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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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Principaux facteurs caractérisant un problème de dépoussiérage
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10. Guide de sélection
La détermination d'un équipement adéquat pour la séparation de vésicules liquides ou de particules solides qui réponde aux exigences en termes de performances, de coûts opératoires, d'investissement et qui soit compatible avec les contraintes du procédé est un processus complexe et pas complètement rigoureux.
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Les contraintes peuvent être classées en trois catégories.
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Contraintes liées aux particules et à l’efficacité souhaitée
Ce sont des éléments de nature technique, et il faut avoir bien identifié et caractérisé les particules, leur concentration, les données relatives au gaz vecteur.
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Contraintes liées au procédé
Il faut compiler l'ensemble des données pertinentes du procédé. Accepte-t-on un sous produit humide ou pas ? Y a-t-il des fluctuations de pression, de débit ? Quelle disponibilité est-elle exigée ? Peut-on refroidir les gaz ou non ?
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Contraintes relatives au coût
Veut-on minimiser l'investissement, les coûts opératoires ? Veut-on avoir un équipement simple et rustique par-dessus tout, ce qui peut être le cas pour une installation devant opérer dans un pays en voie de développement ? Dans les coûts d'investissement, on inclura le coût des amortissements mais aussi le coût des intérêts. Les coûts opératoires incluent, plus particulièrement, le coût des réactifs et des utilités (eau, vapeur, électricité), le coût de la main-d'œuvre, les coûts de maintenance, les coûts de remplacement des pièces d'usure ou assimilées, comme les manches de filtres à manches.
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La procédure suivante est donc proposée. On considère tour à tour chaque critère, en commençant par les données techniques relatives aux poussières, puis au gaz, en continuant par les données plus liées au procédé et en terminant par le coût. Certains équipements vont être éliminés immédiatement à chaque étape.
un cyclone ou une chambre de décantation sera éliminé si l’on veut débarrasser le gaz de particules de moins de 10 µm.
Une fois ces éliminations effectuées, on reste usuellement avec seulement...
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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
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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
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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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