cheminée

Organe d’évacuation dans l’atmosphère des fumées et résidus gazeux chargés ou non de particules solides ou liquides et provenant de combustions ou d’opérations industrielles.

En principe, une cheminée est constituée par une canalisation verticale, dont la section et la hauteur permettent d’obtenir un débit suffisant pour évacuer dans l’atmosphère la totalité des fumées ou gaz résiduels et, avec ou sans le concours d’autres organes, d’assurer le tirage nécessaire au fonctionnement des foyers et des appareils, notamment au renouvellement de l’air comburant. Généralement, les cheminées industrielles sont cylindriques, alors que celles des immeubles ont une section rectangulaire ou, autant que possible, carrée.

Mise en circulation des produits et évacuation des déchets de la combustion

Les produits gazeux de la combustion servent de véhicule de la chaleur dégagée, et leur circulation joue un rôle direct dans les opérations de transfert thermique. Ce transfert achevé, ils deviennent des déchets qu’il faut évacuer à l’extérieur. Leur composition ou la présence de particules en suspension obligent à choisir un point de déversement convenable pour ne pas nuire au voisinage et imposent parfois une épuration avant rejet. Il faut donc :
1^o faire circuler le flux gazeux à travers le circuit d’échange ;
2^o le conduire après usage au point d’évacuation, sans fuites ni refoulements ;
3^o éventuellement en extraire avant rejet les particules en suspension.

La combustion complète d’un combustible ne contenant que du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène, éventuellement un peu d’azote, donne de l’anhydride carbonique CO₂, de la vapeur d’eau, de l’azote et de l’oxygène en excès. Seul l’anhydride CO₂ peut être nocif à partir d’une certaine concentration, donc dans un espace insuffisamment aéré. Mais, si le combustible contient du soufre, il se forme des anhydrides SO₂ et SO₃, irritants à l’état gazeux, acides et corrosifs en solution aqueuse.

La combustion incomplète de ce même combustible transforme le carbone en monoxyde de carbone, toxique très dangereux ; les matières volatiles du combustible donnent des hydrocarbures, dont certains se condensent en gouttelettes goudronneuses, ainsi que des particules de carbone. Ces gouttelettes et particules, dont la présence caractérise les fumées, se déposent en partie sous forme de suies dans les conduits ; ces suies peuvent être entraînées ultérieurement par le courant gazeux. Les produits de combustion des fuel-oils peuvent provoquer des condensations acides dans les régions les plus froides du circuit ; si, par moments, la combustion est incomplète, ces condensations forment avec les imbrûlés des pellicules grasses, qui, en se détachant, donnent des fumerons salissants et agressifs. Les combustibles cendreux donnent des fumées chargées de poussières, notamment dans la chauffe au charbon pulvérisé à cendres sèches. Les anthracites et les cokes donnent des produits gazeux pauvres en vapeur d’eau. Les combustibles gazeux hydrogénés donnent des gaz humides (nécessité de purge aux points bas du circuit).

On peut donc avoir à évacuer :
— des gaz clairs ;
— des fumées claires, parfois irritantes et corrosives, pouvant contenir des fumerons ;
— des fumées plus ou moins chargées de particules noires ;
— des fumées poussiéreuses.

Diffusion et dispersion. Niveau d’évacuation

Les produits évacués se dispersent d’autant mieux qu’ils sont abandonnés à l’atmosphère à un niveau plus élevé. Ce niveau dépend d’abord de la hauteur de la cheminée, puis de la vitesse de sortie et de la force ascensionnelle que les gaz conservent tant qu’ils demeurent plus légers que l’air ambiant. S’infléchissant vers l’horizontale, le flux gazeux ou le panache de fumée s’orientent dans la direction du vent ; ils s’élargissent sous l’influence de ses fluctuations et des tourbillons. Les gaz tendent à se diffuser autour de la veine ; les particules et les gouttelettes sont entraînées par la vitesse d’ensemble, mais la gravité les ramène progressivement vers le sol, où elles se déposent plus ou moins loin, les plus ténues pouvant rester en suspension dans l’air ou les brouillards. La surface de dispersion croît avec le carré de la hauteur, et l’épaisseur des dépôts avec l’inverse de ce carré.

Dans une agglomération où les immeubles sont à peu près de même hauteur, les gaz normaux de combustion complète peuvent se diluer sans gêne décelable si les cheminées débouchent quelque peu au-dessus des toits et des terrasses. Conçue dans cet esprit, la réglementation relative au débouché des conduits des immeubles représente une exigence minimale qui ne garantit pas l’absence de « nuisances » en cas de combustion incomplète, d’émission de produits toxiques, malodorants, salissants ou corrosifs. Elle ne dispense ni d’un choix judicieux des combustibles, ni d’un bon réglage de la combustion, ni enfin de l’élimination des produits nocifs.