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Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe

P 11 B Ha 013

Hartmann Feuille 1

Hans Hartmann

Systèmes de captage des poussières -

Etudes et expériences en Allemagne

Colloque Office fédéral de l‘environnement (OFEV):

Système de captage des poussières pour les chauffages au bois <70 kW

Technologie- und Förderzentrumim Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe

Présentation du 8 novembre 2011 à Ittigen/Bern


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Hartmann Feuille 2

Présentation

• Vue d’ensemble de la technologie des petits systèmes de

captage des poussières

• Essais in situ avec 3 types de système de captage

• Résultats des mesures sur banc d‘essai

• Résumé et perspectives


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Hartmann Feuille 3

Vue d‘ensemble des types de capteurs

Type Avantage Désavantage

Système de captage

électrostatique

Faible perte de pression,

prix bas

Problèmes avec les particules

organiques

Filtres (p.ex. filtre

tissé)

Bonne séparation Grandes pertes de pression,

grand investissement

Séparateur à force

centrifuge

Prix bas Faible efficacité pour les

particules les plus fines

Laveur

Possibilité de condenser les

gaz d‘échappement

Grand investissement,

séparation moyenne

Condensation des

gaz d‘échappement

Gain supplémentaire en chaleur Faible séparation

Catalyseur Effet sur les gaz, plus faible

charge en C des particules

Très faible réduction des

émissions


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Hartmann Feuille 4

Formes des systèmes de captage électrostatiques

Système de captage sur la cheminée

Système de captage dans le conduit

de fumée (habitation)

Système de captage sur la

chaudière centrale

Système de captage dans la cheminée


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Hartmann Feuille 5

Système de captage sur cheminée (1): Applied Plasma Physics

(APP, Norwegen)

Cable de tension

Système de captage dans

l’embouchure de la cheminée

Electrode

Système de captage dans le

conduit de cheminée

Type: APP Residential ESP

Construction et nettoyage sur cheminée

Longueur du capteur: env. 1 m

Tension jusqu‘à 33 kV

Pas de nettoyage actif

Etat: en développement

Photos:TFZ Werkbild APP


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Hartmann Feuille 6

Système de captage sur la chaudière (1): Spanner SFF (Fa.

Spanner Re², Neufahrn)

Types: Spanner SFF 20 / SFF50 / SFF100

Installation sur la chaudière

Tension 15 kV

Nettoyage actif (Vibration, env.1x/jour)

Ventilation de l‘air sur le filtre électrostatique

Perte de pression 40 pa

Etat: Tests in situ

Gaz brut

Gaz filtré

Electrode

Conduit de

séparation

Récupération

poussières

Nettoyage des

électrodes

Nettoyage conduit

(Vibration) 4 Abscheiderohreingänge mit Elektrodenhalterungen

Douille de nettoyage

Douille de nettoyage

Werkbild : Spanner Photos: TFZ


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Hartmann Feuille 7

molécule

ion

électron

Particules de

poussière

Insertion du filtre (démontable)

Couvercle alu

80 mm

(démontable)

Câble tension

Passage

électrique avec

isolateur

Conduit métallique, gaz

échappement

Air

électrode

ionisation

dépôts

Gaz d’échapp.

Système de captage dans le conduit de fumée (2): Zumikron (Fa. Rüegg, Schweiz)

Type: Zumikron

Développement: Fa. Rüegg, Schweiz, Fabrication: Kutzner+Weber

Principalement pour les fourneaux individuels

Ventilation de l‘air sur le filtre électrostatique

Prise manuelle des poussières

Etat: disponible sur le marché

(Suisse seulement)

Photo / Werkbilder: Fa. Rüegg


P 11 B Ha 013

Hartmann Feuille 8

Injection d’eau pour

nettoyage du conduit

Construction spéciale pour

le câble de tension

Génératrice de

tension avec lampe

de contrôle

Montage alternatif

possible au sous-sol

Cheminée acier inoxydable

Fil spécial pour filtre

électrostatique

Porte de nettoyage

Ressort pour câble

spécial. Construction

pont isolant

Système d’évacuation d’eau et de

condensat dans le canal ou selon

besoin dans une boîte de

neutralisation avec piston

boîte de

neutralisation

avec piston

(seulem. si

besoin)

Chauffage

- Chauffage

bois

- pellets

- plaquettes

- biomasse

Conduite

eau E-valve

Nettoyage dans la cheminée: Feinstaubkiller (Fa. TH-Alternativ-

Energie, Seeg)

Type: Tueur de poussières („Spülschornstein―)

Electrode sur toute la longueur de la cheminée

Nettoyage périodique, automatique par système

d‘eau de rinçage par réservoirs égalisateurs

Prise des particules sous forme de boue

Etat: Fabrication unique

resp. autorisation unique

Werkbild: TH-Alternativ-Energie Photos: TFZ


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Hartmann Feuille 9

Mise en oeuvre in situ au TFZ

• Choix de 10 exploitants appropriés avec soutien des ramoneurs

• Construction du filtre et de la prise automatique des données

(consommation d‘électricité, temps de fonctionnement)

• Instruction des exploitants sur les tâches à documenter

• Essai des filtres pendant la période de chauffage 2008/2009

• Nettoyage et jugement par le ramoneur

• Estimation des poussières captées / de la quantité de cendres ainsi que

de la quantité de combustibles utilisée


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Hartmann Feuille 10

Systèmes de captage installés in situ (1)

APP Residential ESP, installé pour

un insert de cheminée (6 kW) Photos: TFZ


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Hartmann Feuille 11

K&W Zumik®on, installé pour un

poêle de cuisine (env. 6 kW)


Photo: TFZ Photo: TFZ


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Hartmann Feuille 12

Spanner SFF 20

• installé sur une chaudière à bûches,15 kW

• Système de nettoyage sur pression d‘un boutton


Photos: Ritt


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Hartmann Feuille 13

Essai supplémentaire: système de captage dans cheminée de

TH-Alternativ Energie

Photo: TFZ Werkbild: TH-Alternativ-Energie

Injection d’eau pour

nettoyage du conduit

Construction spéciale pour

le câble de tension

Génératrice de

tension avec lampe

de contrôle

Montage alternatif

possible au sous-sol

Cheminée acier inoxydable

Fil spécial pour filtre

électrostatique

Porte de nettoyage

Ressort pour câble

spécial. Construction

pont isolant

Système d’évacuation d’eau et de

condensat dans le canal ou selon

besoin dans une boîte de

neutralisation avec piston

boîte de

neutralisation

avec piston

(seulem. si

besoin)

Chauffage

- Chauffage

bois

- pellets

- plaquettes

- biomasse

Conduite

eau E-valve


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Hartmann Feuille 14

• Choix de 2 foyers adaptés (issu de grande surface, produit de qualité)

• Installation de 2 systèmes de captage (K&W Zumik®on, APP Residential

ESP ) aux deux foyers 4 Essais

• Installation d‘un Spanner SFF20 sur une chaudière à bûches de

construction simple

• Durée des essais, 5 à 6 semaines pour chacun

• Mesure hebdomadaire de l‘efficacité du système par des mesures des

gaz bruts et des gaz épurés (mesure gravimétrique)

• Documentation du fonctionnement de l‘installation

• Essai supplémentaire avec le système de TH Alternative Energie

Mise en oeuvre sur banc d‘essai


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Hartmann Feuille 15

Observations in situ

Dysfonctionnements observés:

Arc électrique

Panne du nettoyage à air de l’électrode

Fonte du fusible

Panne d’affichage

Bris d’électrode

Problèmes de fixation

Défectuosité de capteur

Panne de tension

Problème dans le conduit de cheminée

Infiltration d’eau de pluie

Problèmes de synchronisation avec le foyer

Nuisances sonores


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Hartmann Feuille 16

Résultats des test in situ: réductions des émissions de

poussières Parti-

cipant

Foyer Système de captage Combustible Masse

poussières b)

Réduction théorique

des émissionsc)

1 Cheminée K&W Zumikron Bûches (épicéa, pin) 0,18 kg 9 mg/m³

2 Cheminée K&W Zumikron Bûches (épicéa, pin) 2,38 kg 54 mg/m³

3 a) Poêle de cuisine K&W Zumikron Bûches (épicéa, pin,

hêtre) 0,06 kg 5 mg/m³

4 Cheminée APP Residential ESP Bûches (hêtre) 0,30 kg 17 mg/m³

5 2 Cheminées APP Residential ESP Bûches (épicéa, pin) 0,36 kg 52 mg/m³

6 Poêle APP Residential ESP Bûches (épicéa, pin) 0,83 kg 25 mg/m³

7 Chaudière à bûches Spanner SFF 20 Bûches (épicéa, pin) 3,60 kg 122 mg/m³

8 Chaudière à Pellets Spanner SFF 20 Pellets de bois 0,15 kg 5 mg/m³

9 Chaudière à

plaquettes de bois Spanner SFF 50 Plaquettes de bois 18,59 kg 158 mg/m³

a Ne comprend que les cendres provenant du conduit à fumée et du filtre, car d‘autres foyers sont raccordés à la cheminée b Masse de poussières dans le système de captage, le conduit de fumée et la cheminée c Calculé à partir de la quantité de combustible et le volume de gaz à 13 % O2


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Hartmann Feuille 17

Recherche des quantités d‘HAP dans les échantillons de

poussière (Test in situ)

HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques):

Préparations (mélanges) sont classifiés cancérigènes à partir d‘une teneur

en HAP de 0,0005 % resp. 50 pp selon la directive sur les substances

dangereuses

A partir d‘une teneur de 0,1 % resp. 1 g/kg, elles sont qualifiées de déchets

dangereux

Participant 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Foyer Chem-

inée

Chem-

inée Poêle de

cuisine Fourneau

Chem-

inée

Chem-

inée Poêle de

cuisine

Chaudière

à bûches

Chaudière

à Pellets

Chaudière

à

plaquettes

Système K & W K & W K & W K & W APP APP APP Spanner Spanner Spanner

Somme

HAP 183ppm 744ppm 1344ppm 922ppm 66ppm 470ppm 1713ppm 380ppm 21ppm 197ppm

Teneur en HAP des poussières (conduit de fumée, système de captage, cheminée)


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Hartmann Feuille 18

Résultats banc d‘essai:

K&W Zumikron cheminée de construction simple

0

9

2

18

20

- 15

19

70

- 45

8

10

7

- 5- 2

37

33

29

- 50

- 40

- 30

- 20

- 10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Versuch

Rohgas

Reingas

Abscheidegrad

%mg/Nm³(13% O2)

Sta

ub

em

issio

n

Ab

sch

eid

eg

rad

Mittlerer Abscheidegrad: 11 %

Gaz brut

Gaz filtré

Efficacité filtre

Efficacité moyenne de réduction :

11%

Essai


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Hartmann Feuille 19


APPResidentialESP cheminée de construction simple

5148

54

69

79

88 8993

48

11

11

41

78

44

50

58

29

0

20

40

60

80

100

0

200

400

600

800

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Versuch

Rohgas

Reingas

Abscheidegrad

%mg/Nm³(13% O2)

Sta

ub

em

issio

n

Ab

sch

eid

eg

rad

Mittlerer Abscheidegrad: 55 %Efficacité moyenne de réduction : 55%

Gaz brut

Gaz filtré

Efficacité filtre

Essai


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Hartmann Feuille 20


Spanner SFF 20 chauffage à bûche de construction simple

11

- 41

- 89

37

66

40

69

80

50

86 96

61 55

94

88

- 100

- 80

- 60

- 40

- 20

0

20

40

60

80

100

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Rohgas

Reingas

Abscheidegrad

%mg/Nm³(13% O2)

Sta

ub

em

issio

n

Ab

sch

eid

eg

rad

Betrieb ohne Bypass Betrieb mit Bypass

Mittlerer Abscheidegrad: 25 bzw. 80 %Efficacité moyenne de réduction : 25 resp. 80 %

Gaz brut

Gaz filtré

Efficacité filtre

Fonstionnement sans Bypass Fonstionnement avec Bypass


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Hartmann Feuille 21


TH Feinstaubkiller sur chaudière à bûches

26

9081

32

89

46

59

94

61

0

20

40

60

80

100

0

60

120

180

240

300

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Versuch

Rohgas

Reingas

Abscheidegrad

Sta

ub

em

issio

n

mg/Nm³(13% O2)

%

Ab

sch

eid

eg

rad

Mittlerer Abscheidegrad: 64 %

Gaz brut

Gaz filtré

Efficacité filtre

Efficacité moyenne de réduction : 64%

Essai


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Hartmann Feuille 22

Résumé

• Trois des quatre filtres montrent partiellement de bonnes capacités de

réduction, aussi bien sur le banc d‘essai que in situ.

• Un nettoyage actif est nécessaire pour une utilisation fiable.

• La construction dans la zone habitable ne sera pas acceptée.

• Le maniement et le traitement des poussières est à régler en raison des

teneurs en PAH.

• Une méthode fiable doit encore être développée pour la détermination de

l‘efficacité de réduction des émissions.


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Hartmann Feuille 23

Perspectives (1): nouvelle campagne d‘essais in situ parTFZ

• Type de système: Ruff-Kat

• Nombre: 5

• Durée: 2 périodes de chauffage (2011-2013)

• Chaque système: 6x estimation de

l‘efficacité

• Mesures gravimétriques

• Présentation des données de

fonctionnement avec transmission

des données à distance

• Bilan de poussières

• Mesures d‘accompagnement sur banc d‘essai


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Hartmann Feuille 24

Perspectives (2): élaboration d‘une norme pour les systèmes de

captage électrostatiques

Responsable: Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN

Début 2011: Création d‘un comité de norme

Depuis env. 10 mois: élaboration de la norme DIN 33999

Titre de la norme:

Réduction des émissions – installations petites et moyennes

(1. BImSchV) — Méthode d‘essai pour l‘évaluation de l‘efficacité de la

réduction des émissions des systèmes de captage.


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Hartmann Feuille 25

Merci pour votre attention !

Téléchargement du

rapport de recherche complet :

(TFZ-Bericht Nr. 23)

www.tfz.bayern.de

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