LES DEPOUSSIEREURS

par r

Daniel Gagné Hygiéniste industriel

CRSSS-AT

SEPTEMBRE 1987

WA 7 S 0

eue :9â? JSPQ- Montréal

3 556 00 005 2 39

INSTITUT NATIONAL DE SANTÉ PUBLIQUE DU QUÉBEC CEN1HE DE DOCUMENTATION

MONTRÉAL

DÉPARTEMENT DE SANTÉ COMMUNAUTAIRE DE L'HÔPITAL CHARLES LEïïlQYfoE

25, BOUL TASCHEREAU GREENFIELD PARK (QUÉBEC)

J4V 2G8

LES DEPOUSSIEREURS

par :

Daniel Gagné Hygiéniste industriel

CRSSS-AT

SEPTEMBRE 1987

i

TABLE DES MATIERES

" ?AG: LES DEPOUSSIEREURS

I - INTRODUCTION 1

II - POURQUOI DES DEPOUSSIEREURS? 1

III - LES TYPES DE DEPOUSSIEREURS 2

1 - Principes de fonctionnement 2

2 - Grandes catégories de dépoussiéreurs 2

a - Les cnamr>res ae deposition ;.« settling chambers :> ) 3

b - Les cyclones 5 - Principes d'opération 5 - Types de cyclone 9

c - Les filtres à poussière de type à manchons . 13 - Principes d'opération 13 - Filtres à secoueurs, manuels ou

mécaniques 15 - Filtres à jet d'air inversé 17 - Filtres à jet d'air inversé puisé 17 - Types de filtres à jet d'air inversé

puisé . ., 21 - Applications et limitations 21 - Fitrès à cartouches 2 4

3 - Les précipitateurs électrostatiques 27

4 - Les lessiveurs {« scrubbers » ) 30

ANNEXE I GENRES D'APPLICATIONS PROPRES A CHAQUE TYPE DE DEPOUSSIEREUR ET CRITERES DE SELECTION

ii

LISTE DES FIGURES

.PAGE

1 Chambre d'expansion 4

2 Principe d'opération du cyclone 6-

3 C.curbe. typique d'efficacité de cyclones , 7

4 Types de cyclones . . . . . 11

5 Mu-lti-cyclone 12

6 Manchons . . ." 14

7 Fiitre à secoueur ; 16

8 Filtre à décoimaxage a jet d'air inversé IS

9 Filtre à décclmatage à jet d'air, inversé puisé (air comprimé) 19

10 Filtre à décolmatage à jet d'air inversé puisé (air basse pression) 22.

11 Filtre à décolmatage à jet d'air inversé puisé (air pression moyenne) 23

12 Filtres à cartouches 25

13 Précipitateur électrostatique 28

14 Lessiveur ( ;< scrubber » ) 31

LES DEPOUSSIEREURS

I - INTRODUCTION

Le choix, l'installation et l'entretien des systèmes de dépoussiérage constituent une discipline en soi. Le problème c'est que la plupart des spécialistes en ce domaine travaillent pour un fabricant en particulier et de ce fait leurs conseils sont souvent intéressés. C'est pourquoi il faut que tous ceux qui s'intéressent à la ventilation aient des notions de base en ce qui concerne les systèmes de dépoussiérage. Nous ne présenterons ici qu'un survol de la question. CJn texte complémentaire est présenté en annexe I. Dans notre presentation on va s'attarder surtout aux filtres à poussière.

II - POURQUOI DES .DEPOUSSIEREURS?

Plus un système de ventilation est efficace pour ramasser la poussière plus on va avoir des problèmes avec le traitement de l'air à la sortie du système. En effet, on ne peut rejeter indûment dans l'environnement des tas de poussières ou de gaz et vapeurs sans engendrer des problèmes sérieux à long terme. On arrive à ce paradoxe qu'un bon système de ventilation ne fait que déplacer le problème du dedans au dehors de l'usine!

Donc pour s'éviter des problèmes de dépoussiérage, mieux vaut s'attarder lors de la conception d'un système â essayer d'empêcher le plus possible les poussières de devenir aéroportées pour ne pas que notre système de ventilation ne devienne un système de nettoyage pneumatique ( <( vacuum cleaner »). Ceci arrive particulièrement lors du transport de la manutention de matériel (transport par convoyeurs, chûtes et bennes de transbordement, etc.}.

Une autre raison de plus en .plus invoquée pour installer des systèmes de filtration c'est la recirculation de l'air pour diminuer les coûts de chauffage. Cette procedure pose des défis énormes aux systèmes de filtration commerciaux parce

qu'on leur demande de conserver indéfiniment une très haute efficacité. Cependant, ce défi doit être reievé par les concepteurs de systèmes de ventilation sinon c'est I • existence même du système de ventilation comme moyen de contrôle qui est mise en jeu surtout dans les cas où de gros volumes d'air sont' en jeu.

Finalement, une autre bonne raison de filtrer l'air, c'est de protéger le ventilateur et son moteur contre l'accumulation de poussières.

III - LES TYPES DE DEPOUSSIEREURS

1 - Principes de fonctionnement

Il existe plusieurs façons de nettoyer de 11 air. Les plus utilisées sont les suivantes:

a - la déposition par gravité b - la séparation centrifuge utilisant . 1'inertie des

particules c - l'impact sur un filtre d - la séparation électrostatique e - la séparation par différentiel de température f - etc.

2 - Grandes catégories de dépoussiéreurs

Les notes qui suivent sont pour la plupart extraites de la conférence de Gaétan Beaulieu au CIRAST1. La majorité des dépoussiéreurs en usage commercial se regroupent dans l'une ou l'autre des catégories suivantes:

Beaulieu, Gaétan, Exposé technique présenté à I'occasion de l'expo-congrès CIRAST, novembre 1982, Cie Flakt Quebec Inc.

a - Les chambres de déposition (« settling chambers »)

Elles fonctionnent selon le principe de déposition par gravité (cf. figure 1).

La première forme de collecteur à poussière à être utilisée a été la chambre d'expansion (fig. 1). Il s'agit d'une boîte ou chambre dans laquelle l'air contenant la poussière est injecté à un bout et repris à 1'autre bout. La boîte ayant une surface beaucoup plus grande que le tuyau d'amenée, la vitesse d'air à l'intérieur de la boîte diminuera considérablement, ce qui amènera -une déposition de poussières au fond de la boîte.

Dépendamment des propriétés physiques des particules de poussière, ces poussières seront entraînées vers le plancher à une certaine vitesse à cause de la force de gravité. L1 idée est que, si la chambre est assez grande et la poussière suffisamment lourde, elle se déposera sur le plancher avant d'avoir pu voyager à l'autre bout et être à nouveau entraînée par le tuyau dé sortie. Ce type de collecteur est efficace pour capturer des grosses particules. Par contre, pour ramasser des particules moyennes ou fines qui se déposent lentement, ces chambrés deviendraient énormes et inacceptables au point de vue économique.

Pour réduire la taille de ces chambres, il faudrait augmenter considérablement la force de gravité, qui est fixe. Par contre, la force de gravité peut être remplacee par la force centrifuge, qui elle peut être augmentée mécaniquement. C'est ce qui donnera naissance aux cyclones.

11

C H A M B R E D ' E X P A N S I O N

F I G U R E N 0 1

11

b - Les cyclones

- Principes d'opération

Un cyclone est un appareil où l'air vicié est injecté tangentiellement ('cf. figure 2) et descend ensuite le long d'un cône en tourbillonnant. En arrivant à la base du cône, cet air remonte à l'intérieur du vortex d'entrée. A l'entrée du cyclone, vous avez une tranche d'air d'une épaisseur donnée contenant des particules de poussière. Comme 1'air se déplace en tourbillonnant rapidement, surtout a l a base du cône, la force centrifuge force les particules qui sont dans la tranche d'air à se déplacer vers la paroi du cyclone. Si la force d'inertie de la particule l'amène près de la paroi avec le renversement de vortex à la base du cône, cette particule sera éjectée à la sortie de poussière filtrée, sinon elle sera de nouveau entraînée vers la sortie d'air propre.

Le cyclone travaille, un peu comme une chambre d'expansion où la force de gravité est remplacée par la force centrifuge qui peut être plus de 300 fois plus puissante. Tout comme la chambre d'expansion, le cyclone travaille avec la vitesse de déposition d.'une'particule donnée ce qui fait que les particules très fines ne peuvent être séparées (voir figure 3).

De plus, le renversement de vortex à la base du cône, et surtout la vitesse ascendante du vortex intérieur qui agit comme un convoyeur pneumatique, fait que des particules fines qui étaient rendues à la paroi sont quand même réentraînées.

11

SORTIE D ' A I R

SORTIE D ' A I R .

ENTRÉE •MD'AIR

VORTEX I N T É R I E U R

SORTIE DE MATÉRIEL

VORTEX EXTÉRIEUR

ENTRÉE D ' A I R

SORTIE DE MATÉRIEL

P R I N C I P E D ' O P É R A T I O N

D U C Y C L O N E

F I G U R E N 0 2

Les cyclones sont des appareils à débit limité. Si le débit d'air est insuffisant, les vortex risquent de ne pas se creer, et le cyclone travaille comme une chambre d'expansion, donc très peu efficace. Si le débit est « bas » l e s vor.tex seront créés, mais la force centrifuge sera basse, donc perte d'efficacité. Si le débit d'air est trop élevé, la force centrifuge sera plus grande, mais le temps de résidence sera moindre et la vitesse ascendante du vortex intérieur sera élevée ce qui augmentera le réentraïnement de certaines particules plus grosses, donc perte a/efficacité. Selon sa forme physique et les qualités physiques des particules à ramasser, le cyclone doit être utilisé efficacement à un débit judicieux pour être efficace.

A noter que le cyclone étant peu efficace sur les particules fines, il rencontre très rarement les normes générales d'émission permises au Canada et aux Etats-Unis.

- Types de cyclone

Plusieurs types de cyclone sont disponibles sur le marché. Leur efficacité est inversement proportionnelle à leur diamètre. Il y a le type à basse efficacité, tel que montré à la figure 4 a , qui par le passé était courant. Ce cyclone est normalement utilisé avec une. perte de charge de 3/4 M

à I 1/2 " H 2 O .

Il y a le type à moyenne efficacité, tel que montré à la figure 4 b, qui est d'un diamètre plus petit pour augmenter la force centrifuge tout en étant plus long pour avoir le temps de résidence requis. Le coût additionnel est justifiable considérant le gain d1 efficacité tel qu'illustré à la figure 3. Ce cyclone est normalement utilisé à une perte de charge de 2" â 3" H 2 O .

Il y a le type à haute efficacité (figure 4 c) qui est utilisé sur des applications très spécifiques où un filtre ne peut l'être, car son coût additionnel et sa perte de charge allant jusqu'à 12 " H 2 O ne justifie pas le peu d'efficacité additionnelle qu'il a comparé à un cyclone à moyenne efficacité.

10

Il y a le type « multi-clone » ou « cyclonette » (figure 5) qui est un ensemble de. petits cyclones opérant en parallèle avec une perte de charge de 7" à 12" H 2 O . Le petit diamètre de ces cyclones fait que la force centrifuge est énorme et que l'efficacité est très élevée. Par contre. leur prix se rapprochant ces filtres ainsi que leur tendance à se bloquer par la poussière, font qu'ils sont presqu1 exclusivement utilisés sur des cheminées de chaudière" où la concentration de poussière, est minime et ou les températures sont trop élevées pour des filtres.

11

BASSE E F F I C A C I T É

V - r — -

-^iîisisiiiîpss

t 1 . —

S 5 5 S 5 Î 8 S 8 8

HAUTE E F F I C A C I T É

E F F I C A C I T É MOYENNE

T Y P E S D E . C Y C L O

F I G U R E N O 4

N E S

11

M U L T I - C Y C L O N E

F I G U R E N 0 5

10

c - Les filtres à poussière de type à manchons

- Principes d'opération

Les filtres à poussières industriels utilisent des manchons en matériel tissé ou feutré. L'air vicié est amené à passer au travers de ces manchons. L'air passe au travers des manchons, tandis que la poussière est retenue à la surface. Si l'on observe ces manchons (figure 6), on verra que les ouvertures dans le matériel sont plus grandes, que les particules de poussière à être ramassées. Ce qui fait que lorsque les manchons sont propres, beaucoup de poussières passent au travers du tissu. Avec le temps, des particules de poussière s'accrochent aux fibres du manchon, jusqu'à le couvrir et former un « gâteau » de poussière. Maintenant, les espaces ouverts sont ceux entre les grains de poussières, espaces qui sont beaucoup plus petits que les poussières à être ramassées, ce qui fait que l'efficacité de filtration augmente considérablement. Donc, le gâteau de poussière filtre la poussière, et non le matériel du manchon qui lui, sert plutôt de support à ce gâteau.

Avec le temps, l'accumulation continue de poussière sur le . manchon fait que la perte de charge devient excessive. Pour ramener la perte de charge à un niveau acceptable, un mécanisme de nettoyage est requis pour nettoyer les manchons. Comme le gâteau de poussière est nécessaire à un filtrage efficace, idéalement le mécanisme de nettoyage devrait enlever seulement le surplus et ce, sans détruire le gâteau

11

Ordinary Cyclone

400

I I 40 ; SO j 60 70 PARTICLE SIZE IN M ICRONS

325 270 250 200 —TYIER MESH -

80 90 100

170

O U R B E T Y P I Q U E D ' E F F I C A C I T É

D E C Y C L O N E S

F I G U R E NO 3

•14

A I R ET POUSSIERE

POUSSIERE / H

A I R PROPRE

M A T É R I E L T I S S É OU FEUTRÉ

1 •

• ( 1

F I G U R E N 0 6

10

de poussière de base. La vitesse de l'air à travers les filtres est de l'ordre de trois à dix pieds par minute. Il . faut donc une surface filtrante considérable pour accepter de gros débits.

- Filtres à secoueurs, manuels ou mécaniques

Le nettoyage des manchons de ce type de filtre se fait en arrêtant le débit d'air et en secouant les manchons (figure 7). Le secouage des manchons étant assez violent, le gâteau de poussière est entièrement détruit ce qui fait que ce filtre est peu. efficace au départ de son cycle. Une efficacité moyenne de ramassage de 99,9 % est généralement considérée pour ce type de filtre (basé sur une particule sphérique d'un micron).

Dépendant de l'application, ces filtres ont généralement des dimensions importantes afin d'avoir une surface de filtration suffisante pour obtenir un temps acceptable entre les cycles de nettoyage. Bien qu'ayant un mécanisme simple, ces filtres à cause de leur dimension de trois à quatre fois plus importante que les filtres décrits ci-après, sont maintenant peu utilisés. à cause de leur coût supérieur, à l'exception de petites installations ou applications spécifiques.

A noter que chaque fois que les manchons .sont secoués, la concentration de poussière dégagée des manchons atteint le niveau nécessaire â une explosion, lorsque le matériel dégagé est combustible.

11

MÉCANISME

DE SECOUAGE

ENTRÉE D ' A I R V I C I É

SORTIE D ' A I R PROPRE

S E C O U E U R

F I G U R E 7

11

- Filtres à jet d'air inversé

Le nettoyage des manchons de ce type de filtre se fait en injectant de 1'air dans les manchons à l'inverse du débit normal, et ce sans arrêter ce débit (figure 8). Ce type de nettoyage étant quelque peu trop léger pour plusieurs applicationsce type de filtre a été remplacé par les filtres à jet d'air inversé puisé.

- Filtres a jet d'air inversé puise

Le nettoyage des manchons de ce type de filtre se fait en puisant de façon brutale de l'air dans les manchons à l'inverse de débit normal et ce sans arrêter ce débit. Le jet d'air puisé est généré par une petite, quantité d'air (figure 9) à haute pression (70 à 100 livres par pouce carré) dirigée dans un venturi qui induit de l'air secondaire afin d'obtenir le volume nécessaire à la création de-l'onde de choc.

L'injection d'air brutal crée une onde de choc qui brise la surface du gâteau de poussière, sans briser le gâteau de poussière de base. L'air de nettoyage étant à l'inverse du débit normal, la poussière dégagée est éloignée des manchons et peut se déposer au fond du filtre. Comme le gâteau de poussière n'est jamais détruit, 11 efficacité de ramassage de ce type de filtre est généralement considérée comme étant de 99,9 % (basé sur une particule sphérique d'un micron).

18 1 /

S O R T I E D ' A I R PROPRE

ENTRÉE D ' A I R V I C I É

V E N T I L A T E U R RADIAL

F I L T R E À D É C O L M A T A G E

A J E T D ' A I R I N V E R S É

F I G U R E N 0 8

11

F I L T R E À D E C O L M A T A G E

À J E T D ' A I R I N V E R S E '

P U L S É

( A I R COMPRIMÉ)

F I 6 Ù R E N 0 9

Avantages du filtre à jet d'air comparé à un filtre à secoueurs:

Opération en continu. Il n'est pas nécessaire d'arrêter le débit pour effectuer le nettoyage des manchons.

Efficacité de ramassage supérieure car le gâteau de poussière de base n'est jamais détruit.

Dimension physique trois à quatre fois moindre. Donc., moins cher à l'achat.

Risque d'explosion minime car la poussière dégagée égale en concentration celle qui est amenée, qui rarement atteint le niveau critique.

Désavantages du filtre à jet d'air puisé comparé à un filtre à secoueurs:

Nécessité d'utiliser un compresseur à haute pression, qui représente un investissement important et un coût d'opération élevé.

Nécessité d'utiliser un séchoir à air comprimé de type dissécant avec refroidisseur d'air. Ceci est nécessaire pour enlever l'eau normalement présente dans l'air qui autrement condenserait et gèlerait aux orifices des valves solénoïdes à cause de 1'expansion rapide de l'air à ce point, ce qui amène une baisse de température très importante.. Là encore, ces séchoirs représentent une mise de capital importante et un coût d'opération élevé.

Formation courante de condensation sur le premier pied ces manchons.

- Types de filtres à jet d'air inversé puisé

Plusieurs types de filtres à jet d'air puisé sont disponibles sur le marché. Ces types de filtres varient principalement selon la méthode de génération du jet d'air puisé. Il y a ceux qui utilisent de l'air comprimé à haute pression tel que décrit précédemment. Il y a ceux qui utilisent de l'air généré par un ventilateur radial à haute pression (15 à 30 " H 2 O ) pour le jet -d'air inversé en combinaison avec une valve à papillon pour créer l'onde de choc (cf. figure 10). Donc, élimination de compresseur et séchoir d'air comprimé. Il y a ceux qui utilisent de l'air à basse . pression (7 à 15 lb./po.ca.), tel que généré par un surpresseur (figure 11). Donc, élimination de compresseur et séchoir d'air comprimé.

- Applications et limitations

Les filtres à manchons à jet d'air inversé puisé sont généralement appropriés comme collecteurs de poussière sur des systèmes de dépoussiérage opérants selon les paramètres, suivants:

La majorité des particules de poussières à être ramassées ont des dimensions de plus d'un micron, afin de pouvoir obtenir un équilibre entre l'apport de particules du système de ventilation vs celui du système de colmatage, d'avoir une perte de charge raisonnable et, a'avoir une efficacité de ramassage acceptable.

11

F I L T R E À D É C O L M A T A G E

A J E T D ' A I R I N V E R S É

P U L S É

( A I R BASSE PRESSION)

F I G U R E N 0 1 0

11

VANNEA SOLENOÏDE

SOUPAPE À DIAPHRAGME

SORTIE DE L'AIR PROPRE

MOTEUR D'ENTRAÎNEMENT DU SYSTÈME DE

NETTOYAGE PAR JET

D'AIR INVERSÉ

TÔLEPOUR MAINTENIR

L'ENSEMBLE DES TUBES POREUX

TUBES POREUX

COMPARTIMENT DE VISITE POUR ACCÉDER

AUX TUBES ET PERMETTRE

LEUR DÉMONTAGE

RÉSERVOIR D'AIR POUR NETTOYAGE PAR JET

D'AIR INVERSÉ

ENTRÉE DE L'AIR

SORTIE DU COLLECTEUR

DE PARTICULES

PORTE DE VISITE

TUBULURE DE L'AIR

DE NETTOYAGE

CONDUITE D'AIRE

CERCLAGE INTERNE

. POMPE À AIR

ACCÈS A LA TRÉMIE (REGARD NON

DESSINE)

TRÉMIE CONIQUE A 60°

F I L T R E A D É C O L M A T A G E A J E T D ' A I R I N V E R S É

P U L S É ( A I R PRESSION MOYENNE)

F I G U R E N 0 1 1

11

La température de l'air et/ou des particules est inférieure à 4.50 "F.

L'air vicié ne contient pas de produits chimiques incompatibles avec les matériaux de

. . construction pratiquement utilisables à la construction de l'appareil.

L'air traité et/ou les particules à être ramassées ont une température et un taux d'humidité tel qu'il ne peut se former de condensation sur les manchons car, si les manchons se mouillent, cette eau mélangée avec la poussière, forme une boue imperméable qui bloque le filtre.

- Filtres à cartouches

Le filtre à cartouches (cf. figure 12) est semblable au filtre à manchons à nettoyage à jet d'air inversé puisé. La différence majeure est que les manchons sont remplacés par des cartouches de papier semblables aux filtres à air d'automobile. Le matériel filtrant étant dans ce cas de texture extrêmement serrée, ce type de filtre est très efficace pour ramasser des particules très fines (un micron et moins)..

A cause de la forme du carton filtrant (en accordéon), on peut avoir une grande surface de filtration dans une cartouche de dimension assez réduite. Ce qui fait que ce type de filtre prend beaucoup moins d'espace qu'un dépoussiéreur à manchons équivalent.

11

F I G U R E

Son efficacité moyenne est très grande, meilleure que les dépoussiéreurs à manchons. Cependant, cela a le désavantage de requérir des nettoyages fréquents. On' les utilise donc dans des situations où la concentration de poussière dans l'air n'est pas très forte. Par contre, leur entretien (entre autres le changement de cartouches vs manchons) est beaucoup plus aisé. Dispendieux à l'achat.'

Pour les fumées de soudure, les cartouches doivent être prétraitées avec une certaine poussière, ceci, pour faciliter le nettoyage car la fumee de soudure est très difficile à nettoyer _ lorsqu'elle adhère directement au médium filtrant.

Règle générale, les filtres à cartouches sont utilisés comme collecteur de poussières lorsque:

La majorité des particules ont des dimensions inférieures à un micron.

La concentration de particules est relativement faible.

La température de l'air et/ou des particules est inférieure à 13CTF.

L-' air vicié ne contient pas de produits chimiques incompatibles avec les matériaux de construction pratiquement utilisables à la construction de l'appareil.

11

L'air traité et/ou les particules a être ramassées ont une température et un taux d'humidité tel qu'il ne peut se former de condensation sur les manchons car. si les cartouches se mouillent, cette eau mélangée avec la poussière, forme une boue imperméable qui bloque le filtre.

3 - Les précipitateurs électrostatiques

Le précipitateur électrostatique est un appareil qui capte les poussières et particules en se servant de la propriété -d'attirance qu'ont deux - corps ayant des charges électriques opposées. L'appareil (cf. figure 13) se compose essentiellement de cathodes, habituellement un fil, et d'anodes, habituellement des plaques. Les cathodes sont chargées à un très haut voltage négatif ce qui ionise l'air qui, à son tour, transmet cette charge aux particules qu'elle contient. Les particules qui sont maintenant chargées négativement sont attirées sur les anodes qui elles sont chargées positivement à un très haut voltage.

Les plaques sont régulièrement vibrées, ce qui décolle l'amas de poussière des plaques, lui permettant de tomber vers le bas du précipitateur. Le précipitateur électrostatique fonctionne un peu comme une chambre d'expansion où la force de gravité est remplacée par des forces électrostatiques beaucoup plus puissantes. Tout comme la chambre d'expansion, leur efficacité dépend de la vitesse de l'air au travers de l'appareil, de la vitesse de déposition des particules et de la longueur de 1'appareil.

11

F ± L [±L

• (-) • (-•) (-) • (

! ± ! <-+)

HAUT VOLTAGE BAS VOLTAGE

UN STAGE DEUX STAGES

P R É C I P I T A T E U R ELECTROSTATIQUE

F I G U R E 1 3

11

L'efficacité est aussi affectée par la distance entre les plaques, le voltage utilisé, la résistance électrique des particules, le taux d'humidité de l'air, la température d'opération, le réentraïnement lors du nettoyage des plaques collectrices. Une efficacité de 95 à 99.5 % est généralement obtenue avec des particules de plus de 0,3 microns.

Les principaux avantages des précipitateurs électrostatiques sont qu'ils:

Peuvent opérer à très haute température t.plus de 7 0 Q ' F ) .

Peuvent opérer dans des conditions ou il y a des aérosols en suspension dans l'air.

Peuvent opérer dans des conditions où il y a des étincelles.

Ont une perte de charge très faible.

Les principaux désavantages des précipitateurs électrostatiques sont qu'ils:

Sont relativement dispendieux.

Génèrent de l'ozone {surtout ceux à un stage).

Ont une efficacité insuffisante pour plusieurs applications où la concentration est élevée.

Sont peu efficaces avec des particules ayant une résistance électrique élevée.

4 - Les lessiveurs (« scrubbers ?> ).

L'efficacité d'un cycione dépend principalement de la grosseur ces particules à ramasser. Plus les particules sont grosses, plus le cyclone devient efficace. Une façon d'augmenter la grosseur d'une particule est d'emprisonner cette particule dans une gouttelette de liquide. Le type de iessiveur montré à la figure 14 fonctionne selon ces principes.

La section venturi sert à vaporiser un liquide en fines gouttelettes et â forcer le contact de ces gouttelettes avec les particules contenues dans l'air. Ces gouttelettes s1 agglomèrent pour former des gouttes relativement grosses et faciles à récupérer dans la section cyclonique qui suit le venturi.

La qualité d'atomisation et de contact des gouttelettes avec les particules, et consequemment l'efficacité de l'appareil, dépendent principalement de la vitesse de l'air dans la gorge du venturi, ce qui détermine la perte de charge. Plus la perte de charge est élevée, donc la vitesse de l'air dans la gorge du venturi est élevée, meilleure sera 1'efficacité.

Un Iessiveur de ce type a une efficacité d'environ 99 % avec des particules de deux microns lorsqu'il est opéré à une perte de charge de 10 " hr20. Des efficacités supérieures avec des particules plus petites sont possibles, en augmentant la perte de charge jusqu'à 40 " H 2 O et plus.

L E S S I V E U R ( "SCRUBBER")

F I G U R E m

Avantages du Iessiveur:

Peut traiter de l'air très humide.

Peut opérer à température moyenne.

Très efficace et peu coûteux lorsque les particules à récupérer sont solubles dans le liquide.

En plus de ramasser des particules, il peut en même temps absorber ou neutraliser des gaz en utilisant un liquide de lessivage approprié.

Désavantages du Iessiveur:

La disposition des boues résiduelles est souvent un problème plus important que la pollution atmosphérique contrôlée.

L'air expulsé de l'appareil ne peut être retourné dans l'usine parce qu'il est trop humide.

L'efficacité de l'appareil est faible, à moins de consommer une importante quantité d'énergie.

Il existe des types innombrables de lessiveurs qu'il serait trop long d'énumérer ici. On les regroupent habituellement selon le degré d'énergie (exprimés en pouces H 2 O de pression statique) qu'ils requièrent:

basse énergie: 4" - 3" H 2 O SP intermédiaire: 8" - 15" . H 2 O SP énergie élevée: 15" - 40" H 2 O SP.

11

ANNEXE I

GENRES D'APPLICATIONS PROPRES A CHAQUE TYPE DE DEPOUSSIEREUR

ET CRITERES DE SELECTION

(Texte de Gaétan Beaulieu)-

11

FLAKT QUEBEC INC. 3025 boul. Pitfield, St-Laurent, Qué.t H4-S 1H5

Le 23 novembre, 1962*

EXPOSE TECHNIQUE FBESENTE A L'OCCASION BE L'EXPO-CON^raS BE CIRAST,

Choix et moyens techniques pour le ramassage des poussières et particules.

Présenté par: Gaétan Beaulieu, FLAKT QUEBEC INC.

35

2e Partie

APPLICATIONS TYPIQUES (fiefs Pig. 16.)

A) CHAMBRE D'EXPANSION. 1) Application :

Récupérer les grains qui ont étés accidentellement aspirés par un système de dépoussiérage d'un élévateur à grain bu d'une meunerie, sans ramasser la poussière.

2) Sélection: Dans ce cas, le collecteur le moin dispendieux fait très bien l'affaire. Une chambre-d'expansion, dans ce cas appellee une trappe à grain, de dimension relativement petite ramassera les grains mais pas la poussière qui est relativement fine. Le grain ramassé retourne dans le circuit de production* L'air et la poussière de la sortie sont dirigés vers un collecteur plus efficace•

B) CYCLONE 1) Application:

Collecteur en bout de ligne d'un convoyeur pneumatique manutentionnant des copeaux de bois de moulin à papier* Les copeaux sont de dimensions importantes et le contenue de poussière fine est insignifiant*

2) Sélections Une chambre d'expansion pourrait faire l'affaire pour rencontrer les normes d'émissions permissibles, mais elle serait de dimensions importantes, donc dispendieuse et surtout encombrante* Un cyclone à basse efficacité est générallement utilisé comme étant l'équipement le moin dispendieux rencontrant les normes d'émission.

11

C) MULTI-CYCLONES ST P5ECIPITATEURS ELECTROSTATIQUES* 1) Application:

Gases de combustion venant d'une chaudière à écorces. - Poussières fines (fumé). - Quelques étincelles. - Un peu d'huile généré par les brâleurs d'appoint*

2) -Rumination - Efficacité suffisante? - Chambre d'expansion Non - Cyclone Non - Lessiveur (10" SPWG et moin) Non - Multi-cyclones Oui - Filtre à manchons Oui - Filtre à cartouche Oui - Précipitateur électrostatique Oui - Lessiveur (10" SPWG +) Oui - Incinérateur Oui

3) 2e Eliminations - Mblti-cyclones: Meilleur choix économique en autant que la concentration et/ou la grosseur des particules soient telles qu'il rencontre les normes d'émission*

- Filtres à manchons et à cartouches: Peuvent être utilisés à. ces températures en autant que les gases soient refroidies* Par contre, la présence d'huile et d'étincelles en proscrit l'usage*

- Précipitateur électrostatique: Excellente application* Deuxième choix économique*

4) Sélection: Dépendant de la quantité et/ou de la grosseur des particules, un. multi-cyclones ou un précipitateur électrostatique seraient des choix logiques à cette application*

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D) FILTHS A MANCHONS» 1) Application :

Dépoussiérage générale avec température ambiente • Poussière de grain, pierre, bois, eot. Majorité de la poussière plus grande que un micron, avec concentration importante.

2) lere Elimination - Efficacité suffisante? - Chambre d'expansion Non - Cyclone Non - Lessiveur (moin de 10*' SPWG) Non - Multi-cyclones Non - Filtres à manchons Oui. - Filtres à cartouches Oui - Précipitateur électrostatiques Non - Lessiveur (Plus de 10" SPWG) Non - Incinérateur - particules

combustible Oui - particules non-combustible Non

3) Sélection; Le meilleur choix économique est le filtre à manchon qui est adéquat à. l'application.

E) FILTRE A CARTOUCHES OU, FILTRE A MANCHONS (A SECOUEUïï) AVEC GATEAU BE POUDRE.

1) Application: Fumé de soudure. Particules très fines et en faible concentration.

2) lere Elimination - Efficacité suffisante? - Chambre d'expansion. Non - Cyclone Non - Lessiveur (10" SPWG et moin) Non - Multi-cyclones Non - Filtre à manchons Non * - Filtre à cartouche Oui - Précipitateur électrostatique Oui - Lessiveur (10W SPWG +) Non - Incinérateur Non

A noter qu'un filtre à manchons (à secoueur) avec un gateau de poudre artificielle est efficace dans cette application.

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3) Sélection: a) Si la concentration est peu importante, le choix le plus

économique serait un filtre & manchons avec poudre* b) Si la concentration est importante, un filtre à cartouches

deviendrait alors plus économique à long terme car étant auto-nettoyant, il requiert peu d'entretien.

c) Pour une installation importante, un précipitateur électrostatique peut être économique. Par contre, comme il génère de l'ozone, ce choix pourrait être rejeté.

P) Lessiveur (Scrubber) 1. Application:

Système d'aspiration d'une machine à cubes de meunerie. Particules moyenne en faible concentration. Vapeur d'eau condensée -en suspension et en concentration importante.

2. le-pg EU mi nation: - Efficacité suffisante? - Chambre d'expansion Non - Cyclone Non - Lessiveur (10" SPWG et moin) Non - Multi-cyclones Non - Filtre à manchons Oui - Filtre à cartouches Oui - Précipitateur électrostatique Oui - Lessiveur (10" SPWG +) Oui - Incinérateur Oui

3. Sélection: les filtres à manchons et à cartouches, ainsi que le précipitateur électrostatique sont éliminés à cause de la présence de vapeur condensée qui formera une boue sur les composantes de ramassage. Le lessiveur (10" SPWG +) devient alors le choix le plus économique.

G) Incinérateur : 1. Application:

Système d'aspiration sur une rotissoire à café. Particules et fumés en concentration moyenne. Présence d'étincelles fréquente. Odeurs.

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Sélection: La chambre d'expansion, les cyclones et multi-cyclones ainsi que le iessiveur (10" SFWG- et moin) ne sont pas assez, efficaces* Les filtres à manchons et à cartouches serait acceptables au point de vue efficacité mais ne règle pas le problème des odeurs et passeraient au feu régulièrement à cause des étincelles* Le précipitateur électrostatique et le Iessiveur (10n SFWG ,+.) ont l'efficacité et la résistance an feu requise, mais n'éliminent pas les odeurs* Le seul appareil qui règle tous ces problèmes est l'incinérateur

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3e Partie

CHOIX D'EQUIPEMENTS, EN TENANT COMPTE DES BESOINS GLOBALS DE L'USINE.

A) Conservation d'Energie. 1» Application s

Planeur à haute vitesse de moulin à scie. Particules grossières en très forte concentration, avec très peu de particules fines. Usines chauffée.

. 2. Choix -premier: Un cyclone à efficacité moyenne serait acceptable. Par contre, l'air de sortie ne peut être retourner à l'usine car elle contient une faible concentration de poussière très fines. Donc, avec cette option, le coût d'appareil d'apport d'air doit être inclus.

Un filtre à manchons peut retourner directement l'air à l'usine. Mais, son coût d'investissement demeure légèrement plus élevé que 2â combinaison cyclone/unité d'apport d'air.

3- Facteur Energie : Lorsque l'on considère le coût du combustible requis (Fig. 17) aux imités d'apport d'air, le filtre à manchons devient immédiatement le choix le plus économique.

B) Disposition des •p611t«wfe« « 1. Application î

Bnission de particules et d'air humide venant d'un "Spray Dryer". 2. Choix:

Un filtre à manchons isolé et chauffé serait adéquat et ramasserait le produit sous forme sèche. Comme les particules sont solubles, un lessiveur à basse efficacité serait acceptable, tout en étant plus économique qu'un filtre. La disposition du liquide de lessive dans ce cas ne cause pas de coût et de problèmes car il est ré-injecté dans le procédé.

41

C) SOURCE DE POLLUTION; 1. Application:

Chaudière à huile lourde avec équipements anti-pollution légèrement insuffisants.

2. Premier choix: Installer des équipements anti-pollution additionnels plus efficaces, ce qui demande un investissement majeur sans retombés économiques.

3. Deuxième choix: Régler le problème à la source, soit en changeant les brûleurs pour un type moderne et plus efficace. L1 investissement demeure important. Par contre, l'efficacité accrus de ces brûleurs apportera des retombés économiques importantes, tout en réglant le problème de pollution.

D) PROCEDE DE FABRICATION: 1. Application :

Manutention de sucre dans une boulangerie. 2. Choix:

Installer des équipements de dépoussiérage, ce qui demande m certain investissement. Eliminer la source de pollution soit, remplacer le sucre par de la dextrose sous fonne liquide. Une études économique de ces deux solutions peut aussi bien justifier l'une ou l'autre solution dépendant des contraintes économiques à long terme.

E) VENTILATION GENBftAT.TC: Tfti système de dépoussiérage déplace une quantité d'air importante et un minimum d'investissement peut mettre à contribution ce déplacement d'air pour mieux ventiler l'usine. Tfa vanne à deux-voie dans la sortie d'air permettra en été d'expluser l'air à l'extérieur. Cet air sera remplacer à l'intérieur de l'usine par de l'air frais s'introduisant par des ouvertures judicieusement disposées. Des gaines de distribution montées sur la sortie d'air peuvent re-distribué en hiver l'air de façon ordonnée et aider à ventiler certain secteurs de l'usine plus que d'autres.

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COLLECTEURS DE POUSSIÈRE

ET DE PARTICULES

EN ORDRE SELON LEUR COÛT D ' IMMOBIL ISATION

ET LEUR COÛT D'OPÉRATION ACTUALISES,

POUR CAPACITÉ DE 1 0 . 0 0 0 À 1 0 0 , 0 0 0 PCM

CHAMBRE D'EXPANSION

CYCLONE A BASSE EFFICACITÉ

CYCLONE À EFFICACITÉ MOYENNE

CYCLONE A HAUTE EFFICACITÉ'

LESSIVEUR (MOINS DE 11" SPWT)

MULTI-CYCLONES

FILTRE À MANCHONS - A JET D ' A I R INVERSE PULSE

FILTRE À MANCHONS - A JET D ' A I R INVERSE

FILTRE A MANCHONS - A SECOUEUR

FILTRE A CARTOUCHES

PRÉCIPITATEUR ELECTROSTATIQUE

LESSIVEUR (PLUS DE 1 0 " SPWG)

INCINÉRATEUR

F I G U R E 1 6

43

COÛT NET DE COMBUSTIBLE

POUR CHAUFFER L ' A I R DE

REMPLACEMENT DANS LA RÉGION DE

MONTRÉAL

HUILE NO 2

PCM: 1 , 0 0 0

TEMPÉRATURE MOYENNE DE L ' U S I N E : 6 8 ° F

TEMPÉRATURE MOYENNE EXTÉRIEUR: 3 8 ° F

TEMPS D'OPÉRATION DE L ' U S I N E PAR JOUR: % HEURES

TEMPS D'OPÉRATION DE L ' U S I N E PAR ANNÉE: 2 4 5 JOURS

COÛT DE L ' H U I L E NO 2 : $ 1 . 3 0 / G A L . IMP.

^VÀLEUR CALORIFIQUE DE L ' H U I L E NO 2 (HHV) : 1 6 0 . 0 0 0 BTU/GAL. IMP,

v ^ E F F I C A C I T É DE LA CHAUDIÈRE: 78%

CHALEUR SPÉCIFIQUE DE L ' A I R : . 2 4 B T U / L B / ° F

DENSITÉ DE L ' A I R : . 0 7 5 L B / P I , e u ,

COÛT ANNUEL = 1 , 0 0 0 x .075 x 60 x 8 x 245 x .24 x (68 -38 ) x $ 1 . 3 0

. 1 6 0 , 0 0 0 x .78

= $ 6 6 1 . 5 0 LE 1 , 0 0 0 PCM PAR ANNÉE

F I G U R E N 0 1 7

F 7963