Il existe différentes techniques de traitement pour réduire les émissions d’oxydes d’azote (NOx). Les « mesures secondaires » appliquent des solutions de traitements sur les NOx déjà formés. Dans ces procédés, l’utilisation d’instruments de mesure appropriés apporte un réel bénéfice en permettant d’améliorer la fiabilité et la productivité des applications. 

Découvrez un exemple concret avec l’utilisation du débitmètre à tube de Pitot Veris Verabar® !

Accès direct au sommaire :

• L’enjeu : limiter l’empreinte environnementale de la production d’énergie
• Comment une technologie avancée de débitmétrie à pression différentielle permet d’améliorer une application de traitement des NOx ?
• Débitmètre à tube de pitot Verabar® : précision et fiabilité issus d’une conception innovante
• Une gamme complète de débitmètres à tube de Pitot

L’enjeu : limiter l’empreinte environnementale de la production d’énergie

La transition vers la production d’électricité à partir d’énergies renouvelables est un processus de longue haleine. Pour faire face à la consommation d’électricité, la France a du faire fonctionner ses quatre centrales à charbon en 2020, malgré leur projet de fermeture annoncé pour 2022. Les 11 centrales à gaz françaises continuent de pallier les limites du parc nucléaire et  l’intermittence des énergies renouvelables. Ces modes de production permettent de répondre rapidement à une hausse soudaine de la demande en électricité grâce à une mise en route très rapide.

Pourtant les centrales électriques à flamme présentent des impacts environnementaux forts et des effets dangereux pour la santé humaine : émissions de gaz à effet de serre et d’oxydes d’azote (NOx). L’enjeu de réduction des émissions polluantes est donc au coeur de leur fonctionnement. 

Comment une technologie avancée de débitmétrie à pression différentielle permet d’améliorer une application de traitement des NOx ?

Un cas d’étude rapporté par Armstrong International pour LP Amina aux Etats-Unis.

LP Amina est un bureau d’études international qui conçoit des solutions pour réduire les émissions dangereuses issues des centrales électriques alimentées au charbon et au gaz. Parmi ses produits, la société propose un ensemble prémonté utilisé dans les systèmes de réduction non catalytique sélective (SNCR, selective non-catalytic reduction). Ce système prémonté introduit un réactif dans les émissions gazeuses pour renforcer le contrôle des émissions de NOx.

Cette technologie peut réduire les émissions de NOx de 30 à 50 %.

Les techniques de réduction consistent en la réduction de monoxyde d’azote (NO) et dioxyde d’azote (NO2) en présence d’oxygène, pour produire de la vapeur d’eau et du diazote gazeux. Les agents réducteurs, principalement l’ammoniac (NH3) ou l’urée (CO(NH2)2), sont injectés dans les fumées. La réduction peut se faire à deux niveaux de température : autour de 950 ℃ sans catalyseur par réduction non catalytique (SNCR), ou autour de 300 ℃ avec catalyseur par réduction sélective catalytique (SCR).

La réduction sélective non catalytique (SNCR)

Elle est la plus compétitive car elle n’utilise pas de catalyseur. Par contre, la réaction a lieu à haute température. L’ammoniac comme agent réducteur est directement injecté dans les fumées de combustion. Il a pour effet de réduire les NOx précédemment formés en N2 et en H2O. Cette technologie présente des effets croisés avantageux notamment en termes de coûts d’investissement.

Ainsi, Armstrong International a fourni 108 débitmètres VERIS Verabar® à installer sur des tuyaux de 76,2 mm de diamètre au sein des ensembles grille d’injection d’ammoniac (AIG, Ammonia Injection Grid) de LP Amina.

• Les débitmètres Verabar® sont utilisés pour ajuster et équilibrer le processus d’injection d’ammoniac en plus de permettre une distribution uniforme des émissions gazeuses ammoniées vers le générateur de vapeur à récupération de chaleur.
• Ils ont l’avantage d’être suffisamment robustes pour résister à des particules potentiellement abrasives ainsi qu’à une exposition prolongée à des émissions gazeuses chaudes. 
• La mesure du débit par pression différentielle offre des garanties de précision et de répétabilité. Son principe permet de concevoir des solutions intégrées. En raison de sa précision accrue, d’un prix plus bas et de coûts d’installation réduits, le Verabar® s’est imposé comme la solution alternative. 
• Dans l’ensemble, il offre un avantage indéniable en matière de qualité de fabrication, de performances, de garantie et de prix. Le Verabar® est devenu la norme sur les ensembles AIG de LP Amina.

Débitmètre à tube de pitot Verabar® : précision et fiabilité issus d’une conception innovante

La sonde de débit moyennée à tube de pitot Verabar® fournit la technologie la plus précise et la plus fiable pour la mesure des gaz, des liquides et de la vapeur, ainsi que les coûts de fonctionnement et d’installation les plus bas.

Sa performance supérieure est notamment liée à sa forme unique, au fini de sa surface et à la position des prises de pression statiques.

• Une conception monobloc solide et une  forme fuselée pour garantir une mesure de débit précise et sans colmatage.
• Une forme unique du capteur pour réduire la traînée et la vibration induite par l’écoulement.
• Une position des prises de pression statiques qui élimine les risques de colmatage et améliore la stabilité du signal.
• Une qualité garantie.
• Une précision fiable et validée.
• Des coûts d’installation et de fonctionnement compétitifs.
• Une gamme très complète adaptée à de nombreux procédés. 

La qualité garantie d’une conception unique

Veris/ Armstrong International fabrique ses propres sondes monoblocs, étanches et robustes, avec l’ambition d’offrir la meilleure qualité et la plus haute précision sur le marché, certifiés ISO 9001.
Les instruments sont garantis 5 ans.

• La conception de Verabar respecte ou dépasse les exigences des certifications ANSI et ASME applicables. Verabar respecte les normes B31.1, B31.3, B31.8, NACE MR-01-75, etc.

Les sondes des autres fabricants intègrent trois parties, une conception qui n’assure pas l’étanchéité entre les conduites. Par conséquent, les variations de température, de pression, de vibration et même de fabrication peuvent provoquer une fuite entre les chambres. La perte de précision qui peut en découler est indétectable et peut se révéler importante. 

Une résistance accrue au colmatage 

Le colmatage se produit dans les prises de pression statiques situées dans ou à côté du vide partiel qui est produit à l’arrière du capteur.

La conception du débitmètre à tube de pitot Verabar® positionne les prises de pression statiques sur les côtés du capteur, à l’avant du point de séparation du fluide et de la zone de turbulence de sillage. Ceci permet d’éliminer pratiquement tout risque de colmatage et de produire un signal extrêmement stable.

Une traînée plus faible pour une dynamique de mesure étendue

Les balles de golf volent plus loin parce qu’elles sont pourvues sur leur surface d’alvéoles qui permettent de réduire la traînée. Les rainures et la surface irrégulière de la face avant du débitmètre à tube de pitot Verabar® utilisent le même principe. Cette simple caractéristique de conception permet de limiter le vide partiel produit à l’arrière du capteur, réduisant ainsi la traînée de pression. Ceci permet d’augmenter encore la précision et la marge de réglage à des vitesses très basses.

Une précision fiable et validée

Fruit d’une innovation technologique unique et exclusive, la précision avancée induite par la mise au point d’un modèle théorique validé prédit les coefficients de débit Verabar®.

Cette technique rend superflus les essais d’étalonnage pour caractériser les coefficients de débit. 

Ce modèle théorique génère des coefficients de flux comme valeur constante, indépendante du nombre de Reynolds et dans une fourchette de ±0,5 % de la valeur prédite. Des essais empiriques réalisés par des laboratoires indépendants valident ce modèle.

Le véritable test de précision d’un débitmètre est sa capacité à répéter son coefficient de débit publié dans sa plage de précision. Verabar® ajuste le profil de vitesse à l’aide de prises multidétections installées sur tout le diamètre de la conduite. 
Il garantit une précision de ±1 % de la valeur lue. 

Les autres types de débitmètres à insertion mono point, présupposent un profil « type » de vitesse de turbulence et utilisent un point « critique » unique pour déduire une vitesse moyenne.
Les sondes sont généralement installées en aval des perturbations, au niveau des coudes ou des vannes. Par conséquent, les profils de vitesse ne sont pas uniformes. Il est alors virtuellement impossible de définir un point unique représentant la vitesse moyenne, sans cartographie précise du point de mesure. Résultat : Imprécision comprise entre ± 10 et ± 20 %.

D’autres atouts : facilité d’installation et d’entretien, réduction des coûts et résistance 

Débitmètre à tube de pitot Verabar® : une installation complète en moins d’une heure !

• Une tête de sonde unique : des vannes intégrées dans la tête de l’instrument. Cette conception simplifie l’installation et l’entretien, diminue le coût du branchement du matériel en réduisant le nombre de raccords.

• Un blocage par ressort :  il garantit un montage de premier ordre. Grâce à cette conception brevetée avancée, la sonde reste étanche, bloquée et précontrainte contre la paroi opposée, quelles que soient les modifications du diamètre du tuyau dues à la pression, à la température et aux forces mécaniques. Le blocage par ressort permet de compenser en permanence les dilatations de la conduite du fait de la température, il augmente sa solidité en éliminant la nécessité d’un support sur la paroi opposée, réduit les vibrations et l’usure.

• Tête à montage transmetteur direct : une bride avec un écartement standard permet l’assemblage direct du transmetteur de pression différentielle sur un manifold bride/bride. Cela simplifie grandement le montage et limite les risques de fuites. La proximité du transmetteur sur la conduite réduit également les phénomènes de pulsations.

• Des boucles de débit complètes : prête à être installée, la sonde Verabar® peut être fournie avec  son manifold, le transmetteur de pression différentiel avec ou sans afficheur avec ou sans calculateur et/ou enregistreur. Disponible pour les mesures de débit gaz avec une sonde température intégrée et un capteur de pression multivariable permet de faire une mesure corrigée en pression et température.

Une gamme complète de débitmètres à tube de Pitot

Sytem-c instrumentation propose le débitmètre à tube de pitot Verabar® d’Armstrong International, une gamme très complète et adaptée à de nombreux procédés pour gaz, vapeur et liquides. 
Parmi les modèles :

• Standards et économiques, blocage par ressort et boucles de débit complètes
• Filetés montage en charge, 
• Filetés montage en charge à brides, 
• A brides, jusqu’à 2500# ANSI.

Consultez-nous pour connaître le modèle correspondant à vos besoins ! 

Frédéric Buskowa – Directeur
 +33 475548605
 fbuskowa@systemc.pro

Mohamed Boussmen – Technico-commercial
 +33 426783990
 mboussmen@systemc.pro

Le génie de Pitot ?

Découvrez « Le tube de Pitot : un incontournable de la mécanique des fluides » et la vidéo « Le tube de Pitot » réalisée en 2019 par l’École nationale supérieure d’audiovisuel de Toulouse (ENSAV), avec Henri-Claude Boisson de l’IMFT et Philippe Fernandez de l’École nationale supérieure d’électrotechnique, d’électronique, d’informatique, d’hydraulique et des télécommunications (Toulouse INP – ENSEEIHT)

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