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Une combustion est un processus physique très dynamique et complexe, mais aussi chimique, qui se déroule dans des conditions évoluant fortement entre le point d’origine et l’émission finale dans l’atmosphère.

L’oxydation du combustible génère des précurseurs de suie ; ensuite, en raison de la pression différentielle générée par la chaleur du processus, ces précurseurs se déplacent le long de la cheminée, où les conditions de pression absolue et de température peuvent varier très rapidement.

Ces variations déclenchent différents processus, tels que la formation d’hydrocarbures complexes, la polymérisation, puis la nucléation, où ces molécules lourdes se combinent pour former les premières particules.

Ce processus de croissance de surface se poursuit, et d’autres molécules présentes en phase gazeuse sont adsorbées et piégées à l’intérieur des particules en agglomération.

Le long du trajet des émissions dans la cheminée, les particules entrent en collision, amorçant le processus de coagulation, générant des particules plus grandes et, finalement, des agrégats de particules.

Formazione particolato combustione - DadoLab

Il est évident que les particules et de nombreux composés chimiques sont étroitement liés, et l’échantillonnage isocinétique est également nécessaire pour déterminer ces espèces chimiques.

En raison des caractéristiques chimiques de ces composés, une solution unique pour leur capture et leur détermination n’est pas possible. Selon le micropolluant à évaluer, différentes méthodes nécessitant des solutions spécifiques sont disponibles.

Outre les méthodes décrivant comment réaliser correctement un échantillonnage isocinétique, il existe d’autres méthodes définissant les procédures et dispositifs permettant de déterminer la teneur en eau, la densité, la vitesse des gaz de combustion, la grille d’échantillonnage et d’autres paramètres. Ces méthodes sont:

 

EN16911 – Détermination manuelle et automatique de la vitesse et du débit volumique dans les conduits

EN14790 – Détermination de la vapeur d’eau dans les conduits

EN15259 – Mesurage des émissions de sources fixes

EPA M1 – Parcours d’échantillonnage/vitesse

EPA M2 – Détermination de la vitesse des gaz de cheminée et du débit volumique

EPA M3 – Détermination de la masse moléculaire sèche

EPA M4 – Teneur en humidité

 

LA CONDITION ISOCINÉTIQUE

Lors de l’échantillonnage de particules provenant d’une source fixe, il est essentiel de respecter la condition isocinétique.
On parle d’isocinétisme lorsque la vitesse des gaz de combustion circulant dans le conduit (vd) est égale à la vitesse des gaz entrant dans la ligne d’échantillonnage via la buse (vn).

 

isocinetismo - DadoLab

1) Conduit
2) Rayon de courbure (min. 1,5i)
3) Diamètre interne i

En particulier, lorsque Vn ‹ Vd, on est en hypocinétisme, et les particules sont entraînées dans la buse en raison de l’« effet de fronde » dû à la déviation du flux.

À l’inverse, lorsque Vn › Vd, les particules sont projetées hors du flux et n’entrent pas dans la buse.

Ces situations entraînent une surestimation ou une sous-estimation de la concentration massique, principalement en fonction de la distribution granulométrique des particules.

Schema del flusso in condotto con variazioni di velocita isocinetismo ipocinetismo e ipercinetismo - DadoLab

 

Grafico della deviazione isocinetica e delle stime di concentrazione delle particelle - DadoLab

L’écart par rapport à la condition isocinétique affecte les particules ayant un diamètre aérodynamique supérieur à 2,5 µm.

Étant donné que le poids des particules augmente de façon exponentielle avec leur diamètre, la perte des particules les plus grosses entraîne une augmentation des erreurs.

Lignes d’échantillonnage

Particules – Instack
(EN13284 – EPA17) Détermination de la concentration massique de poussières à faible niveau.
Particules – Outstack
(EN13284 – EPA5) Détermination de la concentration massique de poussières à faible niveau.
Furanes et dioxines
(EN1948-1 – EPA23) Détermination de la concentration massique de PCDD/PCDF et PCB de type dioxine.
Métaux
(EN14385) Détermination des émissions totales de As, Cd, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Tl et V.
Mercure
(EN13211) Méthode manuelle de détermination de la concentration de mercure total.
Chlorures
(EN1911) Détermination de la concentration massique des chlorures gazeux exprimés en HCl.
Fluorures
(EN15713) Échantillonnage et détermination de la teneur en fluorures gazeux.
Oxydes de soufre
(EN14791) Détermination de la concentration massique des oxydes de soufre.