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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Filtres à manches
En anglais
5. Séparateurs électriques. Électrofiltres
5.1 Définitions et principes de fonctionnement
Le principe de fonctionnement d'un électrofiltre (ESP, electrostatic precipitator en anglais) est fondé sur la force appliquée par un champ électrique sur une particule chargée. Une particule est chargée, souvent naturellement, mais sa charge est trop faible pour pouvoir donner naissance à une force d'attraction suffisante pour être exploitable. En revanche, elle est suffisante pour pouvoir créer des désagréments divers, depuis la simple adhésion à une surface jusqu'à des problèmes de sécurité. Il faut donc que la particule reçoive, par un procédé externe, une charge suffisante.
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Charge de particules ou de gouttelettes
La charge est communiquée par ionisation du gaz vecteur, obtenue le plus souvent par un fil porté à un potentiel élevé et donnant « l'effet couronne ». Dans son principe, un fil tendu entre deux plaques ou situé au milieu d'un cylindre est porté à une haute tension négative (rien n'interdit de porter le fil électrode à une tension positive, mais le procédé est moins efficace, aussi emploie-t-on quasi exclusivement les décharges couronnes négatives). À partir d'une certaine tension, un halo lumineux violet apparaît autour du fil. Au sein de ce halo apparaissent de nombreuses espèces radicalaires ainsi que de l'ozone, ce qui est parfois mis à profit pour éliminer d'autres polluants comme les oxydes d'azote ou les composés organiques volatils. Ce phénomène est stable dans une plage de tension importante, jusqu'à ce que, en augmentant toujours le voltage, des arcs et des étincelles apparaissent entre le fil et sa contre-électrode. On a alors atteint la tension de claquage. Au sein du halo violacé, le gaz est dans un état d'excitation intense et des électrons sont arrachés qui, par effet de collision en cascade, fournissent une avalanche d'ions et de radicaux. C'est par ce phénomène que les particules vont se charger. Un aspect intéressant à ne pas négliger est que la mobilité des particules et des électrons est très différente. Au fur et à mesure que les particules se chargent, autour de l'électrode émissive se crée une charge d'espace qui contribue en quelque sorte à isoler l'électrode par blindage et réduit le passage du courant. On parle en anglais de « corona quenching » ; ce phénomène est à éviter. Il apparaît plus particulièrement...
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Séparateurs électriques. Électrofiltres
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
-
12-2004Émissions 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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