Qu’est-ce qu’un équipement de traitement des gaz d’échappement ?
Ce terme générique désigne l’équipement qui détoxifie les gaz toxiques (gaz inflammables, gaz naturels, gaz corrosifs, gaz toxiques, gaz de composés organiques volatils, gaz à effet de serre, PFC, odeurs, fumées blanches et violettes, poussières, brouillards, etc.) générés dans les usines et autres installations.
Ils sont aussi appelés équipements de détoxification ou épurateurs. Il était autrefois courant de ne traiter que les gaz hautement toxiques et les gaz acides parmi les gaz toxiques, tout en rejetant dans l’atmosphère des gaz relativement peu toxiques tels que les gaz responsables du réchauffement de la planète.
Toutefois, ces dernières années, afin de prévenir la pollution de l’environnement et de protéger le milieu naturel, il est devenu courant de rejeter des gaz faiblement toxiques après un traitement non toxique approprié. Les systèmes de traitement des gaz d’échappement sont devenus des équipements indispensables. De nouvelles méthodes et de nouveaux équipements de traitement des gaz d’échappement sont en cours de développement, et la demande devrait encore augmenter à l’avenir.
Utilisations des équipements de traitement des gaz d’échappement
Les équipements de traitement des gaz d’échappement sont principalement utilisés pour traiter les gaz toxiques (inflammables, naturels, corrosifs, toxiques, PFC) provenant d’usines et d’installations telles que la fabrication de semi-conducteurs, la fabrication d’écrans à cristaux liquides, la fabrication de cellules solaires, les installations de recherche, les usines chimiques et les usines de placage.
Dans la fabrication de semi-conducteurs et d’écrans à cristaux liquides, les systèmes de décomposition thermique, de combustion et de catalyse sont souvent utilisés, y compris pour le traitement des gaz à effet de serre, tandis que dans d’autres usines, le système de traitement approprié est généralement sélectionné et installé en fonction des gaz émis, comme suit.
- Gaz contenant de l’As, du P, du Se et du Cd : équipement de réduction à sec.
- Hydrogène halogéné et gaz hydrolysables : systèmes de réduction par voie humide.
- Autres : systèmes de décomposition thermique ou de détoxification par combustion.
Dans le cas d’un traitement non toxique des gaz mixtes ne pouvant être éliminés par l’équipement général de traitement des gaz d’échappement, l’équipement de traitement des gaz d’échappement spécifique à l’usine ou à l’installation est conçu pour éliminer les gaz toxiques.
Principe des équipements de traitement des gaz d’échappement
Les méthodes de traitement diffèrent selon le type et la quantité de gaz émis, mais elles ont toutes un point commun : elles utilisent une sorte de réaction chimique pour détoxifier les gaz toxiques.
Les systèmes de traitement des gaz d’échappement utilisent principalement les principes suivants pour éliminer les gaz toxiques :
- Type de décomposition par chauffage
Les gaz sont détoxifiés par une réaction de décomposition oxydative provoquée par le chauffage électrique. - Type à combustion
Les gaz d’échappement sont éliminés par une réaction d’oxydation utilisant la chaleur des gaz d’échappement provenant d’un brûleur de combustion. - Type sec
Les gaz sont éliminés par adsorption, réaction chimique et échange d’ions à l’aide d’agents de traitement. - Type humide
Le gaz est détoxifié par dissolution dans des produits chimiques ou de l’eau. - Catalytique
L’agent catalytique est chauffé et la réaction élimine le gaz. - Type de plasma
La décomposition du gaz est effectuée par décharge de plasma, après quoi le gaz est détoxifié par un équipement de détoxification par voie humide.
En fonction du type de gaz toxique à traiter, les types suivants d’équipements de traitement des gaz résiduaires sont utilisés :
- Gaz à effet de serre
Équipement de détoxification à combustion, équipement de détoxification à catalyseur, équipement de détoxification à plasma, etc. - Gaz combustibles
Équipement de détoxification par combustion, équipement de détoxification par voie sèche, équipement de détoxification par décomposition thermique, équipement de détoxification par plasma, etc. - Gaz acides
Équipement de détoxification par combustion, équipement de détoxification par voie sèche, équipement de détoxification par voie humide, etc.
Types d’équipements de traitement des gaz d’échappement
Les équipements de traitement des gaz d’échappement comprennent les équipements de détoxification par pyrolyse, les équipements de détoxification par combustion, les équipements de détoxification par voie sèche, les équipements de détoxification par voie humide, les équipements de détoxification catalytique et les équipements de détoxification par plasma.
1. Équipement de détoxification de type chauffage et décomposition
Cet équipement utilise la chaleur d’un radiateur électrique pour provoquer une réaction de décomposition oxydative par chauffage afin d’éliminer les gaz toxiques. Comparé à d’autres systèmes de traitement des gaz résiduaires, il présente l’avantage d’être exploité à faible coût, car il nécessite moins d’électricité et d’eau, et n’exige pas de frais de carburant ou d’équipement de carburant.
En revanche, ses inconvénients sont la nécessité d’une opération d’échauffement pour chauffer le réchauffeur avant le début du traitement, la nécessité de remplacer périodiquement le réchauffeur en fonction du type de gaz toxique, et la nécessité de grandes quantités d’eau et d’air pour refroidir les gaz chauds traités.
2. Systèmes de détoxification par combustion
Ce système utilise la chaleur du combustible en combustion pour provoquer une réaction d’oxydation et éliminer les gaz toxiques. Par rapport aux autres systèmes de traitement des gaz d’échappement, ce système présente l’avantage de pouvoir traiter de grandes quantités de gaz toxiques et d’être moins long à démarrer que le système de décomposition thermique (l’opération de réchauffement n’est pas nécessaire).
En revanche, il présente l’inconvénient de nécessiter l’installation simultanée d’un équipement de combustible, ce qui, avec le coût du combustible, augmente les coûts d’installation et d’exploitation. Un autre inconvénient est qu’une grande quantité d’eau et d’air est nécessaire pour refroidir les gaz chauds traités.
3. Systèmes de réduction à sec
Cet équipement détoxifie les gaz toxiques en y ajoutant un agent de traitement qui subit ensuite une réaction chimique et une adsorption. La réaction chimique avec l’agent de traitement transforme le gaz en un composé non toxique, qui est ensuite adsorbé par l’agent de traitement et évacué.
L’agent de traitement rejeté doit être éliminé comme un déchet industriel, ce qui constitue une différence majeure par rapport aux types de décomposition thermique, de combustion et de plasma. Comme aucun équipement de chauffage n’est nécessaire, le système peut être exploité à faible coût mais, comme des déchets industriels sont générés, le temps et les coûts liés à leur élimination sont élevés.
4. Équipement de détoxification par voie humide
Les équipements de désintoxication par voie humide dissolvent les gaz toxiques en les pulvérisant avec des produits chimiques ou de l’eau qui dissolvent facilement les gaz toxiques dans un jet ressemblant à une douche et en faisant passer les gaz toxiques à travers le jet.
Comme aucun équipement de chauffage n’est nécessaire, le système peut être exploité à faible coût. En revanche,le traitement de l’eau et des produits chimiques, qui ont dissous le gaz toxique, demande du temps et de l’argent. De plus, l’installation a tendance à être grande s’il y a beaucoup de gaz toxiques à traiter.
5. Systèmes de réduction catalytique
Les équipements de désintoxication catalytique sont conçus pour désintoxiquer les gaz toxiques en les soumettant à un catalyseur chauffé qui provoque une réaction chimique.
L’avantage de ce système est qu’il peut être exploité en toute sécurité et à faible coût : il ne nécessite pas de combustible et peut être exploité avec des coûts d’électricité faibles. Cependant, concernant ses inconvénients, l’opération de réchauffement est nécessaire et les coûts de remplacement du catalyseur sont élevés.
6. Système de réduction de type plasma
Ces dispositifs utilisent la chaleur du plasma pour provoquer une réaction de décomposition du gaz et détoxifier les gaz toxiques.
La chaleur du plasma est générée de la manière suivante :
- Micro-décharge.
- Décharge RF.
- Décharge d’arc.
Par rapport à d’autres systèmes de traitement des gaz résiduaires, le plus grand avantage de ce système est qu’il nécessite moins d’électricité et d’eau. Ses inconvénients sont la nécessité de remplacer régulièrement les pièces, le besoin de grandes quantités d’eau et d’air pour refroidir les gaz chauds traités. Par ailleurs, il s’agit d’un nouveau système de traitement avec encore peu d’exemples d’utilisations.