Utilisation des fortes puissances électriques pulsées dans l'électrofiltration d'effluents gazeux.
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Abstract EN:
The work presented in this thesis concerns the improvement of the performances of the electrostatic precipitators treatment efficiency on two particular applications: the filtration of Diesel engine exhaust gas and the filtration in exit of incineration processes. The first chapter collects the state of the knowledge on the electric discharges in small distances, the electrostatic filtration and the pulsed powers applications. The second chapter is dedicated to the automotive application. We realized, for this part of the study, a prototype of impulsive generator allowing to obtain a combined voltage signal where impulses, relatively wide (250µs), are stacked in a continuous bottom of tension. The best performances of this thyristors switch are: an amplitude of impulses of -24kV, a repetition rate of 3kHz, a continuous bottom of -7kV. We compared this generator with a continuous supply, or with a Marx generator delivering narrow impulses, according to two aspects: a characterization Voltage / Current in static (without gas flue) then by a comparison of treatment efficiency thanks to tests on driving bench. We advanced the advantages of the use of our prototype concerning the treatment efficiency and especially concerning the power involved which can be an interesting point if this application would become more democratic. The experimental results of the filtration of dusts stemming from processes of incineration will be presented in the third and last chapter. We realized and optimized, in this part, the active electrode geometry as well as the characteristics of the generator allowing to obtain a combined voltage signal. The switch associated to the adequate electric circuit allows to apply impulses of -30kV at the repetition rate of 1kHz stacked in a continuous tension which can achieve -50kV. Because of the presence of tip on the conceived electrode, we were interested, then, in a study in point to plane or point to cylinder geometry to try to explain the reasons of variations of the treatment efficiency in time. Finally, we validated, in real conditions ,the improvements brought by our association electrode / combined generator on gases from incineration process.
Abstract FR:
Le travail présenté dans cette thèse concerne l'amélioration des performances du rendement de filtres électrostatiques sur deux applications particulières : la filtration de gaz d'échappement de moteur Diesel et la filtration en sortie de procédés d'incinération. Le premier chapitre rassemble l'état des connaissances sur les décharges électriques en petites distances la filtration électrostatique et les puissances pulsées. Le deuxième chapitre est consacré à l'application automobile. Nous avons réalisé, pour cette partie de l'étude, un prototype de générateur impulsionnel permettant d'obtenir un signal combiné où des impulsions, relativement larges (250µs), sont superposées à un fond continu de tension. Les performances maximales de ce commutateur à thyristors sont : une amplitude d'impulsions de -24kV, une fréquence de répétition de 3kHz, un fond continu de -7kV. Nous avons comparé ce générateur avec une alimentation continue, ou encore avec un générateur délivrant une tension impulsionnelle étroite, selon deux aspects : une caractérisation Tension / Courant en statique (sans écoulement gazeux) puis par une comparaison de rendement de filtration grâce à des tests sur banc moteur. Nous avons ainsi mis en avant les avantages de l'utilisation de notre prototype au niveau gain de rendement mais surtout au niveau puissance mis en jeu ce qui peut être un point intéressant dans le cas où cette application se démocratiserait. Les résultats expérimentaux de la filtration des poussières issues de procédés d'incinération seront présentés dans le troisième et dernier chapitre. Nous avons, dans cette partie, réalisé et optimisé la géométrie de l'électrode active de l'électrofiltre ainsi que les caractéristiques du générateur permettant d'obtenir un signal combiné. Le commutateur associé au montage électrique adéquat permet, alors, d'appliquer des impulsions de -30kV d'amplitude maximale à une fréquence de 1kHz superposées à une tension continue pouvant atteindre -50kV. Du fait de la présence de sites émissifs sur l'électrode conçue, nous nous sommes intéressés, ensuite, à une étude en géométrie pointe unique / plan ou pointe unique / cylindre pour tenter d'expliquer les raisons de variations de rendement d'un filtre dans le temps. Enfin, nous avons validé les améliorations apportées par notre association électrode / tension par des expérimentations en conditions réelles, en sortie d'un procédé d'incinération