Il est toujours très utile d’examiner les avantages et les inconvénients des différentes technologies de traitement de l’air, mais il existe d’importantes variations de conception et de construction, même au sein d’une même technologie. Dans cet article, nous décrivons quelques différences importantes, en termes de fonctionnement et d’efficacité, qui existent en ce qui concerne les systèmes de combustion thermique régénérative.

Fonctionnement et types de systèmes RTO

Les oxydeurs thermiques régénératifs sont des machines équipées d’échangeurs de masse en céramique régénératifs qui atteignent un rendement thermique élevé grâce à leur capacité à accumuler et à libérer rapidement de la chaleur. Ceci est réalisé grâce à un processus de purification (oxydation du S.O.V. en CO2 et H20 dans une chambre de combustion chauffée à 750-800 °C) et à un système de récupération d’énergie basé sur la réutilisation de la chaleur (stockage et utilisation cyclique dans des « réservoirs » spéciaux que nous appelons « chambres »).

En fonction du nombre de chambres, on peut distinguer deux grands types de systèmes thermiques régénératifs, que nous classons par ordre décroissant d’efficacité de réduction :

  • système à 3 chambres
  • système à 2 chambres

Dans cet article, nous vous proposons une étude approfondie, assortie de quelques informations essentielles, qui pourra vous guider dans votre choix quant au nombre de chambres à installer pour votre système de réduction RTO. Nous nous concentrerons en particulier sur la comparaison entre des systèmes construits selon les mêmes principes de conception mais avec des nombres de chambres différentes.

Criticité du processus de purification cyclique dans l’oxydeur thermique régénératif

Il convient de noter que l’efficacité de l’oxydation, c’est-à-dire de la réduction, des composés organiques volatils dans la chambre de combustion n’est pas affectée par le nombre de chambres. Les facteurs influençant l’efficacité du système sont liés à la réaction d’oxydation réelle et, en particulier, au fonctionnement cyclique du processus d’épuration.

En fait, chaque fois qu’une inversion de flux se produit dans l’installation de réduction des COV (c’est-à-dire que le flux d’air à purifier s’inverse), il est possible qu’un volume d’air qui n’est pas parfaitement purifié soit envoyé à la cheminée. Les raisons peuvent être les suivantes :

  1. À l’instant « t1 », nous supposons que l’air entre dans la chambre 1 et sort de la chambre 2. Lorsque nous inversons le sens du flux afin d’exploiter au mieux l’énergie thermique stockée dans les chambres, nous inversons les vannes de sorte qu’à l’instant « t2 », l’air entre par la chambre 2 et sort par la chambre 1. Dans cette phase transitoire de changement, comme le flux d’air provenant de la production ne peut être interrompu, il y aura une période (généralement de quelques secondes) pendant laquelle les vannes d’entrée et de sortie de chaque tour resteront ouvertes (ou partiellement ouvertes). L’air qui vient d’entrer dans une chambre préfère emprunter la voie de sortie (qui ne présente pas d’obstructions ni de pertes de charge) plutôt que de passer par tous les corps de remplissage pour atteindre la chambre de combustion où se déroule le processus d’épuration. Par conséquent, nous trouverons une concentration assez élevée de polluants COV dans la cheminée ;
  2. Une fois la position correcte des vannes rétablie, le flux d’air retourne dans le système et est ainsi purifié dans la chambre de combustion. Il y aura cependant un certain volume d’air qui, à l’instant « t1 », se réchauffait en montant vers la chambre de combustion, mais qui était encore à une température trop basse pour être purifié, qui, à l’instant « t2 », changera de direction et sera poussé vers la cheminée avec l’air déjà purifié venant d’en haut (chambre de combustion), ce qui aggravera l’efficacité de la purification.

Comment optimiser l’efficacité de l’épuration dans un RTO ?

L’efficacité de l’épuration d’un système d’oxydation thermique régénérative (RTO) dépend de plusieurs facteurs, tels que :

Comme mentionné, dans cet article, nous comparerons les systèmes RTO construits avec les mêmes principes de conception mais avec un nombre différent de chambres.

Différences en termes d’efficacité énergétique et d’investissement entre les systèmes RTO à deux chambres et à trois chambres

Système RTO à deux chambres

Rto Due Camere Disegno 3D Scaled 1

Dans les RTO à deux chambres, on retrouve les criticités décrites ci-dessus. La concentration à la cheminée présentera donc un schéma de crête : à chaque inversion de flux, il y aura une crête qui sera directement proportionnelle à la concentration à l’entrée.

La concentration minimale de polluants qui peut être garantie dans la cheminée est donc étroitement liée à la concentration à l’entrée.

Pour donner une autre indication, on pourrait garantir une émission de cheminée (évidemment comme une moyenne sur ½ heure) < 50 mg/nm3 seulement pour une concentration d’entrée ne dépassant pas 300-400 mg/nm3.

Bien que le coût d’un tel système soit inférieur à celui des RTO à trois chambres, il convient de noter que les problèmes critiques analysés ci-dessus (s’ils sont négligés) entraînent souvent des coûts de fonctionnement plus élevés.

Système RTO à trois chambres

Rto Tre Camere Disegno 3D Scaled 1

C’est la solution la plus performante en termes de purification et elle est absolument recommandée pour les concentrations de COV supérieures à 3,5 – 4 g/nm3.

Dans ce processus, pendant la phase d’inversion du flux, la chambre 1, qui à l’instant « t1 » se trouvait dans l’entrée, est expulsée du cycle en faisant passer le flux directement dans la chambre 3. Il aura alors tout le temps de purger le volume d’air dans les zones inférieures de la chambre 1 avant de la remettre en cycle. Le fait d’avoir 3 entrées et 3 sorties permet également de réaliser la séquence des vannes de manière à éviter les moments de by-pass.

Le système RTO à trois chambres peut garantir un rendement de 20 mg/nm3 même avec des concentrations d’entrée de l’ordre de 5-8 g/nm3.

Ces niveaux d’efficacité se traduisent raisonnablement par un investissement plus élevé, qui peut toutefois être amorti compte tenu des coûts de fonctionnement moins élevés du système.

Comment choisir entre une chambre de combustion thermique régénérative à 3 chambres et à 2 chambres ?

Le choix d’un système pour le traitement des polluants sur des cycles industriels parfois complexes n’est pas une tâche simple : il requiert un niveau élevé d’expertise technologique spécialisée, un savoir-faire structuré en matière d’applications techniques et une expérience concrète accréditée au fil du temps.

Il est toujours recommandé de réaliser une analyse de faisabilité, une activité stratégique visant à définir la durabilité de l’investissement en tenant compte de l’ensemble du cycle de vie du produit.

Pour choisir la chambre de combustion thermique régénérative en fonction de ses propres besoins de production, il est donc essentiel de s’appuyer sur des professionnels du secteur, en vérifiant soigneusement l’expérience technique et les antécédents des fournisseurs potentiels en ce qui concerne les domaines techniques spécifiques du projet.