procédés d’épuration des émissions atmosphériques
TRANSCRIPT
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 1
Actions préventives pour éviter des émissions atmosphériques polluantes:
agir à la sourcearrosage pour éviter les poussières ou installation de bâches
récupération de vapeurs d ’essence
utilisation de peinture à base d ’eau au lieu de solvant
remplacement du charbon par du gaz
optimisation des conditions de combustion des chaudière ou des moteurs
etc ….
mise en place de code de bonnes pratiques
ou alors changement radical du procédé
Procédés d’épuration des émissions atmosphériques
enlèvement des matières particulaires
enlèvement des gaz
Efficacité d’un procédé d ’épuration (%)
le coût d’une installation si efficacité et dp
100.entrée
sortieentrée
C
CC
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 2
Matières particulaires
Source: Techniques de l’ingénieur p G 1710 -1
Dépoussiéreurs: forces agissantes
Dépoussiéreurs mécaniques: gravité, inertie, force centrifuge.
Dépoussiéreurs humides (scrubber): captage des particules dans une phase liquide.
Dépoussiéreurs à couches poreuses (filtres).
Dépoussiéreurs électriques (électrostatique): champ électrique.
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 3
Dépoussiéreurs à gravité ou chambre de sédimentation
Suite à la réduction de la vitesse du gaz (augmentation de la section d ’écoulement), on provoque la sédimentation des particules.
dp>50 µm
vitesse de gaz de 0.3 à 3 m/s
faible rendement d ’épuration 50%
encombrement de l’installation: important (utilisation abandonnée)
Entrée
Sortie
Dépoussiéreurs à inertie
Le gaz est soumis à de nombreux changements de direction grâce à un ensemble chicanes: les particules les plus lourdes ne peuvent suivre le mouvement et décantent par gravité
dp>30 µm
vitesse de gaz de 5 à 10 m/s
faible rendement d ’épuration 50%
encombrement de l ’installation: moyen
utiliser comme pré-séparateur avant installation plus performante
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 4
Dépoussiéreurs à chicanes:vue de dessus
air
Soutirage poussières
Dépoussiéreursà volets
air
Air épuré
poussières
•dp> 20 µm •vitesse de gaz de 10 à 20 m/s•rendement d ’épuration 80%
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 5
Cyclones
•La force centrifuge projette les particules sur la paroi
R
VMF leTangentiel
P
2
l’accélération centrifugepeut varier de 5 à 2500 g
Cyclones
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 6
Cyclones
•dp> 10 µm •vitesse de gaz de 10 à 20 m/s•rendement d’épuration 85%•encombrement moyen
•diamètre cyclone:de 25 à 200 cm
•emploi simple•pas de pièce en mouvement•les moins chers des dépoussiéreurs
L1
L2
H
D2
De
Dd
L3
Dimensions caractéristiques d ’un cyclone:
W
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 7
)2
(1 2
1
LL
HNe
Dimensions du cyclone standard de Lapple:
2
4
2
2
23
221
DDH
DDLW
DLL
e
d
Dp : diamètre des particules
Dp50: diamètre des particules qui seraient enlevées dans le cyclone avec une efficacité de 50%
µ: viscosité du gazQ débit volumique m3/sP masse volumique des particules
Pep QN
HWD
2
9 2
50,
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 8
Efficacité des cyclones
efficacité d'épuration %
10
100
0.1 1 10
dp/dp50
Multi-cyclones:plusieurs cyclones de faible diamètre
travaillant en parallèle
•dp> 5 µm •vitesse de gaz 10 à 20 m/s•rendement d ’épuration 95%
•diamètre des multi-cyclones: 10 à 40 cm
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 9
Perte de charge des dépoussiéreurs
dp mini µm Efficacité Perte de chargemm d’eau
Chambre de sédimentation 50 50 5Dépoussiéreurs à chicanes 50 50 3-12Dépoussiéreurs à volets 20 80 10-50Cyclones 10 85 10-70Multi-cyclones 5 90 50-150
•L’écoulement du gaz se fait grâce à l ’existence d ’unedifférence de pression entre l ’entrée et la sortie: perte de charge
•compresseur en amont (p>patm.) ou ventilateur en aval (p<patm)
•la séparation est fonction de la perte de charge
1 atmosphère = 10 330 mm d ’eau (10.33 mètres)
Les particules sont captées par des gouttes d’eau
les différents appareils se distinguent par leur performance à promouvoir le contact goutte/particule
3 fonctions doivent être remplies:- humidification du gaz (saturation du gaz en eau)- contact gaz/particules avec les gouttes- séparation des gouttes chargées en poussières du courant de gaz
Dépoussiéreurs humides (scrubbers):
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 10
Taille minimum desparticules enlevées µm
Efficacité (%) Vitesse du gaz(m/s)
Tour à pulvérisation 10 70 0.5 - 1Laveur cyclonique 5 90 10-20Colonnes garnies 5 90 0.5 – 1Laveur Venturi 0.5 99 50-200
Dépoussiéreurs humides
Débit liquide(m3/103m de gaz)
Perte de chargemm d’eau
Tour de pulvérisation 0.05-0.3 25Laveur cyclonique 0.1-1. 50-150Colonnes garnies 0.7-2. 25-250Laveur venturi 0.4-1.4 250-750
Packed-Bed scrubber:
contre-courantgaz ascendant
liquide descendant
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 11
Packed Tower Scrubber
Cross Flow Wet Scrubber:gaz et liquide à courant croisé
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 12
Colonne de lavage avec
turbine haute vitesse pour
dispersion de liquide
liquide
gaz
Jet Venturi ScrubberVitesse 50-250 m/sForte turbulenceBon contact Gaz-Liquide
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 13
Venturi Scrubber
Packaged Venturi Scrubbing System with solids removal for chemical dust collection
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 14
Avantages des dépoussiéreurs humides
Appareils peu encombrants.
Bonne efficacité jusqu ’à 99%.
Forts débits gazeux admissibles.1000 à 200 000 m3/h.
Insensibles à l ’humidité et la température
Adaptés pour la capture de polluants particulaires et gazeux
peuvent servir aussi à refroidir les gaz.
Inconvénients
•Le dépoussiérage humide va produire uneeau usée et des boues qu’il faudra traiter
•coût élevé en énergie
•génère un panache blanc (vapeur d ’eau) visible pouvant être associé par le public à une émission polluante
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 15
Dépoussiéreurs à couches poreuses
On force le gaz à passer au travers d’un matériau filtrant
le dépôt des particules forme une couche, le gâteau, dont la résistance à l’écoulement du gaz augmente
après un certain temps d’utilisation, il faut débarrasser le filtre du gâteau
Cartouche filtrantesFiltre plat
Chandelle céramiquefiltration à hautes temp.
Filtre à manches3 à 12 m
Textiles naturels ou synthétiques
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 16
Caractéristiques des matériaux filtrants:
http://www.record-net.org/record/RFpdf/Rap_record99-0218_1A.pdf
Caractéristiques des matériaux filtrants:
Température O
Cd’opérationcontinue
Resistance aux acides
Resistance aux bases
Coût relatif
Coton 82 Médiocre Très bonne 2.Creslan
1122 Bonne Très bonne
Dacron2
137 Bonne Très bonne 2.8Dynel
272 Excellente Moyenne
Fiberglas3
257 Moyenne-bonne Moyenne-Bonne 6Filtron
4132 Excellente Très bonne
Gore-Tex5
Dépend du support Dépend du support Dépend du supportNomex
2192 Moyenne Excellente 8
Nylon2
92 Moyenne Excellente 2.5Orlon2 127 Excellente Moyenne-bonnePolypropylene 92 Excellente Excellente 1.5Teflon
2232 Excellente Excellente 25
Laine 92 Très bonne Médiocre 3marques déposées 1 :American Cyanamid, 2 Du Pont, 3 Owens-Corning Fiberglas,4 Wheellabrator-Fry Inc.5 Gore and Co.
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 17
Reverse Air and Shake/Deflate Systems
Wheelabrator custom-designed reverse air and shake/deflate systems employ either a reverse "back washing" action or a rhythmic shaking of the filter tubes to release collected dust for subsequent disposal. They are suited for coal-fired boilers and primary manufacturing processes such as smelting.
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 18
Méthode de nettoyage des filtres
secouement mécanique
injection d’air à contre-courant écrasement du filtre
jets d ’air pulsédilatation du filtre
Secouement
Support flexible
secoueur
1 2
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 19
Filtres dépoussiéreurs avec nettoyage automatique des éléments filtrants par moteur vibreur
Tissu en polypropylène ou en coton, feutres aiguilletés en polyester
injection d’air à contre-courant écrasement du filtre
1 2
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 20
Jet d’air pulsé
1 2
Vitesse de filtration:
rapport air filtré/surface filtrante(m3/min)/ m2=m/min
0.6-1.8 secouement mécanique
0.3-0.9 air à contre-courant
1.5-4.5 jets d ’air pulsé
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 21
Caractéristiques des filtres à couches poreuses (fabric filtrers)
dp jusqu ’à 0.2 µm
efficacité 99%
bonne flexibilité (débit ou dp)
facilité d ’exploitation
perte de charge acceptable 50-150 mm
encombrement et coût importants
T<300OC
inefficace si forte humidité
Électrofiltre ou filtre électrostatique
Ionisation du gaz (effet Corona )et chargement des particules (-)
Migration vers des plaques réceptrices (+)
détachement par secouement
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 22
électrodes
Plaque collectriceespacement de 20 25 cmhauteur jusqu ’à 9 m
la plaque collectrice se charge departicules qui sont enlevées par secouement(frappe d ’un marteau)
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 23
Filtre électrostatique
Électro-filtre
humide
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 24
Avantages et Inconvénients des électrofiltres
Efficacité > 99% pour dp>0.3 µm
faible consommation énergétique
Capacité de traitement de forts débits
température > 300OC
encombrants et coûteux
sensible aux fluctuations de débits et de charge en solide
requiert un personnel d ’entretien qualifié
Application des électrofiltres
centrales thermiques et incinérateurs
fours de cimenterie
traitements (bouletage) des minerais (Fe,Cu,Zn)
captage de brouillards acides
Sec:
Humides:
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 25
Sélection des procédés
http://www.croll.com/art2.htm
Source: Techniques de l’ingénieur p G 1710 -13
Introduction à la pollution atmosphérique: III - 26
Source: Techniques de l’ingénieur p G 1710 -14
http://www.record-net.org/record/RFpdf/Rap_record99-0218_1A.pdf