BE1001118A5

BE1001118A5 - Procede pour eliminer par lavage les polluants d'un courant de gaz uses.

Info

Publication number: BE1001118A5
Application number: BE8801061A
Authority: BE
Original assignee: Passamaquoddy Tribe
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1989-07-18
Also published as: AT395543B; HUT50658A; DK513988A; BR8804771A; CN1035959A; FR2620351A1; GB2210035A; CA1311343C; NL8802265A; DE3830812A1; SE8803286L; DK513988D0; NO884101D0; FI884278A0; DD273386A5; AU2230288A; ATA226888A; BG49822A3; FR2620351B1; ES2020810A6

Abstract

Procédé pour laver un courant de gaz usés (18, 26) contenant un ou plusieurs oxydes de soufre, d'azote et de carbone et des composés halogénés, de façon à obtenir des produits inoffensifs, suivant lequel on met ce courant en contact avec une solution (16) formée en dissolvant, dans de l'eau, la fraction soluble d'une cendre contenant un ou plusieurs sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux donnant une solution alcaline, afin que les acides et alcalis se neutralisent mutuellement en formant des sels.

Description


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    Procédé pour éliminer par lavage les polluants d'un   courant de gaz usés. 



   La présente invention concerne un procédé et un appareil pour éliminer par lavage les polluants d'un courant de gaz usés, de façon que les matières qui réagissent avec le courant soient rendues au moins inoffensives et soient souvent converties par la réaction en produits utiles. 



  Arrière-plan de l'invention. 



   L'élimination des polluants par lavage des gaz usés est généralement onéreuse du fait qu'elle a un intérêt écologique sensible, mais n'a pas ou guère d'intérêt économique, sauf s'il est possible de convertir par le lavage des produits qui seraient sinon des déchets en produits utiles. Le coût de l'installation initiale est élevé. En outre, les matières utilisées pour le lavage, comme les oxydes, carbonates ou hydroxydes de métaux alcalins et/ou alcalino-terreux, entraînent une dépense ininterrompue. 



  De plus, l'evacuation des produits issus de la réaction des gaz usés avec les matières utilisées pour le lavage augmente la dépense ininterrompue, surtout si les produits contiennent des composants toxiques. 



     11   existe un nombre croissant d'installations avec chaudières qui fonctionnent par combustion de matières biologiques (dites ci-après collectivement   "biomasse"),   notamment de bois, de tourbe ou de déchets de récoltes, qui ne produisent pas ou guère d'oxydes de soufre, de sorte qu'aucun lavage des composants gazeux des fumées n'est nécessaire ni effectué. D'autre part, la cendre produite au cours de ces opérations contient des quantités sensibles de sels de métaux alcalins et alcalino-terreux qui se présentent habituellement sous la forme de l'oxyde ou bien, s'ils sont mouillés et/ou 

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 ont réagi avec le dioxyde de carbone, sous la forme de l'hydroxyde ou du carbonate ou, éventuellement, sous la forme des sels hydratés. 



   La Demanderesse a découvert que la cendre des installations avec chaudières, lorsque les oxydes, hydroxydes et/ou carbonates de métaux alcalins et alcalino-terreux forment une proportion sensible de la cendre, peut etre utilisée dans un procédé de lavage des gaz usés au lieu des matières habituelles précitées, ce qui fait utiliser un produit qui serait sinon un déchet au lieu des matières onéreuses qu'il faut acquérir. 



   D'autres matières peuvent aussi être utilisées à cette fin. Les ordures industrielles ou municipales, les cendres d'incinérateurs ou les sous-produits qui contiennent du sodium ou du potassium ou bien d'autres sels solubles qui, par dissolution dans de l'eau, forment une solution basique   (pH   élevé) et offrent un avantage économique lorsqu'ils sont séparés des ordures et sous-produits, peuvent être utilisés également. 



   Dans la description ci-après et les revendications, la cendre provenant de la combustion de la biomasse et des ordures industrielles ou municipales et les autres sous-produits qui peuvent être utilisés dans le procede faisant l'objet de l'invention sont collectivement identifiés par le terme général "cendre". 



   Toutefois, la fraction insoluble de la cendre qui a réagi doit habituellement être encore évacuée comme déchet, et, par exemple, avec la plupart des chaudières, elle ne convient   a   aucune autre fin. Ces déchets ne sont alors toutefois plus caustiques et peuvent, dans la plupart des cas, être évacués comme matériaux de remblais courants inoffensifs ou être utilises comme matériaux de couverture sur certains 

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 remblais. Dans certains cas, lorsque la composition du résidu et les frais de transport le permettent, le résidu peut être utilisé aussi comme alimentation pour un four à ciment.

   Dans certaines autres situations, la 
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 fraction insoluble de la matière de lavage pourrait être utilisee, comme c'est actuellement le cas, pour la production du sulfate de calcium ou gypse, ou bien comme charge minérale. 



   Dans les cas où l'installation qui produit la cendre ne comprend pas aussi une installation avec chaudière produisant des gaz usés à haute teneur en soufre qui doivent etre lavés, la cendre pourrait être transportée jusqu'à d'autres installations avec chaudières exposant a cet inconvenient ou jusqu'à des installations où la consommation d'un combustible à plus haute teneur en soufre offrirait un avantage économique. De plus, du fait que la cendre provenant de la biomasse contient, en général, des sels de potassium et d'autre métaux alcalins et alcalino-terreux qui sont   récupérables   par utilisation de la chaleur des gaz usés ou d'une autre source de chaleur perdue, les sels de 
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 m métaux alcalins ou alcalino-terreux résultants peuvent e constituer un intéressant sous-produit du procédé. 



  Aperçu de l'invention. 



   La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour laver un courant de gaz usés d'une chaudière qui contient des polluants comprenant un ou plusieurs des oxydes acides de soufre, d'azote et de carbone et des composés de l'un quelconque des halogènes, tout en obtenant des produits utiles ou inoffensifs, suivant lequel on mélange, avec de l'eau, de la cendre contenant, à l'état de solides, un ou plusieurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux pour obtenir une dispersion basique (d'un pH supérieur   a   7) comprenant des solides non dissous dans une 

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 0 solution aqueuse, et on met le courant de gaz uses en contact avec la dispersion de manière   ä   faire reagir les polluants qui y sont contenus avec l'eau pour former des acides et, en outre,

   ä faire réagir ces derniers avec les divers oxydes, hydroxydes et carbonates de métaux alcalins et alcalino-terreux provenant de la cendre pour obtenir une solution d'un ou plusieurs d'entre les sels de métaux alcalins et alcalino-terreux comprenant principalement les composants cationiques que sont les métaux alcalinoterreux calcium et magnésium et les métaux alcalins, en l'occurrence des composés du potassium et du sodium, et des composants anioniques de sels, en l'occurrence carbonate, sulfate, sulfite, nitrate et nitrite, et des composés des halogènes, conjointement avec un précipité de sels de métaux alcalins et alcalino-terreux et avec les composants non dissous éventuels de la cendre, et finalement, après la mise en contact avec la dispersion, a faire se dégager le courant de gaz usés 
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 sous la forme de courant usé lavé. 



   Les procédés actuellement préférés comprennent un ou plusieurs des stades suivants : mettre le courant de gaz usés en contact avec la dispersion en le faisant passer à travers la   dispersion : séparer 1a   solution des sels de métaux alcalins et alcalino-terreux du précipité et des composants non dissous : transférer la solution des sels de métaux alcalins et alcalinoterreux de même que le precipite et les composants non dissous jusqu'ä un Systeme de séparation où la solution des sels est séparée du précipite et des composants non dissous ; faire passer la solution des sels ainsi séparée dans un échangeur de chaleur où elle prélève de la chaleur sur le courant de gaz usés avant que celuici vienne en contact avec la dispersion ;

   refroidir le courant de gaz usés pour le déshumidifier avant la mise 

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 en contact ; utiliser la solution des sels pour refroidir et déshumidifier le courant de gaz   usés :   utiliser la chaleur du courant de gaz usés pour éliminer de l'eau de la solution des sels et prélever cette chaleur pour partie sur un ou plusieurs d'entre (A) les gaz usés chauds du courant ; (B) la chaleur latente de vaporisation de l'humidité éventuellement contenue dans le courant de gaz   usés; (C) la réaction   d'hydratation entre la cendre et l'eau et (D) la compression du gaz avant la mise en contact. 



   D'autres buts, particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après d'une forme de réalisation préférée de l'invention, donnée avec référence au dessin annexé. 



  Brève description du dessin. 



   La figure unique du dessin est une représentation schématique d'un appareil pour mettre l'invention en pratique. 



  Description détaillée de l'appareil et du procédé préférés. 



   Une dispersion composée de cendre et d'eau sortant en 8 d'une cuve (non représentée) pour le mélange de la cendre et de l'eau est pompée par une conduite 10 dans une cuve de traitement 12, conjointement avec un supplément d'eau amené par une admission 14 à partir d'une source appropriée (non représentée) pour donner une dispersion diluée 16. La cendre est transportée à partir d'une source teile qu'une centrale electrique consommant de la biomasse ou un incinérateur brûlant des déchets. Les gaz usés d'un four à ciment, d'un incinérateur ou d'une chaudière (non représentés) contenant un ou plusieurs des oxydes de soufre, d'azote et de carbone et/ou des composés des halogènes, ainsi que leurs oxydes, entrent dans un échangeur de chaleur 22 par une admission 18 et en 

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 sortent à l'état de gaz usés refroidis.

   L'humidité e condensée des gaz usés est collectée dans 11 échangeur de chaleur 22 et amenée à la cuve de traitement 12 par une conduite 44. Les gaz usés parviennent alors à un compresseur 20 par une conduite 23 et sont refoulés par une conduite 24 jusqu'à des conduites de distribution 26 au fond de la cuve de traitement 12. Pour empêcher la sédimentation des solides au fond de la cuve de traitement 12, la dispersion peut être agitée ou maintenue en circulation par un moyen approprié, par exemple un pompe de circulation 27. 



   Les gaz usés s'élèvent en bulles dans la dispersion 16 de cendre et   d'eau et s'échappent   au sommet de la cuve sous la forme de gaz usés lavés 28. 



  La dispersion 16, qui est un melange de solides traités, d'eau et de matières dissoutes, est pompée par une pompe 32 et une conduite 30 jusqu'a une cuve de 
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 sédimentation 34 où les solides sédimentés 36 sont e e s extraits par la pompe 38, et l'eau 37, chargée des sels dissous, est pompée jusqu'à l'échangeur de chaleur 22 pour assurer le refroidissement des gaz usés entrants. 



  L'eau de la solution 37 des sels est évaporée en vapeur et relâchée par une conduite 40 à l'atmosphere, ou bien elle est évaporée et ensuite condensée en un liquide pour la collecte et la récupération de la chaleur latente. Les sels de la solution 37 sont concentrés et/ou précipités et recueillis au sortir de l'échangeur de chaleur par une conduite 42. Les composants cationiques de sels recueillis sont principalement le calcium, le potassium, le magnésium et le sodium. Les composants anioniques des sels sont principalement le sulfate, le carbonate et le nitrate. La composition exacte des sels depend de la composition d'origine de la cendre a traiter, ainsi que de la composition des gaz uses. 

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   La cendre provenant de systèmes brûlant de la biomasse peut contenir du carbone non brûlé qui, dans certains cas, flotte sur l'eau. Le procédé   illustere   peut être modifié, si la chose est souhaitée, comme indique à la figure, pour permettre la séparation du carbone. L'eau 37 véhiculant du carbone non brûlé est pompée de la surface de la cuve de sédimentation pour être filtrée ou autrement traitée en vue de l'elimination du carbone et est ensuite renvoyée au procédé. Si nécessaire, la solution contenant les sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux dissous peut être prélevée par une canalisation (non illustrée) pour être filtrée ou autrement débarrassée des matières particulaires   à un   poste de séparation des particules.

   La solution est alors   envoyée à 11 échangeur   de chaleur 22. 



   L'échangeur de chaleur 22 est un appareil échangeur de chaleur-cristallisoir à double fonction d'un type connu qui prélève de la chaleur sur les gaz usés et utilise cette chaleur, notamment la chaleur latente provenant de la condensation de l'humidité des gaz usés, pour évaporer de l'eau. 



  L'appareil. 



   Le système complet est forme d'elements bien connus assemblés suivant des techniques classiques. Par exemple, la cuve de'traitement peut avoir typiquement un volume de 3 800 000 litres   (l   000 000 gallons) et être munie de moyens de distribution de gaz et d'agitation et la cuve de sédimentation peut avoir un volume de 380 000 litres (100 000 gallons), toutes deux étant faites d'acier inoxydable ou de toute autre matière appropriée, comme le caoutchouc, qui résiste aux solutions très alcalines ou acides. 

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  Principe de fonctionnement. 



   Le principe de fonctionnement fondamental conforme à l'invention est la recombinaison et la réaction de deux déchets produits par combustion pour assurer la neutralisation mutuelle de ces déchets. L'un des courants de déchets comprend les gaz et oxydes gazeux qui forment des solutions acides avec l'eau et l'autre comprend de la matière particulaire, en l'occurrence de la cendre provenant d'une installation brûlant de la biomasse ou des ordures industrielles ou municipales, qui forme des solutions alcalines avec l'eau. 



   Après la dissolution partielle dans l'eau, les deux déchets réagissent en se neutralisant l'un l'autre. Dans le cas de la cendre, le procédé assure la reaction ou l'elimination des composants caustiques, rendant ainsi les solides neutres résiduels propres à 1'évacuation comme déchets inoffensifs. Simultanément, les gaz usés traversant la dispersion dans la cuve de traitement sont débarrassés d'une fraction significative des composes des halogènes et des oxydes de soufre, d'azote et d'halogènes par formation de sels de ceux-ci. 



  Exemple. 



   On peut amener des gaz usés provenant, par exemple d'une chaudière, par la conduite 18 à l'échangeur de chaleur 22 au débit de 6000 m3 (200 000 pieds cubes) par minute au moyen du compresseur 20. Les gaz usés ont une composition variable, mais peuvent contenir environ 10% d'eau, 15% de dioxyde de carbone, 65% d'azote, 10%   d'oxygène,   outre 500 à 1000 ppm d'oxydes d'azote et 100 à 1000 ppm de dioxyde de soufre. Dans l'échangeur de chaleur 22, les gaz usés sont refroidis et de l'eau est condensée, ce qui mène à une diminution du débit volumique.

   Les 

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 . p n du compresseur 20 gaz usés sont alors aspires au moyen du compresseur 20 par la conduite 23 pour être refoulés par la conduite 24 dans les conduites de distribution 26 et amenés à réagir avec la dispersion 16, dans laquelle les halogènes et les oxydes de soufre, d'azote, de carbone et des halogènes réagissent. 



   La cendre peut être introduite dans la cuve de traitement 12, par exemple, au débit de 7200 à 10 800 kg (8 à 12 tonnes américaines) par heure, en poids sec. De l'eau est ajoutée pour former une dispersion diluée contenant jusqu'à 95% d'eau. La teneur en eau de la dispersion est déterminée par la concentration initiale en sels de métaux alcalins et alcalino-terreux et en autres sels métalliques de la cendre et par le degré auquel on souhaite éliminer ces sels hors du   residu.   



   Après la réaction avec les gaz usés, la dispersion de cendre traitée est pompée au débit d'environ 760 litres (200 gallons) par minute jusqu'a la cuve de sédimentation 34. Dans cette cuve, les solides sédimentent pour former une dispersion à environ 35% d'eau et 65% de solides, au-dessous d'une solution formée par de l'eau et les sels solubles qui se sont dissous pendant le traitement. La solution aqueuse est pompée par la sortie 37 jusqu'à l'échangeur de chaleur 22 au débit d'environ 760 litres (200 gallons) par minute pour le refroidissement des gaz usés et l'évaporation de l'eau, afin d'obtenir des sels comme sous-produits. Le carbone qui flotte éventuellement peut être éliminé comme déjà indiqué. Les sels formes comme sous-produits, prélevés par la conduite 42, sont produits à raison d'environ 4500 à 18 000 kg (5 à 20 tonnes) par jour.

   Les sous-produits salins comprennent du sulfate de potassium, du carbonate de calcium et divers autres sels dont les 

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 composants cationiques comprennent du potassium, du calcium, du magnésium et du sodium et dont les composants anoniques comprennent du carbonate, du sulfate et du nitrate. Pour partie, le nitrate oxyde le sulfite en sulfate. 



   Un procédé et un appareil préférés pour l'application de l'invention ont été décrits ci-dessus, mais évidemment de façon illustrative et non limitative, l'invention étant susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre.

Claims

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R E V E N D I C A 'r I O N S REVENDICATIONS 1. - Procédé pour laver un courant de gaz usés d'une chaudière qui contient des polluants comprenant un ou plusieurs des oxydes acides de soufre, d'azote et de carbone et des composés de l'un quelconque des halogènes, tout en obtenant des produits utiles ou inoffensifs, caractérisé en ce que EMI11.2 on mélange, avec de l'eau, de la cendre on me contenant, à l'état de solides, un ou plusieurs sels de métaux alcalins et alcalino-terreux pour obtenir une dispersion basique (16) (d'un pH supérieur à 7) comprenant des composants non dissous quelconques dans une solution aqueuse, et on met le courant de gaz usés (18,26) en contact avec la dispersion (16) de manière ä faire réagir les polluants qui y sont contenus avec l'eau pour former des acides, et, en outre,

à faire réagir ces derniers avec les divers oxydes, hydroxydes et carbonates de métaux alcalins et alcalino-terreux provenant de la cendre pour obtenir une solution d'un ou plusieurs d'entre las sels de métaux alcalins et alcalino-terreux comprenant principalement les composants cationiques que sont les métaux alcalino-terreux calcium et magnésium et les métaux alcalins, en l'occurrence des composés du potassium et du sodium, et des composants anioniques de sels, en l'occurrence carbonate, sulfate, sulfite, nitrate et nitrite, et des composés des halogènes, conjointement avec un précipité de sels de métaux alcalins et alcalino-terreux et avec les composants non dissous, et finalement, après 1a mise en contact avec la dispersion (16), a faire se dégager le courant de gaz usés (18,26)

sous la forme de courant usé <Desc/Clms Page number 12> lavé (28).
2. - procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le stade de séparer la solution des sels de métaux alcalins et alcalinoterreux (37) du précipité et des composants non dissous (36).
3. - procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend le stade de transférer la solution des sels de métaux alcalins et alcalino-terreux (37), de même que le précipité et les composants non dissous (36) jusqu'à un système de séparation (34) où la solution des sels (37) est séparée du précipité et des composants non dissous (36).
4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend le stade de faire passer la solution des sels (37) ainsi séparée dans un échangeur de chaleur (22) où elle prélève de la chaleur sur le courant des gaz usés (18) avant que celui-ci soit mis en contact avec la dispersion (16).
5. - procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend le stade de refroidir le courant de gaz usés (18) pour le déshumidifier avant la mise en contact.
6. - procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la solution des sels (37) est utilisée pour refroidir et déshumidifier le courant de gaz usés (18).
7. - procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la chaleur du courant de gaz usés (18) est utilisée pour éliminer de l'eau de la solution des sels (37).
8. - procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que cette chaleur est prélevée pour partie sur un ou plusieurs d'entre (A) les composants <Desc/Clms Page number 13> gazeux chauds du courant (18), (B) la chaleur latente de vaporisation de l'humidité éventuellement contenue dans le courant de gaz uses (18), (C) la réaction d'hydratation entre la cendre et l'eau, et (D) la compression du gaz avant la mise en contact.
9. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le courant de gaz usés (26) est mis en contact avec la dispersion (16) par passage dans la dispersion (16).