Emission de particules solides dans l'atmosphère lors … · • Les collections du LCPC, Etudes...
69
ISSN 11 60-9761 Emission de particules solides dans l'atmosphère lors de la fabrication des enrobés bitumineux Pierre MONERON études et recherches des laboratoires des ponts et chaussées série chaussées CR 18 M Ministère de !'Equipement, - des Transports et du Tourisme · . I LCPCI - Laboratoire Central des Ponts et Chaussées r-1\
Transcript of Emission de particules solides dans l'atmosphère lors … · • Les collections du LCPC, Etudes...
ISSN 1160-9761
Emission de particules solides dans l'atmosphère lors de la fabrication
des enrobés bitumineux Pierre MONERON
études et recherches des laboratoires des ponts et chaussées
série chaussées CR 18
M Ministère de !'Equipement,
- des Transports et du Tourisme ·
. ILCPCI -Laboratoire Central des Ponts et Chaussées r-1\
Conformément à la note du 04/07/2014 de la direction générale de l'Ifsttar précisant la politique dediffusion des ouvrages parus dans les collections éditées par l'Institut, la reproduction de cet ouvrage estautorisée selon les termes de la licence CC BY-NC-ND. Cette licence autorise la redistribution noncommerciale de copies identiques à l’original. Dans ce cadre, cet ouvrage peut être copié, distribué etcommuniqué par tous moyens et sous tous formats.
(CC BY-NC-ND 4.0)
Attribution — Vous devez créditer l'Oeuvre et intégrer un lien vers la licence. Vous devez indiquer cesinformations par tous les moyens possibles mais vous ne pouvez pas suggérer que l'Ifsttar voussoutient ou soutient la façon dont vous avez utilisé son Oeuvre.
Pas d’Utilisation Commerciale — Vous n'êtes pas autorisé à faire un usage commercial de cetteOeuvre, tout ou partie du matériel la composant.
Pas de modifications — Dans le cas où vous effectuez une adaptation, que vous transformez, oucréez à partir du matériel composant l'Oeuvre originale (par exemple, une traduction, etc.), vousn'êtes pas autorisé à distribuer ou mettre à disposition l'Oeuvre modifiée.
Le patrimoine scientifique de l'Ifsttar
Le libre accès à l'information scientifique est aujourd'hui devenu essentiel pour favoriser la circulation dusavoir et pour contribuer à l'innovation et au développement socio-économique. Pour que les résultats desrecherches soient plus largement diffusés, lus et utilisés pour de nouveaux travaux, l’Ifsttar a entrepris lanumérisation et la mise en ligne de son fonds documentaire. Ainsi, en complément des ouvragesdisponibles à la vente, certaines références des collections de l'INRETS et du LCPC sont dès à présentmises à disposition en téléchargement gratuit selon les termes de la licence Creative Commons CCBY-NC-ND.
Le service Politique éditoriale scientifique et technique de l'Ifsttar diffuse différentes collections qui sontle reflet des recherches menées par l'institut :
• Les collections de l'INRETS, Actes• Les collections de l'INRETS, Outils et Méthodes• Les collections de l'INRETS, Recherches• Les collections de l'INRETS, Synthèses• Les collections du LCPC, Actes• Les collections du LCPC, Etudes et recherches des laboratoires des ponts et chaussées• Les collections du LCPC, Rapport de recherche des laboratoires des ponts et chaussées• Les collections du LCPC, Techniques et méthodes des laboratoires des ponts et chaussées, Guide
technique• Les collections du LCPC, Techniques et méthodes des laboratoires des ponts et chaussées, Méthode
d'essai
www.ifsttar.fr
Institut Français des Sciences et Techniques des Réseaux,de l'Aménagement et des Transports14-20 Boulevard Newton, Cité Descartes, Champs sur MarneF-77447 Marne la Vallée Cedex 2
Contact : [email protected]
Emission de particules solides dans l'atmosphère lors de la fabrication
des enrobés bitumineux Pierre MONERON
Mai 1994
l~I Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
58, bd Lefebvre, F 75732 Paris Cedex 15
Collection "Études et Recherches des Laboratoires des Ponts et Chaussées"• série Chaussées, ISSN 1160-9761. Fait suite à la collection "Rapports des laboratoires'" série Constructions routiéres, ISSN 0755-2299.
Pierre MONERON Division Méthodes et Matériels de Construction et d'Entretien des Routes Section Exécution des Chantiers Routiers LCPC Centre de Nantes
Diffusion: Laboratoire Central des Ponts et Chaussées Section Publications 58, boulevard Lefebvre, F 75732 Paris Cedex 15 Tél. 33 (1) 40435226 -Télécopie 33 (1) 40435495
Prix: 120 F
Ce document est propriété de !'Administration et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l'autorisation du Directeur du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées
(ou de ses représentants autorisés). © 1994- LCPC
SOMMAIRE
RÉSUMÉS
1. INTRODUCTION
2. MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT
3. GENERALITES.
3.1 Définition de la pollution. 3.2 Evolution de la pollution.
5
7
7
8
4 . ANALYSE DES PHENOMENES DE POLLUTION PAR LES CENTRALES. 8
4.1 Origine des émissions de particules. 4.2 Combustion. 4.3 Principe de séchage des granulats. 4.4 Différents modes de séchage des centrales actuelles. 4.5 Cheminement des particules solides.
5. ENVOL DE PARTICULES SOLIDES.
5.1 Nature des particules. 5.2 Dispersion des fumées rejetées à l'atmosphère. 5.3 Nuisances dues aux particules solides.
6. REGLEMENTATION.
6.1 Historique de la législation. 6.2 Directives européennes. 6.3 Textes règlementaires nationaux. 6.4 Procédure d'autorisation. 6.5 Instructions relatives aux centrales d'enrobage, arrêté du
1er mars 1993.
7. SYSTEMES DE DEPOUSSIERAGE.
7.1 Implantation. 7.2 Classification des dépoussiéreurs adaptés aux centrales. 7.3 Dépoussiéreurs mécaniques. 7.4 Dépoussiéreurs hydrauliques. 7.5 Dépoussiéreurs à couche poreuse. 7.6 Réglage et entretien des installations.
8. CONTROLE DES EMISSIONS DE PARTICULES.
8.1 Mesures par prélèvement. 8.2 Mesures par lecture directe.
3
17
23
35
41
9. CONCLUSIONS.
ANNEXE 1.
2.1 Ministère de l'environnement. 2.2 Directions et services. 2.3 Organigramme.
ANNEXE 2.
Tableau 1. Spécifications administratives et intersyndicales des fuels lourds.
Tableau 2. Valeurs moyennes et plages usuelles de variation des caractéristiques des fuels lourds.
ANNEXE 3.
Tableau 3. Volume des fonction du de volume) .
ANNEXE 4.
produits de combustion neutre en combustible (pour l'unité de poids ou
49
51
53
54
55
Règlementation sur les niveaux des polluants atmosphériques mesurés.
ANNEXE 5. 56
Liste des organismes agréés pour la réalisation des contrôles de poussières à l'émission, conformément à la norme NF X 44-052.
10. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES. 57
4
Émission de particules solides dans l'atmosphère lors de la fabrication des enrobés bitumineux
Pierre MONERON
La fabrication des emobés s'accompagne d'effiuents gazeux plus ou moins fortement chargés en poussières, qu'il convient de traiter convenablement avant le rejet à l'atmosphère. Les centrales d'emobage sont donc à considérer comme des installations potentiellement polluantes, et à ce titre font partie des installations classées pour la protection de l'environnement.
L'objet de cet article est d'analyser la situation actuelle par rapport à la législation en vigueur.
Sont abordés successivement, les causes des émissions de particules, les caractéristiques de ces dernières, les conditions de dispersion des fumées, la législation concernant les centrales d'emobage, les systèmes de dépoussiérage et les méthodes de contrôle de !'émission de ces particules.
L'article essaie également de faire apparaître les points sur lesquels, faute d'expérimentations récentes, une évolution des connaissances semble encore nécessaire.
5
The emission of solid particles in the atmosphere during the production of bituminous mixes
Pierre MONERON
The production of mixes is accompanied by gaseous effiuents more or Jess highly charged with dust, which have to be suitably treated before being released into the atmosphere. Mixing plants must therefore be considered as potentially pollution-creating installations, and as such they must be listed among installations whose operation calls for environmental protection.
This article analyses the present situation with reference to legislation in force.
It deals successively with the causes of particle emissions, the nature of such particles, conditions of smoke dispersion, laws applicable to mixing plants, dust removal systems, and methods of contrai of particle emissions.
An attempt is also made to identify those points regarding which, in the absence of recent experimental work, it appears necessary to acquire further knowledge.
6
1. INTRODUCTION.
En ce dernier tiers de siècle, 1' environnement constitue une préoccupation majeure. En fait des polluants de 1' atmosphère existent depuis toujours en dehors de toute activité humaine (à l'exemple des volcans). Cependant, grâce notamment au développement de l'information, l'essor industriel et la recherche d'une meilleure qualité de la vie ont exacerbé la prise de conscience du problème des nuisances et les risques (de santé) liés aux pollutions industrielles sont de moins en moins acceptés par la population.
Au même titre que la sécurité et la qualité, respecter l'environnement devient donc pour l'industrie un élément essentiel de son image de marque et fait partie intégrante de sa stratégie. Toutefois, la réduction des émissions polluantes au niveau requis pour une protection satisfaisante est actuellement rarement rentable pour l'industriel. Ainsi la prévention des pollutions industrielles apparaît comme un domaine où les moyens d'actions sont essentiellement d'ordre réglementaire. Le risque, économique cette fois-ci, est que les mesures préventives (normes) soient sans commune mesure avec le risque pour la santé des populations.
Dans le domaine routier, les centrales d'enrobage utilisées pour la fabrication des enrobés sont concernées par la poli tique ?e 1' environnement au titre des installations classées soumises a autorisation. Le présent document regroupe les connaissances en matière de pollution atmosphérique occasionnée par ces centrales. Compte tenu de nos orientations de recherche actuelles, l'étude est volontairement limitée aux émissions de particules solides par la cheminée de la centrale.
2. MINISTERE DE L'ENVIRONNEMENT.
La politique globale d'amélioration de la qualité comprend plusieurs priorités :
du de
ministère, l'environnement
en matière industriel,
* accroître les connaissances et développer la formation, *mettre en oeuvre un programme d'innovation et de
promotion des technologies de l'environnement, *mobiliser les industriels et accroître l'efficacité des
pouvoirs publics.
Au delà de l'aspect réglementaire, la réalisation de ces objectifs est une voie d'ouverture vers de nouvelles collaborations avec des partenaires de terrain, tant sur le plan national que local. Au 1er janvier 1994, la structure des services officiels, prise dans un répertoire de l'environnement industriel [1] réalisé avec la collaboration du ministère de l'environnement, est présentée en Annexe 1 .
7
3. GENERALITES.
3. 1 Définition de la pollution.
La pollution atmosphérique est certainement beaucoup plus visible que définissable. En théorie on serait tenté de dire qu'il y a pollution atmosphérique chaque fois que l'air voit sa composition différer de celle de 1' air pur par une modification soit quantitative d'un ou plusieurs de ses composants, soit qualitative avec 1' apport d'un constituant anormal. Cependant il est difficile de considérer 1' air normal comme un mélange de gaz purs et la pollution atmosphérique sera dès lors définie de façon plus conventionnelle comme le dépassement d'un seuil à partir duquel l'impureté mise en cause devient gênante ou dangereuse.
3.2 Evolution de la pollution.
L'évolution habituelle de la pollution atmosphérique est la suivante
* une phase d'émission, présente une concentration élevée. par des normes d'émission.
pendant laquelle la pollution Cette phase sera caractérisée
* une phase de dispersion dans l'atmosphère, qui dépend essentiellement des caractéristiques de la source d'émission, des conditions météréologiques et du relief. Cette phase sera caractérisée par des normes d'immission.
* une phase de sédimentation, qui correspond a la fixation des polluants sur le sol, les monuments, les végétaux, les êtres vivants. A ce niveau, c'est le stade du transfert de la pollution atmosphérique vers la pollution des sols.
4. ANALYSE DES PHENOMENES DE POLLUTION PAR LES CENTRALES.
4. 1 Origine des émissions de particules.
Un enrobés bitumineux est obtenu en mélangeant, à chaud, du bitume et des granulats de différents calibres. La fabrication de cet enrobé impose le séchage et le chauffage de ces granulats. L'apport énergétique est fourni par la combustion de combustibles liquides ou gazeux et sera caractérisé par 1' émission plus ou moins grande d'imbrûlés.
Etant donné que la nature des granulats est insensible à l'action des gaz de combustion, le séchage et la mise en température s'effectuent à l'intérieur d'un sécheur par contact direct avec le milieu séchant. Compte tenu du volume de gaz circulant à l'intérieur du sécheur, cette phase de la fabrication s'accompagne d'un envol de particules fines. Les particules solides présentes dans les gaz de sortie proviennent donc :
* de la combustion, * du séchage des granulats.
8
4.2 Combustion.
La nature des agents polluants est différente suivant que l'on a affaire à des combustibles :
*solides (charbons), *liquides (fuel lourd), *ou gazeux (gaz naturel).
Nous n'avons rien de particulier a signaler concernant les gaz de combustion des brûleurs à gaz, qui ne contiennent pratiquement pas de poussières. L'utilisation du charbon pulvérisé restant trop marginale pour être abordée, le seul combustible concerné par les problèmes d'émission pondérale lors de la combustion est le fuel lourd. Les spécifications administratives [2] et les valeurs moyennes des caractéristiques des fuels lourds sont mentionnées dans les tableaux 1 et 2 de l'annexe 2.
Même complètes, les combustions amènent une certaine quantité de cendres rejetées dans les gaz de combustion. Ces poussières minérales proviennent de la présence, dans le fuel lourd, de cendres incombustibles. D'après le tableau 2 (annexe 2), la teneur en cendres d'un fuel lourd est en moyenne de 300 ppm, ce qui correspond à une émission de particules dans les fumées d'environ 30 mg/Nm3 (normo mètre cube cf 4.3.1).
De plus, les phénomènes d'oxydation des combustibles ne sont jamais parfaits et, dans le cas des fuels lourds, une certaine quanti té d' imbrûlés subsiste dont une partie ~ peut~ s~ déposer sur les parois de l'installation et l'autre être evacuee a l'atmosphère.
Il en résulte [2] une émission particulaires de :
* cénosphères, qui sont des résidus carbonés provenant de la combustion incomplète des gouttelettes de fuel et dont la dimension varie de 1 à 100µ,
* suies, qui peuvent être composees d'hydrocarbures aromatique~ polycycliques (H.A.P.) dont certains sont considérés comme cancerigènes.
* fumerons acides, formés d'imbrûlés solides réagglomérés par l'acide sulfurique condensé dû à la présence de soufre dans le fuel.
4.3 Principe de séchage des granulats.
D'une manière générale le problème posé est le ~échage et la chauffe d'une quantité de granulats de composition déterminée. Dans cette composition la teneur en fines (particules < 80µ) est très importante. La technique française des enrobés à chaud s'étant orientée vers l'obtention des éléments fins sous la forme de fines de concassage contenues dans des sables hautement fillérisés, 15 à 20 % voire plus, l'ensemble des granulats humides introduits dans le sécheur comporte en moyenne 8 % de fines.
9
Quel que soit le type de centrale et pour les memes conditions de fonctionnement (cadence horaire, teneur en eau, température des granulats humides et des enrobés), l'apport énergétique nécessaire au séchage et la chauffe des granulats est quasiment identique. Lors de la rotation du sécheur, les granulats sont en permanence soulevés par des palettes fixées sur la paroi interne du tambour et retombent dans le courant gazeux. Il apparaît évident que ce procédé induit un envol important des particules fines, qui seront d'autant mieux entraînées qu'elles sont facilement dissociables des plus gros éléments, du fait de l'abaissement de l'humidité.
4.3.1 débit gazeux à l'intérieur du sécheur.
Selon le projet d'arrêté récent, relatif aux rejets des installations classées soumises à autorisation [ 3], le débit des effuents gazeux est exprimé en mètres cubes par heure rapportés à des conditions normalisées de température (273 Kelvins) et de pression (101,3 Kilopascals), après déduction de la vapeur d'eau. Auparavant ce débit était, en France, comptabilisé avec toute l'eau sous forme de vapeur. Dans la suite du rapport, nous préciserons donc, en fonction de l'impératif recherché, vitesse des gaz ou concentration pondérale, s'il s'agit de Nm3 humides ou secs.
Les effluents gazeux du tube sécheur se composent de plusieurs parties [4]
4.3.1 .1 Gaz de combustion ou pouvoir fumigène humide.
Ces gaz sont composés essentiellement de C02 , H20, S02 et N2 . Le S02 provient de la combustion du soufre des fuels lourds, et l'azote de l'air comburant. Les gaz de combustion contiennent aussi du CO dans le cas de combustion incomplète, et des oxydes d'azote NOx dus au chauffage de l'air par une flamme nue.
Le tableau de l'annexe 3 donne les volumes des produits de la combustion neutre de l'unité de poids ou de volume du combustible. Le point de rosée eau détermine l'état de saturation des gaz de sortie.
Nous obtenons ainsi
* pour 1 kg de fuel lourd dont environ 11% de vapeur d'eau,
de 11 a 11 , 5 Nm3 humides
* pour 1 m3 de gaz de Lacq environ 19% de vapeur d'eau.
1 O, 7 Nm3 humides, dont
En pratique, nous oxydantes qui se traduisent importants d'air en excès.
avons par
1 0
toujours des volumes
des combustions plus ou moins
4.3.1 .2 Excès d'air.
L'excès d'air est calculé par rapport au volume d'air de combustion neutre, que l'on trouve dans le tableau de l'annexe 3. Le volume d'air en excès est variable selon le type de brûleur utilisé et le réglage de la combustion et, dans la p:catique, il est possible de trouver des valeurs d'excès d'air allant de 50 à 150 %.
Un excès d'air de 100 % correspond à :
* 10,5 à 11 Nm3 d'air sec par kg de fuel lourd,
* 9,7 Nm3 d'air sec par Nm3 de gaz de Lacq.
4.3.1.3 Volume d'eau de séchage des granulats.
de vapeur d'eau de teneur en eau des
par les variations
Le volume linéaire de la principalement fillérisés.
séchage est granulats,
d'humidité
une fonction conditionnée des sables
Une teneur en eau de 3 % représente un volume de vapeur d'eau d'environ 36 Nm3 par tonne d'enrobés.
4.3.1 .4 Volume de gaz circulant à l'intérieur du sécheur.
Le débit total tonne d'enrobé varie installations et des centrales.
de gaz consécutif à la fabrication d'une considérablement en fonction des
paramètres de fonctionnement de ces
Pour une température des enrobés de 150 °C et pour des variations de
- la teneur en eau des granulats de 1 à 5 % et - de l'excès d'air de 50 à 150 %,
le calcul théorique permet d'établir que le volume d'effluents gazeux varie de 100 à 250 Nm3 humides par tonne d'enrobé.
En fonction du type de centrale, du diamètre du sécheur, et de la cadence horaire, ce volume gazeux va conditionner la quantité des particules fines entraînées. Vis à vis de l'envol de ces particules nous pouvons distinguer 3 types de centrales d'enrobage
* la centrale dite "traditionnelle", constituée d'un tambour sécheur rotatif à contre courant dans lequel les granulats circulent dans le sens contraire des gaz,
* la centrale à tambour sécheur enrobeur à équicourant, dans laquelle les granulats et les gaz circulent dans le même sens et où l'injection du liant s'effectue à 1' intérieur du tambour rotatif, en présence du flux gazeux,
* la centrale courant, où les granulats où le liant est injecté à dehors du courant gazeux.
à tambour sécheur enrobeur à circulent en sens contraire des l'intérieur du tambour rotatif,
11
contre gaz et
mais en
4.4 Différents modes de séchage dans les centrales actuelles.
4.4.1 Centrale traditionnelle.
Le sécheur est un tambour rotatif de 2 à 2,Sm de diamètre et de 7 à 10 m de long. Les gaz en écoulement turbulent parcourent le sécheur dans le sens inverse du cheminement des matériaux. Ceux ci progressent sous les actions combinées de la pente du tambour et de sa vitesse de rotation. Les gaz traversent les rideaux de granulats, freinent leur progression et entraînent une part plus ou moins grande des particules les plus fines. Les fines d'apport sont introduites au niveau du malaxeur. Elles ne sont pas soumises à l'influence du courant gazeux, mais elles peuvent tout de même être entraînées dans le circuit de dépoussiérage sous l'action du maintien en dépression de certaines parties de la centrale.
La vitesse des gaz à 1' intérieur du tambour sécheur est d'environ 3,5 m/s, le temps de transfert des granulats de 4 min et la température de sortie des gaz de l'ordre de 120 °C. L'installation à contre-courant est schématisée sur la figure 1.
~UMEES
GAZ (Vitesse ~ 4 m/s)
0.08 mm
Particules
GRANULATS (Temps de transfert ~ 4 min)
Figure 1. Tambour sécheur à contre-courant. sens contraire des granulats et contrarient derniers. Plus les éléments sont petits, grande.
BRULEUR
Les gaz vont dans le la progression de ces plus l'incidence est
Selon des études réalisées il y a une quinzaine d'années [5, 6] il apparaît
* que la vitesse des gaz à l'intérieur du sécheur influence la quantité de fines entraînées. Un principe, couramment admis par le passé, fait état d'une charge en poussières croissant
1 2
globalement proportionnellement avec le carre de la vitesse des gaz. Cependant, cette approximation n'est pas :
- systématique pour une installation donnée. Il a été constaté des augmentations de quanti té de fines entraînées en fonction d'augmentations de cadence horaire, donc de vitesse des gaz, mais paradoxalement des augmentations dues aussi à des baisses de cadence horaire, preuve que la densité du voile de g~anulats a peut être une importance non négligeable dans le mecanisme concerné. Il ressort de cela que l'envol des fines n'est pas une fonction linéaire de la cadence horaire.
transposable à toutes les installations fonctionnant à contre-courant. Les constatations effectuées depuis lors sur une centrale TSE à contre-courant [7], n'ont pas mis en évidence les quantités auxquelles nous aurions pu nous attendre du fait de la comparaison géométrique des tambours. Il convient de souligner l'importance de la partie du sécheur où se raccorde la prise d'aspiration des gaz et dont la géométrie, conjuguée avec les précautions prises pour l'introduction des granulats humides à l'intérieur du sécheur, conditionne vraisemblablement la quantité et la granulométrie des particules entraînées.
* que la teneur en eau des granulats est le facteur le plus influent sur l'envol des fines. A ce propos, pour les mêmes conditions de marche de la centrale, une augmentation de la teneur en eau induit une augmentation du volume des gaz de sortie, donc de leur vitesse (environ 20 % par 1 % de teneur en eau) et cela se traduit finalement par une diminution de la quantité des particules entraînées.
* que les poussières d'éléments allant jusqu'à 400 µ.
entraînées sont constituées
* que, tous paramètres confondus et pour un type de granulats donné, l'envol de particules par les gaz peut représenter 4 à 11% du débit de la centrale, lorsque la teneur en eau passe de 5 à 1 % • Ces particules contiennent 20 à 80 % des fines totales de la formule fabriquée.
En résumé, sur ce type de centrale, les gaz en sortie du sécheur contiennent en moyenne 60 kg de poussières par tonne d'enrobé fabriqué, ce qui, pour un volume moyen de 150 Nm3 humides (correspondant à une teneur en eau des granulats de 3 %), représente une concentration de l'ordre de 400 g/Nm3.
4.4.2 Centrale TSE équicourant.
Le tambour, élément principal de la centrale où naissent les problèmes d'envol de poussières, est largement semblable en apparence au tambour sécheur des centrales exposées dans le paragraphe précédent, par contre, le principe de fonctionnement de ces TSE est tout à fait différent. Les granulats sont introduits côté brûleur et progressent dans le même sens que le courant gazeux, selon un principe d'échange thermique à équicourant. De ce fait, le courant gazeux accélère la progression des granulats, contrairement au cas des centrales traditionnelles. Cette conception repose essentiellement sur la nécessité de protéger
1 3
thermiquement le liant, qui est introduit à l'intérieur du tambour, dans la partie arrière opposée au brûleur. Les fines d'apport, lorsqu'elles existent, sont généralement introduites au niveau de l'injection du liant et sont soumises également a l'influence de la vitesse des gaz.
Pour une longueur de tambour équivalente et par rapport au principe a contre-courant, l'équicourant se traduit par la réduction du temps de transfert des granulats à l'intérieur du tambour. Pour améliorer la protection du liant tout en garantissant un bon malaxage, les nouvelles générations des TSE sont constituées de tambour de grande longueur (augmentation dans un rapport d'environ 1 , 6 pour des débits équivalents) . Les temps de transfert sont de l'ordre de 4 min, dont environ 2 min en présence de bitume. La vitesse des gaz dans le sécheur est d'environ 5 m/s.
Le mouvement des particules à 1' intérieur d'un tambour sécheur enrobeur [8] est représenté sur la figure 2.
Diamètre du sécheur : 2, 10 m Vitesse des gaz : 5 m I s Pente du sécheur : 3°
0,26m
0,33m
0,42m
0,5m
0,63m
0,87m
1,5 m
2,35m
3,5m
8m
h+
0 = 20mm
0 = 14 mm
0 = 10 mm
0=8mm
0=4mm
0=6mm 1 ' 0 = 2mm
r------~1 0 = 1 mm
hn
0 =0,5 mm
0 = 0,1 mm
Figure 2. Mouvement des particules à l'intérieur d'un TSE. Les gaz, allant dans le même sens que les granulats, facilitent la progression de ces derniers. Cette accélération est plus importante pour les particules fines.
a) aspect général du mouvement, b) différentiation des mouvements pour les
différentes tailles des particules.
1 4
Dans leur mouvement de chute l'ensemble des granulats enrobés fait écran au courant gazeux chargés des particules entraînées dans la première partie du tambour, assurant une fonction d'auto dépoussiérage. La zone de malaxage constitue ainsi uri dépoussiéreur dont l'efficacité varie en fonction de l'occultation de la section du tambour par le voile des matériaux enrobés. Cette caractéristique dépend donc de la forme et de la disposition du palettage, de la charge du tambour et de la posi tian de l'injection du liant. Par contre les gaz de sortie pourront aussi contenir une part de particules fines enrobées, mais dont la proportion est actuellement inconnue.
La quantité de particules solides entraînées à la sortie d'un TSE est beaucoup plus faible que dans le cas précédent. L'ordre de grandeur peut être estimé à environ 600 g par tonne d'enrobés fabriqué, soit 4g/Nm3 humides.
4.4.3 Centrale TSE contre-courant.
Pour résoudre les problèmes liés a l'injection du liant en présence de gaz chauds, inhérents au principe des TSE classiques, certains constructeurs ont développé, à partir de 1987, des centrales TSE avec sécheur à contre-courant et injection du liant en dehors du courant gazeux.
D'une façon schématique, ce type de centrale est constituée d'une partie sécheur de centrale traditionnelle, où les gaz et les granulats circulent en sens contraire, et d'une partie malaxeur, séparé ou non du sécheur, dans lequel le liant est injecté en dehors du courant gazeux. La fonction d'autodépoussiérage n'existe donc plus. Compte tenu de l'incidence de la vitesse des gaz sur la quantité des particules solides entraînées (paragraphe 4.4.1), ce cas devrait s'avérer plus pénalisant que celui des centrales traditionnelles, car à performance équivalente, le diamètre du tambour d'un TSE contre courant est plus petit que celui d'un contre-courant classique. Dans la partie du tambour consacrée au séchage, la vitesse des gaz est de l'ordre de 5 m/s et le temps de transfert des granulats est d'environ 4 min 30.
Les constatations effectuées sur un TSE contre-courant muni d'une trémie tampon pesee sur le circuit de réintroduction des fines montrent que la quanti té de particules solides entraînées est de 1 'ordre de 2 % du débit de la centrale. Cette quantité est beaucoup plus faible que ce qu'il était logique d'envisager compte tenu du principe de fonctionnement. Il convient de noter, pour le TSE concerné, la présence d'un écran qui permet l'introduction des granulats dans une zone protégée de l'aspiration directe due à l'exhausteur. Cette protection n'existe pas sur les centrales traditionnelles décrites au paragraphe 4.4.1. La géométrie de l'extrémité du tambour où se raccorde l'évacuation des gaz joue vraisemblablement un rôle très important sur l'envol des particules fines, dont certaines peuvent être entraînées avant même d'avoir cheminé dans le tambour.
Pour quantifier l'envol des particules fines pour les TSE contre-courant, nous retiendrons comme valeur moyenne le chiffre de 2 % du débit cité précédemment, tout en considérant qu'il
1 5
conviendrait d'effectuer des expérimentations complémentaires afin de gén~raliser cette hypothèse à l'ensemble de la technique concernee.
Sous couvert des réserves exprimées, ia quantité de particuies so1ides entraînées est donc d'environ 20 kg par tonne d'enrobé, soit 130 g/Nm3 humides.
4.4.4 Attrition des granulats à l'intérieur du tambour.
Bien que ne disposant pas d'informations précises dans ce domaine, il convient tout de meme de signaler cette source d'éléments fins due au processus de séchage. Les aubes qui se succèdent depuis l'entrée jusqu'à la fin du tambour rotatif remontent en permanence la masse minérale de façon à faire retomber celle ci dans le courant gazeux. Il en résulte pour les granulats des mouvements de chute, de glissement, de roulement les uns sur les autres, de nature à créer des particules fines dans des proportions qui sont très difficiles à appréhender.
4.5 Cheminement des particules solides.
Quel que soit le type de centrale, les particules solides évacuées par les gaz font, à l'exception des résidus de combustion, partie intégrante de la formule. A ce titre, il est donc nécessaire de les récupérer et de les réintroduire dans l'enrobé.
Les particules fines contenues dans les granulats naturels peuvent suivre le cheminement de l'ensemble des granulats le long du tambour ou être aspirées et transiter par les circuits de dépoussiérage et de réintroduction.
Le cheminement des particules solides est schématisé sur la figure 3.
(2) FABRICATION D'ELEMENTS FINS PAR ATTRITION DES GRANULATS
1
(1) FINES DANS LE MATERIAU t
(4) ENVOL
(6) ATMOSPHERE ~
(3) FINES D'APPORT
i • FINES DANS L'ENROBE
1+2+3-6
(5) ELEMENTS RECUPERES
Figure 3. Cheminement des particules solides.
1 6
Compte tenu des valeurs énoncées, et conscient imprécisions inhérentes à ces données, nous pouvons estimer l' entrée du système de dépoussiérage :
des qu'à
* la concentration des gaz en particules solides est de 4 à 400 g/Nm3, selon le type de centrale, TSE ou contre courant classique,
*les dimensions des particules s'échelonnent de 0 à 0,500mm * le volume des gaz est d'environ 150 Nm3 par tonne d'enrobé * la température des gaz de sortie varie de 100 °C
(contre-courant) à 200 °C (TSE équicourant).
5 POLLUTION PAR DES PARTICULES SOLIDES.
5. 1 Nature des particules.
5.1 .1 Termes et définitions.
En matière d'enrobés, nous distinguons les constituants solides en fonction de leur taille. Les éléments qui passent au tamis de 0,080 mm sont appelés des fines (norme granulats P18-101)
En matière d'environnement, nous utiliserons les vocables définis selon la norme NF X 44-001, et nous parlerons
* de fumées pour désigner l'ensemble des gaz et des particules entraînées par ceux-ci,
* de particules pour désigner 1' ensemble des parties de matière solides contenues dans les fumées, quelles que soient leur dimension et leur provenance,
* de poussières pour désigner les particules solides de dimension et de provenance diverses qui peuvent généralement rester un certain temps en suspension dans un gaz. En Anglais, le terme "dust" s'applique de façon conventionnelle à des particules de diamètre < 0,075 mm qui se déposent sous l'effet de leur propre poids, mais qui peuvent rester en suspension quelque temps.
5.1.2 Caractéristiques des particules.
5.1.2.1 Vitesse de chute.
Les dimensions des particules constituent une donnée de base qui conditionne en partie leur aptitude à la dispersion, à la sédimentation, et leur nocivité. La vitesse de chute, qui dépend de la taille de ces particules, est un élément important pour leur classification.
Pour des particules de masse volumique égale à 1g/cm3 , le mode de calcul de cette vitesse dans l'air ambiant, en l'absence de turbulence, , diffère selon les 3 cas suivants [9]
*particules de diamètre compris entre 0,1 et 1 µ.
* particules de diamètre compris entre 1 et 30 µ.
1 7
l 1
* particules de diamètre supérieur à 30 µ.
Les lois qui régissent la vitesse de chute des particules en fonction de leur diamètre [9] sont des fonctions continues croissantes. Il est donc très difficile de fixer une limite dimensionnelle permettant de répartir les particules selon leur aptitude à être en suspension ou à sédimenter, ce qui va différencier leurs effets sur l'environnement.
Dans le cas particules minérales 2,65 g/cm3, le tableau de chute dans l'air, hauteur de 1m.
des centrales d'enrobage, et pour des sphériques d'un poids spécifique de
de la figure 4 donne un aperçu des vitesses et du temps de chute pour parcourir une
'
Diamètre des Vitesse de Temps de chute pour particules ( µ) chute (cm/s) une hauteur de 1 m
30 7 1 4 s 1 0 0,8 1 25 s
5 0' 2 500 s 1 0,0095 3 h 0,5 1 0,0027 1 0 h 0 I 1
1
0,00024 11 6 h
-
Fi9ure 4. Chute des particules minérales dans l'air. Ce tableau precise pour les différents diamètres la vites se de chute et la durée pour un trajet vertical de 1 m.
En fonction de ces éléments, nous pouvons envisager le classement conventionnel suivant [6]
* particules > 20 µ
* particules 1 - 20 µ
* particules 0,1 - 1 µ
* particules ( 0 / 1 µ
sédimentation rapide. Les particules retombent sur le sol non loin de leur lieu d'émission.
sédimentation lente. Les particules retombent sur le sol en un temps plus ou moins court.
sédimentation très lente. Les particules ne retombent sur le sol qu'en fonction de conditions particulières (vent, pluie).
les particules se molécules de gaz, et dans l'air.
déplacent comme des restent en suspension
5.1 .2.2 Composition granulaire.
Nous n'avons pas de résultat d'analyse granulométrique des particules contenues dans les gaz pour chacun des cas étudiés précédemment. Toutefois, en 1 1 absence de résultats quanti ta tifs, les constatations effectuées d'une manière générale permettent de formuler l'hypothèse que si la quantité totale de particules
1 8
entraînées est très variable d'un type de centrale a l'autre, la courbe granulométrique n'est peut être pas foncièrement différente. A partir des éléments obtenus sur une centrale traditionnelle [5], nous avons pu situer (figure 5), pour un éventail des grains de poussières de 0 à 0,500 mm, la répartition granulaire moyenne suivante :
Diamètre i
de la particule passant au tamis mm % massique
0,5 100 % 0,315 94 % 0,2 85 % 0, 1 70 % 0,08 60 % 0,032 30 %
Figure 5. Répartition granulaire en sortie du sécheur.
La nature et la quantité des polluants émis conditionnent le degré de pollution. Cependant, d'autres facteurs sont à prendre en considération et, à cet égard, les conditions météorologiques jouent un rôle prépondérant.
5.2 Dispersion des fumées rejetées à 1 'atmosphère.
Les particules contenues dans les fumées d'une centrale d'enrobage sont évacuées par l'intermédiaire d'une cheminée. Les fumées sui vent 1' air dans ses mouvements et c'est par diffusion turbulente que les produits issus de l'activité industrielle viennent, même à grande distance de leur lieu d'émission, polluer l'atmosphère. Cette théorie s'applique aux gaz et aux poussières dont la vitesse de chute est négligeable par rapport au mouvement des gaz, cas de la majeure partie des poussières qui s'échappent des filtres à manche actuels. Sans aborder les différentes théories consacrées à la dispersion des fumées rejetées dans l'atmosphère, nous rappellerons que cette dispersion dépend essentiellement [10]
* des caractéristiques de la source d'émission,
- vitesse des gaz, - hauteur de la cheminée, - différence de température entre les gaz et le milieu ambiant
* des conditions météorologiques,
- stabilité de l'atmosphère, - éventuelle inversion thermique, - conditions pluviométriques,
* des conditions géographiques,
- relief.
19
5.2.1 Caractéristiques de la source d'émission.
La hauteur de la cheminée constitue un des principaux éléments de l'installation susceptibles d'influencer favorablement la dispersion des fumées. Les paramètres à prendre en compte pour le calcul de cette hauteur seront examinés dans le paragraphe concernant la normalisation. Nous préciserons ici que, du point de vue météorologique, il faut comprendre la hauteur géométrique de la cheminée plus la surélévation spontanée du panache consécutive à la vitesse des gaz et à la différence de température entre ces gaz et le milieu ambiant (figure 6). C'est à cette altitude que 1 1 étalement du panache de fumées intervient réellement, et c'est ce niveau qui sera considéré comme point d'émission, pour le calcul de la dispersion et pour la détermination des concentrations au sol.
Source équivalente d'émission"-+----1-----.-------------~-
Surhauteur du panache
Hauteur équivalente d'émission
Hauteur de la chcmin6::
Figure 6. Surhauteur d'un cheminée [11 ].
Plusieurs formules sont proposées pour calculer cette hauteur fictive [11]. Elles conduisent à déterminer des ordres de grandeur très différents. Disons simplement que la surhauteur dépend surtout du vent tranversal et que, pour des vents forts ( > 1 0 m/ s), le panache de fumées est pratiquement cisaillé dès la sortie de la cheminée. Par contre, dans le cas de vents faibles ( < 3m/ s), la vites se de sortie et la différence de température contribuent à la création d'une surhauteur importante (>30m). Cette influence est d'autant plus heureuse que c'est précisément par vent faible que la dispersion est la plus mauvaise.
D'un point de vue pratique [10]:
* ~a quantité maximale de polluant au sol (µg/m 3 ) décroît au fur et a mesure que la hauteur de la cheminée augmente,
* l'augmentation de résultat une diminution de donnée de matière polluante,
la hauteur de la la surface touchée
cheminée a pour par une quanti té
* la zone correspondant à la pollution maximale s'éloigne du point d'émission avec la hauteur croissante de la cheminée,
20
* cette immission maximale de ~polluant sous l'effet du vent au niveau proche du sol se situe a environ 15 à 30 fois la hauteur de la cheminée, plus la surhauteur due à la température et à la vitesse des fumées.
5.2.2 Conditions météorologiques.
Le calcul de la teneur en particules polluantes dans l'espace tridimensionnel [10), fait appel à la notion de stabilité de l'atmosphère.
5.2.2.1 Stabilité de l'atmosphère.
Les conditions de stabilité de l'atmosphère dépendent étroitement de la densité que prend une particule d'air par rapport à l'ambiance, lorsque cette particule est déplacée de son niveau. La décroissance adiabatique théorique est une fonction linéaire de l' altitude et la stabilité atmosphérique est caractérisée par le gradient de température adiabatique sèche (-1°C/100m).
Par contre, les conditions réelles de répartition des températures, existant à un instant donné, ne sont pas forcément celles de l' adiabatisme. En fonction de cette réparti tian, nous avons 3 critères de stabilité
* Atmosphère neutre
Lorsque le gradient de température correspond à 1' adiabatisme, soit -1°C/1 OOm, les particules d'air demeurent en équilibre indifférent par rapport à l'ambiance et seules les causes initiales du déplacement sont responsables du niveau final atteint par la particule.
* Atmosphère instable :
Lorsque le gradient est < -1°C/100m, toute particule qui amorce un mouvement ascensionnel sera à tous les niveaux plus chaude que 1' ambiance et continuera sa montée. Inversement, dans le cas d'une chute, la particule reste toujours plus froide que l'ambiance et continue à descendre.
* Atmosphère stable
Lorsque le gradient est > -1°C/100m, les déplacement~ occasionnés à une particule lui confèrent, par rapport a l'ambiance, des températures telles que la particule revient àson niveau d'origine.
5.2.2.2 Inversion thermique.
En l'absence de vent violent, les fumées chaudent montent dans l'atmosphère, dont la température diminue avec l'altitude. Cependant, il est possible de rencontrer des cas d'inversion thermique, caractérisés par une température de l'air au sol inférieure a celle de l'air qui se trouve à des ni veaux plus
21
élevés. Ainsi, au crépuscule, la surface du sol, en se refroidissant, refroidit aussi les très basses couches de l'air et il s'établit dans l'atmosphère un gradient stable et positif. Ceci se traduit, au ni veau du plafond d'inversion, par un arrêt du mouvement ascensionnel des polluants. En fonction de la situation de la cheminée par rapport au plafond d'inversion, nous aurons les formes de panaches représentées sur la figure 7.
a) ALTITUDE
b) ALTITUDE
c) ALTITUDE
d) ALTITUDE
ADIABATIQUE SECHE
VENT ---;>
\ \
\. TEMPERATURE FORT GRADIENT X
\
... X
TEMPERATURE FAIBLE GRADIENT
----\::--\
\
\
NIVEAU D'INVERSION ------------~
E:: § E§
TEMPERATURE
\ ------,\.-\
~-NIVEAU D' INVERSION g3 -·- ------ ----- ------ -5-·---·-·- -- - - - -·-·- - - -··-·-· -
~~ §
m TEMPERATURE
X
X
Figure 7. Formes du panache de fumées. Selon les conditions les panaches auront une forme et un comportement différents.
a) atmosphère instable, diffusion sous forme de boucles qui peuvent toucher le sol rapidement,
b) atmosphère stable, cône de diffusion, concentration moyenne peu importante,
c) niveau d'inversion au dessus de la cheminée, cas le plus dangereux, dilution lente, pollution au sol,
d) niveau d'inversion au dessous de la cheminée, pas de pollution au sol.
22
5.2.3 Conditions géographiques.
Le relief local joue un rôle important dans 1 1 influence de la cheminée sur l'environnement, en se manifestant de façon directe sous la forme d'obstacles, ou de façon indirecte en renforçant les problèmes d'inversion thermique. Dans les vallées, 1 1 air froid, par densité, s'accumule dans les basses couches et forme parfois des gradients thermiques anormaux entraînant une stabilité des couches d'air.
6. REGLEMENTATION.
Le renforcement de la lutte contre la pollution atmosphérique s'exprime au travers de dispositions législatives destinées à améliorer la qualité de l'air.
Conformément à la pollution, explicitées dans comprend des normes :
définition et le paragraphe
a l'évolution de la 3, la réglementation
* d'émission, qui (dans le cas présent la 1 1 émission),
fixent le seuil de polluant admissible teneur en particules des fumées à
* d'immission, qui fixent les critères de qualité de l'air ambiant ( retombées et poussières en suspension),
et en conséquence, des normes
* d'équipement des centrales, qui décrivent les moyens de réduction, de dispersion, de contrôle des émissions de particules.
* de contrôle, qui définissent méthodes, les fréquences des moyens mis en du bon fonctionnement des installations.
les principes, les oeuvre pour s'assurer
L'apparition de nouvelles prescriptions suscite quelquefois des interrogations sur les règles à appliquer. L' objet de ce chapitre est de rappeler, concernant la pollution de l'air, l'état actuel de la réglementation et de présenter les nouvelles dispositions contenues dans l'arrêté du 1er mars 1993. Il convient de noter que l'arrêté concerne aussi la pollution de l'eau, la gestion des déchets, les nuisances acoustiques, les risques industriels, points qui ne seront pas développés dans ce rapport.
6. 1 Historique de la législation.
Le souci de protection de 1 1 environnement a conduit le législateur à établir une réglementation lui permettant d'obliger 1 1 industriel à limiter la dispersion des substances polluantes. Cette préoccupation n'est pas récente, et date de la naissance de la grande industrie, c'est à dire de Napoléon 1er. C'est en effet 1 1 inconvénient des odeurs et des émanations nuisibles qui est à l'origine du décret du 15 octobre 1810 classant les " Manufactures et ateliers qui répandent une odeur insalubre et incommode" en 3
23
classes. Ce décret fut l'amorce de toute la législation dans le domaine des industries dites "installations classées".
La loi du 19 décembre 1917, modifiée par les lois des 20 avril 1932, 21 novembre 1942 et complétée par de nombreux décrets, a constitué la véritable charte de la réglementation des établissements classés. Cependant, l'expression "pollution atmosphérique" n'est utilisée que depuis le 15 avril 1958, date du premier classement de l'emploi et du dépôt des substances radioactives.
La législ~tion__ des installations classées, dont les textes generaux visent a prevenir l'ensemble des risques et nuisances provenant d'une installation, repose actuellement sur la loi du 19 juillet 1976. Son principe réside dans le fait de soumettre à autorisation ou à déclaration les installations figurant sur une liste appelée Il NOMENCLATURE Il (12].
6.2 Directives européennes.
La construction de l'Europe a rendu nécessaire la cohérence des diverses politiques nationales en matière d'énergie et d'environnement. Ce souci s'est traduit, depuis une dizaine d'années, par l'établissement d'un certain nombre d'actions et de directives communautaires dans les domaines suivants (13]
* qualité de l'air,
* réduction des émissions en provenance des sources fixes,
* réduction des émissions en provenance des sources mobiles,
*qualité des produits (carburants, combustibles .. ) qui sont à l'origine d'émissions de polluants dans l'air,
* effet de serre et C02 ,
* énergie et environnement.
6.3 Textes réglementaires nationaux.
La mise en application de ces directives passe par la transposition de la législation communautaire en législation nationale. En France, cette transcription se fait par la prise d'un arrêté ministériel en application de l'article 7 de la loi du 19 juillet 1976 sur les installations classées pour la protection de l'environnement.
Les centrales d'enrobage sont classées dans la rubrique 183 précédemment. A ce titre, elles soumises à autorisation.
24
à chaud temporaires et fixes bis de la nomenclature définie font partie des installations
Elles relèvent donc
* de la loi du n° 76-663 du 19 juillet 1976, et de son décret d'application n°77-1133 du 21 septembre 1977, pour la procédure d'autorisation,
* de l'arrêté du 1er mars 1993 [14] pour les dispositions à respecter en matière: de pollution de l'air et de l'eau, de bruit, et de gestion des déchets produits par l'installation. La circulaire du 14 janvier 1974 relative au fonctionnement des centrales d'enrobage à chaud est abrogée,
* d'arrêtés types concernant les équipements annexes de la centrale: stockage bitume, stockage fuel ...
6.4 Procédure d'autorisation.
6.4.1 Octroi d'une autorisation définitive.
L'installation d'une centrale fixe est subordonnée à l'obtention d'une autorisation préfectorale. Cette démarche nécessite :
* descriptif une étude moyens mis
le dépôt d'un dossier comprenant principalement un technique, un plan de situation, une étude d'impact, sur les dangers présentés par l'installation et les en oeuvre pour la prévention de ces dangers,
* une doit recevoir tiers.
enquête de "commodo et incommodo" Cette enquête toute la publicité nécessaire a l'informa tiQn des
Au terme de l'enquête, l'inspection des installations classées centralise tous les documents et présente un rapport de synthèse au conseil départemental d'hygiène et de sécurité, en soumettant également soit ses propositions concernant le refus de la demande, soit les prescriptions envisagées. Le préfet porte le projet d'arrêté statuant sur la demande à la connaissance du demandeur qui dispose de 15 jours pour présenter ses observations éventuelles.
L'autorisation, comme le refus, préfectoral.
intervient par arrêté
6.4.2 Octroi d'une autorisation temporaire.
L'autorisation temporaire est prévue dans le cas où 1 1 installation n'est appelée à fonctionner que pendant une durée de moins d 1 un an, dans des délais incompatibles avec le déroulement normal de la procédure d'instruction. La procédure est simplifiée et ne comprend pas d'enquête publique. L 1 autorisation préfectorale est subordonnée à l'avis du Conseil Départemental d'Hygiène et de Sécurité. L'arrêté préfectoral d'autorisation temporaire est aussi soumis aux modalités de publication, en vue de l'information des tiers.
La validité est de 6 mois, renouvelable une seule fois.
25
6.4.3 Conditions d'aménagement et d'exploitation.
Les conditions d'aménagement et d'exploitation doivent satisfaire aux prescriptions fixées par l'arrêté d'autorisation et, le cas échéant, par les arrêtés complémentaires. Les valeurs limites de rejet fixées dans l'arrêté d'autorisation ne doivent pas dépasser les valeurs fixées par l'arrêté du 1er mars 1993.
Avant réalisation, toute modification de l'installation de nature à modifier les éléments du dossier de demande d'autorisation doit être portée à la connaissance du préfet avec tous les éléments d'appréciation.
Tout transfert d'une installation sur un autre emplacement nécessite d'autorisation.
soumise à autorisation une nouvelle demande
6.5 Instructions relatives au fonctionnement des centrales d'enrobage, arrêté du 1er mars 1993.
Cette réglementation de base fixe les limites des rejets polluants en tenant compte des possibilités actuelles des meilleures techniques disponibles, sans coût excessif.
6.5.1 Modalités d'application.
Les dispositions du nouvel arrêté s'appliquent, aux installations dont l'arrêté d'autorisation interviendra apres le 29/03/1994, ainsi qu'aux modifications d'installations existantes autorisées postérieurement à la même date et qui entraînent une augmentation des rejets polluants supérieure à 10 % (art. 67).
Par contre, les dispositions relatives à la surveillance des rejets et à leurs effets sur l'environnement sont applicables aux installations existantes dans un délai de deux ans à compter du 29/3/1993 (art.68).
6.5.2 Définition du Nm3.
Centrales existantes autorisées.
Le Nm3 est calculé en fonction des candi tians normales suivantes :
* température de 0°C, * pression 1 bar, *gaz humide, l'eau étant supposee rester sous forme de
vapeur * pas de limitation concernant la dilution des gaz par
l'excès d'air.
Centrales nouvelles.
Le débit des effluents gazeux est maintenant exprimé en m3/h rapportés aux conditions normalisées suivantes :
26
* température de 273° K, *pression de 101 ,3 KPa, * gaz secs.
Par rapport au cas précédent 1' expression des résultats sur gaz secs prend la forme (norme NF X 43-302)
(Cn)s = 100 * (Cn)h / (100-H) avec :
- (Cn)s concentration de poussières dans le gaz sec aux conditions normales de température et de pression, en mg/m3 ,
(Cn)h concentration de poussières dans le gaz humide aux conditions normales de température et de pression, en mg/m3 ,
- H le titre volumétrique en vapeur d'eau dans le gaz humide, en pourcentage.
La conversion rigoureuse doit être effectuée en fonction des conditions de mesure (excès d'air, consommation, teneur en eau des matériaux). Nous pouvons cependant estimer approximativement que
(Cn)s / (Cn)h ~ 1,2
6.5.3 Limitation de la dilution.
Afin de tenir compte d'une éventuelle dilution, l'arrêté d'autorisation doit préciser la teneur en oxygène des gaz résiduaires à laquelle sont rapportées les valeurs limites. La dilution des effluents est interdite.
L'expression oxygène de référence la formule suivante :
des résultats par rapport a une teneur en ((Cn)s02 ) est donnée (norme NF X 43-302) par
( Cn) s02 = ( Cn) s * ( 21 - ( Üzréf) ) / ( 21 - ( Üzmes) s) avec :
Ozréf le référence,
titre volumique en oxygène dans exprimé en pourcentage (gaz sec),
les conditions
(Ozmes)s le titre volumique en pourcentage (gaz sec).
' oxygene mesure,
6.5.4 Valeurs limites d'émission de particules.
Centrales existantes.
exprimé
de
en
Depuis le 1 janvier 1980, toutes les centrales fixes de débit horaire supérieur à 150 t et situées à plus de 500 m d'une habitation et 1 km d'une agglomération doivent rejeter moins de 150 mg/Nm3 humides. La même limite s'applique aux centrales temporaires de débit horaire supérieur à 150 t et situées à plus de 300 m d'une habitation.
27
Il faut noter que ces dispositions sont susceptibles d'être modifiées localement en fonction d'un environnement particulier, et l'implantation de la centrale ainsi subordonnée à une valeur de rejet quelquefois inférieure à 80 mg/Nm3 humides.
Centrales nouvelles.
Quel que soit le débit massique, la valeur limite pour l'émission de poussières est de 100 mg/m3.
Ce polluant étant systématiquement règlementé depuis de nombreuses années, les efforts des constructeurs ont été importants en matière de dépoussiérage et la mise en application de cette directive ne devrait pas poser de problèmes particuliers. Compte tenu des capacités horaires des centrales actuelles, une teneur de 100 mg/m3 conduit à un débit de poussières compris entre 1 et 8 kg/h.
Le tableau de la figure 8 rassemble les diverses réglementations nationales concernant les valeurs limites à l'émission de particules solides par les centrales d'enrobage. Ces renseignements sont classés par pays [ 1 5]. La définition différente du Nm3 rend délicate la comparaison des normes pays à pays.
Les variantes connues sont :
*gaz sec, après retrait de l'humidité sous forme de vapeur, (Canada, R.F.A, Suède, Suisse),
* température de 15°c (Grande-Bretagne, Canada), *pression de 1013 mbar (Belgique, R.F.A, Suisse). *excès d'air, les limites de l'émission sont ramenées a
une teneur en oxygène dans les gaz de sortie de 17 % (R.F.A).
Il faut noter que soumise, dans certains pays, notamment le cas pour
l'utilisation à des règles
des combustibles est complémentaires. C'est
*La R.F.A. [16], où sont autorisés - les combustibles gazeux, - les fuels de type 51 603 partie 1 (édition de décembre 1981), - les charbons ayant une teneur massique en soufre inférieure à
1 %, ramenée à un pouvoir calorifique inférieur de 29,3 MJ/kg, - si, dans des cas isolés, il est utilisé d'autres combustibles,
il conviendra de fixer des régles particulières.
* La - la teneur
"lourde" ne
Suisse [ 1 7], où : en soufre de l'huile doit pas dépasser :
de chauffage ''moyenne''
1 % (en masse) pour un combustible de qualité A, 2,8 % (en masse) pour un combustible de qualité B.
ou
- si l'on utilise des combustibles de la qualité B, les émissions d'oxydes de soufre, exprimées en anhydride sulfureux, devront être limitées de manière à ne pas être supérieures à celles qui se produisent lors de l'utilisation d'un combustible de la qualité A dont les émissions n'ont pas été réduites.
28
Figure 8. Règlementations relatives à l'émission des poussières par les centrales d'enrobage.
~::J VALEUR DATE DU DEFINITION DU Nm3 REMARQUES
LIMITE DOC.
mg/m3 DE REF. Temp. Pression Etat hyg.
1*Australie1 25a 1976 ace / /
1 *Belgique Il 150 Il 1982 1
ace 1013 mbar humide Soufre dans combusl < 0, 8%
!*canada Il 23a Il 1975 1 15°C 1aa,9 Kpa sec 1 durée prélèv.:: 120min
* 25a 1976 / / / H s 500m et inst.at avant 1972
Danemark 5ao 1976 / / / H s 500m et inst.at après 1972
5000 1976 / / / 500m< H sllan et durée<2 ans
LJ~c:J / / / H s 500m
2ao 198a / / / H 2' 2 lan et centrale restant
au moins 2 ans en place
France L'application aux extensions
Centrales nouvelles et extensions d'installations commence lorsque le rejet final
!existantes autorisées à partir du 29 / 3 / 1994 de l'installation modifiée est
ma 1993 ace 1013 mbar sec a~omenlé de plus de 10 %
:centrales mobiles ayant bénéficiées d'au moins
une autorisation temporaire d'exploiter avant
l'entrée en application de l'arrêté de mars 1993
15a 1993 ace 1a13 mbar sec
*Grande 46a 1982 15cc 1 bar humide V < 700 m3/min
Bretagne 23a-460 1982 15cc 1 bar humide 700< Vs 1400 m3/min
230 1982 15cC 1 bar humide V > 1400 m3/min
23a 1982 15cc 1 bar humide Toules les centrales mobiles
~oc:] O"C 1013 mbar sec Combustibles à basse teneur
et 17 % 02 dans gaz secs en soufre.
*Suède 5aoa 1976 a0 c 1 bar sec 500m< H sl lan el durée<2 ans
50a 1976 ace 1 bar sec H s 500m el Inst.at avant 1978
250 1976 ace 1 bar sec H s 500m et Inst.at après 1978
Suisse 1
50 Il 1985 1 0°c 1a13 mb sec
~L:JC":JI a 0c 1a13 mbar sec
1
les instances règlementaires
sont les régions
!Etats-Unis Il ga Il 1991 1
H Habitation. V Volume des fumées.
1
N'ayant pas opéré une mise à jour complète sur ces pays et faute de documents récents, nous ne pouvons pas en confirmer l'actualité.
29
6.5.5 Valeurs limites pour les autres polluants.
cette pour :
Bien que étude, nous
cela n'entre pas strictement dans le champ de citerons néanmoins les valeurs limites fixées
* les oxydes de soufre. Si le débit est supérieur à 25 kg/h, la valeur limite est de 300 mg/m3. Ceci aura certainement pour conséquence la réduction progressive et à terme l'abandon des combustibles à forte teneur en soufre tel que le fuel lourd N°2.
* les oxydes d'azote, exprimés en dioxyde d'azote. Si le débit est supérieur à 25 kg/h, la valeur limite est de 500 mg/m3. Dans ce domaine, la réduction des émissions passe par une évolution technologique des brûleurs.
* les substances cancérigènes. Si horaire dépasse 0, 5 g /h, la valeur li mi te est préfectoral d'autorisation.
6.5.5 Valeurs limites d'immission.
le débit massique fixée par l'arrêté
Les paramètres liés à la qualité de l'air ambiant sont caractérisés, en fonction du type de polluant
* pour les substances en suspension, par
- les valeurs (µg/m 3) en moyenne annuelle, journalière ou autre, de la pollution ambiante,
- la valeur prévue (µg/m3) de la pollution additionnelle provenant de la cheminée de l'installation en projet,
- la valeur (µg/m 3) en moyenne annuelle, journalière o~ autre, de la pollution résultante après la mise en exploitation de l'installation antérieurement en projet,
* pour les sustances sédimentées, par
- les valeurs (mg/m 2 .jour).
En France, de tels critères ne sont pas à ce jour appliqués systématiquement aux centrales d'enrobage. Cependant, en fonction du ni veau d'émission de certains polluants ou du lieu d'implantation de l'installation, la réglementation prévoit une étude des conditions de dispersion adaptée au si te. Cette étude nécessite, entre autre, la détermination de la moyenne annuelle du polluant concerné. A titre indicatif nous mentionnons en annexe 4 les recommandations européennes en matière de polluants atmosphériques mesurés [18].
6.5.6 Norme relative à l'opacité des fumées.
Non imposées en France pour les centrales d'enrobage, les mesures d'opacité des fumées caractérisent la combustion. Les
30
appareils utilisés pour ces contrôles ne sont pas des capteurs de poussières mais plutôt des comparateurs de teintes.
Deux méthodes permettent de juger cette opacité
* la carte à échelles de RINGELMANN,
Cette carte imaginée par le professeur français Ringelmann comprend une série de quadrillages formés de traits noirs, d'épaisseur croissante, sur fond blanc. La première série (échelle n°1) correspond à un recouvrement de 20 % des fumées, la seconde (échelle n ° 2) à 40 % , la troisième à 60 % La mesure consiste à comparer le panache de fumée à contrôler aux échelles d'opacité de la carte.
L'information, très peu précise, exige une fumée visible pour porter une appréciation, alors qu'actuellement, il convient de pouvoir déceler des particules même lorsque ces fumées ne sont pas visibles.
* la méthode Bacharach,
Au moyen d'une pompe, une quantité déterminée de fumées est aspirée à travers un papier filtre qui prend une teinte variant du gris clair au noir selon la charge des fumées. Après 10 pompages, la tache ainsi formée est comparée à une échelle de référence constituée de 1 0 anneaux dont la couleur va croissante du blanc au noir.
Dans l'étude comparative citée dans le tableau de la figure 8, seuls le Canada et l'Espagne font état de mesures d'opacité, avec l'échelle Ringelmann 1 pour valeur limite.
6.5.7 Conditions de rejets à l'atmosphère.
L'étude des conditions de dispersion est obligatoire pour les centrales d'enrobage dans les deux cas suivants :
-rejets d'oxydes de soufre correspond globalement aux centrales fuel lourd N°2,
dépassant 200 kg/h, ce qui ~ 400 t/h fonctionnant au
-lors de l'installation définies, vallées encaissées ou hauteur, quel que soit le type de
dans des conditions géographique proximité d' immeubles de grande centrale.
Nous avons vu (paragraphe 5.2) que la dispersion des polluants est conditionnée, entre autre, par les caractéristiques de la source d'émission. Actuellement la réglementation prévoit la méthode de calcul de la hauteur de la cheminée ainsi que l'ordre de grandeur de la vitesse de sortie des fumées.
6.5.7.1 Réglementation concernant la hauteur de la cheminée.
En France, la hauteur de la cheminée, dont le mode de calcul est explicité dans l'arrêté du 1er mars 1993, est fixée par l'arrêté d'autorisation. Les circulaires du 13 aôut 1971 et du 24
31
novembre 1970 relatives a la construction des cheminées sont abrogées.
La hauteur déterminée représente la différence entre l'altitude du débouché à l'air libre et l'altitude moyenne du sol.
Cette hauteur doit être au moins égale calculée avec la formule générale suivante :
a la valeur
avec
H = (K. Q/ c) 1/2 (R.T)-1/6
H hauteur de la cheminée en m, K coefficient qui vaut 340 pour les polluants gazeux
et 680 pour les poussières, Q débit de polluant considéré en kg/h, c concentration maximale de polluant admissible au niveau
du sol (mg/m3 ),
R débit gazeux à l'allure nominale de la centrale et à la température d'émission en °K, en m3 /h,
T différence en °K entre la température de sortie des gaz et la température moyenne annuelle de l'air ambiant.
En l'absence de détermination de la moyenne annuelle de la concentration du polluant concerné, la valeur de c est prise forfaitairement dans le tableau de la figure 9.
. ' oxydes oxydes poussieres de soufre d'azote
(mg/m3 ) (mg/m3 ) (mg/m3 )
zone peu polluée 0' 1 4 0' 1 3 0' 1 4
zone moyennement urbanisée ou moyen. industrialisée 0 / 11 0,09 0 / 11
zone très urbanisée ou très industrialisée 0,08 0,04 0,07
Figure 9. Concentrations maximales en fonction des d'habitation et du polluant concerné.
zones
La valeur de H est subordonnée aux points suivants :
* L'évaluation de la hauteur H s'effectue toujours en fonction de la plus grande valeur de l'expression (K.Q/c).
* Dans tous les cas la hauteur de la cheminée doit être supérieure ou égale à 10 m.
* Lorsqu'une installation est équipée de plusieurs cheminée ou s'il existe dans son voisinage d'autres rejets des mêmes polluants à l'atmosphère, un calcul permet d'établir l'ensemble des cheminées dépendantes de la cheminée considérée. La hauteur H est alors calculée pour le débit total de polluant et le volume total de gaz émis par l'ensemble de ces cheminées.
* La présence dans le voisinage d'obstacles naturels peut se traduire par la prise en compte d'une surhauteur calculée en fonction de ces obstacles.
32
Le texte actuel ne fait par contre plus problèmes de stabilité et de transport liés temporaires, qui ainsi ne bénéficient plus de la forfaitairement la hauteur de la cheminée.
En ce qui concerne la réglementation plupart des pays disposent d'une formule de calcul cheminée, où interviennent :
* Q, le débit de polluant (kg/h), * R, le débit des gaz (m3/h),
référence aux aux centrales
règle fixant
étrangère, la de hauteur de
* T, la différence de température entre les gaz et l'air ambiant,
*un paramètre fixant la pollution admissible (mg/m3).
La valeur à prendre en compte pour ce paramètre est celle qui s'avère la plus défavorable vis à vis de la pollution atmosphérique et qui conduit donc à la plus grande hauteur calculée. Les règles allemandes T. A. LUFT sont les plus sévères, et imposent un calcul de dispersion dans l'air ambiant lorsque le flux d'émission dépasse le seuil (kg/h) fixé pour chaque polluant [ 1 3 ] .
A titre indicatif, examinons le cas d'une centrale d'enrobage présentant les caractéristiques suivantes :
- cadence : 300 t/h, - consommation : 5,5 kg de fuel lourd N°2 par tonne d'enrobé, - débit des gaz humides : 40 000 Nm3/h, - débit des gaz humides à la température de 160 °C : 63 500 m3/h, - débit de polluant égal à 6 kg/h pour les poussières et 132 kg/h
pour le S02 (fuel lourd N°2 à 4% de soufre).
Le calcul de la hauteur de la cheminée donne, pour une zone très urbanisée
- avec la réglementation française et les poussières (c = 0,07)
H [ ( 6 8 0 . 6 ) / 0 , 0 7 ] 1 /2 * ( 6 3 5 0 0 . 1 6 0 ) -1 /6 ~ 1 6 m,
- avec la réglementation française et le S02 (c = 0,08)
H [(340.132)/0,08] 112 * (63500.160)-116 ~ 51 m,
- avec la réglementation britannique (c 1 ' 6)
H = 5 . ( c. Q) 0, 5 - 0' 9 ( c. Q) 0, 67 40 m,
- avec la réglementation allemande [16]
H ~ 90 m.
Dans ce dernier cas, le calcul a simplement valeur de comparaison puisque de toute façon, les combustibles dont la teneur en soufre dépasse 0,5 % sont interdits.
33
Les hauteurs de cheminées dans l'état actuel des équipements, point de réglementation il faut, l'utilisation de fuels à très basse masse).
ainsi obtenues ne sont pas, réalistes. Pour respecter ce là encore, s'orienter vers
teneur en soufre (~ à 1 % en
6.5.7.2 Vitesse des gaz à la sortie de la cheminée.
En France, la vitesse d'éjection des gaz rejetés a l'atmosphère doit être au moins égale à 8 m/s.
Ce paramètre est indispensable à l'évaluation de la surhauteur de la cheminée (paragraphe 5.2.1). Il permet d'estimer les concentrations au sol dues aux rejets de polluants par la cheminée. Le tableau de la figure 10 donne, à titre d'exemple, le calcul des surhauteurs en fonction de la vitesse de sortie des gaz, effectué avec la formule de BOLLAND [11]
avec
u
V
h
h = ( 4 / 5 . V • d + 9 / 8 1 . 1 0 -6 • W ) / U
* h la * V la * d le * w la * u la
(m/s)
( m/ s)
( m)
surhauteur du panache en m, vitesse de sortie des gaz en m/s, diamètre de la cheminée en m, puissance thermique emmenée par les gaz en W, vitesse du vent en m/s.
2 1 0
8 1 0 1 5 8 1 0 1 5
37 46 68 7 9 1 4
Figure 10. Surhauteurs des cheminées en fonction de la vitesse des gaz, pour d = 1,5 met une température de sortie des gaz de 170°C.
6.5.8 Surveillance des rejets.
L'arrêté d'autorisation fixe les conditions des mesures a effectuer. Pour les centrales fixes un contrôle annuel réalisé par un organisme agréé est exigé.
Lorsque les rejets de polluants à l'atmosphère dépassent les seuils fixés par l'arrêté de mars 1993 l'exploitant doit réaliser une mesure continue du polluant concerné. En fonction des deux méthodes de détermination propres aux centrales existantes ou nouvelles (paragraphes 6.5.2 et 6.5.4) l'incidence globale, en se basant sur une consommation de 6 kg de fuel par tonne d' enrobé, est la suivante :
34
pour les poussières
L'évaluation en permanence doit être réalisée si le débit massique est supérieur à 5 kg/h. En fonction des teneurs maximales tolérées, ceci correspond aux centrales existantes d'un débit supérieur à 200 t/h, et aux centrales nouvelles d'un débit supérieur à 400 t/h.
pour les oxydes de soufre
Le seuil est de 150 kg/h. Ceci correspond, pour du fuel lourd N° 2 à 4 % de soufre, à toutes les centrales d'un débit supérieur à 300 t/h.
De plus, sur le plan de la surveillance des effets sur l'environnement, un rejet d'oxydes de soufre supérieur à 200 kg/h impose à l'exploitant d'assurer une surveillance de la qualité de 1 'air en conformité avec les normes NF X 43019 et NF X 43013. A partir des hypothèses fixées précédemment, cela concerne toutes les centrales d'un débit supérieur à 400 t/h.
7. SYSTEME DE DEPOUSSIERAGE SUR CENTRALE D'ENROBAGE.
7. 7 Implantation.
Le dépoussiéreur est cheminée. Un exhausteur situé système de dépoussiérage assure selon la formule suivante
placé entre le sécheur et la soit en aval soit en amont du la circulation du courant gazeux
avec
Ps-Pe = PB+ PT+ PC+ PD+ PR
Pe pression totale à l'entrée de l'exhausteur, Ps pression totale à la sortie de l'exhausteur, PB dépression au nez du brûleur, PT perte de charge due au sécheur, PC perte de charge due aux canalisations, coudes, changement
de section ... PD perte de charge due au dépoussiéreur, PR perte de charge variable due au registre de commande.
Le schéma général de 1 1 installation, dans le cas d'un système en dépression, est représenté figure 11.
35
P Htmosphérique
Î P Htmosphérique
· · Ps
SECHEUR DEPOUSSIEREUR EXHAUSTEUR
Figure 11. Evacuation du courant gazeux.
7.2 Classification des dépoussiéreurs adaptés aux centrales.
La norme AFNOR NF X 44-051 classe les dépoussiéreurs selon la nature de la force appliquée aux particules. Le choix d'un système de dépoussiérage est fonction du volume des fumées à traiter, de la granulométrie, de la concentration et de la récupération potentielle des poussières a capter. Pour les centrales d'enrobage, les exigences de ces dernières années en matière de réduction d'émission de poussières ont fait évoluer de façon importante le système de dépoussièrage. Ainsi sont apparus successivement :
* les dépoussiéreurs mécaniques, * les dépoussiéreurs hydrauliques, * les dépoussiéreurs à couches poreuses.
7.3 Dépoussiéreurs mécaniques.
Les particules celle du courant gazeux, suivantes
* la gravité, *l'inertie,
prennent une trajectoire différente de sous l'action de l'une des trois forces
* la force centrifuge.
Le rendement global de ces appareils (~ 90 %) est fonction des particules à capter et l'efficacité est inexistante pour les faibles granulométries. Du rôle de dépoussiéreur à part entière sur les premières centrales, ils ont été utilisés par la suite comme pré-séparateurs en amont de dépoussiéreurs hydrauliques. Désormais, ce principe de séparation apparaît uniquement sur les tambours sécheurs enrobeurs où la chambre de détente fait partie intégrante du tambour sécheur, avec pour vocation la protection des filtres à manche des particules enrobées. En dehors de cela, ils ne sont plus en service sur les installations récentes.
36
7.4 Dépoussiéreurs hydrauliques.
Un dépoussiéreur hydraulique est un appareil dans lequel les particules sont transférées du courant gazeux au liquide laveur, 1 1 eau pour les centrales d'enrobage. Tous les systèmes comprennent
* une zone de mouillage où les particules sont captées, * une zone de séparation gaz - liquide.
La récupération des eaux boueuses nécessite la réalisation d'un bassin de décantation étanche dans lequel les particules se déposent avant d'être évacuées vers les décharges autorisées. En matière de dépoussiéreurs hydrauliques, on distinguent les :
* laveurs barboteurs, * laveurs à pulvérisation, * laveurs à venturi.
Le rendement global d'un dépoussiéreur hydraulique est proportionnel à l'énergie mise en oeuvre pour assurer le contact entre 1 1 eau et les particules et dépend en grande partie de la mouillabilité de ces particules. Sur le plan des performances, et moyennant une perte de charge élevée (~ 100 mbar), les laveurs à venturi étaient les seuls qui permettaient de satisfaire théoriquement les normes précédentes.
Vis à vis de la législation future ce type de dépoussiéreur utilisé seul apparaît cependant condamné, d'autant plus que le fonctionnement induit deux problèmes soumis eux aussi à une réglementation plus stricte, la pollution aquatique et l'évacuation des boues en décharge.
7.5 Dépoussiéreurs à couche poreuse.
Bien que plus onéreux, les systèmes à média filtrants se sont généralisés sur l'ensemble des centrales d'enrobage actuelles, y compris sur les tambours sécheurs enrobeurs fixes ou mobiles.
7.5.1 Principe.
A la sortie du sécheur, les gaz chargés sont aspirés au travers de média filtrants dont les fibres arrêtent les particules solides (figure 1 2 a) . Il se forme, en surface des éléments de filtration, une pellicule de particules contribuant à l'efficacité du dépoussiérage en permettant l'arrêt de particules inférieures à 1 µ. Cette pellicule participe en outre à la protection du tissu filtrant lors des phases transitoires de fonctionnement de la centrale. Après un certain temps de fonctionnement, le média filtrant a stoppé une certaine quantité de particules sur son côté chargé (figure 12 b). Cette croûte de particules retenues doit être enlevée à intervalles réguliers sous peine de colmatage du filtre. La plupart des filtres utilisés sont aujourd'hui décolmatés à l'air comprimé (figure 12 c).
37
==> j GAZ EPURE j ------{> 1 AIR DE DECOLMA TAGE /
a filtration
b colmatage
c décolmatage
Figure 12. Principe de fonctionnement d'un filtre à manches.
7.5.2 Critères de choix.
Le choix du type de filtre est basé sur
*les qualités de l'élément filtrant, * le calcul de la surface filtrante, * la conception du décolmatage.
9.5.2.1 Elément filtrant.
A la sortie du sécheur et particulièrement dans le cas des TSE équicourant, la température des fumées est élevée et peut avoisiner les 200 °C. De même, quel que soit le type de centrale, le démarrage peut être générateur de gaz surchauffés. Le dépoussiéreur doit donc être capable de résister en continu à des températures comprises entre 120 et 200 °C et ponctuellement à des températures plus importantes. De ce point de vue, il existe actuellement des éléments filtrants parfaitement adaptés aux contraintes de température des centrales d'enrobage. De plus, les installations sont pourvues de sécurité qui permettent l'admission d'air frais en aval du dépoussiéreur, de manière à éviter les risques d'incendie des toiles.
La toile du filtre, tissée ou feutre (pesant de 400 à 500 g/m2 ), doit être suffisamment performante pour retenir des particules inférieures au micron, sans occasionner des pertes de charge importantes (un filtre à manches travaille généralement avec des pertes de charge de l'ordre de 10 à 15 mbar). Elle doit aussi être résistante à l'eau (point de rosée eau des gaz ~ 80°C) et aux hydrocarbures.
Les éléments permettent d'assurer une terme.
filtrants qualité de
38
actuellement disponibles filtration constante à long
7.5.2.2 Surface filtrante.
Le volume horaire des fumées humides à traiter est fonction de la capacité de la centrale et varie de 20 000 m3 a 150 000 m3, imposant de grandes surfaces filtrantes. A cet égard, les manches cylindriques de petit diamètre (::::: 20 cm) permettent une grande surface de filtrage pour un encombrement minimal. Ces manches, disposées verticalement, sont réunies par groupe et cet aspect modulaire permet l'adaptation au débit de gaz à traiter.
Pour les centrales d'enrobage, la vitesse de passage des gaz dans l'élément filtrant est de l'ordre de 1,5 à 2 m/min, ce qui se traduit par un rapport volume de gaz / surface filtrante de 1 , 5 à 2 m3 /min *m2.
La surface filtrante varie donc, en fonction du volume à traiter, de 200 à 1700 m2. Cette surface filtrante détermine le nombre de manches et le dimensionnement du dépoussiéreur.
7.5.2.3 Décolmatage.
Selon la conception du dépoussiéreur, cellulaire ou non, Les éléments filtrants sont nettoyés par groupe ou par rangée. Dans tous les cas, le décolmatage s'effectue cycliquement, selon des critères programmables.
Un filtre courant à manches ou à poches (manches fermées à une extrémité) est décolmaté par passage d'air à contre-courant ou injection d'air comprimé. Dans le système par passage d'air à contre-courant, le dépoussiéreur est divisé en cellules et chaque cellule une fois isolée peut soit :
* être mise à l'air libre. dépression est amenée brutalement a l'ouverture d'un clapet.
La cellule initialement en la pression atmosphérique par
*recevoir une injection d'air moyenne pression (300 mbar).
Dans les deux cas, l'onde de choc ainsi provoquée secoue la manche, casse la croûte de particules (figure 13) qui tombent dans la trémie collectrice située à la base du dépoussiéreur.
FILTRATION
Pl < P2 < P atmosphérique
FUMEES (P2)
~' .. ~·~· .. >
DECOLMATAGE
0 AIR P atm
ou P3 > P atm.
P < P atm.
Figure 13. Décolmatage par air à contre-courant.
39
Avec le système par injection d'air comprimé à haute pression ( 6 a 8 bar), il n'est pas nécessaire de compartimenter par cellule le dépoussiéreur. Toutes les manches sont, dans la même enceinte, montées par rangée. Un injecteur situé au dessus de chaque manche envoie pendant une fraction de seconde l'air comprimé. L'opération de décolmatage s'effectue pendant le dépoussiérage. La détente d'air comprimé provoque une onde de choc qui se déplace très rapidement au bas de la manche, en déformant celle ci de manière plus locale (figure 14).
AIR
Figure 14. Décolmatage pneumatique haute pression.
Le système de décolmatage a basse pression produit un grand volume d'air pendant un temps réduit, ce qui permet un bon effet de choc et par conséquent un bon nettoyage initial. De plus, ce volume d'air permet aussi d'extirper les particules du média filtrant et de favoriser l'effet de nettoyage secondaire, sur toute la surface de l'élément filtrant. Par contre, les filtres à décolmatage pneumatique à haute pression ont souvent du mal à bien nettoyer la manche sur toute sa longueur [19].
7.5.3 Rendement de dépoussiérage.
Le rendement global d'un dépoussiéreur est défini (Norme NF X 44-051) comme le rapport (%) de la masse de particules retenues par le dépoussiéreur à la masse de particules qui y pénètrent. Pour les filtres à manches ce rendement est très élevé, meilleur que 99,9 %.
Le rendement granulométrique est le rendement du dépoussiéreur pour la fraction de poussière appartenant a une classe granulaire donnée. Bien que n'ayant pas de chiffre précis, notamment pour la classe granulaire < 5µ considérée comme la plus nuisible, le dépoussiéreur à manches est théoriquement très efficace sur des particules de l'ordre de 1 µ.
Comme les particules sont captées par voie sèche, elles sont directement réintroduites au ni veau de la fabrication, sans donner naissance à d'autre problème d'environnement.
40
7.6 Réglage et entretien des installations.
L'envol des particules à l'intérieur du sécheur échappe partiellement à l'action du conducteur de la centrale. La formation de particules de carbone non brûlé, qui sont les éléments constitutifs de la suie, dépendent essentiellement de la nature de l'installation (brûleur, foyer), de son réglage (mélange air-combustible), des conditions de fonctionnement (allure du brûleur, phases transitoires arrêts démarrage) et de l'entretien. Il n'est pas douteux que l'homologation de certains types de brûleurs donnerait la certitude que celui-ci est susceptible de fonctionner parfaitement s'il est bien installé et correctement réglé.
8. CONTROLE DES EMISSIONS DE PARTICULES.
Les rejets polluants doivent faire 1 1 objet de contrôles précisés dans 1 1 arrêté d'autorisation. Actuellement, le contrôle pondéral annuel est obligatoire pour toutes les installations et la mesure en continu de 1 1 émission de particules est prescrite pour les centrales dont la quantité de poussières rejetées dépasse 5 kg/h [14].
Afin de satisfaire à ces exigences, deux catégories de méthodes peuvent être répertoriées :
* les méthodes gravimétriques, qui impliquent le prélèvement des particules contenues dans les gaz sur un support, généralement un filtre et une analyse différée.
* les méthodes à lecture directe (appelées généralement mesure en continu), utilisant des principes divers pour la mesure instantanée de la concentration en particules.
8. 1 Mesures par prélèvement.
Ce type de mesure consiste à séparer, par filtrage, les particules contenues dans un prélèvement représentatif du flux gazeux à caractériser. La teneur en particules est égale au rapport de la masse de poussieres collectées pendant le prélèvement, à la masse du gaz prélevé pendant le même temps.
Le prélèvement d'étalonnage pour toute physiques des particules.
constitue une autre méthode
méthode de référence et utilisant les propriétés
Les principes de mesure, le matériel et les méthodes générales de prélèvement sont définis par les normes NF X 44-051 et NF X 44-052.
8.1 .1 Matériel de mesure.
L'appareillage de mesure est schématisé sur la figure 15. Afin d'éviter les problèmes de condensation à l'intérieur de la sonde de prélèvement, celle ci peut être réchauffée et maintenue en température.
41
1 î 8 I 2 3 6 ; 5
i 1
t ft 12 +
1~
' ' \ \
10 13
1 Sonde de prélèvement.
2 Séparateur de particules.
3 Débitmètre.
4 Rallonge de la sonde (éventuellement chauffée).
5 Dispositif d'aspiration.
6 Dispositif de réglage du débit prélevé.
7,8 Thermomètres.
9 Hygromètre.
10,11 Manomètres.
12,13 Manomètres différentiels.
14 Tube de pitot.
Figure 15. Appareillage pour la mesure de l'émission de poussières (Norme NF X 44-051 ).
42
8.1 .2 Emplacement des sections de mesure.
La représentativité de essentiellement des caractéristiques l'importance du choix de la section de aux conditions fixées sur la figure 16.
Vent
/
l'échantillon dépend de l'écoulement, d'où
mesure, qui doit répondre
-f---
es= .... Section de mesure
.s: "'
1 l Ofntacle aval de forte influence Obstacle aval de faible influe~
Figure 16. Position de la section de mesure dans le conduit.
Au ni veau de la section de mesure, l'écoulement gazeux doit se faire sans giration, ni zone morte, ni courant de retour, la répartition des vitesses de gaz doit être sensiblement uniforme et la teneur en particules ne pas présenter d'hétérogénéité importante. Ceci amène à établir avec précision une carte des vitesses du gaz à l'intérieur de la conduite de manière à déterminer les points de mesure et à effectuer en chacun de ces points un prélèvement isocinétique.
8.1 .3 Nombre de points de mesure.
La section de mesure est di visée en surfaces partielles de meme aire au centre de gravi té desquelles il faut relever la vitesse des gaz et aspirer le débit d'échantillon. Pour une conduite circulaire, le nombre de points de mesure et la position de ces points sont définis selon les figures 17 a et 17 b.
43
a) Détermination du nombre de points de mesure.
st n { ..... : L ,.----.--
l : : 1 rr· -r 3 ·-·-·--·-·-·-·-·-·--~_,,_·--·---------·----- -----'-------------·------------'-----------
1 1 j !
2 ----·-------·------.--'-------"----+-------·-----:--------+-------------------·-·--t----------
--~-+-----------------------1----------------------1-------------------------1-----------
: i 1 i D 1 i i
1 2 3 4
b) Détermination de la position des points de mesure.
avec * D le diamètre de la cheminée,
* n le nombre de points par rayon (centre non compris),
* i le numero d'ordre des points.
Figure 17. Règle générale pour les conduites circulaires.
8.1 .4 Prélèvement isocinétique.
Pour que l'échantillon soit représentatif du mélange gaz particules, la vitesse d'aspiration à l'entrée de la buse de prélèvement doit être maintenue égale à la vitesse des gaz dans la conduite durant tout le temps du prélèvement (Figure 18).
44
(A) Vitesse trop grande dans la sonde.
(B) Vitesse trop petite dans la sonde.
(C) Egalité de vitesse dans
la sonde et dans la conduite.
Figure 18. Principe de l'échantillonnage isocinétique.
Si l' isocinétisme est réalisé, les filets gazeux restent parallèles dans la sonde et dans la cheminée, et la trajectoire primitive des particules est conservée (figure 18 c). Si la vites se dans la sonde est supérieure à celle dans la cheminée (figure 1 8 a), les gaz prélevés sont partiellement dépoussiérés (effet d'inertie des grosses particules qui ne sui vent plus la trajectoire des filets gazeux) et la mesure donne lieu à une erreur par défaut. Si la vitesse est moindre dans la sonde (figure 18 ,b), l'effet inverse est constaté, induisant une erreur par exces.
L'isocinétisme peut être réalisé avec des sondes
* simples, * de vitesse ou des sondes simples avec Pitot associé, * équilibrées.
8.1 .5 Matériels agréés de mesure par prélèvement
Actuellement, seuls les appareils à contrôle manuel sont agrees pour effectuer les contrôles pondéraux règlementaires. Dans cette catégorie, deux appareils de mesure de la concentration de particules solides sont actuellement agrees, il s'agit
* du MPM 80 d'EMISSION S.A, *de l'EMISTOP de la société PILLARD.
Il convient de noter qu'en fonction de la modification de définition du m3, ces appareils devront comporter à l'avenir un condenseur de la vapeur d'eau, de façon à déterminer un volume sec de gaz prélevé.
45
8.2.2.1 Atténuation d'un faisceau.
au est
du
La détection se fait dans la direction opposee faisceau initial. L'affaiblissement du faisceau lumineux caractérisé par la transmittance T (rapport de l'intensité faisceau atténué à l'intensité du faisceau incident), d'où le nom de la méthode: la transmissométrie. C'est le principe des deux opacimètres de la société SICK :
- transmissomètre RM 41, - transmissomètre RM 61 .
8.2.2.2 Diffusion angulaire.
L'émetteur et le récepteur sont disposés sur un support unique et forment entre eux un angle égal ou inférieur à 90°. Ainsi la lumière émise est réfléchie par les particules contenues dans les fumées. Cette méthode est plus sensible dans le domaine des faibles concentrations. Par contre elle est également plus sensible aux changements d'indice de réfraction. Cette méthode est appliquée sur :
- l'OPASTOP GP 1000 H de la société PILLARD.
8.2.2.3 Rétrodiffusion.
Le faisceau lumineux traverse, diamétralement, la cheminée. Le nuage de particules passe devant ce faisceau et rétrodiffuse une certaine quanti té de lumière. Le récepteur ne recueille que les rayons diffusés dans la direction proche de la direction incidente. La lumière incidente peut être une source laser. Cette méthode est appliquée sur :
- le pulvérimètre à laser diffusé par la société OLDHAM FRANCE.
Quelles que puissent être les variantes d'un appareil à 1' autre, les méthodes optiques présentent globalement deux inconvénients, liés l'un au principe même de la méthode et l'autre à sa mise en oeuvre. Ainsi, la teneur en poussières est déduite de l'intensité du faisceau lumineux transmis à partir <l'un étalonnage établi préalablement et on n'a aucune certitude sur la constance de l'étalonnage. D'autre part, les systèmes de nettoyage des optiques doivent être suffisamment performants pour s'affranchir des risques d'encrassement et des dérives progressives non immédiatement décelables. L'intérêt de ces méthodes est de permettre à l'exploitant l' autosurveillance du bon fonctionnement permanent de son système de dépoussiérage et de pouvoir en faire état à tout moment.
48
9. CONCLUSIONS.
La lutte contre la pollution exige un effort permanent de la part:
des techniciens, pour la mise au point de traitement des fumées toujours plus efficace et plus économique,
des industriels, qui doivent affecter des crédits à la mise en place de ces techniques sur leurs installations,
des pouvoirs publics, qui doivent réactualiser les règlements en fonction de l'évolution des techniques considérées.
La pollution par les particules dépend de leur granulométrie. Celles superieures à 5 µ sont plus ou moins rapidement sédimentables et entraînent des inconvénients mineurs tant que leur nature ne représente pas une agressivité exceptionnelle. Par contre, les particules plus petites pénètrent plus ou moins, en fonction de leur taille, dans le système respiratoire et à ce titre s'avèrent plus dangereuses.
Les installations récentes de traitement des fumées (filtres à manches) permettent normalement de garantir les valeurs limites envisagées aujourd'hui pour les émissions de particules (100 mg/m3 ). Il serait par contre nécessaire d'effectuer des expérimentations pour connaître l'incidence de l'évolution de la perte de charge du dépoussiéreur (due à la formation et au maintien de la croûte de poussières des manches) sur l'efficacité (rendement global et rendement granulométrique) de celui-ci, dans l'optique de valeurs plus restrictives (~ 20 mg/m3 ) susceptibles d'être mises en application en fonction de circonstances particulières.
Les rejets de polluants doivent faire l'objet des contrôles définis dans l'arrêt d'autorisation. La surveillance de ces rejets repsi~e sur des contrôles périodiques réalisés par des organismes agrees, selon un mode opératoire normalisé. Dans ce contexte, l'évolution de la législation est de nature a faire évoluer l'agrément du matériel destiné aux mesures futures, et cela pose le problème du manque actuel de commission propre à la délivrance de ces agréments. Par ailleurs il serait intéressant de faire figurer dans le procès-verbal d'essai de mesures pondérales les difficultés potentielles rencontrées lors de l'expérimentation.
La mesure en continu sera fonction du débit massique horaire. Il apparaît dommage de ne pas maintenir un système d'autosurveillance qui permette à l'utilisateur de connaître l'état de son circuit de dépoussiérage. En effet, avec l'ordre de grandeur des valeurs limites actuelles, l'impression visuelle n'est plus d'aucun secours.
En ce qui concerne les centrales d'enrobage, nous avons concentré notre étude sur les émissions de particules, qui font depuis de nombreuses années l'objet d'une règlementation. Ceci ne doit pas occulter les autres sources de nuisances que sont :
49
* l'envol de particules dû à la constitution des stocks, aux manutentions des matériaux, aux évacuations des matériaux blancs lors des démarrages et des fins de fabrication. Cette pollution locale relève de l'hygiène du travail et pour les riverains, la mise en évidence ne peut se faire qu'avec des mesures de particules à la retombée puisque, dans ce cas, du fait de la multiplicité des sources, des émissions très faibles à la cheminée ne seront pas forcément la garantie d'une absence de problème.
* la pollution due aux gaz toxiques, qui nécessitera à l'avenir une étude spécifique.
50
ANNEXE
1. Ministère de 1 'environnement.
Ad111ù1istration générale
Ministère de l'Enviro1u1emenl. Haut comité de !'Environnement. Direction des Ressources Humaines, des Moyens et de la Qualité de la vie. Direction de la Prévention des Pollutions et des Risques (DPPR), délégation aux Risques Majeurs. Direction de la Nature et des Paysages (DNP). Direction de la Recherche et des Affaires Economiques et Internationales. Mission enviro1mement-développement (Med). Secrétariat général.
Bassin
1 Délégués de bassin
Région
Direction régionale de l'enviro1mement (DIREN).
Département
Chargés de mission auprès des préfets de département pour les questions d'environnement
2. Directions et services mis à disposition du ministère.
Administration générale
Conseil général des Ponts et Chaussées Inspection générale de l'équipement et de l'environnement Délégation à ia recherche et à l'innovation Direction de l'architecture et de l'urbanisme Direction des affaires économiques et internationales Direction du personnel Direction de l'administration Œénérale l par le ministère de
!'Equipement et du Logement
Conseil général du Génie Rur~I, des Eaux et des Forêts et Direction des forêts, par le ministère de /'Agriculture et de la Forêt DART- PMI } DSIN par le ministère chargé Conseil général des Mines de l'industrie
Région
Services régionaux de l'aménagement des eaux (SRAE)
Direction régionale de l'industrie, de la recherche et de l'environnement (DRIRE)
Département
Directions départementales de l'équipement (ODE)
Directions départementales de l'agriculture et des forêts (DDAF), par le ministère de !'Agriculture el de la Forêt
ORGANISMES SOUS TUTELLE Administration générale
Bassin
Institut National de !'Environnement Industriel et des Risques (INERIS). Agence de !'Environnement et de la Maîtrise de !'Energie (ADEME). Oftïce national de la chasse (ONC) Conseil supérieur de la pêche (CSP). Parc nationaux. Conserval<iire de l'espace littoral et des rivages lacustres.
Agences de !'Eau.
51
3. Organigramme.
CABINET
DIRECTIONS
SERVICES CENTRAUX
SERVICES
EXTERIEURS
Direction de la Prévention des
Pollutions et des Risques
(DPPR)
SEI BARPI
DRIRE
ETABLISSEMENTS PUBLICS 1ADEME1
Ministre de !'Environnement
Direction de l'Eau
DE)
STPD
Direction des Ressources
Humaines , des Moyens et de la Qualité de
la Vie (DQVRHM)
DIREN
Agences de l'Eau
Direction de la Nature et
des Paysages (DNP)
Service de l'Environnement Industriel,
Direction de la Recherche et des Affaires
Economiques et Internationales
Institut Français de
!'Environnement
SEI BARPI MCP STPD DRM
Bureau d'Analyse des Risques et des Pollutions Industriels, Mission Contrôle des Produits, Service des Technologies Propres et des Déchets, Direction aux Risques Majeurs.
52
ANNEXE 2
Caractéristiques des fuels lourds.
TABLEAU 1 .
Spécifications administratives et intersyndicales [2].
FUEL-OILS LOURDS
CARACTERISTIQUES
1
N°1 N° 2 N°2 N° 2 B.T.S. T.B.T.S.
50 °C > 15
110 a ( 110 >
VISCOSITE ! 11 ten mm':s1
a 100 °C - ( 40
POINT D'ECLAIR oc ;;, 70
DISTILLATION 250 °C < 65 C.o en masse 350 °C < 85
SOUFRE ('. 2 ( 4 1
('. 2 ( 1 ~'o en masse
EAU ('. 0.75 ( 1.5
q.o en masse ,,:; 0.9(2)
Teneur en insolubles !2) ('. 0.25 ('. 0.25 !solvant paraffiniquel '?a en masse
!111 mm'1s = 1 cSt !21 Spécification intersyndicale
TABLEAU 2.
Valeurs moyennes et plages usuelles de variation des caractéristiques des fuels lourds (2].
FUELN°2 FUELN° 2 B.T.S. FUELN°~ T.B.T.S CARACTERISTIQUES
ORDINAIRE
Moyenne Plage Moyenne Plage Moyenne Plage
! Masse volumique kg·m' 1020 990 1030 995
1 980-1000 980 970-990 1
Viscosité a 1 OO °C mm' s .;, 40
Teneur en soufre 0 -o masse 3.20 2.00-4.00 1.90 1.00-2.00 0.95 0.55-1.00
Eau 0 o masse Moyenne 0.10 Plage o.o5a0.50
Teneur en insolubles 0·o masse Moyenne 0.10 par filtration a chaud Plage o.o5ao.20
i Res1du Conradson 0
10 masse 17 8-21 14 10-16 i 12 8-14
' 1 ' Asphaltenes co masse 9 i
7-11 7 6-8 1
5 1
3 7
Cendres 0 c masse Moyenne 0.03 Plage o.02ao.07
1 Vanadium mg kg ou ppm 120 30 250 < 50 1 < 50
Sodium mg kg ou ppm Moyenne 30 Plage 10-45
53
·--~--
Méthode d'essai
NORME NF
T GO 100
i 60 10:3
fl.1 07 OO::'
M 07 025
T 60-113
M 07 063
Méthode de mesure
NFT60-101
NF T 60-100
NF M 07-025
NF T 60-113
NF M 07-063
NF T 60-116
NF T 60· 115
NF M 07 0451EN7
NF M 07 027
NF M 07-038
COMPOSITION YOLUl'E D'AIR DE COl'\BUSTION NEUTRE YOLUl"I: DES PRODU 1 TS DE COrJlUST ION NEUTRE ( Ne3 POORC(~l AG( COi • so2 POINl 0( COMBUSTIBLE ELEMENTS RQSEE EAU
% Oz (Nm') Hz (Nm 1) AIR (Nm') COz SOz HzO Nz FU11:ES SECHES FU11:ES IMllDfS flll'([S SEC<f:S fln:[S >VII DES ·c
c 8 4-.3 .-1, 585 5,%"5 .A,58S 5, %:')
H -1 0,6 0,594- 2.2~5 .-1)81 2..2~5 FUEL LOURD s 3,S 0, 02.t o.~o 0,02t O,.<O
N 0.2 4 o. 002.
N'2 0 0,3 b -o,OOé!.5 -0,0034 -él,Oû~l<
< 0 f-'
2. 204 6,289 .AO, 4.:J À' 585 0.021 ..A.;s r 8.291 5,':30 ,1'1, Qj )G,2 ) 4. 5 49 0 c 0 3
c 85,1 À, 600 6.0ÂS ,,J,GOO G,0)9 3 ro t)
H "11,1 O,GSS 2, 461+ ,A,'.iJO 2,H,4 FUEL LOURD s 2,0 0,0)4 o. 053 O,ô)Li 0, 0'5~
c o., Ul ro rt Ul
N 0,2 6 0,002 f-'· t)'"d
0 0,3 2 - O. 002. -0,008 - 0, OO 8 BTS
2.26? 8.528 )0.80 ;{, 600 0,0A4 J,3,W 8,53 )0,)4 /\-1, 4-S )5,S )/.+,) 50
f-' ~ ro o
o., -c 'D f-'·
c St,,G ..1,GH G, 06:) ).6P G,o82l
H ..1 é'.,O o. G 12. e. s2s ).344 2.526
0 rt c Ul ~
FUEL LOURD s 0,8 o,ooS 0,02.~ 0.006 o. 02:, o.,
f-' ro N 0,2 4 O,OOP.
0 0,.36 - 0,002.5 -o.ooS4 -0,00.%-TBTS
c 0 >" ::::i 0 z f-'· 3 z
.B. 29 8,G25 .m,~2 .),i;;n 0,00(,, .), '344 8. 621 . )0,25 /1A, 5 9 )S,6 )4 50 rt t) t:rJ (]\ c :><
C2H4 0.5 0,0)5 0,05G 0,0..{ 0,0'1 0,056 GPL C2H6 2 O,Ot 0,2.G:i O,Olt 0,06 0,263
Ul t:rJ o., rt ro f-'· w
0
PROPANE C3 H 6 30 ), 35 5,0B o,!:l 0,9 5,08
C3HB i; :s' 5 3,215 )2,32 .Â' 965 2, 62. )2., 32. 'D ::::i 0 f-'· ::::i
COMMERCIAL C 4 H lD 2 o,Px) C\49 0,03 0, 0, 4-9 o., ro Ul c
4, 84- )8.~-1 2~ 2, 995
-------3, 63 ,18,ê-1 2'1. 2 24.S )4,.1 .A 2. 54
rt 0 ~ c ro
GPL C2H1 3,2. 0,096 0.%1 0,0G4- 0,064 0.%~ o., ro CJHB b, -1 0,305 .A,) L+r 0,)63 0, 244 Â,)41 ro ::::i
BUTANE C; H 8 2'1,8 .A,308 4, '32'1 0, 61-2. 0, 8 tZ. 4, c;i21 < Hi
C 1 H ID Gô,(, 4,459 )b, tf ~. 1-44 3, '<3 )G, 17
(OMMERC 1 AL C 5 H 12 0,3 0, 024 0,03 0,0)5 O,OA8 o.o~
0 0 f-' ::::i c 0 3 rt
-54.S 6 ...f'32. 23,.25 2S.4-6 3 8'18 ------ 4 GPR 2 3.29 21 n· "3,.{' 8 .A 4. 3 .A 2 2
ro f-'· -o
::::i C Ho 31.3 "1, 91..G t, 32 0,913 ~' 946 t, 32.
C2H6 2,1 O,Ot35 o. 2?1 0,042 0.063 o.271-o., c
CJHB 0,2 0,01 o.038 a 006 0.008 0,038 W. DE LACQ
0,'1 Q,0(;,5 0.025 0,0.25 C4 H ID 0.004 0.005
N1 0,00?
2,o~c; 1-, GG 9,1 .),025
-------2,022 1, G6 8, 69 .AO,N -1"1·, 8 9,6 59
1
Règlementation sur les
ANNEXE 4.
niveaux mesures
des polluants atmosphériques [ 1 8] .
-----
1
POLLUANT ORIGINE
1
EFFETS
1
REGLEMENTATION SUR LES NIVEAUX DANS L'ENVIRONNEMENT
Dioxyde de soufre Ce polluant provient principalement de la combus- En synergie avec les poussières il peut provoquer La Directive européenne du 15 juillet 1980 définit
1 S02 tian des fuels et des charbons qui contiennent du des ditticultés respiratoires chez les personnes fra· trois critères :
soufre. giles (asthmatiques). • les niveaux journaliers ne doivent pas excéder Il contribue à l'acidification des eaux de pluie et 350µglm3 pendant plus de 6 jours; partiéipe à la dégradation des bâtiments (attaque • la moitié des niveaux journaliers d'hiver (1/10 au des pierres calcaires). 31/3) doivent rester inférieurs à 180 µg!ml;
• la moitié des niveaux journaliers de l'année doi· . vent être inférieurs ൠ120 glm3 .
Poussières en suspension Ce sont des particules en suspension dans l'air. Elles provoquent une irritation de.l'appareil respira· La Directive européenne du 15 juillet t 980 définit PS Elles proviennent des installations de combustion, taire et peuvent être un support d'inhalation pour trois critères :
de la circulation automobile (moteur diesel en parti· d'autres produits. • les niveaux journaliers ne doivent pas excéder culier) et de l'industrie (cimenterie, fonderie, etc.). Elles contribuent à la détérioration des bâtiments 250 µg/rn3 pendant plus de 6 jours sur l'année;
(noircissement des façades). • la moitié des niveaux journaliers d'hiver doivent rester inférieurs à 130 µ g!m3;
• la moitié des niveaux journaliers de l'année doi· vent rester inférieurs à 80 µglm3.
Oxydes d'Azote Ils proviennent principalement du fonctionnement Le dioxyde d'azote provoque une diminution de la Directive européenne du 7 mars 1985. NO et N01 des moteurs des véhicules. Ils sont également for- fonction respiratoire. Le niveau moyen horaire de 200 µ g/m3 de dioxyde
més dans les foyers de combustion. Le monoxyae d'azote attecte le transport de l'oxy· d'azote ne doit pas ètre dépassé plus de 175 heu· gène par le sang. res par an.
Ozone Ce polluant est produit par des réactions chimiques En altitude, l'ozone est salutaire car il protège du Recommandations de l'OMS. 03 complexes dans l'atmosphère, initiées par les oxy- rayonnement ultra-violet. Mais une trop forte Teneur à ne pas dépasser sur une période de
des d'azote et les hydrocarbures sous l'ettet du concentration au niveau du sol conduit à des irrita- 1 heure : 200 µg/m3•
rayonnement solaire. tions oculaires et à des difficultés respiratoires.
Les Hydrocarbures Ces polluants sont très divers. Ils trouveront leurs Leurs effets sur la santé sont très divers en fonction Il n'existe pas de règles générales. compte tenu de HCT origines dans les foyers de combustion Ombrûlés) de leur nature : la grande variété des espèces considérées.
1 et dans les gaz d'échappement des véhicules auto· - odeurs désagréables sans effet sur la santé mobiles. Certains hydrocarbures ont également pour certaines hydrocarbures soufrés: une origine naturelle (méthane, terpènes). - eHets carcinogènes ou mutagènes pour certains i
composés polycycliques. 1
Monoxyde de Carbone Sa présence dans l'air est essentiellement due aux Le monoxyde de carbone empêche le transport de Recommandations d'exposition maximum de
1
CO gaz d'échappement des véhicules automobiles. l'oxygène par le sang. l'OMS - pour une période de 1 heure: 31 fig/m3; - pour une période de 8 heures: 1 µg/m3.
Plomb Le plomb est émis sous forme d'oxydes par les Le plomb s'accumule dans les organismes vivants. Directive européenne du 3 décembre 1982. Pb véhicules automobiles utilisant un supercarburant. Une trop forte accumulation conduit à des troubles La moyenne annuelle des niveaux moyens journa·
Il peut être également émis au cours de certains de santé importants. Dégradation du système ner · liers doit rester inférieure à 2 µgfm3. procédés industriels (fonderie de plomb, aciérie veux. anémie.
1 électrique).
µg!m' ~ m1//ioniema de gramme par metre cube d'a:.--1
55
Liste des organismes agrees, réalisation des contrôles conformément a la norme NF
ANNEXE 5.
(en date de Janvier de poussieres
X 44-052, [ 20].
- LECES, voie Romaine, BP 50, 57120 Maizières-lès-Metz
1992), pour la a l'émission,
- EDF GRPT Normandie, Organisation Régionale d'Intervention, Quai de Danemark Dieppedalle-Croisset, 76380 Canteleu
- Laboratoire municipal et régional de la ville de Rouen, 29, rue Bourg-l'Abbé, 76000 Rouen ·
Laboratoire central de la préfecture de police, 30bis, rue de Dantzig, 75015 Paris
- Ecosid-Energie-Environnement, 6, rue De Wendel, 57610 Hayange
Laboratoire d'hygiène de la ville de Paris, 1 bis, rue des hospitalières St-gervais, 75004 Paris
Apave lyonnaise, 177, route de Saint-Bel, BP 3, 69811 Tassin Cédex
Laboratoire d'hygiène et de contrôle des fibres minérales, 10, ruE de la pépinière, 75008 Paris
Socotec, "les Quadrants", 3, avenue du Centre, 78182
Saint-Quentin-en-Yvelines Cédex
Laboratoire municipal d'hygiène de la ville du Havre, 5, ruE Raymond Guénot, 76000 Le Havre
A.l.F. Services, zone industrielle de Magré, 87008 Limoges Céde~
A.I.N.F., zone industrielle, BP 259, 59472 Seclin Cédex
- !NERIS, BP 2, 60550 Verneuil-en-Halatte
Cetiat, plateau du Moulon, BP 19, 91402 Orsay Cédex
Apave alsacienne, 2, rue Thiers, 68100 Mulhouse
Apave Nord-Picardie, B, rue de Val.Jny, BP 247, 59019 Lille
Apave normande, 2, Mont-Saint-Aignan
rue des mouettes, Près Rouen, 76120
- Apave de l'Ouest, zone induBtrielle, rue de la 0ohard~ère, 44803 Saint-Herblain
Apave parisienne, 13-17, rue Salneuve, 75854 Paris Cédex 17
- Apave du Sud-Est, 32, rue Edmond Rostnnd, 13006 Marseille
- Apave du Sud-Ouest, zone industrielle, Artigues-près-Bordeaux, 33370 Tresses
avenue Gay-Lussac,
L.N.E., département pollution, 1, rue Gaston Baissier, 75015 Paris
- C.E.P. (Contrôle et Prévention), 34, rue Rennequin, 75017 Paris
- Bureau Véritas, 17bis, place des Reflets, 92077 Paris-La Défense
56
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.
[ 1] Environnement Industriel. Prévention des Pollutions Nuisances Industrielles. Ministère de l'environnement, 1991/1992, pages 1-2, 1-3.
et des édition
[2] Guide pratique de l'utilisation des fuels lourds. Association Technique pour l'Efficacité Energétique, 1989, pages 11 et 12.
[3] BARTHELEMY, Projet d'arrêté relatif aux installations classées soumises à autorisation, Interprofessionel Technique d'Etudes de la Atmosphérique, novembre 1991.
rejets des Centre
pollution
[4] MONERON P, Economie d'énergie sur centrales d'enrobage, rapport interne Labo. P. et Ch., 1986.
[ 5] FAURE M, WAUQUIER E. N. P.C. "Matériels de décembre 1979.
P, Le Dépoussiérage, fabrication et de
formation continue répandage" , 1 0-1 3
[6] MORAUX C, Les centrales d'enrobage et l'environnement, Centre de Recherches Routières, Bruxelles, 1982.
[ 7] Commission du matériel. Autorisation d'emploi d'un Tambour Sécheur Enrobeur à contre-courant rapport de présentation à la Commission du Matériel, 1989.
[8] BAROUX R, PERES P, MONERON P, Fabrication Analyse de l'influence des paramètres principaux de conception des centrales sur la qualité des enrobés, Labo. P. et Ch., 173, mai-juin 1991, page 38.
des enrobés, réglage et de Bull. liaison
[9] Recueil de normes françaises, Qualité de l'air, Tome 2 Environnement. Norme NF X 43-022, concepts relatifs a l'échantillonnage des matières particulaires, mai 1985, pages 185 et 186.
[ 1 0] DIVER M, SOULAS V, KUNZ W, Etude de 1 1 Impact des Cheminées Industrielles sur 1 1 Environnement, Annales de l'Institut Technique du Batiment et des Travaux Publics, N°493, mai 1991.
[11] BERNE P, GRANDAMAS O, Note sur le calcul des surhauteurs de panache, Annales de l'Institut Technique du Batiment et des Travaux Publics, N°493, mai 1991.
[12] Installations classées pour la protection de l'environnement. Textes généraux et Nomenclature. JO N° 1001-I.
[ 1 3] BARTAIRE J-G, La Poli tique de la Commission des Communautés Européennes en Matière de Pollution Atmosphérique, jounée d'étude du 6 novembre 1990, C.I.T.E.P.A.
[ 1 4] Arrêté du 1er mars 1993 relatif aux prélèvements et a la consommation d'eau ainsi qu'aux rejets de toute nature des installations classées pour la protection de l'environnement soumises à autorisation. JO du 28 mars 1993 - Pages 5283 à 5302.
57
[ 1 5] Interrogation base de données EMILIE, Institut français de l'Energie (I.F.E.), avec la collaboration du Centre Interprofessionel Technique d'Etudes de la Pollution Atmosphérique (C.I.T.E.P.A.), 1990.
[ 1 6] Traduction de textes officiels allemands; Instruction technique pour le maintien de la pureté de 1 1 air TA LUFT ( 23 février 1986), Décret concernant les grandes installations de combustion GFAVO (22 juin 1983 et additif du 4 avril 1984), C.I.T.E.P.A.
[17] Ordonnance suisse sur la protection de l'air.
[18] Revue de Métrologie, t. 67, n° 4, avril 1989.
[19] FREDERIKSEN E.G, Avantages des filtres à décolmatage pneumatique à basse pression, revue Infovrac, avril mai 1991.
[20] Ministère de l'Environnement, Service de l'Environnement Industriel, Sous-Direction de la Pollution de l'Air.
[21] FABRIES J.F, GORNER P, Techniques de mesure automatique des aérosols atmosphériques, cahier de notes documentaires n °1 40, 3 ° trimestre 1990, Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS)
58
GAZ (Vitesse ~ 4 m/s)
- -- - __ ....... ___ _ ----- ---BRULEUR ------------
0.08 mm
particuies
GRANULATS (Temps de transfert % 4 min)
\a.mètre du séctieur : 2, 1 O m \tesse des gai. : 5 m I s ente du séeneur : 3°
0,26111
0,33111
0,42m
o,5 m
o.63 m o,87 m
1,5111
2,35m
3,5 m
8 rn
-_ ---------~0
0 = 20 mm
, 0 = 14 mm
1
' 1 1 1 1 \ \
111 = 10 mm 1 \
, 0 = 8 mm 1 1
1 1
1
0 = 4 mm 1 \
0=6mm1
0 = 2 mm
Ill =0,08mm
1
' ' ' l 1 1 1
' ' ' 1 \ \ 1
' 1 l---_____ ____.1 0 = 1 mm
1 111 = o.5 mm 1
L---------------~--------_____,1
0 = 0.1 mm
59
(2) FABRICATION D'ELEMENTS FINS
(1) FINES DANS LE MATERIAU l (3) FINES D'APPORT
SECHEUR
(4) ENVOL
(6) ATMOSPHERE i
~ ~
FINES DANS L'ENROBE
1+2+3-6
(5) ELEMENTS RECUPERES
Source équivalente d'énûssioo_-+----1------.------------~--
Surhauteur du panache
Hauteur de la chcmint:c
60
Hauteur équivalente d'énûssioo
a) ALTITUDE
b) ALTITUDE
c) ALTITUDE
d) ALTITUDE
ADIABATIQUE SECHE
VENT --?-
TEMPERATURE FORT GRADIENT X
X TEMPERATURE FAIBLE GRADIENT
\ ____ .\_
\ \
NIVEAU D'INVERSION --------------~
E-~
~ ~
TEMPERATURE
\\ \ ------\-
\
~-NIVEAU D'INVERSION Ë3 -·- ------ --------------=-·---·-·- -- --- - ---- - - -------
~::.: § E
~ TEMPERATURE
61
X
X
~::J VALEUR DATE DU DEFINITION DU Nm3 REMARQUES
LIMITE DOC.
mg/m3 DE REF. Temp. Pression Etat hyg.
1 *Australie 1 250 1976 0°C / /
1 *Belgique Il 150 1
1982 0°C 1013 mbar humide 1 Soufre dans combusl < 0, 8% 1
!*Canada Il
230 Il
1975 1
15°C 100,9 Kpa sec 1 durée prélèv.= 120min 1
* 250 1976 / / / H s 500m et instal avant 1972
Danemark 500 1976 / / / H s 500m et instal après 1972
5000 1976 / / / 500m< H sl lan et durée<2 ans
*Espagne 100 1980 / / / H s 500m
200 1980 / / / H 2'. 2 lan et centrale restant
au moins 2 ans en place
France L'application aux extensions
Centrales nouvelles et extensions d'installations commence lorsque le rejet fmal
existantes autorisées à partir du 29 / 3 / 1994 de l'installation modifiée est
100 1993 0°C 1013 mbar sec augmenté de plus de 10 %
Centrales mobiles ayant bénéficiées d'au moins
une autorisation temporaire d'exploiter avant
l'entrée en application de l'arrêté de mars 1993
150 1993 0°C 1013 mbar sec
*Grande 460 1982 15°C 1 bar humide V< 700 m3/min
Bretagne 230-460 1982 15°C 1 bar humide 700< V::: 1400 m3/min
230 1982 15°C 1 bar humide V> 1400 m3/min
230 1982 15°C 1 bar humide Toutes les centrales mobiles
0 20 1986 0°C 1013 mbar sec Combustibles à basse teneur
et 17 % 02 dans gaz secs en soufre.
*Suède 5000 1976 0°C 1 bar sec 500m< H :::uan et durée<2 ans
500 1976 0°C 1 bar sec H::: 500m et lnstal avant 1978
250 1976 0°C 1 bar sec H s 500.m et lnstal après 1978
Suisse 1
50 Il
1985 1
0 °C 1013 mb sec
Italie [:]___1:JI 0 °C 1013 mbar sec Il les instances règlementaires
sont les régions
Etats-Unis [ 90 Il 1991 1
62
P otmosphérique
t P otmosphérique
SECHEUR DEPOUSSIEREUR EXHAUSTEUR
63
~ 1 GAZ POUSSIEREUX J - 1 POUSSIERES 1
c:=::> J GAZ EPURE J --1> 1 AIR DE DECOLMATAGE J
FILTRATION DECOLMATAGE
GAZ PROPRE
Pl < P2 < P atmosphérique
FUMEES (P2) P < P atm..
>
AIR
1 i
. ' ; ;
64
1 î 8 I 2 3 6 i 5 j 1
1
t n 12 +
7 9
1~
1 1
\ '
10 13
1 Sonde de prélèvement.
2 Séparateur de particules.
3 Débitmètre.
4 Rallonge de la sonde (éventuellement chauffée).
5 Dispositif d'aspiration.
6 Dispositif de réglage du débit prélevé.
7,8 Thermomètres.
9 Hygromètre.
10,11 Manomètres.
12,13 Manomètres différentiels.
14 Tube de pitot.
65
Vent
·~
--d' <'<
Section de mesure
~ '°
1 ! Olnt:acle aval de forte influence Obstacle aval de faible influence
n i . .
---r-------·
3 -------------------·i·---------------- ; -t------------------------:-:,,,;',_· ----------
' . . 2 ------------------- ' ----+-------------:·----·-·t-·-----------------·-·t---------
! 1
1------------- ----------r------------------:----- ----- --------i------~---
, 1 i 1 2 3 4
D2. [1 I; = v4n-4i+3J 4n + 1
66
(A) Vitesse trop grande dans la sonde.
(B) Vitesse trop petite dans la sonde.
67
(C) Egalité de vitesse dans
la sonde etdans la conduite.
Document publié par le LCPC sous le N° 502 236 Dépôt légal 2• trimestre 1994
ISBN 2-7208-2360-0 Impression LCPC
