Chez Glowood Pellets, les cyclones Hurricane réduisent l’émission de particules à moins de 50 mg/m3

Article publié dans le Bioénergie International n°42 de mars-avril 2016

L'ensemble de cyclones Hurricane installé par ACS, photo ACS

L’ensemble de cyclones Hurricane installé par ACS, photo ACS

L'usine Glowood Pellets est équipée d'une installation de séchage rotatif Promill, photo ACS

L’usine Glowood Pellets est équipée d’une installation de séchage rotatif Promill, photo ACS

La société Glowood, fondée en 2011, est située à Cercal au sud du Portugal près du port de Sines. Son usine, qui s’étend sur 3,8 hectares, a mobilisé un investissement de 10 M €. Comme matières premières, le producteur de granulés de bois utilise principalement de l’eucalyptus et de la sciure de pin vierge. Les 100 000 tonnes de granulés produites annuellement sont destinées en totalité à l’exportation ; le Portugal consomme en effet moins de 10% des granulés qu’il produit (environ 1 million de tonnes en 2012). En juillet 2014, le constructeur Advanced Cyclone Systems a fourni un ensemble de cyclones de sa gamme Hurricane au producteur de granulés de bois portugais Glowood. Ces cyclones ont été installés en aval de deux séchoirs rotatifs existants pour en réduire les émissions de particules fines. 

Identifier le problème et la solution

Les deux sécheurs rotatifs Promill chez Glowood, photo Glowood

Les deux sécheurs rotatifs Promill chez Glowood, photo Glowood

Comme de nombreux producteurs de granulés de bois de par le Monde, Glowood utilise un foyer à biomasse dont les gaz chauds alimentent un dispositif de séchage rotatif ; ici les installations, foyer et sécheurs à triple parcours, ont été fournies par les Ets Promill. Au sortir de deux tambours sécheurs, la matière sèche est récupérée par deux cyclones séparateurs avant de rejoindre le processus de granulation. Rappelons que dans le cas du séchage par flamme directe, comme ici, en plus des particules de bois en suspension, le flux d’air véhicule aussi une partie inévitable de cendres volantes provenant de la combustion de la biomasse.

Processus de l’usine Glowood avant installation des cyclones Hurricane, schéma ACS

Processus de l’usine Glowood avant installation des cyclones Hurricane, schéma ACS

En sortie des cyclones des sécheurs, les émissions de particules peuvent atteindre jusque 700 mg/Nm³. Avant l’installation des cyclones ACS, une quantité importante de poussière était rejetée dans l’atmosphère. Ceci générait des pertes de matière et surtout un problème environnemental important, une situation rencontrée par de nombreux fabricants de granulés.

Intégration des cyclones Hurricane dans le processus de Glowood, schéma ACS

Intégration des cyclones Hurricane dans le processus de Glowood, schéma ACS

L'installation de filtration chez Glowood, photo ACS

L’installation de filtration chez Glowood, photo ACS

Afin de concevoir le système le plus efficace pour ce cas, un échantillon isocinétique de poussière a été recueilli dans la cheminée par ACS et mesuré avec un calibreur laser pour en obtenir la distribution granulométrique.

Après la confirmation de la distribution à considérer dans ce cas précis (graphique ci-dessus), ACS a conçu un système comprenant six cyclones Hurricane HR numériquement optimisés, d’un diamètre de 1550 mm, et disposés en ligne mais fonctionnant en parallèle. Ce système est ainsi capable de garantir des émissions inférieures à 150 mg/Nm³ avec une perte de charge de 1,2 kPa, et ceci en maintenant les émissions des cyclones de séchage à moins de 700 mg/Nm³. Dans la pratique, les émissions prévues sont inférieures à 50 mg/Nm³.

Notons enfin, qu’un extracteur supplémentaire, commandé par variateur de fréquence, a été installé à la cheminée, pour surmonter la perte de charge générée par le système.

À propos des cyclones Hurricane

Distribution granulométrique des particules lors du séchage, schéma ACS

Distribution granulométrique des particules lors du séchage, schéma ACS

Les cyclones Hurricane sont numériquement optimisés et brevetés. Les géométries des Hurricane maximisent la collecte de particules pour chaque application particulière, tout en minimisant le ré-entraînement et en gardant des pertes de charge à des niveaux raisonnables. Les cyclones Hurricane démontrent une efficacité remarquable en capturant des poussières très fines d’un diamètre moyen de 20 μm.

Ces cyclones, pour lesquels des problèmes physiques complexes ont été résolus, ont été mis au point par ACS après des années de travail avec l’Université de Porto. Ces travaux ont d’ailleurs contribué à une meilleure connaissance scientifique de l’impact de l’agglomération sur l’efficacité de collecte des cyclones (publié dans le Chemical Engineering Journal n°162 en 2010). Un seul Hurricane est ainsi aujourd’hui plus efficace que toute autre cyclone connu disponible sur le marché, pour la même perte de charge.

Chiffres clés de l’installation Hurricane chez Glowood
Type de particules sciures et cendres
Distribution granulométrique graphique ci-dessus
Température des gaz 87ºC
Débit réel 71 839 m³/h humide
Débit normal (ramené à 1 atm et 0°C) 25 846 Nm³/h sec
Concentration d’entrée maximale 700 mg/Nm³ sec
Prévision de l’efficacité de séparation > 93%
Émissions à garantir 150 mg/Nm³ sec
Émissions attendues < 50 mg/Nm³ sec
Perte de charge totale prévue 1,2 kPa
Émissions mesurées en janvier 2015 12 mg/Nm³

Des cyclones très performants et avantageux

Les cyclones Hurricane chez Glowood, photo ACS

Les cyclones Hurricane chez Glowood, photo ACS

Aujourd’hui, les seuils d’émissions en discussion au niveau européen tournent autour de 50 mg/Nm³, une performance que les cyclones classiques ne sont pas capables d’atteindre. Par ailleurs, dans le cas du dépoussiérage derrière un sécheur à flamme directe, les filtres de type manches ou électrostatiques secs ne sont pas recommandés à cause des risques importants d’incendie ou d’explosion dûs à la présence d’éléments combustibles dans les fumées.

Ainsi pour écarter ces risques, tout en profitant d’un dépoussiérage purement mécanique, peu consommateur d’énergie et non consommateur d’eau, la solution des cyclones optimisés par ACS représente une solution adaptée. Aujourd’hui, le seul concurrent techniquement sérieux de cette solution est l’électrofiltre en voie humide, mais ses coûts d’investissement et surtout de fonctionnement le rendent économiquement moins pertinent, d’autant qu’il nécessite un traitement des eaux usées.

Avec aujourd’hui un niveau de particules mesuré à 12 mg/Nm³, la solution Hurricane apportée chez Glowood peut donc être considérée comme exemplaire en terme d’émissions. Outre cet impact environnement bénéfique, la réduction à 99 % des pertes de produits conduit l’entreprise à réaliser des économies sensibles.

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