Précipitateur électrostatique

Figure 1. Un précipitateur électrostatique.

Un précipitateur électrostatique est un type de filtre (épurateur sec) qui utilise l’électricité statique pour éliminer la suie et les cendres des gaz d’échappement avant qu’ils ne sortent des cheminées. Il s’agit d’un dispositif commun de contrôle de la pollution atmosphérique. La plupart des centrales électriques brûlent des combustibles fossiles tels que le charbon ou le pétrole pour produire de l’électricité destinée à être utilisée. Lorsque ces combustibles subissent une combustion, de la fumée est produite. La fumée est constituée de minuscules particules de suie qui sont en suspension dans l’air chaud et ascendant. Ces particules de carbone non brûlées sont extraites de la fumée grâce à l’électricité statique des précipitateurs, ce qui permet à l’air chaud et propre de s’échapper des cheminées. Il est vital de retirer ce carbone non brûlé de la fumée, car il peut endommager les bâtiments et nuire à la santé humaine – en particulier à la santé respiratoire.

Comment ils fonctionnent

Figure 2. Modèle d’un précipitateur électrostatique utilisant des fils métalliques comme électrodes négatives et de grandes plaques comme électrodes positives.

Le fonctionnement des précipitateurs électrostatiques est assez simple. Les gaz de combustion sales qui s’échappent par la cheminée passent à travers deux électrodes. La forme de ces électrodes dépend du type de précipitateur électrostatique utilisé, mais il peut s’agir de fils, de barres ou de plaques de métal à l’intérieur d’un tuyau ou de la cheminée elle-même. L’une des électrodes est chargée d’une haute tension négative, et cette plaque fait en sorte que les particules à l’intérieur de la fumée obtiennent une charge négative lorsqu’elles passent devant cette électrode. Plus loin dans le tuyau, la seconde électrode porte une tension positive élevée similaire. En se basant uniquement sur le fait que les charges opposées s’attirent, les particules de suie chargées négativement sont attirées vers l’électrode positive et s’y collent. De temps en temps, ces plaques doivent être nettoyées pour enlever la suie accumulée et l’évacuer dans une trémie. La suie et les cendres collectées de cette manière dans les centrales thermiques au charbon sont appelées cendres volantes.

Même si la plupart des précipitateurs électrostatiques fonctionnent de manière similaire, il existe de nombreuses variations et différents types qui fonctionnent mieux pour des particules de différentes tailles, différentes compositions de fumée et différentes quantités de pollution. La nécessité d’une variété de conceptions vient en partie du fait que le charbon brûlé dans le monde entier varie radicalement dans sa composition chimique. D’autres centrales électriques peuvent chercher à éliminer certains polluants – comme le dioxyde de soufre – ou à minimiser la quantité de cendres produites. En outre, certains charbons à faible teneur en soufre qui sont brûlés ont une résistivité électrique plus élevée, ce qui rend plus difficile l’élimination des cendres produites par ce charbon à l’aide d’électrofiltres.

Efficacité

Les électrofiltres sont extrêmement efficaces, et sont capables d’éliminer plus de 99% des particules. Depuis 1940, les émissions de particules inférieures à 10 micromètres ont été réduites d’un facteur 5. Cependant, ce haut niveau d’efficacité a un coût élevé – environ 2 à 4 % de la production d’énergie électrique d’une centrale électrique sert à faire fonctionner les précipitateurs électrostatiques et autres systèmes utilisés pour éliminer les particules.

L’efficacité d’un certain précipitateur est déterminée par la façon dont le dispositif spécifique traite les caractéristiques et les problèmes uniques de la centrale où il est utilisé. En outre, l’efficacité du précipitateur est également déterminée par la température et la teneur en humidité des gaz de combustion.

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