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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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6. Filtres à manches
On désigne sous ce nom des dépoussiéreurs dans lesquels les fumées chargées de poussières vont traverser une couche filtrante sur laquelle les particules vont se déposer. Contrairement à ce qui se passe dans les séparateurs de type cyclonique ou dans les laveurs, dans lesquels les particules sont éliminées en continu, ici il y a accumulation et, périodiquement, les poussières doivent être séparées par un procédé de nettoyage. La couche filtrante peut être constituée :
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de média tissé ;
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de fibres en vrac ou de feutres ;
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de membranes poreuses, le plus souvent accolées à un support ;
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de papiers filtrants.
Les filtres peuvent être à haute efficacité, et utilisés dans le nucléaire et dans les salles blanches, ou bien d'efficacité normale. Dans le premier cas, les poussières accumulées sont souvent éliminées avec le média filtrant lui-même, car on change des cassettes entières, alors que, dans le second cas, les supports filtrants durent plusieurs années. De plus, dans le cas d'un filtre à haute efficacité, on est presque toujours amené à protéger le filtre par un préfiltre, de façon à limiter la fréquence de changement des médias. Cette classe de séparateurs a connu depuis les années 1970 un développement rapide car, en matière d'efficacité absolue, on a là un des meilleurs équipements, qui, de plus, est relativement facile à entretenir et assez peu cher à l'investissement.
Les filtres à manches constituent une sous-famille de la classe des séparateurs à couche filtrante, parmi lesquels on trouve aussi les filtres à gravier (cf. § 6.3), les filtres céramiques et les filtres en métal fritté. Ces deux derniers filtres font l'objet d'une étude particulière et les paragraphes qui suivent sont donc exclusivement consacrés aux filtres à manches.
6.1 Définitions et principe de fonctionnement
Dans un filtre à manches, les fumées chargées de poussières sont passées à travers un média filtrant qui va retenir les poussières. On se reportera au schéma de la figure 24,...
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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
-
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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