Les
électrofiltres sont aussi nommés
précipitateurs électrostatiques ou
filtres électroniques.
Ils
utilisent une énergie électrique pour charger électriquement (charge
positive ou négative) les particules en suspension dans un flux gazeux,
pour ensuite les collecter sur des surfaces portant une charge opposée,
ou simplement reliées à la terre. Les particules collectées sont
ensuite extraites à sec ou par voie humide.
L'efficacité
de la
captation peut être supérieure à 99%. Les particules dont le diamètre
est compris entre 0,2 et 0,4 µm son les plus difficiles à capter.
Cette technologie offrant peu d'obstacles à l'écoulement du gaz, la perte de charge générée est très faible (<15 mmCE).
Les filtres électrostatiques comportent quatre éléments principaux:
- la distribution de gaz
- les électrodes de décharge ou d'ionisation
- les surfaces de captation (sous la forme de plaques ou de tubes)
- le débâtissage
La
distribution de gaz doit assurer un débit uniforme du gaz sur toute la
section de passage du filtre. Elle est souvent assurée par une série de
plaques perforées.
Les électrodes de décharge sont alimentées par un
transformateur à haute tension à une tension pouvant aller de 20 à 100 kV. Elles permettent d'ioniser le gaz, les
ions produits transférant ensuite leur charge électrique aux particules
qu'ils rencontreront. Plusieurs séries d'électrodes sont généralement
disposées en série.
Les plaques ou tubes collecteurs de particules, sont connectés à la terre pour écouler les charges électriques transférées.
Le
système de débâtissage, le plus souvent à sec par secouage, mais
parfois par un lavage lorsque les particules sont collantes, permet
d'évacuer hors du filtre les particules solides collectées.
La résistivité électrique des particules joue un rôle important dans l'efficacité de la collecte et du débâtissage:
- si
leur résistivité est forte, l'évacuation de la charge qu'elles portent
sera lente, la surface de collecte accumulera cette charge qui
empêchera la captation d'autres particules chargées; de plus les
particules restant chargée adhèreront plus fortement à la surface et
seront plus difficiles à évacuer.
- si leur résistivité est
faible, l'évacuation de leur charge sera rapide, elle perdront
rapidement leur adhérence à la surface de collecte et pourront être
réentrainées par le flux gazeux environnant.
L'efficacité
de l'électrofiltre vis à vis des particules trop peu conductrices peut
être améliorée en incorporant au flux à traiter des agent modificateurs
tels que eau, ammoniac, anhydride sulfurique (SO3) ou acide sulfurique.
L'efficacité est optimum pour des résistivités comprises entre 104 et 1010 ohm∙cm
Différentes configurations sont possibles:
- plaques de collecte et fils d'ionisation
- les
plaques de collecte sont disposées dans le sens d'écoulement du gaz, et
les fils d'ionisation sont disposés entre les plaques de collecte et
perpendiculaires à l'écoulement; plusieurs fils sont disposés les uns à
la suite des autres.
- Dans
cette configuration le gaz s'écoule généralement horizontalement. Le
filtre est généralement assemblé dans une enveloppe parallélépipèdique.
- Le
débâtissage est généralement à sec, par vibration ou frappe des plaques
collectrices, les particules étant récupérées en partie basse.
- Une
attention particulière doit être apportée aux zones d'alimentation
électrique des électrodes, où l'espace nécessaire pour l'isolation
électrique peut permettre à une portion du gaz d'échapper au traitement.
- tubes de collecte et fil d'ionisation
- la
collecte s'éffectue à l'intérieur de tubes (10 à 30 cm de diamètre et 1 à 4 m de long), dans lesquels circule le
gaz; les fils d'ionisation sont disposés au centre des tubes, dans le
sens donc de l'écoulement du gaz; le débâtissage est
généralement par voie humide.
- Dans
cette configuration le gaz s'écoule généralement verticalement, et le
filtre est assemblé dans une enveloppe cylindrique; cette configuration
permet
l'installation dans une cheminée d'évacuation.
Domaine d'application
| A plaques - sec | A tubes - humide |
---|
Débit de gaz | jusqu'à 500 m³/s | jusqu'à 50m³/s |
Charge en particules | 2 - 100 g/m³ | 1 - 10 g/m³ |
Surface de collecte | 40 - 160 m²/(m³/s) | |
Les
électrofiltres sont particulièrement adaptés pour éliminer les
particules de faible diamètre; si le gaz à traiter contient des
particules grossières, un prétraitement est recommandé:
- par cyclone pour les particules de diamètre >10 µm
- par lavage au moyen d'un venturi pour les particules de diamètre >10 µm