Utilisations et types de catalyseurs pour poêles à bois

Lors de la combustion du bois, la combustion produit des polluants qui ont un effet négatif sur l'environnement et la santé humaine. La quantité d'émissions de ces substances est principalement influencée par le type de combustible, le type d'équipement de combustion ainsi que l'état de l'équipement de combustion (qualité de l'installation, entretien régulier).

C'est pourquoi les limites d'émission de polluants provenant des petites installations de combustion sont de plus en plus strictes. Jusqu'à présent, les fabricants d'équipements ont réussi à respecter ces limites d'émission principalement au moyen de mesures primaires, mais à l'avenir, nous pouvons également nous attendre à l'utilisation de mesures secondaires (par exemple l'installation de catalyseurs de fumées), c'est pourquoi nous vous proposons une classification des catalyseurs pour Réduisez les émissions de gaz de combustion de vos équipements de chauffage au bois.

Catalyseurs d'oxydation en céramique

L'option la plus économique pour les poêles à biomasse.

Les catalyseurs d'oxydation céramique sont généralement fabriqués à partir d'un type spécial de matériau céramique poreux appelé « cordiérite », qui est ensuite recouvert d'un matériau catalytique. La cordiérite liquide est forcée à travers un moule puis cuite pour sécher et durcir. En utilisant différents moules, différentes tailles de catalyseurs peuvent être extrudées et la taille des canaux (ou cellules) peut également être modifiée.

Les catalyseurs céramiques conviennent mieux aux besoins de volumes moyens ou grands lorsqu'une taille standard ne peut pas être utilisée. Les nids d'abeilles en céramique sont généralement l'option la plus économique pour les appareils grand public tels que les poêles à biomasse et les fours pyrolytiques autonettoyants.

La taille des cellules est une variable clé contribuant aux performances du catalyseur. Cependant, au lieu de se référer directement à la taille des cellules, il est normal de quantifier leur nombre par unité de surface, comme les cellules par pouce carré (cpsi) ou les cellules par centimètre carré.
Plus le nombre de cellules par unité de surface est élevé, plus la surface est grande et plus le potentiel de réduction des composés indésirables est grand. L’inconvénient est que plus de cellules signifie plus de parois entre les cellules et donc plus d’obstruction au flux des gaz de combustion.

Lors du choix de la densité cellulaire, il est également important de considérer la possibilité de colmatage avec des solides tels que des cendres ou de la nourriture – cela est moins probable si les cellules sont plus grandes que les solides.

Pour faciliter l'installation de catalyseurs en céramique dans des appareils ou des poêles en grande partie fabriqués en métal, une conception soignée des joints est essentielle pour éviter les problèmes causés par différents taux de dilatation thermique. Les joints sont généralement constitués de vermiculite ou de fil tressé.

Catalyseurs d'oxydation métalliques

Idéal pour contrôler les fumées des fournaises commerciales.

Les catalyseurs d'oxydation métalliques ressemblent à un nid d'abeilles comportant de nombreux petits canaux sur lesquels un revêtement catalytique est appliqué. Les catalyseurs d'oxydation métallique sont constitués d'une feuille métallique extrêmement fine, généralement de seulement 0,05 mm d'épaisseur. En comparaison, les parois d’un catalyseur en céramique peuvent être jusqu’à quatre fois plus épaisses. Pour cette raison, les catalyseurs métalliques offrent moins de résistance au flux de gaz que l’alternative céramique.

La plupart des catalyseurs métalliques utilisés dans la combustion de la biomasse ont entre 25 et 40 cellules par pouce carré (cpsi), tandis que les densités cellulaires les plus couramment utilisées pour la cuisson se situent entre 50 et 100 cpsi.

Les catalyseurs d'oxydation des métaux peuvent être fabriqués dans une variété de profils, les plus courants étant ronds, carrés et rectangulaires.

Un grand avantage des convertisseurs catalytiques métalliques par rapport à l'alternative en céramique est qu'ils peuvent être fixés directement à d'autres composants métalliques sans avoir besoin de joints.

Catalyseurs de réduction métallique

Une alternative plus compacte où l’espace est limité.

Les catalyseurs de réduction des métaux sont souvent utilisés pour réduire les NOx issus des processus de combustion de biomasse à grande échelle.

Le convertisseur catalytique est constitué d'une feuille très fine (généralement 0,05 mm) constituée de Fecralloy, un alliage de fer, de chrome et d'aluminium. Celui-ci est maintenu ensemble par brasage sous vide et souvent aussi par des tiges de support dans le cas de très grands diamètres.

Les catalyseurs métalliques présentent plusieurs avantages pour ce type de catalyseur :

• Ils peuvent être réalisés jusqu'à un diamètre de 1200 mm en une seule pièce
• La chute de pression pour une taille donnée est inférieure à celle d'un catalyseur en céramique
• Grâce à la conductivité thermique élevée du Fecralloy, une surchauffe locale peut être évitée
• Le revêtement catalytique est généralement soit une combinaison d'oxyde de vanadium, de dioxyde de titane et de tungstène, soit une zéolite.

Les densités cellulaires varient généralement de 25 cellules par pouce carré (cpsi) à 200 cpsi. La taille des cellules est choisie en fonction de la taille des particules solides présentes dans les gaz de combustion afin qu'elles ne soient pas facilement bloquées.

Catalyseurs de réduction en céramique

Norme industrielle pour la réduction des NOx.

Les catalyseurs de réduction céramique sont souvent utilisés pour réduire les NOx issus des processus de combustion de biomasse à grande échelle.

Il existe deux approches différentes pour la production de catalyseurs de réduction céramique : soit le catalyseur entier peut être fabriqué à partir d'un mélange de matériaux ayant des propriétés catalytiques, soit le catalyseur lui-même est fabriqué à partir d'un matériau de support et un revêtement catalytique est ensuite appliqué.

Dans le premier type, le catalyseur est généralement constitué d'oxyde de vanadium, de titane et de tungstène. Ces catalyseurs homogènes sont idéaux dans les situations où les gaz de combustion contiennent des particules abrasives, car la surface du catalyseur peut être abrasée sans perte d'activité.

Dans le deuxième type, le catalyseur est généralement constitué de cordiérite. Celui-ci est ensuite recouvert d'un catalyseur au vanadium ou à la zéolite.

Étant donné que les applications des catalyseurs de réduction céramique sont souvent à grande échelle, il est courant d’utiliser plusieurs catalyseurs pour produire une grille. La taille standard du convertisseur catalytique est de 150 mm de haut, 150 mm de large avec une gamme de longueurs.

Généralement, des catalyseurs homogènes ou des catalyseurs de réduction céramiques enrobés sont fabriqués avec des densités de cellules allant de 16 cellules par pouce carré (cpsi) jusqu'à 200 cpsi. La densité cellulaire optimale est déterminée après avoir pris en compte tous les solides (par exemple les cendres) contenus dans les gaz de combustion, car la taille des cellules doit être plus grande que la taille des solides pour éviter le colmatage.

En standard, nous proposons des catalyseurs pour poêles à bois permettant de réduire les émissions de fumées, rejoignant ainsi la tendance mondiale et la protection de l'environnement.

Sources utilisées pour cet article:

• https://vytapeni.tzb-info.cz/vytapime-pevnymi-palivy/10022-potencial-vyuziti-katalyzatoru-pri-spalovani-dreva-v-domacnostech
• https://whitebeam.net/products/