Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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Séparateurs inertiels et par sédimentation
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3. Séparateur à effet centrifuge
3.1 Principe de fonctionnement
-
Dans un séparateur à effet centrifuge, on va imprimer, au gaz chargé en poussières ou en vésicules à éliminer, un mouvement de rotation. L'effet de la force centrifuge va alors faire déplacer les particules ou vésicules vers la paroi où elles seront collectées. On peut aussi voir un cyclone comme une chambre de sédimentation dans laquelle l'effet de la gravité serait augmenté par la force centrifuge. Selon R. Perry et H. Chilton, cet accroissement de la gravité va de 5 à 2 500 fois pour les tout petits cyclones. Les cyclones sont parmi les équipements les moins onéreux et les plus robustes et peuvent opérer dans une gamme d'applications et de conditions de température et de pression incroyablement variée. Toutefois, il ne faut pas attendre d'un cyclone des performances extraordinaires. Si des particules ou des vésicules de plus 10 µm sont usuellement captées avec des rendements de 99 %, ces appareils n'en sont pas moins à considérer comme opérant dans la classe « performances moyennes ». Une autre limitation sérieuse est la non-capacité de ces appareils à opérer sur une large plage de débit, au-delà du simple au double par exemple.
-
Quelques principes de base permettent de dimensionner les cyclones, et l'approche la plus sûre consiste à partir d'un cas de référence aux performances connues. Selon Stairmand (1951), une diminution de la taille du cylindre se traduit par une diminution du seuil de coupure (donc une augmentation d'efficacité) selon la formule :
![]()
avec :
- D :
- diamètre du cylindre
- dc :
- diamètre de coupure (une particule ayant un diamètre égal au diamètre de coupure a 50 % de change d’être inter-ceptée).
De même, le pouvoir de coupure est lié à la vitesse et donc à la perte de charge selon la relation :
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Séparateur à effet centrifuge
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).
-
...
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
-
12-2004Émissions 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
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APAVE Association de propriétaires d’appareils à vapeur et électriques.
CETIAT Centre technique des industries aérauliques et thermiques (Villeurbanne) - http://www.cetiat.fr
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