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Mesure des émissions dans les installations industrielles – secteurs & processus typiques
Dans les installations industrielles telles que les verreries, cimenteries ou aciéries, les appareils de mesure des émissions enregistrent en continu ou périodiquement les composants des gaz de combustion tels que O2, CO, CO2, NOx, SO2 et les poussières en mg/m3, afin de garantir le respect des valeurs limites d’émission et de piloter efficacement les processus. Ils sont installés à des points de mesure définis et intégrés dans les flux opérationnels et documentaires de l’installation.
Sources d’émissions typiques dans les installations industrielles
Les installations industrielles génèrent des émissions principalement là où des combustibles sont brûlés ou des gaz de procédé sont libérés. Les sources d’émissions typiques sont :
les brûleurs principaux et les flammes de fours dans les fours verriers ou cimentiers,
les chaudières et centrales de chauffage pour la production de vapeur,
les fours de séchage et de traitement dans l’industrie sidérurgique ou métallurgique,
les flux de gaz de combustion provenant des installations de récupération de chaleur ou des étapes de postcombustion.
Dans de nombreux cas, ces sources d’émissions sont raccordées à des conduites centrales de gaz de combustion ou à des cheminées. Les appareils de mesure des émissions sont positionnés de manière à capter des flux de gaz de combustion représentatifs – souvent immédiatement avant la sortie de la cheminée ou à des points de collecte de gaz de combustion définis.
Points de mesure, grandeurs mesurées et conditions aux limites
La sélection de points de mesure appropriés est déterminante pour des mesures d’émissions significatives. Les critères importants sont :
les conditions d’écoulement dans les gaz de combustion (mélange suffisant, absence de zones mortes),
les conditions de température et de pression,
la teneur en poussières et en humidité,
l’accessibilité pour le montage et la maintenance.
Les grandeurs mesurées typiques dans les installations industrielles sont O2, CO, CO2, NOx, SO2 et les poussières. Selon le procédé, d’autres composants peuvent s’y ajouter, comme HCl ou HF dans les installations d’incinération des déchets. Les appareils de mesure des émissions doivent couvrir des plages de mesure permettant de saisir à la fois la plage de fonctionnement typique et les pics attendus. Parallèlement, les températures élevées, les poussières et les composants agressifs constituent des défis pour le prélèvement d’échantillons, le conditionnement des gaz et la technologie des capteurs.
Exemple pratique : dans une cimenterie, la température des gaz de combustion dans la zone de gaz brut peut atteindre plusieurs centaines de degrés Celsius, tandis que les teneurs en poussières se situent dans la plage g/m3. Les sondes de prélèvement et les modules de conditionnement des gaz doivent être conçus en conséquence pour protéger les appareils de mesure et les conduites contre l’usure et le colmatage.
Mesure des émissions dans des secteurs sélectionnés
Industrie du verre, du ciment et de l’acier en un coup d’œil
Dans l’industrie du verre, les émissions de NOx et de SO2 sont souvent au centre de l’attention. Les points de mesure sont généralement installés dans le flux de gaz de combustion des fours de fusion. Les températures de procédé élevées et les longues durées de fonctionnement des fours exigent des systèmes de mesure particulièrement robustes avec des voies de mesure NDIR stables à long terme et un conditionnement fiable des gaz.
Dans l’industrie cimentière, outre le NOx et le SO2, les émissions de poussières sont particulièrement importantes. Les mesures sont effectuées en plusieurs points : par exemple, au niveau des gaz d’échappement du four, des installations de dépoussiérage ou des systèmes de combustion secondaire. Les systèmes de mesure des émissions doivent ici être capables de gérer des charges élevées en poussières et des combustibles variables.
Dans l’industrie sidérurgique, les mesures d’émissions sont effectuées, entre autres, sur les fours de traitement thermique, les installations de récupération de chaleur et d’autres étapes de procédé. Selon le procédé, différentes composantes gazeuses et fractions de poussières doivent être surveillées. Les appareils de mesure des émissions sont souvent intégrés dans les systèmes de contrôle-commande existants pour combiner la surveillance des valeurs limites et l’optimisation opérationnelle.
Intégration des appareils de mesure des émissions dans les concepts d’installation
Les appareils de mesure des émissions ne sont pas des unités isolées, mais font partie d’un concept global d’installation comprenant la technologie de procédé, l’épuration des gaz de combustion et les systèmes de surveillance. Les aspects d’intégration typiques sont :
intégration des valeurs mesurées dans les systèmes de contrôle-commande (p. ex. pour la surveillance automatique des valeurs limites),
liaison avec les systèmes d’épuration des gaz de combustion (p. ex. régulation des étapes de dénitrification ou de désulfuration),
connexion à l’archivage des données et au reporting pour les audits et les rapports réglementaires.
Interaction entre systèmes mobiles et stationnaires
Dans de nombreuses installations industrielles, les systèmes de mesure des émissions stationnaires et les appareils mobiles se complètent. Les systèmes stationnaires enregistrent en continu les émissions aux cheminées principales, tandis que les appareils de mesure des émissions mobiles sont utilisés pour des mesures supplémentaires sur des installations auxiliaires, des processus temporaires ou lors de mises en service. Cela permet de couvrir de manière flexible à la fois les exigences légales et les questions opérationnelles.
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