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Qu'est-ce qu'un épurateur humide ?

Les épurateurs humides sont une technologie efficace pour le contrôle des polluants atmosphériques nocifs et des odeurs dans les flux d'échappement des procédés...

Par CECO HEE-Duall et CECO Fisher-Klosterman

Introduction aux épurateurs industriels

Si vous êtes un directeur d'usine, un ingénieur de procédés ou un professionnel des achats ou de la santé et de la sécurité environnementale (EHS) qui travaille dans la fabrication industrielle ou l'industrie du traitement des eaux usées, vous recherchez peut-être une solution pour éliminer les polluants et les odeurs nocifs de votre procédé. gaz d'échappement avant qu'ils ne soient rejetés dans l'atmosphère et ne contaminent l'air extérieur. L'épurateur industriel est une technologie qui mérite une attention particulière.

Laveurs industriels sont des systèmes de filtration de la pollution qui utilisent des solides (dans les «épurateurs secs»), ou de l'eau ou d'autres liquides (dans les «épurateurs humides») pour éliminer les polluants gazeux et les odeurs des flux d'échappement. En général, les principaux avantages des épurateurs industriels pour nettoyer les flux d'échappement de gaz comprennent :

  • Traitement à faible risque des gaz incendiaires
  • Capacité à gérer des flux de gaz à haute température et à forte humidité sans limite de température ni problèmes de condensation
  • Les petits besoins en espace signifient des coûts d'investissement réduits et une flexibilité d'emplacement du site - les épurateurs réduisent la température et le volume des flux d'échappement non saturés, permettant aux tailles de cuve, aux ventilateurs et aux conduits d'être plus compacts. Cela permet également une mise à niveau dans les systèmes existants
  • Aucune source de poussière secondaire - une fois que les particules sont collectées, elles ne peuvent pas s'échapper des trémies ou pendant le transport
  • Capacité à absorber les gaz et les particules solides via un seul appareil
  • Capacité à neutraliser les gaz corrosifs

Vs sec. Épurateurs humides

Les épurateurs industriels sont classés comme « secs » ou « humides ». Les épurateurs à sec ne peuvent généralement pas atteindre le même niveau d'élimination des polluants que les épurateurs humides, mais ils conviennent bien aux applications dans les installations qui ne disposent pas de l'infrastructure nécessaire pour traiter correctement les eaux usées produites.

Les laveurs de gaz éliminent les polluants des gaz d'échappement sans utiliser de liquides. Au lieu de cela, ils utilisent un matériau de réaction sec appelé « sorbant », tel qu'une suspension alcaline, et ils sont principalement mis en œuvre pour éliminer l'acide du gaz en déplaçant le gaz à travers la « poussière » de sorbant pour maximiser la liaison.

Contrairement aux épurateurs secs, les épurateurs humides déplacent le gaz contaminé à travers un liquide conçu pour éliminer les polluants. Les épurateurs humides constituent une technologie de contrôle de la pollution polyvalente et rentable qui peut éliminer plus de 99% de particules en suspension dans l'air.

Comment fonctionnent les épurateurs humides

L'eau est le solvant le plus couramment utilisé pour éliminer les contaminants inorganiques. Dans la forme la plus basique des épurateurs par voie humide, l'eau est encapsulée dans un récipient en métal ou composite, le gaz contaminé est déplacé dans l'eau, l'eau absorbe ensuite les contaminants et le gaz propre sort de l'épurateur.

Outre l'eau, d'autres liquides peuvent être utilisés comme solutions absorbantes pour éliminer efficacement divers contaminants. La manipulation de la composition chimique des solutions absorbantes modifie la charge globale, qui peut être fortement chargée positivement, chargée négativement ou non chargée. Étant donné que les polluants diffèrent dans leur charge, les épurateurs par voie humide sont remplis du liquide qui se lie le plus efficacement pour éliminer les contaminants du gaz. La solution caustique (hydroxyde de sodium, NaOH) est le liquide de lavage le plus couramment utilisé pour le contrôle des gaz acides (par exemple, HCl, SO2, ou les deux), bien que le carbonate de sodium (Na2CO3) et hydroxyde de calcium (chaux éteinte, Ca[OH]2) sont également utilisés.

Épuration humide des particules

Les épurateurs humides peuvent éliminer les particules en les capturant dans des gouttelettes de liquide. Les gouttelettes sont ensuite collectées, le liquide dissolvant ou absorbant les gaz polluants. Toutes les gouttelettes qui se trouvent dans le gaz d'entrée de l'épurateur doivent être séparées du flux de gaz de sortie à l'aide d'un éliminateur de brouillard. De plus, le liquide de lavage résultant doit être traité avant tout rejet ultime ou réutilisation dans l'usine.

La capacité d'un épurateur humide à collecter les particules est souvent directement proportionnelle à la puissance absorbée par l'épurateur. De plus, un éliminateur de buée correctement conçu et utilisé est important pour obtenir des efficacités d'élimination élevées.

Si le flux de gaz contient à la fois des particules et des gaz, les épurateurs par voie humide sont généralement le seul dispositif de contrôle de la pollution de l'air capable d'éliminer les deux polluants.

Épurateurs humides à lit fixe

Les épurateurs par voie humide qui éliminent les polluants gazeux sont appelés absorbeurs. Un bon contact gaz-liquide est essentiel pour obtenir des efficacités d'élimination élevées dans les absorbeurs. Diverses conceptions d'épurateurs par voie humide sont utilisées pour éliminer les polluants gazeux, avec l'une des sous-catégories les plus populaires d'épurateur par voie humide connue sous le nom de Packed-Bed, Packed-Tower ou "gaz acide" (lorsqu'ils sont utilisés pour contrôler les gaz inorganiques).

Bien qu'ils puissent également collecter des particules solides, les épurateurs à lit fixe sont généralement davantage utilisés pour le traitement des gaz. Les épurateurs à lit fixe sont généralement utilisés dans les industries chimiques, de l'aluminium, du coke et des ferroalliages, de l'alimentation et de l'agriculture et de la galvanoplastie du chrome, dans les usines d'acide, les usines d'engrais, les aciéries et les usines d'asphalte.

Polluants applicables aux épurateurs humides à lit fixe

Les épurateurs humides à lit fixe sont utilisés pour contrôler :

Fumées, vapeurs et gaz inorganiques (par exemple, acide chromique, sulfure d'hydrogène, ammoniac, chlorures, fluorures et SO2) – Les fumées, vapeurs et gaz inorganiques sont les principaux polluants contrôlés par les épurateurs humides à lit fixe. Ils atteignent généralement des efficacités d'élimination dans la plage de 95-99%.

Composés organiques volatils (COV) – Des épurateurs humides sont parfois utilisés pour contrôler les composés organiques volatils (COV). Les efficacités d'élimination des absorbeurs de gaz varient pour chaque système polluant-solvant et selon le type d'absorbeur utilisé. La plupart des absorbeurs ont des efficacités d'élimination supérieures à 90%, et les absorbeurs à tour à garnissage peuvent atteindre des efficacités supérieures à 99% pour certains systèmes polluant-solvant. La plage d'efficacité de collecte typique va de 70% à plus de 99%.

Les particules (PM) et les polluants atmosphériques dangereux (HAP) sous forme de particules (PMPAH) – Les épurateurs humides à lit fixe sont limités aux applications dans lesquelles la charge de poussière est faible et les efficacités de collecte varient de 50 à 95 %, selon l'application.

Fonctionnement des épurateurs à lit fixe

Les épurateurs à lit fixe éliminent les polluants atmosphériques par impact inertiel ou diffusionnel, réaction avec un sorbant ou une bouillie de réactif, ou absorption dans un solvant liquide.

Les épurateurs à lit fixe consistent en une chambre contenant des couches de matériaux de garnissage de formes diverses (par exemple, des anneaux en spirale) qui offrent une grande surface pour le contact liquide-particules. La forme, le poids, la surface et le coût de la garniture influencent l'efficacité de la faible perte de charge en phase gazeuse et du contact gaz-liquide. La garniture est maintenue en place par des dispositifs de retenue en treillis métallique et est soutenue par une plaque près du bas de l'épurateur.

Les gaz résiduaires sont forcés dans le fond de la chambre de l'épurateur et s'écoulent verticalement ou horizontalement à travers la garniture tandis que le liquide de lavage est introduit simultanément et uniformément au-dessus de la garniture et s'écoule à travers le lit pour recouvrir la garniture et établir un film mince. Dans les conceptions verticales (tours à garnissage), le flux de gaz monte dans la chambre (« à contre-courant » par rapport au liquide). Cependant, certains lits garnis sont conçus horizontalement pour un écoulement de gaz à travers le garnissage ("courant croisé").

Le gaz nettoyé est ensuite passé à travers un éliminateur de brouillard intégré au sommet de la structure, et la boue de déchets tombe au fond de la chambre.

Avantages des épurateurs humides à lit fixe

Les avantages des épurateurs humides à lit fixe sont compatibles avec les épurateurs industriels en général et comprennent :

  • Chute de pression relativement faible - La chute de pression est la différence de pression qui se produit lorsque les gaz d'échappement sont poussés ou tirés à travers l'épurateur, sans tenir compte de la pression qui serait utilisée pour pomper ou pulvériser le liquide dans l'épurateur.
  • La construction en plastique renforcé de fibre de verre (FRP) permet un fonctionnement dans des atmosphères hautement corrosives
  • Capable d'atteindre des efficacités de transfert de masse relativement élevées
  • La hauteur et/ou le type de garnissage peuvent être modifiés pour améliorer le transfert de masse sans avoir à acheter de nouveaux équipements
  • Coût en capital relativement faible
  • Encombrement relativement réduit
  • Capacité à collecter les particules (PM) ainsi que les gaz

Classification, catégories et types d'épurateurs humides à lit fixe

Comme les épurateurs par voie humide peuvent varier considérablement dans leur complexité et leur mode de fonctionnement, il est difficile de créer des catégories standard dans lesquelles ils s'intègrent tous. Certaines personnes classent les épurateurs pour la collecte de particules en fonction de la chute de pression côté gaz du système. Cependant, la plupart des épurateurs fonctionnent sur une large plage de chutes de pression, en fonction de leur application spécifique, ce qui rend difficile ce type de catégorisation.

D'autres façons de classer les épurateurs humides à lit fixe sont par leur utilisation - pour collecter principalement des particules ou des polluants gazeux, ou par la source d'énergie utilisée pour le contact gaz-liquide. Chez CECO Environmental, nous classons les épurateurs humides à lit fixe de différentes manières. Un exemple est la configuration de conception. Qu'ils soient horizontaux ou verticaux, les épurateurs humides à lit fixe offrent un moyen fiable et pratique d'éliminer les brouillards et les gaz acides et caustiques des flux d'échappement corrosifs, avec une efficacité maximale et une perte de charge minimale :

Système d'épurateur à lit humide, horizontal

  • Conception à profil bas
  • Conception « flux croisés »

Système d'épurateur à lit humide, vertical

  •  Conception « à contre-courant »

 Les autres catégories de classification sont par application :

Épurateurs humides de fumées et de gaz

  • Les épurateurs humides de fumées et de gaz sont conçus pour la plupart des applications industrielles de pollution de l'air, y compris l'épuration du gaz ammoniac, du chlore gazeux, de l'acide chlorhydrique (HCL). Ils sont particulièrement efficaces sur les fumées et les odeurs solubles dans l'eau.
  • Les épurateurs humides de fumées et de gaz sont fabriqués avec des matériaux de première qualité et une construction thermoplastique de qualité pour une résistance maximale à la corrosion, ainsi que du PVC, du polypropylène et du polyéthylène résistants aux UV disponibles pour toutes les installations extérieures.

Épurateurs à lit fixe pour le contrôle des odeurs municipales et industrielles

  • Offre une grande flexibilité de conception
  • Conceptions horizontales « à flux croisés » et conceptions verticales « à contre-courant »
  • L'ajout de produits chimiques à la demande minimise les coûts d'exploitation
  • Traite économiquement de grands volumes d'air de procédé avec un rapport de réduction infini, s'adaptant à pratiquement tous les choix de chimie
  • Pas d'élimination de déchets solides

Épurateurs humides de contrôle des NOx

  • Approche d'oxydation/réduction par voie humide à haut rendement pour contrôler les émissions d'oxyde d'azote (NOx)
  • Les systèmes à un ou plusieurs étages peuvent fournir une élimination totale des NOx d'efficacité supérieure à 99% et l'élimination du panache d'échappement de NOx rouge/brun
  • Entretien minimal si la construction thermoplastique est utilisée pour une résistance totale à la corrosion

Épurateur d'extincteur

  • Solution d'épurateur à deux étages pour les applications impliquant de l'air corrosif provenant de procédés à chaud et des contaminants atmosphériques corrosifs provenant de procédés tels que des oxydants thermiques ou catalytiques - HCl, HF, SO2, Cl2, HB
  • Haute efficacité - Jusqu'à 99,91 TP2T d'efficacité d'élimination des gaz acides ou toxiques
  • Fiabilité et valeur maximales avec des matériaux résistants à la corrosion et aux produits chimiques
  • Le système à deux étages comprend :
    • Etage extincteur conçu pour refroidir les gaz chauds - construit dans un matériau métallique approprié
    • Épurateur pour éliminer les gaz corrosifs et les brouillards - construit en matériau FRP et rempli d'un matériau d'emballage à haute efficacité, d'un éliminateur de brouillard et d'un système de distribution de liquide

Laveurs Venturi

Un autre type populaire d'épurateur humide est l'épurateur Venturi. Venturis peut être utilisé pour collecter à la fois les particules et les polluants gazeux, mais ils sont plus efficaces pour éliminer les particules que les polluants gazeux.

Avec les épurateurs Venturi, le gaz sale entrant dans un épurateur est forcé à grande vitesse à travers un Venturi où il entre en collision avec l'eau de lavage. Les minuscules gouttelettes d'eau capturent les particules par impact et diffusion. L'éliminateur de brouillard d'un épurateur Venturi est souvent un dispositif séparé appelé séparateur cyclonique. L'eau sale est ensuite éliminée dans le séparateur cyclonique et évacuée dans un réservoir de recyclage. Une partie du liquide est purgée en continu pour limiter la concentration en solides et permettre la recirculation vers la section Venturi.

Un épurateur Venturi se compose généralement de trois sections :

  • Section convergente - Le flux de gaz d'entrée pénètre dans la section convergente et, à mesure que la surface diminue, la vitesse du gaz augmente. Le liquide est introduit soit à la gorge, soit à l'entrée de la section convergente.
  • Section de gorge - Dans la petite section de gorge, le gaz d'admission est forcé de se déplacer à des vitesses extrêmement élevées dans la petite section de gorge et cisaille le liquide de ses parois, produisant un nombre énorme de très petites gouttelettes.
  • Section divergente - dans la section divergente, l'élimination des particules et des gaz se produit lorsque le flux de gaz d'entrée se mélange au brouillard de minuscules gouttelettes de liquide. Le flux d'entrée sort ensuite par le tronçon divergent, où il est contraint de ralentir.

Chez CECO, nous classons les épurateurs Venturi de plusieurs façons :

Épurateurs Venturi Eductor

  • Les épurateurs d'éducteur sont conçus pour éliminer les gaz solubles et les particules en induisant un flux de gaz à l'aide d'un liquide à haute pression concentré dans une gorge Venturi, ce qui élimine le besoin d'un ventilateur d'extraction ou d'un ventilateur séparé pour transporter le flux de gaz contaminé vers le dispositif de filtration.
  • La conception intègre un jet à haute pression pour un entraînement et une efficacité de lavage maximum, et constitue le choix optimal lorsque des températures élevées, de fortes charges de contaminants et des conditions corrosives sont présentes.
  • Efficacité maximale - jusqu'à 99% d'efficacité d'élimination des brouillards de 3 microns ou plus

Épurateurs de particules humides Venturi

  • La pression statique induite par un ventilateur d'extraction aspire l'eau du puisard et le flux d'air chargé de poussière dans une gorge Venturi inversée.
  • Le mélange turbulent de poussière et de petites gouttelettes forme un agglomérat qui est renvoyé dans le puisard où l'eau est réutilisée et les particules se déposent ou se dissolvent.
  • Les brouillards et poussières entraînés sont collectés sur un éliminateur de brouillard à lame chevron.
  • La poussière collectée forme des boues au fond conique de l'épurateur.
  • Haut rendement >99% sur les particules très fines
  • Économies d'énergie - pas de pompes
  • Économies d'entretien - pas de pièces mobiles, de buses de pulvérisation ou de tuyauterie de recirculation
  • Espace au sol – géométrie efficace
  • Économies d'eau - concentrateur de boues intégré à économie d'eau, la liqueur de puisard n'a pas besoin d'être diluée
  • Les applications idéales incluent :
    • Opérations d'usinage de l'aluminium, du titane et d'autres métaux
    • Fabrication et manipulation de propulseur d'azide de sodium
    • Poudres et poussières pharmaceutiques
    • Poussières de chlorure de calcium
    • Poussières hygroscopiques
    • Poussières corrosives
    • Transformation des aliments avec option Clean in Place (CIP)
    • Processus de séchage des solides en vrac
    • Collage de plomb de batterie

Épurateurs Super Venturi à grande vitesse

  • Combinaison de collecte de particules et d'absorption de gaz
  • Entrée de gaz verticale ou horizontale
  • Diverses conceptions de gorge et d'injection d'eau
  • Réservoirs de recirculation intégrés ou externes
  • Conception compacte du séparateur cyclonique
  • Section de trempe à haute température
  • Conception de séparateur à haute concentration en solides
  • Construction en acier au carbone, en acier inoxydable, en alliages de nickel ou en FRP
  • Systèmes complets avec réservoirs, pompes, instrumentation, tuyauterie, ventilateurs, cheminée et commandes
  • Les applications idéales incluent :
    • Chimique
    • Industrie alimentaire/laitière
    • Papier
    • Séchoir
    • Pharmaceutique
    • Matériaux de toiture
    • Asphalte
    • Exploitation minière
    • Acier
    • Brique et Tuile
    • Isolation en fibre de verre
    • La production d'énergie
    • Extrusion plastique

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Pour en savoir plus sur la façon dont les épurateurs humides ou secs peuvent aider à résoudre vos problèmes, veuillez visiter notre HEE-Duall marque (laveurs à lit fixe et laveurs Venturi) et nos Fisher-Klosterman marque (épurateurs Venturi). Pour en savoir plus sur toutes les façons dont CECO Environmental peut vous aider à développer votre entreprise tout en améliorant la qualité de votre air, veuillez consulter ceci brève vidéo. Lorsqu'il s'agit de contrôler vos polluants atmosphériques industriels, contactez CECO. Nous avons une solution pour vous.

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