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Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
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Hartmann Feuille 1
Hans Hartmann
Systèmes de captage des poussières -
Etudes et expériences en Allemagne
Colloque Office fédéral de l‘environnement (OFEV):
Système de captage des poussières pour les chauffages au bois <70 kW
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Présentation du 8 novembre 2011 à Ittigen/Bern
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Présentation
• Vue d’ensemble de la technologie des petits systèmes de
captage des poussières
• Essais in situ avec 3 types de système de captage
• Résultats des mesures sur banc d‘essai
• Résumé et perspectives
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Vue d‘ensemble des types de capteurs
Type Avantage Désavantage
Système de captage
électrostatique
Faible perte de pression,
prix bas
Problèmes avec les particules
organiques
Filtres (p.ex. filtre
tissé)
Bonne séparation Grandes pertes de pression,
grand investissement
Séparateur à force
centrifuge
Prix bas Faible efficacité pour les
particules les plus fines
Laveur
Possibilité de condenser les
gaz d‘échappement
Grand investissement,
séparation moyenne
Condensation des
gaz d‘échappement
Gain supplémentaire en chaleur Faible séparation
Catalyseur Effet sur les gaz, plus faible
charge en C des particules
Très faible réduction des
émissions
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Formes des systèmes de captage électrostatiques
Système de captage sur la cheminée
Système de captage dans le conduit
de fumée (habitation)
Système de captage sur la
chaudière centrale
Système de captage dans la cheminée
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Système de captage sur cheminée (1): Applied Plasma Physics
(APP, Norwegen)
Cable de tension
Système de captage dans
l’embouchure de la cheminée
Electrode
Système de captage dans le
conduit de cheminée
Type: APP Residential ESP
Construction et nettoyage sur cheminée
Longueur du capteur: env. 1 m
Tension jusqu‘à 33 kV
Pas de nettoyage actif
Etat: en développement
Photos:TFZ Werkbild APP
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Système de captage sur la chaudière (1): Spanner SFF (Fa.
Spanner Re², Neufahrn)
Types: Spanner SFF 20 / SFF50 / SFF100
Installation sur la chaudière
Tension 15 kV
Nettoyage actif (Vibration, env.1x/jour)
Ventilation de l‘air sur le filtre électrostatique
Perte de pression 40 pa
Etat: Tests in situ
Gaz brut
Gaz filtré
Electrode
Conduit de
séparation
Récupération
poussières
Nettoyage des
électrodes
Nettoyage conduit
(Vibration) 4 Abscheiderohreingänge mit Elektrodenhalterungen
Douille de nettoyage
Douille de nettoyage
Werkbild : Spanner Photos: TFZ
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molécule
ion
électron
Particules de
poussière
Insertion du filtre (démontable)
Couvercle alu
80 mm
(démontable)
Câble tension
Passage
électrique avec
isolateur
Conduit métallique, gaz
échappement
Air
électrode
ionisation
dépôts
Gaz d’échapp.
Système de captage dans le conduit de fumée (2): Zumikron (Fa. Rüegg, Schweiz)
Type: Zumikron
Développement: Fa. Rüegg, Schweiz, Fabrication: Kutzner+Weber
Principalement pour les fourneaux individuels
Ventilation de l‘air sur le filtre électrostatique
Prise manuelle des poussières
Etat: disponible sur le marché
(Suisse seulement)
Photo / Werkbilder: Fa. Rüegg
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Injection d’eau pour
nettoyage du conduit
Construction spéciale pour
le câble de tension
Génératrice de
tension avec lampe
de contrôle
Montage alternatif
possible au sous-sol
Cheminée acier inoxydable
Fil spécial pour filtre
électrostatique
Porte de nettoyage
Ressort pour câble
spécial. Construction
pont isolant
Système d’évacuation d’eau et de
condensat dans le canal ou selon
besoin dans une boîte de
neutralisation avec piston
boîte de
neutralisation
avec piston
(seulem. si
besoin)
Chauffage
- Chauffage
bois
- pellets
- plaquettes
- biomasse
Conduite
eau E-valve
Nettoyage dans la cheminée: Feinstaubkiller (Fa. TH-Alternativ-
Energie, Seeg)
Type: Tueur de poussières („Spülschornstein―)
Electrode sur toute la longueur de la cheminée
Nettoyage périodique, automatique par système
d‘eau de rinçage par réservoirs égalisateurs
Prise des particules sous forme de boue
Etat: Fabrication unique
resp. autorisation unique
Werkbild: TH-Alternativ-Energie Photos: TFZ
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Mise en oeuvre in situ au TFZ
• Choix de 10 exploitants appropriés avec soutien des ramoneurs
• Construction du filtre et de la prise automatique des données
(consommation d‘électricité, temps de fonctionnement)
• Instruction des exploitants sur les tâches à documenter
• Essai des filtres pendant la période de chauffage 2008/2009
• Nettoyage et jugement par le ramoneur
• Estimation des poussières captées / de la quantité de cendres ainsi que
de la quantité de combustibles utilisée
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Systèmes de captage installés in situ (1)
APP Residential ESP, installé pour
un insert de cheminée (6 kW) Photos: TFZ
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K&W Zumik®on, installé pour un
poêle de cuisine (env. 6 kW)
Systèmes de captage installés in situ (2)
Photo: TFZ Photo: TFZ
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Spanner SFF 20
• installé sur une chaudière à bûches,15 kW
• Système de nettoyage sur pression d‘un boutton
Systèmes de captage installés in situ (3)
Photos: Ritt
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Essai supplémentaire: système de captage dans cheminée de
TH-Alternativ Energie
Photo: TFZ Werkbild: TH-Alternativ-Energie
Injection d’eau pour
nettoyage du conduit
Construction spéciale pour
le câble de tension
Génératrice de
tension avec lampe
de contrôle
Montage alternatif
possible au sous-sol
Cheminée acier inoxydable
Fil spécial pour filtre
électrostatique
Porte de nettoyage
Ressort pour câble
spécial. Construction
pont isolant
Système d’évacuation d’eau et de
condensat dans le canal ou selon
besoin dans une boîte de
neutralisation avec piston
boîte de
neutralisation
avec piston
(seulem. si
besoin)
Chauffage
- Chauffage
bois
- pellets
- plaquettes
- biomasse
Conduite
eau E-valve
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• Choix de 2 foyers adaptés (issu de grande surface, produit de qualité)
• Installation de 2 systèmes de captage (K&W Zumik®on, APP Residential
ESP ) aux deux foyers 4 Essais
• Installation d‘un Spanner SFF20 sur une chaudière à bûches de
construction simple
• Durée des essais, 5 à 6 semaines pour chacun
• Mesure hebdomadaire de l‘efficacité du système par des mesures des
gaz bruts et des gaz épurés (mesure gravimétrique)
• Documentation du fonctionnement de l‘installation
• Essai supplémentaire avec le système de TH Alternative Energie
Mise en oeuvre sur banc d‘essai
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Observations in situ
Dysfonctionnements observés:
Arc électrique
Panne du nettoyage à air de l’électrode
Fonte du fusible
Panne d’affichage
Bris d’électrode
Problèmes de fixation
Défectuosité de capteur
Panne de tension
Problème dans le conduit de cheminée
Infiltration d’eau de pluie
Problèmes de synchronisation avec le foyer
Nuisances sonores
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Résultats des test in situ: réductions des émissions de
poussières Parti-
cipant
Foyer Système de captage Combustible Masse
poussières b)
Réduction théorique
des émissionsc)
1 Cheminée K&W Zumikron Bûches (épicéa, pin) 0,18 kg 9 mg/m³
2 Cheminée K&W Zumikron Bûches (épicéa, pin) 2,38 kg 54 mg/m³
3 a) Poêle de cuisine K&W Zumikron Bûches (épicéa, pin,
hêtre) 0,06 kg 5 mg/m³
4 Cheminée APP Residential ESP Bûches (hêtre) 0,30 kg 17 mg/m³
5 2 Cheminées APP Residential ESP Bûches (épicéa, pin) 0,36 kg 52 mg/m³
6 Poêle APP Residential ESP Bûches (épicéa, pin) 0,83 kg 25 mg/m³
7 Chaudière à bûches Spanner SFF 20 Bûches (épicéa, pin) 3,60 kg 122 mg/m³
8 Chaudière à Pellets Spanner SFF 20 Pellets de bois 0,15 kg 5 mg/m³
9 Chaudière à
plaquettes de bois Spanner SFF 50 Plaquettes de bois 18,59 kg 158 mg/m³
a Ne comprend que les cendres provenant du conduit à fumée et du filtre, car d‘autres foyers sont raccordés à la cheminée b Masse de poussières dans le système de captage, le conduit de fumée et la cheminée c Calculé à partir de la quantité de combustible et le volume de gaz à 13 % O2
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Recherche des quantités d‘HAP dans les échantillons de
poussière (Test in situ)
HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques):
Préparations (mélanges) sont classifiés cancérigènes à partir d‘une teneur
en HAP de 0,0005 % resp. 50 pp selon la directive sur les substances
dangereuses
A partir d‘une teneur de 0,1 % resp. 1 g/kg, elles sont qualifiées de déchets
dangereux
Participant 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Foyer Chem-
inée
Chem-
inée Poêle de
cuisine Fourneau
Chem-
inée
Chem-
inée Poêle de
cuisine
Chaudière
à bûches
Chaudière
à Pellets
Chaudière
à
plaquettes
Système K & W K & W K & W K & W APP APP APP Spanner Spanner Spanner
Somme
HAP 183ppm 744ppm 1344ppm 922ppm 66ppm 470ppm 1713ppm 380ppm 21ppm 197ppm
Teneur en HAP des poussières (conduit de fumée, système de captage, cheminée)
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Résultats banc d‘essai:
K&W Zumikron cheminée de construction simple
0
9
2
18
20
- 15
19
70
- 45
8
10
7
- 5- 2
37
33
29
- 50
- 40
- 30
- 20
- 10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Versuch
Rohgas
Reingas
Abscheidegrad
%mg/Nm³(13% O2)
Sta
ub
em
issio
n
Ab
sch
eid
eg
rad
Mittlerer Abscheidegrad: 11 %
Gaz brut
Gaz filtré
Efficacité filtre
Efficacité moyenne de réduction :
11%
Essai
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Résultats banc d‘essai:
APPResidentialESP cheminée de construction simple
5148
54
69
79
88 8993
48
11
11
41
78
44
50
58
29
0
20
40
60
80
100
0
200
400
600
800
1.000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Versuch
Rohgas
Reingas
Abscheidegrad
%mg/Nm³(13% O2)
Sta
ub
em
issio
n
Ab
sch
eid
eg
rad
Mittlerer Abscheidegrad: 55 %Efficacité moyenne de réduction : 55%
Gaz brut
Gaz filtré
Efficacité filtre
Essai
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Résultats banc d‘essai:
Spanner SFF 20 chauffage à bûche de construction simple
11
- 41
- 89
37
66
40
69
80
50
86 96
61 55
94
88
- 100
- 80
- 60
- 40
- 20
0
20
40
60
80
100
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Rohgas
Reingas
Abscheidegrad
%mg/Nm³(13% O2)
Sta
ub
em
issio
n
Ab
sch
eid
eg
rad
Betrieb ohne Bypass Betrieb mit Bypass
Mittlerer Abscheidegrad: 25 bzw. 80 %Efficacité moyenne de réduction : 25 resp. 80 %
Gaz brut
Gaz filtré
Efficacité filtre
Fonstionnement sans Bypass Fonstionnement avec Bypass
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Résultats banc d‘essai:
TH Feinstaubkiller sur chaudière à bûches
26
9081
32
89
46
59
94
61
0
20
40
60
80
100
0
60
120
180
240
300
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Versuch
Rohgas
Reingas
Abscheidegrad
Sta
ub
em
issio
n
mg/Nm³(13% O2)
%
Ab
sch
eid
eg
rad
Mittlerer Abscheidegrad: 64 %
Gaz brut
Gaz filtré
Efficacité filtre
Efficacité moyenne de réduction : 64%
Essai
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Résumé
• Trois des quatre filtres montrent partiellement de bonnes capacités de
réduction, aussi bien sur le banc d‘essai que in situ.
• Un nettoyage actif est nécessaire pour une utilisation fiable.
• La construction dans la zone habitable ne sera pas acceptée.
• Le maniement et le traitement des poussières est à régler en raison des
teneurs en PAH.
• Une méthode fiable doit encore être développée pour la détermination de
l‘efficacité de réduction des émissions.
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Perspectives (1): nouvelle campagne d‘essais in situ parTFZ
• Type de système: Ruff-Kat
• Nombre: 5
• Durée: 2 périodes de chauffage (2011-2013)
• Chaque système: 6x estimation de
l‘efficacité
• Mesures gravimétriques
• Présentation des données de
fonctionnement avec transmission
des données à distance
• Bilan de poussières
• Mesures d‘accompagnement sur banc d‘essai
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Perspectives (2): élaboration d‘une norme pour les systèmes de
captage électrostatiques
Responsable: Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN
Début 2011: Création d‘un comité de norme
Depuis env. 10 mois: élaboration de la norme DIN 33999
Titre de la norme:
Réduction des émissions – installations petites et moyennes
(1. BImSchV) — Méthode d‘essai pour l‘évaluation de l‘efficacité de la
réduction des émissions des systèmes de captage.
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Merci pour votre attention !
Téléchargement du
rapport de recherche complet :
(TFZ-Bericht Nr. 23)
www.tfz.bayern.de