Les cyclones ACS efficaces et économiques contre les particules fines en sortie de sécheurs

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Article paru dans le bioénergie International n°66 de juin 2020

Un article de la Société Européenne de Cardiologie du 3 mars 2020, rappelle que la pollution de l’air ambiant aux particules fines (PM 2,5) et à d’autres polluants comme l’ozone, figureraient parmi les principales sources de surmortalité et de perte d’espérance de vie (PEV) dans le monde, notamment par le biais de maladies cardiovasculaires. Toujours selon cette étude, ces polluants d’origines variées (particules d’origine éolienne ou provenant de la combustion plus ou moins maîtrisée de combustibles fossiles ou de biomasse, dont une part non négligeable dues aux feux de forêts et aux pratiques de brûlage à l’air libre engendreraient une PEV qui rivalise avec celle d’autres risques importants comme le tabagisme.

Plus près de chez nous en Europe ou en Amérique du Nord, certains processus de séchage à haute température dans l’industrie du bois ou dans l’agro-industrie, peuvent aussi constituer des contributeurs importants de particules fines dans l’atmosphère. Ces poussières peuvent à la fois contenir des composants du produit à sécher, mais aussi des cendres volantes émises par le générateur d’air chaud, notamment lorsque le séchage se fait en flamme directe derrière un foyer à combustible solide comme du charbon ou de la biomasse. Dans ce cas précis, et encore fort répandu, les systèmes ACS peuvent contribuer à un environnement plus sain en capturant les particules émises.

Et la principale valeur ajoutée des cyclones ACS, par rapport à la technologie alternative principale qu’est le filtre électrostatique en voie humide, réside dans la réduction des coûts, qu’il s’agisse des coûts de maintenance et d’exploitation, que des coûts d’investissement.

Dans le tableau ci-dessous, ACS compare deux technologies, appliquées sur un séchoir au débit de 100 000 m³/h. Comme on peut le voir, bien que les deux solutions présentent des coûts énergétiques très proches (31,3 kW et 26,1 kW), la solution avec cyclone secondaire Hurricane ne nécessite pas de main-d’œuvre spécialisée. On observe également que les coûts annualisés de maintenance des équipements sont beaucoup plus élevés avec le filtre électrostatique : 70 500 € contre 35 300 €. Cela rend les coûts globaux d’exploitation et de maintenance des cyclones bien moins élevés : 53 675 € contre 85 871 €. Mais c’est aussi dans l’investissement initial que les écarts sont très importants, le système Hurricane étant globalement deux fois moins cher dans cet exemple : 430 000 € contre 950 000 €.

Coûts d’exploitation et entretien en considérant que les systèmes travaillent avec pré-séparateur
		Système hurricane	Electro-filtre	Économies hurricane
COÛTS D’EXPLOITATION				€/an
1. Consommation électrique de ventilateur
Débit maximum	m3/h	100 000	100 000
Débit	m3/h	75 000	75 000
Débit	m3/s	21	21
Perte de charge	pa	1 200	450
Performance du ventilateur	η	80%	80%
Consommation de ventilateur	kW	31	12
2. Électrofiltre : consommation électrique (champ électrique, système de vibration et de chauffage)	kW	0	14
3. Consommation électrique totale	kW	31,3	26,1
Consommation d’énergie totale (350 jours/an)	kWh	262 500	219 591
Coût par kWh	€	0,07	0,07
Coûts de consommation d’énergie (350 jours/an)	€	18 375	15 371	3004
COÛTS DE MAINTENANCE
Coûts de remplacement des vannes rotatives	€	31 000	15 500
Coûts de main-d’œuvre spécialisés supplémentaires en raison de la complexité du système	€		7 500
Coûts de rénovation dus à la déchirure et à l’usure	€	4 300	47 500
Total des coûts de maintenance	€	35 300	70 500	-35 200
COÛTS MONDIAUX DE MAINTENANCE ET D’EXPLOITATION	€	53 675	85 871	-32 196
Sur un pourcentage du coût d’investissement dans un électrofiltre		6%	9%
COÛTS D’INVESTISSEMENT
Équipement		350 000	800 000
Installation et isolation		80 000	150 000
Coûts d’investissement totaux	€	430 000	950 000	-520 000
Sur un pourcentage du coût d’investissement dans un électrofiltre		45%	100%
Coûts totaux sur une période de 5 ans (coût total d’acquisition)	€	698 375	1 379 357	-680 982
Sur un pourcentage du coût d’investissement dans un électrofiltre		51%	100%

En conclusion, si l’on compare les deux technologies sur le Coût Total d’Acquisition (CTA), défini comme le coût d’investissement plus 5 ans de coûts d’exploitation et maintenance, le CTA du système Hurricane ne représente que 51 % du CTA du filtre électrostatique.

Contact francophone : Helder Teixeira / +351 910 766 018 – helder.teixeira@acsystems.pt – www.advancedcyclonesystems.com

Frédéric Douard