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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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Autres séparateurs
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7. Séparateurs humides. Laveurs
Dans l'épuration des gaz et des fumées, les laveurs humides tiennent une place un peu à part. Un laveur humide peut être défini comme une unité mettant en contact, de manière intime, un liquide de lavage, par exemple de l'eau additionnée ou non de produits neutralisants, et un gaz ou une fumée à traiter. En sus, sa caractéristique est que le liquide de lavage n'est pas totalement évaporé lors du processus. Les laveurs humides sont beaucoup employés dans l'industrie car ils permettent de réduire efficacement les émissions particulaires et les composés solubles comme les gaz acides et les métaux lourds. Ils sont souvent associés à d'autres technologies, en particulier les électrofiltres. Le mécanisme dominant est celui de l'impaction par inertie, soit d'une particule à la paroi (garnissages), soit d'une particule avec une goutte pulvérisée (laveurs en pluie ou à courant croisé).
La trajectoire des particules autour d’une goutte d’eau est montrée figure 27.
D'autres phénomènes jouent comme les effets électrostatique ou de condensation par abaissement de la température.
Dans tout type de laveur, on doit d'abord transférer la particule ou la gouttelette dans le liquide, puis évacuer les solides captés.
7.1 Principaux types de laveurs
On distingue plusieurs types de technologie pour les laveurs humides :
-
les laveurs à garnissage et à plateaux ;
-
les laveurs en pluie ;
-
les laveurs à courants croisés ;
-
les intercepteurs à mousse ;
-
les matelas dévésiculeurs ;
-
les laveurs type venturi.
7.1.1 Laveurs à garnissage et à plateaux
-
Laveurs à garnissage
Les laveurs à garnissage ont été historiquement utilisés presque exclusivement pour l'absorption des gaz comme HCl ou SO2. Mais on s'est aperçu que l'efficacité sur les poussières pouvait être bonne, particulièrement avec les garnissages structurés. Récemment, des garnissages « fluidisés », qui sont des sortes de balles de ping-pong en plastique léger flottant dans...
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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).
-
...
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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