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Les techniques de dépoussiérage

Mis à jour le 13/12/2018

Le choix d'une technique de dépoussiérage adaptée et efficace dépend de différents facteurs.

Avant de faire le choix d’une technique de dépoussiérage, il est essentiel de bien connaître :

  • les caractéristiques des poussières (composition granulométrique, masse volumique, forme et surface spécifique, composition chimique, résistivité, vitesse de chute) ;
  • les caractéristiques des gaz à traiter (débit, température, composition chimique, point de rosée acide).

Le traitement des émissions de poussières présente souvent un double intérêt :

  • il protège le personnel par un assainissement des lieux de travail, ou limite les impacts sur l’environnement par une épuration des gaz rejetés dans l’atmosphère ;
  • il récupère, sous certaines conditions, des poussières qui peuvent présenter une valeur marchande et être valorisées par réutilisation ou par recyclage.

Le traitement peut se faire en utilisant différents matériels :

  • les cyclones ;
  • les laveurs Venturi ;
  • les dépoussiéreurs à média filtrants ;
  • les électrofiltres.

La réduction des émissions liées aux activités agricoles implique aussi la mise en œuvre de techniques et de pratiques spécifiques (la couverture des sols nus ou la réduction du labour, par exemple).

Récapitulatif des caractéristiques des techniques de dépoussiérage par secteur d'activité

  Cyclones Laveurs Venturi Filtres à manches Électrofiltres

Principe

 

Le gaz pollué est soumis à un mouvement de rotation. Sous l’influence de la force centrifuge, les particules sont plaquées sur les parois du cyclone où elles s’agglomèrent et tombent sous l’action de la pesanteur dans la trémie du cyclone. L’air épuré remonte au centre du tourbillon par la cheminée centrale du cyclone.

 

Principe de base : Force centrifuge

 

Un laveur est constitué d’un cylindre dont la section médiane présente une diminution de diamètre. Ainsi, la variation de pression à l’intérieur de la colonne permet la tombée des particules solides polluantes véhiculées dans les fumées.

 

Principe de base : Transfert des particules dans un liquide

 

Le filtre à manche est constitué d’un caisson fermé à sa base par une trémie, dans lequel sont suspendues des manches filtrantes en feutre ou en tissu ouvertes à une extrémité. Les gaz chargés de poussières pénètrent dans la partie basse du caisson et rencontrent un déflecteur qui permet dans un premier temps de séparer les grosses particules de poussières. Ils traversent ensuite les manches de l’extérieur vers l’intérieur. Les poussières sont alors retenues sur la surface extérieure des manches sous forme de couche, appelée « gâteau de filtration ».

 

Principe de base : Séparation à travers une couche filtrante poreuse

Ce matériel repose sur les phénomènes physiques de précipitation électrostatiques. Les poussières sont chargées électriquement afin de pouvoir être attirées par une électrode. L’électrofiltre est constitué par des plaques (électrodes réceptrices) disposées verticalement, reliées à la masse, entre lesquelles se trouvent des fils tendus verticalement (électrodes émissives) alimentés électriquement. Le gaz à épurer parcourt le filtre horizontalement. Le champ électrique engendre, au voisinage de l’électrode émissive, la formation d’électrons, qui ionisent les molécules de gaz. Ces ions, attirés par les plaques collectrices, chargent les poussières. Les particules ainsi chargées migrent sous l’effet du champ électrique vers les plaques réceptrices auxquelles elles adhèrent lorsqu’elles sont déchargées, formant une couche à la surface de la plaque. Il existe deux types d’électrofiltres : les humides et les secs.

 

Principe de base : Forces électrostatiques agissant sur les particules chargées

Efficacité

 

Efficacité d’autant plus grande que :

  • la masse volumique des poussières est plus importante ;
  • le diamètre des poussières est plus grand ;
  • le diamètre du cyclone est plus petit ;
  • la perte de charge est importante ;
  • la concentration en poussière est élevée ;
  • la viscosité des gaz est faible.

 

Ne capte pas les poussières fines (rendement insuffisant) et les polluants gazeux.

Efficacité comparable à celle des électrofiltres et des filtres à manches. Cependant, les laveurs permettent de traiter des débits importants de 1 000 à 200 000 m3/h. L’efficacité des laveurs Venturi pour une taille de particules donnée est fonction de la perte de charge au col.

 

Peu recommandé pour la captation des poussières fines sauf dans des cas particuliers mais recommandé pour la captation des polluants gazeux.

Recommandé pour les captations de poussières fines (rendement très élevé) ainsi que pour la captation des polluants gazeux (injection d’absorbants).

Possibilité de bons rendements pour la captation de poussières fines pour les deux types d’électrofiltres, recommandé pour la captation de polluants gazeux : l’électrofiltre sec mais pas l’humide.

Caractéristiques

 

  • Faible investissement
  • Entretien réduit

 

Très performant en tant que pré-dépoussiéreur

  • Sert à saturer les gaz
  • Efficace sur les particules de taille moyenne jusqu’à 0.5 µm
  •  Permet de capter les gaz acides (HCl) et les métaux gazeux par absorption
  •  Adapté aux poussières explosibles et aux gaz inflammables
  • Dispositif le mieux adapté aux fines poussières grâce à l’effet «gâteau»
  •  Possibilité de capter les polluants gazeux par injection de réactifs en amont du filtre

 

Équipement multifonctions

Électrofiltres humides :

  • meilleures élimination des fines particules ;
  • absorption simultanée des gaz acides et des métaux lourds gazeux ;
  • efficacité indépendante de la récessivité des poussières ;
  • meilleure conductibilité des gaz en ambiance humide ;
  • surface de captation supérieure ;
  • adapté aux poussières explosibles et aux gaz inflammables.

 

Électrofiltres secs :

  • absence de pièces d’usure ou fragiles susceptibles de réduire les performances de l’équipement ;
  • faibles pertes de charge ;
  • possibilité de fonctionnement à températures élevées ;
  • frais d’entretien réduits.

Inconvénients

 

  • Peu efficace pour les particules de taille inférieure à 5 µm
  • Risque de colmatage, de corrosion ou d’abrasion suivant les caractéristiques des poussières
  • Consommation d’eau importante
  • Consommation énergétique importante (liée à la dépression au col)
  • Peu adapté aux effluents fortement empoussiérés (colmatage)
  • Les polluants sont piégés dans un liquide ce qui nécessite un traitement d’eau en aval
  • Manches fragiles et parfois chères
  • Média filtrants classiques non résistants aux températures élevées (au-delà de 250℃)
  • Pertes de charge plus importantes que dans un électrofiltre
  •  Frais d’entretien élevés dus à la présence de pièces d’usure
  • Risques d’inflammation et d’explosion dans le cas de poussières combustibles
  • Quelques manches percées peuvent remettre en cause les performances du filtre
  • Maintenance et surveillance contraignantes

Électrofiltres humides :

  • piégeage des poussières dans une solution (nécessite un traitement des eaux en aval).

 

Électrofiltres secs :

  • risques électriques ;
  • moins adapté pour certains types de poussières ;
  • performances limitées pour capter les poussières très fines (pas d’ « effet gâteau ») et pour l’abattement des polluants gazeux ;
  • sensibles aux variations de débit et de teneur en poussières en entrée ;
  • risques d’inflammation et d’explosion suivant les caractéristiques du gaz et des poussières.

Secteurs d’activités

 

Pétrochimie

 

Principalement utilisé pour l’élimination de particules de poussières contenues dans les gaz industriels corrosifs et dangereux

 

Cimenteries, chimie, sidérurgie, incinération des ordures ménagères, métallurgie des métaux non ferreux, industrie agro-alimentaire

 

Verreries, cimenteries, sidérurgie, pétrochimie, incinération des ordures ménagères, incinération des boues, métallurgie des métaux non ferreux, industrie de la pâte à papier, industrie du bois