelle Indice de classement : X43-333-1. - NF EN 13284-1 - 05-2002
-
12-2004 Émissions de sources fixes. Détermination des faibles concentrations en masse de poussières - Partie 2 : systèmes automatiques de mesure. Indice de classement : X43-333-2. - EN 13284-2 -
http://www.p2pays.org/ref/01/00745.htm
HAUT DE PAGEAPAVE Association de propriétaires d’appareils à vapeur et électriques.CETIAT Centre technique des industries aérauliques et thermiques (Villeurbanne) -
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