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ou la dépollution de l'air

 4.4.  Rejets du cyclofiltre

Depuis de nombreuses années les utilisateurs et les constructeurs de filtre pneumatique pensaient que les rejets d’un filtre étaient continus. Les rejets étaient, supposait-on, fonction de l’effet tamis du média choisi. Dés 1985 ON A a imaginé que les rejets d’un filtre pneumatique se faisaient au moment du décolmatage

En fait, au moment de l’injection du jet de décolmatage, l’air comprimé gonfle la manche puis celle-ci se rétracte rapidement sous la pression de l’air dans le filtre. Au moment de cette contraction il y a un claquement laissant partir un certain nombre de particules dans l’air de recyclage. C’est ce rejet momentané qui analysé dans le temps donne un rejet moyen dans l’air de recyclage. Ce rejet moyen devra être, pour l’industrie du bois, inférieur à 0,2 mg/m3 en janvier 1997.

A partir de cette constatation, CATTINAIR a breveté en 1990 un système de bypassage automatique appelé ROTOCYCLAIR.

4.4.1 Le ROTOCYCLAIR

Le principe de ce ROTOCYCLAIR est fort simple, il permet de passer automatiquement de la position recyclage de l’air en position rejet extérieur au moment du décolmatage. Ainsi les particules expulsées lors du décolmatage sont évacuées à l’extérieur.

Au moment du dépôt du brevet nous étions sur une estimation d’amélioration des rejets. Depuis, nos recherches sur les appareils de mesures nous ont montré que l’utilisation du ROTOCYCLAIR était une garantie de bon fonctionnement. Dans certains cas de fortes concentrations de particules dans le débit d’air à filtrer, l’utilisation du ROTOCYCLAIR est indispensable s’il y a recyclage.

On trouvera ci dessous deux schémas l’un concernant le synoptique du procédé, l’autre montrant les rejets en instantanés avec ou sans ROTOCYCLAIR. Ces deux schémas font partie du dépôt de brevet.

Roto1

Fig. 671
Synoptique du fonctionnement du ROTOCYCLAIR

 

Roto2

Fig. 672
Rejets sans (A) ou avec (B) ROTOCYCLAIR

4.4.2. Les appareils de mesures

Il existe plusieurs types d’appareils de mesures, nous allons les aborder individuellement d’une façon simple :

anibull2 Les appareils optiques :

Un faisceau lumineux infrarouge est émis sous une certaine incidence. Une partie de la lumière diffractée par les particules est reçue par un photodétecteur qui analyse la quantité de lumière reçue. L’intensité d’absorption permet alors de calculer la concentration en poussières.

Ce type d’appareil a deux contraintes qu’il faut connaître :

anibullr Le système optique nécessite un nettoyage régulier ou la mise en place d’une soufflerie additionnelle injectant de l’air propre évitant les salissures sur les optiques.

anibullr Ces appareils sont efficaces pour des particules fines et sphériques. Pour des particules longilignes (cas du bois) celles-ci seront perçues différemment selon l’orientation de la particule au niveau du faisceau infrarouge. Une orientation de face donnera une grosse particule, une orientation de profil donnera une particule beaucoup plus fine.

anibull2 Les appareils lasers :

Pour ce type d’appareil, le rayon infrarouge est remplacé par un rayon laser. Lorsqu’une particule passe au travers de ce rayon, il se dégage une diffraction qui est analysée par un récepteur placé souvent du même coté que l’émetteur. Contrairement aux appareils optiques, la diffraction dépend de la masse de la particule. Les détecteurs lasers seront très précis mais comportent l’inconvénient de l’entretien et des obligations des instruments optiques.

anibull2 Les appareils à triboélectricité :

Une sonde, constituée d’un barreau métallique, est placée en veine d’air. Les particules qui viennent frapper cette sonde d égage un champ électromagnétique qui variera selon l’impact. Pour des vitesses supérieures à 5 m/s, il est possible d’analyser le champ électromagnétique et de le transformer en données massiques.

Ce type d’appareil est très intéressant car il ne nécessite pas ou très peu d’entretien. Les détracteurs de ce principe diront que son principal inconvénient est la corrélation nécessaire entre la masse et la vitesse de l’air. En fait, il s’avère que la vitesse de l’air a peu d’influence sur les résultats pour notre application.

Il reste toutefois, à mieux connaître la triboélectricité. En effet, comment réagit la mesure selon la charge statique ou selon l’humidité ?

anibull2 Les compteurs de particules :

Les appareils de mesures de ce type sont en fait des dépoussiéreurs, montés en série, à très haute efficacité. Les particules sont captées selon leurs tranches granulométriques et comptées électroniquement. Très précis et cher ce type d’appareil ne peut servir qu’en laboratoire ou être utilisé pour une mesure ponctuelle par des techniciens formés. Un nettoyage régulier est nécessaire entre chaque prélèvement.

Un choix :

Nous avons éliminé les compteurs de particules à cause de leur entretien et de leur prix, nous avons aussi éliminé les détecteurs optiques à cause de leur fiabilité.

Nous avons retenu la détection laser et la détection triboélectrique, ces deux systèmes étant les seuls à utiliser l’effet de masse de la particule. Ces deux principes se rapprochent le plus d’une mesure pondérale officielle.

4.4.3 Les Essais

Les premiers essais ont été exécutés avec ou sans ROTOCYCLAIR, et conformément au standard d’utilisation de la HBG soit :

anibullr concentration moyenne de 5 g/m3, poussières de chêne de granulométrie moyenne de 60 mm ;

anibullr le décolmatage du filtre a été défini d’une façon séquentielle, pour les besoins de l’essai, (temps de repos entre chaque rampe : 5 min.) ;

anibullr taux d’utilisation du cyclofiltre, de 200 m3/h/m² et comportant des manches type standard « T 453 SA ».

Puis pour une meilleure connaissance des rejets nous avons imaginé une série d’essai en faisant varier différents paramètres comme la concentration ou la perte de charge du filtre.

Il faut noter quelques éléments importants :

  1. On remarque nettement en écrêtage réalisé par le ROTOCYCLAIR, évacuant les rejets à l’extérieur. C’est un brevet de la Société CATTINAIR.
  2. La philosophie des cyclofiltre est de conception circulaire, aussi les rejets sont plus importants lorsque le décolmatage se trouve dans une rangée où il y a un plus grand nombre de manches filtrantes.
  3. Nos essais ont été réalisés avec une concentration en amont variable de 5 à 30 g/m3 sur un cyclofiltre (préséparation à 80% soit 1 à 6 g/m3 aux manches filtrantes), il est probable qu’avec l’utilisation d’un filtre rectangulaire sans préséparation nous ayons des rejets supérieurs. D’où l’intérêt du ROTOCYCLAIR lors de forte concentration.

La plupart de ces mesures relevées par un appareil basé sur le principe de la triboélectricité ont été contrôlées par des prélèvements pondéraux.

Essai 1 :

On remarque sur la courbe présentée ci-dessus que les rejets s’effectuent effectivement au moment du décolmatage avec des pics atteignant parfois plus de 1 mg/m3 (courbe de 14h00 à 15h00). Par contre l’utilisation du ROTOCYCLAIR permet un ecrettage des pics de rejets ceux-ci se trouvant tous très inférieurs au seuil de 0,2 mg/m3 (courbe de 15h00 à 16h00).

On notera que la variation des pics de rejets dépend du nombre de manche dans la coiffe au moment du décolmatage. Comme nous l’avons précisé auparavant, le cyclofiltre utilisé lors des essais étant circulaire, on retrouve sur la première tranche des courbes de rejets la forme arrondie modifiant le nombre de manches dans la rampe en décolmatage.

Roto3

Fig. 673
Rejets mesurés avec ROTOCYCLAIR et sans ROTOCYCLAIR

Essai 2

Toujours avec un décolmatage séquentiel fixé à 5 min, on fait varier la concentration des déchets dans le filtre soit : 5 g/m3, 15 g/m3, 30 g/m3 avec ou sans utilisation du ROTOCYCLAIR. On note dans ces rejets la constante de l’efficacité du ROTOCYCLAIR ainsi que la plus relative constante des rejets en fonctionnement normal. La variation de ces rejets est dûe au fait qu’ayant un décolmatage séquentiel le filtre a des pertes de charges différentes qui sont d’environ 60 daPa pour 5 g/m3 et de 100 daPa pour 30 g/m3.

 image44014

Fig. 674
Rejets mesurés avec ou sans ROTOCYCLAIR pour un décolmatage séquentiel de 255 s

Essai 3 :

Dans cet essai, pour une même concentration en amont de 15 g/m3 et sans utilisation du ROTOCYCLAIR, nous avons fait varier l’automatisme du décolmatage avec des seuils hauts et bas fixés à 80/70 daPa, 90/80 daPa, 100/90 daPa.

Roto5

Fig. 675
Rejets mesurés pour une concentration amont de 15 g/m3 et un DP variable

4.4.4. Les résultats et les conclusions

Résultats :

JETS en mg/m3 sans ROTOCYCLAIR

Concentration
g/m3

TR=255 s
forcé

TR= 150 s
forcé

DP=70/60
daPa

DP=80/70
daPa

DP=90/80
daPa

DP=100/90
daPa

DP=110/100
daPa

5

0,091*1

0,144

0,118
(240 s)

0,080
(277 s)

0,079
(327 s)

 

 

15

0,087

0,134

 

0,181
(120 s)

0,134
(144 s)

0,102
(200 s)

 

30

0,076*2

0,127

 

 

0,248
(75 s)

0,195
(92 s)

0,171
(110 s)

 

anibull2 Les données ( ) correspondent au temps de repos moyens décomptés à partir des courbes de rejets.

anibull2 Les mesures marquées d’une astérisque ont été doublées d’une mesure pondérale faites officiellement par la Société MEPAC avec pour *1 un relevé de 0,088 mg/m3 - *2 un relevé de 0,080 mg/m3

anibull2 Le choix des deux mesures a été fait en fonction de la variation de concentration. Nous pensions que celle-ci donnerait un rejet proportionnel à la concentration. En fait, il aurait fallu faire beaucoup plus de mesures pour confirmer les différents rejets pour mieux valider cette étude.

Remarque : On note un rejet qui est directement fonction du cycle de décolmatage. Plus le Temps de Repos (TR) est important, plus le rejet est faible. Par exemple, il y a corrélation à une concentration amont de 30 g/m3 entre le rejet de 0,127 mg/m3 pour un TR=150 s forcé et le rejets de 0,248 mg/m3 (soit environ 0,127x2) pour un TR=75 s.

Conclusions en fonction de la concentration

En fonction des données relevées on peut schématiser les évolutions des rejets selon le type de média et selon la concentration matière en amont du filtre, à partir d’une concentration moyenne d’un certain niveau.

 

TYPE DE MEDIA

DP

CONCENT

PIC

REJETS

Ouvert

=

(BIA U)

=

Fermé

=

(BIA C)

=

=

=

 

Conclusions sur les rejets

On note que la valeur des rejets est directement proportionnelle aux nombres de décolmatages. Cette périodicité de nettoyage est en fait la donnée de base pour déterminer les rejets d’un filtre.

A partir de ces éléments on peut tracer quelques courbes de rejets d’un filtre en fonction de la concentration des déchets en amont et du rejet maximum recherché.

Roto6

Fig. 676
Choix du DP en fonction de la concentration amont et du rejet recherché

4.4.5. Comment régler le décolmatage d’un filtre

Étant donné que le rejet d’un filtre dépend de la fréquence de décolmatage on cherchera toujours à augmenter le temps de repos entre chaque rampe. Mais cette augmentation jouera sur la perte de charge du filtre et donc sur le débit d’air ou la consommation. Il faut donc faire un choix entre le débit d’air, la consommation et le rejet recherché. Si le filtre ne recycle pas, la pression de la cartouche filtrante aura peu d’importance et on agira en fonction du débit de l’installation donc avec des pertes de charges correspondantes aux rejets recherchés.

Au-delà d’un rejet supérieur à 0,15 mg/m3, il est vivement conseillé d’utiliser le ROTOCYCLAIR. Au-delà d’une concentration de 26 g/m3 en amont du dépoussiéreur, on peut dire qu’en cas de recyclage, le ROTOCYCLAIR est obligatoire.

L’utilisation du ROTOCYCLAIR supprime ce choix difficile entre débit d’air perte de charge d’un filtre et consommation, car les rejets seront toujours faibles quelle que soit la concentration en amont du filtre et quelle que soit la perte de charge de ce dernier.