CA2183786C - Procede et installation de traitement de dechets par sechage, sublimation, oxydation et combustion - Google Patents
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Abstract
Traitement des déchets. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé comprend un four (1) délimitant une enceinte de confinement (2) pour un lit de particules fluidisées (3) de matériaux, les moyens de recirculation des particules du lit, des moyens (28) de mélange enrobage-séchage des particules recyclées et des déchets et des moyens pour alimenter le four à partir des moyens (28). Application au traitement des déchets humides.
Description
WO 95/233,17 L '7 ~ ~ PCT/FR95/00223 PROCEDE ET INSTALLATION DE TRAITEMENT DE DECHETS PAR
SECHAGE, SUBLIMATION, OXYDATION ET COMBUSTION.
DOMAINE TECIIMQUE
La présente invention concerne le domaine technique du traitement des déchets et elle vise, plus particulièrement, quoique de façon non limitative, le traitement des déchets humides et, plus spécifiquement, parmi ceux-ci les boues d'origines diverses.
A titre d'exemple, il convient de citer les boues alimentaires, de papeterie, de sidérurgie, de teinturerie, de traitement des eaux usées, etc... .
Différentes difficultés sont à surmonter lorsqu'il est recherché de traiter et d'inerter des déchets humides et, notamment, des boues. Parmi ces difficultés et sans qu'il s'agisse d'une énumération selon un ordre d'importance, il peut être cité les difficultés suivantes.
La première tient à la teneur en eau qui doit nécessairement être évacuée pour qu'un traitement convenable permette d'aboutir à "l'inertage" des produits secs résiduels. Par le néologisme "inertage", il convient de comprendre tout moyen pour rendre de tels déchets après traitement insusceptibles d'entraîner une pollution par eux-mêmes ou par lixiviation. Cette première difficulté est liée à la nécessité de maîtriser la dépense d'énergie, afin que le coût du traitement soit acceptable.
La deuxième difficulté tient à la forme pâteuse ou boueuse des déchets qui pose un problème difficilement soluble de transfert au sein d'une installation, par les risques de colmatage, de prise en masse, de voûtage qui peuvent intervenir au sein des circuits de transfert notamment.
La troisième difficulté est relative à l'établissement, la conduite et le contrôle d'un procédé de trâitement capable d'éliminer sûrement et en totalité tous les composants des déchets susceptibles d'être détruits par incinération. Il s'agit là d'un objectif devant nécessairement être atteint en vue de répondre aux exigences des textes réglementaires, voire législatifs, visant à supprimer, à terme sinon immédiatement, les dépôts et déversements dans les décharges sauvages ou d'accès réglementé.
~ ~ ~3i~~
WO 95/23317 PCT/FIt95/00223
SECHAGE, SUBLIMATION, OXYDATION ET COMBUSTION.
DOMAINE TECIIMQUE
La présente invention concerne le domaine technique du traitement des déchets et elle vise, plus particulièrement, quoique de façon non limitative, le traitement des déchets humides et, plus spécifiquement, parmi ceux-ci les boues d'origines diverses.
A titre d'exemple, il convient de citer les boues alimentaires, de papeterie, de sidérurgie, de teinturerie, de traitement des eaux usées, etc... .
Différentes difficultés sont à surmonter lorsqu'il est recherché de traiter et d'inerter des déchets humides et, notamment, des boues. Parmi ces difficultés et sans qu'il s'agisse d'une énumération selon un ordre d'importance, il peut être cité les difficultés suivantes.
La première tient à la teneur en eau qui doit nécessairement être évacuée pour qu'un traitement convenable permette d'aboutir à "l'inertage" des produits secs résiduels. Par le néologisme "inertage", il convient de comprendre tout moyen pour rendre de tels déchets après traitement insusceptibles d'entraîner une pollution par eux-mêmes ou par lixiviation. Cette première difficulté est liée à la nécessité de maîtriser la dépense d'énergie, afin que le coût du traitement soit acceptable.
La deuxième difficulté tient à la forme pâteuse ou boueuse des déchets qui pose un problème difficilement soluble de transfert au sein d'une installation, par les risques de colmatage, de prise en masse, de voûtage qui peuvent intervenir au sein des circuits de transfert notamment.
La troisième difficulté est relative à l'établissement, la conduite et le contrôle d'un procédé de trâitement capable d'éliminer sûrement et en totalité tous les composants des déchets susceptibles d'être détruits par incinération. Il s'agit là d'un objectif devant nécessairement être atteint en vue de répondre aux exigences des textes réglementaires, voire législatifs, visant à supprimer, à terme sinon immédiatement, les dépôts et déversements dans les décharges sauvages ou d'accès réglementé.
~ ~ ~3i~~
WO 95/23317 PCT/FIt95/00223
2 TECHNIQiIE ANTÉRIEURE
La technique antérieure a proposé un certain nombre de procédés pour tenter d'inerter les déchets. Ces procédés peuvent être classés en deux grandes catégories, S dénommées procédé à froid et procédé à chaud.
Les procédés à froid consistent à enrober les déchets dans une matrice qui peut être du bitume, du ciment, voire une matière plastique appropriée. Ces procédés apparaissent immédiatement inappropriés pour les déchets humides et notamment les boues.
Parmi les procédés à chaud, l'un consiste à réaliser la vitrification des déchets inclus à un mélange de silice ou d'alumine. La vitrification intervient à très haute température générée par des moyens techniques chers, complexes et délicats qui ne peuvent pas être envisagés pour le traitement de tous les déchets et qui surtout ne conviennent pas pour des déchets humides.
La technique antérieure a proposé une méthode de traitement plus spécifique pour de tels déchets. Cette méthode, enseignée par le brevet US 3.677.404, consiste à créer, dans un four d'incinération un lit fluidisé de particules inertes solides minérales, par exemple formées de grains de silice, un tel lit étant chauffé à
une température convenable, par exemple voisine de 750° C.
Les particules circulent du bas du lit vers le niveau supérieur à partir duquel elles sont recyclées pour être incorporées aux déchets. Le mélange obtenu est reçu dans une tour de filtration destinée à permettre l'évacuation d'une partie au moins de l'humidité.
Un dispositif de soutirage bas est prévu pour extraire le mélange de la tour de filtration et pour le diriger à l'entrée d'un système d'alimentation fournissant, dans le four à la base du lit fluidisé, le mélange de particules chauffées.
De cette manière, il est escompté que le mélange déchets-particules possèdera la propriété d'être mis en circulation et de suivre, par une alimentation en continu du four, une migration ascendante dans le lit fluidisé au sein duquel une incinération des composants brûlables pourra intervenir.
Cette technique préconisée en 1970 ne semble pas pouvoir en réalité faire 21 ~37~6 WO 95!23317 PCT/FR95100223
La technique antérieure a proposé un certain nombre de procédés pour tenter d'inerter les déchets. Ces procédés peuvent être classés en deux grandes catégories, S dénommées procédé à froid et procédé à chaud.
Les procédés à froid consistent à enrober les déchets dans une matrice qui peut être du bitume, du ciment, voire une matière plastique appropriée. Ces procédés apparaissent immédiatement inappropriés pour les déchets humides et notamment les boues.
Parmi les procédés à chaud, l'un consiste à réaliser la vitrification des déchets inclus à un mélange de silice ou d'alumine. La vitrification intervient à très haute température générée par des moyens techniques chers, complexes et délicats qui ne peuvent pas être envisagés pour le traitement de tous les déchets et qui surtout ne conviennent pas pour des déchets humides.
La technique antérieure a proposé une méthode de traitement plus spécifique pour de tels déchets. Cette méthode, enseignée par le brevet US 3.677.404, consiste à créer, dans un four d'incinération un lit fluidisé de particules inertes solides minérales, par exemple formées de grains de silice, un tel lit étant chauffé à
une température convenable, par exemple voisine de 750° C.
Les particules circulent du bas du lit vers le niveau supérieur à partir duquel elles sont recyclées pour être incorporées aux déchets. Le mélange obtenu est reçu dans une tour de filtration destinée à permettre l'évacuation d'une partie au moins de l'humidité.
Un dispositif de soutirage bas est prévu pour extraire le mélange de la tour de filtration et pour le diriger à l'entrée d'un système d'alimentation fournissant, dans le four à la base du lit fluidisé, le mélange de particules chauffées.
De cette manière, il est escompté que le mélange déchets-particules possèdera la propriété d'être mis en circulation et de suivre, par une alimentation en continu du four, une migration ascendante dans le lit fluidisé au sein duquel une incinération des composants brûlables pourra intervenir.
Cette technique préconisée en 1970 ne semble pas pouvoir en réalité faire 21 ~37~6 WO 95!23317 PCT/FR95100223
3 l'objet d'une réelle application industrielle pour les déchets humides et, en particulier, les boues, car elle souffre de différents inconvénients.
Ix premier découle de la volonté de faire séjourner le mélange dans la tour de filtration. Cette proposition se comprend aisément car son objectif est d'éliminer une partie importante de l'eau incluse, avant l'entrée dans le four en mettant à
profit la chaleur emmagasinée par les particules. Cependant, cette façon de procéder conduit à entasser le mélange dans une enceinte dans laquelle inévitablement le mélange se prend en masse avec pour conséquence minimale, la formation de mottes, ou maximale, la constitution de gâteaux ou de couches qui s'opposent à une extraction ultérieure.
La deuxième tient au fait que le mélange issu de la tour de filtration possède un caractère hétérogène qui n'est pas favorable au déroulement d'un processus d'incinération complète à l'intérieur du lit.
Le troisième tient au fait que la fluidisation du lit est assurée par le gaz d'échappement d'un brûleur chargé de monter et maintenir en température les particules inertes recyclables. Lorsqu'il s'agit d'un lit nécessairement de grande hauteur pour imposer un temps de séjour suffisant, comme cela est préconisé, l' incinération des composants "brûlables" ne peut réellement et efficacement intervenir en raison d'un manque d'oxygène.
La présente invention a pour objectif de surmonter les inconvénients ci-dessus énumérés, afin de proposer un procédé d'inertage des déchets humides, et plus particulièrement de boues, qui soit réellement efficace, relativement peu consommateur d'énergie et qui puisse faire l'objet d'une flexibilité ou souplesse de conduite, notamment par une auto-adaptation de la régulation de température du lit prenant en compte l'apport d'énergie résultant de la combustion réelle et complète des composants brûlables.
EXPOSE DE L'INVENTION
Pour atteindre cet objectif, le procédé selon l'invention, du type consistant à
créer dans l'enceinte de confinement d'un four un lit de
Ix premier découle de la volonté de faire séjourner le mélange dans la tour de filtration. Cette proposition se comprend aisément car son objectif est d'éliminer une partie importante de l'eau incluse, avant l'entrée dans le four en mettant à
profit la chaleur emmagasinée par les particules. Cependant, cette façon de procéder conduit à entasser le mélange dans une enceinte dans laquelle inévitablement le mélange se prend en masse avec pour conséquence minimale, la formation de mottes, ou maximale, la constitution de gâteaux ou de couches qui s'opposent à une extraction ultérieure.
La deuxième tient au fait que le mélange issu de la tour de filtration possède un caractère hétérogène qui n'est pas favorable au déroulement d'un processus d'incinération complète à l'intérieur du lit.
Le troisième tient au fait que la fluidisation du lit est assurée par le gaz d'échappement d'un brûleur chargé de monter et maintenir en température les particules inertes recyclables. Lorsqu'il s'agit d'un lit nécessairement de grande hauteur pour imposer un temps de séjour suffisant, comme cela est préconisé, l' incinération des composants "brûlables" ne peut réellement et efficacement intervenir en raison d'un manque d'oxygène.
La présente invention a pour objectif de surmonter les inconvénients ci-dessus énumérés, afin de proposer un procédé d'inertage des déchets humides, et plus particulièrement de boues, qui soit réellement efficace, relativement peu consommateur d'énergie et qui puisse faire l'objet d'une flexibilité ou souplesse de conduite, notamment par une auto-adaptation de la régulation de température du lit prenant en compte l'apport d'énergie résultant de la combustion réelle et complète des composants brûlables.
EXPOSE DE L'INVENTION
Pour atteindre cet objectif, le procédé selon l'invention, du type consistant à
créer dans l'enceinte de confinement d'un four un lit de
4 particules inertes à la base duquel est injecté un fluide sous pression pour entretenir un lit fluidisé, ~ maintenir le lit fluidisé à une température de traitement par un moyen de chauffage extérieur à l'enceinte, ~ définir un niveau. supérieur maximal du lit fluidisé et à extraire tout surplus à partir dudit niveau, ~ mélanger les déchets avec une charge de matière minérale sous forme particulaire, ~ introduire ledit mélange à la base du lit, ~ soumettre le mélange à un parcours ascendant au sein du lit, ~ prélever, à partir du ciel de four, les gaz produits qui sont dirigés vers une installation de traitement, ~ et extraire le surplus du lit fluidisé à
partir du niveau supérieur, est caractérisé en ce qu'il consiste à:
~ recycler les particules inertes chaudes extraites du lit vers une section de mélange d'une unité, ~ admettre en proportion appropriée les déchets humides à traiter dans ladite section, ~ procéder dans la section à un mélange, ~ brasser et déplacer le mélange dans une section d'enrobage séchage où les déchets s'agglomèrent en couche autour des particules 4a pour former une gangue en partie au moins sche, recycler les particules enrobes directement la base du lit, et entretenir la fluidisation du lit par un fluide sous pression, oxygn, dlivr au moins la base du lit.
Selon la prsent demande, il est galement prvu une installation pour le traitement de dchets par schage, sublimation, oxydation et combustion, incluant:
un four (1) dlimitant une enceinte de confinement (2) pour un lit fluidis (3) de matriaux, un circuit (9) de fourniture d'un fluide sous pression dbouchant dans le fond de l'enceinte pour assurer la fluidisation du lit, des moyens (26) d'apport des produits traiter la base du lit, des moyens (25) d'extraction du surplus du lit partir du niveau suprieur de ce dernier, et une unit de mlange entre les dchets traiter et les matriaux excdentaires extraits du lit, caractérisée:
~ en ce qu'elle comprend une charge de matériaux particulaires inertes occupant l'enceinte de confinement du four pour constituer le lit fluidisé, ~ en ce que, en amont des moyens d'apport et raccordée à ces derniers, elle comprend une 4b unité (28) de mélange préalable, en proportion donnée, entre les déchets à traiter et des matériaux inertes chauds de même nature que celle du lit, ~ en ce que ladite unité (28) de mélange comprend, d'une part, une section de mélanges â laquelle aboutissent une entrée de particules inertes chaudes et une entrée de déchets et, d'autre part, une section d'enrobage-séchage, ~ et des moyens (27) de recyclage raccordant la sortie de l'unité (28) à la base du four.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue schématique illustrant une installation pour la mise en oeuvre du procédé.
partir du niveau supérieur, est caractérisé en ce qu'il consiste à:
~ recycler les particules inertes chaudes extraites du lit vers une section de mélange d'une unité, ~ admettre en proportion appropriée les déchets humides à traiter dans ladite section, ~ procéder dans la section à un mélange, ~ brasser et déplacer le mélange dans une section d'enrobage séchage où les déchets s'agglomèrent en couche autour des particules 4a pour former une gangue en partie au moins sche, recycler les particules enrobes directement la base du lit, et entretenir la fluidisation du lit par un fluide sous pression, oxygn, dlivr au moins la base du lit.
Selon la prsent demande, il est galement prvu une installation pour le traitement de dchets par schage, sublimation, oxydation et combustion, incluant:
un four (1) dlimitant une enceinte de confinement (2) pour un lit fluidis (3) de matriaux, un circuit (9) de fourniture d'un fluide sous pression dbouchant dans le fond de l'enceinte pour assurer la fluidisation du lit, des moyens (26) d'apport des produits traiter la base du lit, des moyens (25) d'extraction du surplus du lit partir du niveau suprieur de ce dernier, et une unit de mlange entre les dchets traiter et les matriaux excdentaires extraits du lit, caractérisée:
~ en ce qu'elle comprend une charge de matériaux particulaires inertes occupant l'enceinte de confinement du four pour constituer le lit fluidisé, ~ en ce que, en amont des moyens d'apport et raccordée à ces derniers, elle comprend une 4b unité (28) de mélange préalable, en proportion donnée, entre les déchets à traiter et des matériaux inertes chauds de même nature que celle du lit, ~ en ce que ladite unité (28) de mélange comprend, d'une part, une section de mélanges â laquelle aboutissent une entrée de particules inertes chaudes et une entrée de déchets et, d'autre part, une section d'enrobage-séchage, ~ et des moyens (27) de recyclage raccordant la sortie de l'unité (28) à la base du four.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue schématique illustrant une installation pour la mise en oeuvre du procédé.
5 La figure 2 est une vue schématique montrant une variante de réalisation de l'installation.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
Ia figure 1 montre une première forme de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de traitement. Une telle installation comprend un four 1 délimitant une enceinte 2 de confinement d'un lit 3 de matériaux ou d'une matière minérale inerte, sous forme particulaire. De préférence, l'enceinte 2 est réalisée de manière que le lit 3 puisse s'élever sur une hauteur relativement grande, par exemple comprise entre 1 m et 2,50 m. La matière minérale inerte retenue est choisie parmi la silice, l'alumine, la chaux, le zircon, avec une granulométrie favorable à
une mise en fluidisâtion. La taille des particules est, par exemple, comprise entre 100 et 2000 micromètres de diamètre moyen. Le lit 3 peut être formé d'une seule matière minérale ou d'une composition de plusieurs compatibles entre elles.
Le four 1 comporte une enveloppe isolante 4 constituée de manière appropriée pour former une barrière limitant la propagation des calories depuis l'intérieur du four vers le milieu environnant. A l'intérieur de l'enveloppe isolante 4, est montée une cuve 5 qui délimite l'enceinte 2. La cuve 5 comporte un fond 6 et un double fond 6a définissant entre eux un collecteur 7 d'admission et de répartition de pression dont la fonction apparaît dans ce qui suit.
I,e double fond 6a est pourvu de buses de fluidisation 8 s'ouvrant à
l'intérieur du collecteur 7 qui communique avec un circuit 9 adapté pour fournir un fluide gazeux oxygéné, sous pression, chargé d'assurer la fluidisation du lit 3. Le fluide gazeux de fluidisation est, par exemple, fourni par un surpresseur 10 dont la sortie 11 peut être mise en relation avec le circuit 9, soit directement, soit indirectement au travers d'un système de réchauffage 12, de tout type approprié, qui peut être, de 2~I837~~
WÖ 95/23317 PCT/FR95/00223
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION
Ia figure 1 montre une première forme de réalisation d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de traitement. Une telle installation comprend un four 1 délimitant une enceinte 2 de confinement d'un lit 3 de matériaux ou d'une matière minérale inerte, sous forme particulaire. De préférence, l'enceinte 2 est réalisée de manière que le lit 3 puisse s'élever sur une hauteur relativement grande, par exemple comprise entre 1 m et 2,50 m. La matière minérale inerte retenue est choisie parmi la silice, l'alumine, la chaux, le zircon, avec une granulométrie favorable à
une mise en fluidisâtion. La taille des particules est, par exemple, comprise entre 100 et 2000 micromètres de diamètre moyen. Le lit 3 peut être formé d'une seule matière minérale ou d'une composition de plusieurs compatibles entre elles.
Le four 1 comporte une enveloppe isolante 4 constituée de manière appropriée pour former une barrière limitant la propagation des calories depuis l'intérieur du four vers le milieu environnant. A l'intérieur de l'enveloppe isolante 4, est montée une cuve 5 qui délimite l'enceinte 2. La cuve 5 comporte un fond 6 et un double fond 6a définissant entre eux un collecteur 7 d'admission et de répartition de pression dont la fonction apparaît dans ce qui suit.
I,e double fond 6a est pourvu de buses de fluidisation 8 s'ouvrant à
l'intérieur du collecteur 7 qui communique avec un circuit 9 adapté pour fournir un fluide gazeux oxygéné, sous pression, chargé d'assurer la fluidisation du lit 3. Le fluide gazeux de fluidisation est, par exemple, fourni par un surpresseur 10 dont la sortie 11 peut être mise en relation avec le circuit 9, soit directement, soit indirectement au travers d'un système de réchauffage 12, de tout type approprié, qui peut être, de 2~I837~~
WÖ 95/23317 PCT/FR95/00223
6 façon préférée, un échangeur de chaleur dont le second circuit sera décrit ci-après.
Le four 1 comporte, par ailleurs, des moyens de chauffage 13 qui sont constitués par des moyens statiques à même d'assurer le chauffage du lit 3. De tels moyens 13 sont, de préférence, constitués par des résistances électriques, disposées entre la cuve 5 et l'enveloppe isolante 4, en étant réparties sur toute la hauteur correspondant à celle du lit 3 au moins, mais de préférence aussi sur la hauteur d'une chambre 14 formant ciel d'enceinte et délimitée à l'intérieur de cette dernière par le niveau supérieur du lit 3. La chambre 14 communique à sa partie supérieure avec une cheminée 15 traversant l'enveloppe isolante 4 pour assurer l'extraction des fumées et autres produits gazeux se développant dans l'enceinte 2. La cheminée aboutit à un cyclone 16 de séparation des poussières éventuelles, avant d'être raccordée au système de réchauffage 12 pour emprunter le second circuit de ce dernier réalisé alors sous la forme d'un échangeur à double circuit.
L'échangeur 12 est par ailleurs raccordé à une unité 17 de traitement des fumées, réalisée de toute manière connue pour assurer une dépollution.
Selon une autre disposition de l'invention, le circuit 9 comprend une branche dérivée 9a à même de traverser un réchauffeur 18 dont la sortie est raccordée à des moyens 19 de fourniture d'un comburant à l'intérieur de l'enceinte 2. Les moyens 19 sont, par exemple, constitués par une canne 20 dont l'extrémité est pourvue d'un diffuseur 21 qui peut être situé juste au-dessus du niveau supérieur du lit 3 ou en partie au moins à l'intérieur de ce dernier.
Selon une autre disposition de l'invention, le niveau supérieur du lit 3 à
l'intérieur de l'enceinte 2 est déterminé par des moyens d'extraction 25 qui peuvent faire intervenir des moyens actifs, du type d'une vis d'extraction sans fin animée par un moteur ou encore des moyens passifs, tels qu'une surverse par l'intermédiaire d'un déversoir de niveau.
L'enceinte 2 est pourvue de moyens d'approvisionnement 26 en déchets à
traiter. Par déchets, il convient, au sens de l'invention, de considérer le terme dans son acception la plus large pour désigner des matières humides et plus généralement des boues.
Les moyens d'approvisionnement 26 peuvent consister en une gaine contenant 21~3~~6
Le four 1 comporte, par ailleurs, des moyens de chauffage 13 qui sont constitués par des moyens statiques à même d'assurer le chauffage du lit 3. De tels moyens 13 sont, de préférence, constitués par des résistances électriques, disposées entre la cuve 5 et l'enveloppe isolante 4, en étant réparties sur toute la hauteur correspondant à celle du lit 3 au moins, mais de préférence aussi sur la hauteur d'une chambre 14 formant ciel d'enceinte et délimitée à l'intérieur de cette dernière par le niveau supérieur du lit 3. La chambre 14 communique à sa partie supérieure avec une cheminée 15 traversant l'enveloppe isolante 4 pour assurer l'extraction des fumées et autres produits gazeux se développant dans l'enceinte 2. La cheminée aboutit à un cyclone 16 de séparation des poussières éventuelles, avant d'être raccordée au système de réchauffage 12 pour emprunter le second circuit de ce dernier réalisé alors sous la forme d'un échangeur à double circuit.
L'échangeur 12 est par ailleurs raccordé à une unité 17 de traitement des fumées, réalisée de toute manière connue pour assurer une dépollution.
Selon une autre disposition de l'invention, le circuit 9 comprend une branche dérivée 9a à même de traverser un réchauffeur 18 dont la sortie est raccordée à des moyens 19 de fourniture d'un comburant à l'intérieur de l'enceinte 2. Les moyens 19 sont, par exemple, constitués par une canne 20 dont l'extrémité est pourvue d'un diffuseur 21 qui peut être situé juste au-dessus du niveau supérieur du lit 3 ou en partie au moins à l'intérieur de ce dernier.
Selon une autre disposition de l'invention, le niveau supérieur du lit 3 à
l'intérieur de l'enceinte 2 est déterminé par des moyens d'extraction 25 qui peuvent faire intervenir des moyens actifs, du type d'une vis d'extraction sans fin animée par un moteur ou encore des moyens passifs, tels qu'une surverse par l'intermédiaire d'un déversoir de niveau.
L'enceinte 2 est pourvue de moyens d'approvisionnement 26 en déchets à
traiter. Par déchets, il convient, au sens de l'invention, de considérer le terme dans son acception la plus large pour désigner des matières humides et plus généralement des boues.
Les moyens d'approvisionnement 26 peuvent consister en une gaine contenant 21~3~~6
7 une vis sans fin ou encore en un système de transfert pneumatique. Dans tous les cas, les moyens 26 débouchent à la partie basse de la cuve 5, sensiblement au niveau du double fond 6a et au-dessus des sorties des buses 8. Les moyens . d'approvisionnement 26 sont raccordés par une ligne d'alimentation 27 à une unité
de mélange 28 comprenant une première entrée 29 réservée à l'introduction des déchets à traiter et une seconde entrée 30 réservée à l'introduction d'une charge de matières minérales sous forme particulaire directement issues du moyen 25.
L'unité de mélange 28 comprend un caisson 32 définissant une auge ou gouttière 33 pour, au moins, une vis de mélange 34 du type d'Archimède entraînée en rotation par un actionneur 35. L'auge 33 délimite une section ou zone 36, dite de mélange, à laquelle aboutissent les entrées 29 et 30. L'entrée 29 est raccordée en amont à un appareil 37 d'alimentation en déchets qui peut être un réservoir-tampon pourvu de moyens d'extraction, un broyeur, un malaxeur, un agitateur, voire un granulateur, si les déchets humides ont été préalablement congelés. L'auge 33 délimite, à la suite de la zone 36, une zone ou section 38, dite d'enrobage-séchage, qui est surplombée d'une hotte 39 raccordée au circuit de traitement des fumées, par exemple entre le système de réchauffage 12 et l'unité de traitement 17. L'auge est raccordée, à l'opposé de la section 36, à la ligne 27 avec interposition d'un appareil de lancement 40.
Le procédé selon l'invention consiste à chauffer l'enceinte 2 par l'intermédiaire des moyens 13 de manière à entretenir une température constante, comprise entre 400 et 1000 °C et typiquement voisine de 900 °C, imposée au lit 3.
Lorsque la température souhaitée est atteinte et maintenue par des moyens de contrôle et d'asservissement qui ne font pas partie directement de l'objet de l'invention, l'unité 28 est mise en service.
Lorsqu'il s'agit d'une première mise en service, des particules inertes minérales à température convenable sont fournies, par exemple par un circuit annexe 30a pour entretenir un mode fonctionnel en circuit fermé. Lorsque ce mode fonctionnel a été atteint, les particules inertes sont issues directement du four 2 par extraction depuis le niveau supérieur du lit 3.
Les particules minérales chaudes sont déversées dans la zone 36 où elles sont 2 i t~37g6
de mélange 28 comprenant une première entrée 29 réservée à l'introduction des déchets à traiter et une seconde entrée 30 réservée à l'introduction d'une charge de matières minérales sous forme particulaire directement issues du moyen 25.
L'unité de mélange 28 comprend un caisson 32 définissant une auge ou gouttière 33 pour, au moins, une vis de mélange 34 du type d'Archimède entraînée en rotation par un actionneur 35. L'auge 33 délimite une section ou zone 36, dite de mélange, à laquelle aboutissent les entrées 29 et 30. L'entrée 29 est raccordée en amont à un appareil 37 d'alimentation en déchets qui peut être un réservoir-tampon pourvu de moyens d'extraction, un broyeur, un malaxeur, un agitateur, voire un granulateur, si les déchets humides ont été préalablement congelés. L'auge 33 délimite, à la suite de la zone 36, une zone ou section 38, dite d'enrobage-séchage, qui est surplombée d'une hotte 39 raccordée au circuit de traitement des fumées, par exemple entre le système de réchauffage 12 et l'unité de traitement 17. L'auge est raccordée, à l'opposé de la section 36, à la ligne 27 avec interposition d'un appareil de lancement 40.
Le procédé selon l'invention consiste à chauffer l'enceinte 2 par l'intermédiaire des moyens 13 de manière à entretenir une température constante, comprise entre 400 et 1000 °C et typiquement voisine de 900 °C, imposée au lit 3.
Lorsque la température souhaitée est atteinte et maintenue par des moyens de contrôle et d'asservissement qui ne font pas partie directement de l'objet de l'invention, l'unité 28 est mise en service.
Lorsqu'il s'agit d'une première mise en service, des particules inertes minérales à température convenable sont fournies, par exemple par un circuit annexe 30a pour entretenir un mode fonctionnel en circuit fermé. Lorsque ce mode fonctionnel a été atteint, les particules inertes sont issues directement du four 2 par extraction depuis le niveau supérieur du lit 3.
Les particules minérales chaudes sont déversées dans la zone 36 où elles sont 2 i t~37g6
8 brassées par la rotation de la ou des vis 34. La zone 36 reçoit également par l'entrée 29 une quantité proportionnelle de déchets qui sont ainsi mélangés aux particules dans la zone 36.
La ou les vis 34 entretiennent alors un brassage efficace du mélange dans la zone 38 où intervient progressivement un enrobage des particules minérales inertes chaudes qui cèdent leurs calories à la couche de déchets se formant progressivement en une gangue sèche d'épaisseur relativement faible. Compte-tenu de la grande surface spécifique que représentent les particules, un pouvoir de séchage élevé des déchets intervient et les vapeurs produites sont prises en charge par la hotte et évacuées.
Au terme de la migration à l'intérieur du caisson 28, les déchets sont entièrement incorporés par enrobage autour des particules et le mélange ainsi obtenu peut être qualifié d'homogène.
Les particules enrobées sont alors extraites du caisson 28 et prises en charge par le lanceur 40 pour être conduites par la ligne 27 jusqu'aux moyens 26 assurant leur introduction à l'intérieur du lit 3 dont l'état fluidisé est entretenu par l'admission du fluide gazeux oxygéné, éventuellement chauffé, fourni par le surpresseur 10 et délivré dans le collecteur inférieur de la cuve 5.
Dès leur introduction à la base du lit fluidisé, les particules enrobées sont soumises à un choc thermique portant la gangue de déchets à la température ambiante du lit fluidisé.
Cette montée en température intervient rapidement compte-tenu de l'épaisseur relativement faible de la gangue de déchets séchés entourant les particules.
Le choc thermique fragilise la gangue au point de la fracturer et la température du lit entretient la combustion des composés brülables pendant le parcours ascendant que suivent les particules et les déchets à l'intérieur du lit 3 fluidisé.
Le parcours ascendant est positivement contrôlé en durée de séjour, étant donné
que les particules et déchets se trouvent piégés dans un sorte de matrice fluide dont l'homogénéité est assurée par le fait que les particules de matière minérale ayant été
enrobées, sont de même nature et de même granulométrie que celles constituant le lit fluidisé.
2i~~~~6
La ou les vis 34 entretiennent alors un brassage efficace du mélange dans la zone 38 où intervient progressivement un enrobage des particules minérales inertes chaudes qui cèdent leurs calories à la couche de déchets se formant progressivement en une gangue sèche d'épaisseur relativement faible. Compte-tenu de la grande surface spécifique que représentent les particules, un pouvoir de séchage élevé des déchets intervient et les vapeurs produites sont prises en charge par la hotte et évacuées.
Au terme de la migration à l'intérieur du caisson 28, les déchets sont entièrement incorporés par enrobage autour des particules et le mélange ainsi obtenu peut être qualifié d'homogène.
Les particules enrobées sont alors extraites du caisson 28 et prises en charge par le lanceur 40 pour être conduites par la ligne 27 jusqu'aux moyens 26 assurant leur introduction à l'intérieur du lit 3 dont l'état fluidisé est entretenu par l'admission du fluide gazeux oxygéné, éventuellement chauffé, fourni par le surpresseur 10 et délivré dans le collecteur inférieur de la cuve 5.
Dès leur introduction à la base du lit fluidisé, les particules enrobées sont soumises à un choc thermique portant la gangue de déchets à la température ambiante du lit fluidisé.
Cette montée en température intervient rapidement compte-tenu de l'épaisseur relativement faible de la gangue de déchets séchés entourant les particules.
Le choc thermique fragilise la gangue au point de la fracturer et la température du lit entretient la combustion des composés brülables pendant le parcours ascendant que suivent les particules et les déchets à l'intérieur du lit 3 fluidisé.
Le parcours ascendant est positivement contrôlé en durée de séjour, étant donné
que les particules et déchets se trouvent piégés dans un sorte de matrice fluide dont l'homogénéité est assurée par le fait que les particules de matière minérale ayant été
enrobées, sont de même nature et de même granulométrie que celles constituant le lit fluidisé.
2i~~~~6
9 Ce temps de séjour, qui est en conséquence relativement long en raison de la hauteur du lit fluidisé 3, peut, en fonction des paramètres de fonctionnement du four, avoisiner plusieurs dizaines de minutes, voire plusieurs heures, pendant lesquelles les déchets sont soumis à la température de traitement.
Cette température favorise donc la combustion des parties combustibles des déchets, l'oxydation des parties oxydables, voire la sublimation des parties sublimables. Ainsi, les produits lixiviables se décomposent partiellement en phase gazeuse, par exemple, les sels sous forme de chlorure, et cette phase gazeuse est évacuée de l'enceinte 2 de traitement et de réaction, par l'intermédiaire de la cheminée 15 pour y subir une éventuelle séparation des fines particules incluses à
l'intérieur du cyclone 16 avant de traverser l'échangeur 12 permettant d'améliorer le bilan énergétique de l'installation en fonctionnement. Au-delà de l'échangeur 12, les fumées sont lavées et dépolluées par l'unité 17 intervenant d'une manière connue en soi.
La partie résiduelle des déchets se présentant sous forme solide peut être pour partie brûlée et pour partie oxydée par l'effet de l'oxygène entourant chacune des particules ~ et qui provient du fluide gazeux de fluidisation du lit 3. Il peut être envisagé d'améliorer la présence d'oxygène à l'intérieur de l'enceinte 2 en prévoyant notamment un apport par la canne 20 pour maintenir, par exemple, dans le ciel de lit ou chambre 14, une pression partielle d'oxygène supérieure à 2.000 Pascal, entretenant une atmosphère oxydante.
L'oxydation de la partie résiduelle sous forme solide intervient aussi en raison de la température entretenue à l'intérieur de l'enceinte 2 et du temps de séjour long qui est imposé aux particules suivant un trajet ou un parcours ascendant à
l'intérieur du lit fluidisé 3.
L'apport, de façon continue ou discontinue, du mélange à traiter a pour conséquence d'accroître la masse du lit fluidisé 3 dont le surplus est prélevé
en niveau supérieur par les moyens d'extraction 25. Ce surplus est constitué de la matière minérale sous forme particulaire inerte, voire de la fraction solide inertée des déchets.
Selon la nature des déchets, l'apport dans la zone 36 peut faire intervenir une ~ 18.3785 proportion de matières particulaires comprise entre 15 et 80 % par rapport aux déchets.
Ainsi au sens de l'invention, le procédé préconisé fait intervenir la mise en oeuvre de particules inertes pouvant être qualifiées de porteuses qui, dans le cas ci-5 dessus, tournent en circuit fermé pour faciliter l'hydrodynamique, la manutention et la circulation des déchets dans l'installation.
Les particules incluses agissent également comme vecteur d'énergie calorifique favorisant, lors du mélange dans l'unité 28, le séchage des déchets humides.
Cette disposition permet de traiter un large spectre de déchets humides en allant
Cette température favorise donc la combustion des parties combustibles des déchets, l'oxydation des parties oxydables, voire la sublimation des parties sublimables. Ainsi, les produits lixiviables se décomposent partiellement en phase gazeuse, par exemple, les sels sous forme de chlorure, et cette phase gazeuse est évacuée de l'enceinte 2 de traitement et de réaction, par l'intermédiaire de la cheminée 15 pour y subir une éventuelle séparation des fines particules incluses à
l'intérieur du cyclone 16 avant de traverser l'échangeur 12 permettant d'améliorer le bilan énergétique de l'installation en fonctionnement. Au-delà de l'échangeur 12, les fumées sont lavées et dépolluées par l'unité 17 intervenant d'une manière connue en soi.
La partie résiduelle des déchets se présentant sous forme solide peut être pour partie brûlée et pour partie oxydée par l'effet de l'oxygène entourant chacune des particules ~ et qui provient du fluide gazeux de fluidisation du lit 3. Il peut être envisagé d'améliorer la présence d'oxygène à l'intérieur de l'enceinte 2 en prévoyant notamment un apport par la canne 20 pour maintenir, par exemple, dans le ciel de lit ou chambre 14, une pression partielle d'oxygène supérieure à 2.000 Pascal, entretenant une atmosphère oxydante.
L'oxydation de la partie résiduelle sous forme solide intervient aussi en raison de la température entretenue à l'intérieur de l'enceinte 2 et du temps de séjour long qui est imposé aux particules suivant un trajet ou un parcours ascendant à
l'intérieur du lit fluidisé 3.
L'apport, de façon continue ou discontinue, du mélange à traiter a pour conséquence d'accroître la masse du lit fluidisé 3 dont le surplus est prélevé
en niveau supérieur par les moyens d'extraction 25. Ce surplus est constitué de la matière minérale sous forme particulaire inerte, voire de la fraction solide inertée des déchets.
Selon la nature des déchets, l'apport dans la zone 36 peut faire intervenir une ~ 18.3785 proportion de matières particulaires comprise entre 15 et 80 % par rapport aux déchets.
Ainsi au sens de l'invention, le procédé préconisé fait intervenir la mise en oeuvre de particules inertes pouvant être qualifiées de porteuses qui, dans le cas ci-5 dessus, tournent en circuit fermé pour faciliter l'hydrodynamique, la manutention et la circulation des déchets dans l'installation.
Les particules incluses agissent également comme vecteur d'énergie calorifique favorisant, lors du mélange dans l'unité 28, le séchage des déchets humides.
Cette disposition permet de traiter un large spectre de déchets humides en allant
10 même jusqu'au traitement direct des déchets organiques et hospitaliers en prévoyant, par exemple de les congeler initialement pour permettre un broyage et/ou une granulation favorisant l'incorporation à la matière inerte recyclée dont la température à la sortie du four assure le séchage rapide lors de la phase de mélange dans l'unité
28.
Dans une installation selon l'invention, il est possible de prolonger l'entrée par une gaine de soutirage 41 pourvue d'une vanne 42 de manière à éliminer de la masse en recirculation une partie correspondant à la présence résiduelle progressivement croissante de la fraction solide de déchet traités.
La figure 2 montre une variante de réalisation dans laquelle les moyens de recirculation 30 sont dirigés, éventuellement après passage dans un refroidisseur 43, vers un séparateur 44 capable d'assurer, par tous moyens appropriés, tels que centrifugation ou dégangage mécanique, la séparation entre la matière inerte particulaire et la fraction solide des déchets constituant ensemble le surplus extrait du lit 3 par les moyens 25. Dans un tel cas, la fraction solide séparée est évacuée vers une unité de conditionnement ou de compactage de déchets ultimes, telle que 45, alors que la fraction de matière particulaire inerte est reprise par une ligne 46 pour aboutir à l'entrée 29.
~ î ~~7~~
28.
Dans une installation selon l'invention, il est possible de prolonger l'entrée par une gaine de soutirage 41 pourvue d'une vanne 42 de manière à éliminer de la masse en recirculation une partie correspondant à la présence résiduelle progressivement croissante de la fraction solide de déchet traités.
La figure 2 montre une variante de réalisation dans laquelle les moyens de recirculation 30 sont dirigés, éventuellement après passage dans un refroidisseur 43, vers un séparateur 44 capable d'assurer, par tous moyens appropriés, tels que centrifugation ou dégangage mécanique, la séparation entre la matière inerte particulaire et la fraction solide des déchets constituant ensemble le surplus extrait du lit 3 par les moyens 25. Dans un tel cas, la fraction solide séparée est évacuée vers une unité de conditionnement ou de compactage de déchets ultimes, telle que 45, alors que la fraction de matière particulaire inerte est reprise par une ligne 46 pour aboutir à l'entrée 29.
~ î ~~7~~
11 APPLICATION INDUSTRIELLE
L'invention trouve une application préférée dans le traitement des boues d'eaux usées.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
L'invention trouve une application préférée dans le traitement des boues d'eaux usées.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
Claims (12)
1 - Procédé de traitement de déchets par séchage, sublimation, oxydation et combustion, du type consistant à:
. créer dans l'enceinte de confinement d'un four un lit de particules inertes à la base duquel est injecté un fluide sous pression pour entretenir un lit fluidisé, . maintenir le lit fluidisé à une température de traitement par un moyen de chauffage extérieur à l'enceinte, . définir un niveau supérieur maximal du lit fluidisé et à extraire tout surplus à partir dudit niveau, . mélanger les déchets avec une charge de matière minérale sous forme particulaire, . introduire ledit mélange à la base du lit, . soumettre le mélange à un parcours ascendant au sein du lit, . prélever, à partir du ciel de four, les gaz produits qui sont dirigés vers une installation de traitement . et extraire le surplus du lit fluidisé à partir du niveau supérieur, caractérisé en ce qu'il consiste à:
. recycler les particules inertes chaudes extraites du lit vers une section de mélange d'une unité (28), . admettre en proportion appropriée les déchets humides à traiter dans ladite section, . procéder dans,la section à un mélange, . brasser et déplacer le mélange dans une section d'enrobage séchage où les déchets s'agglomèrent en couche autour des particules pour former une gangue en partie au moins séchée, . recycler les particules enrobées directement à la base du lit et entretenir la fluidisation du lit par un fluide sous pression, oxygéné, délivré au moins à la base du lit.
. créer dans l'enceinte de confinement d'un four un lit de particules inertes à la base duquel est injecté un fluide sous pression pour entretenir un lit fluidisé, . maintenir le lit fluidisé à une température de traitement par un moyen de chauffage extérieur à l'enceinte, . définir un niveau supérieur maximal du lit fluidisé et à extraire tout surplus à partir dudit niveau, . mélanger les déchets avec une charge de matière minérale sous forme particulaire, . introduire ledit mélange à la base du lit, . soumettre le mélange à un parcours ascendant au sein du lit, . prélever, à partir du ciel de four, les gaz produits qui sont dirigés vers une installation de traitement . et extraire le surplus du lit fluidisé à partir du niveau supérieur, caractérisé en ce qu'il consiste à:
. recycler les particules inertes chaudes extraites du lit vers une section de mélange d'une unité (28), . admettre en proportion appropriée les déchets humides à traiter dans ladite section, . procéder dans,la section à un mélange, . brasser et déplacer le mélange dans une section d'enrobage séchage où les déchets s'agglomèrent en couche autour des particules pour former une gangue en partie au moins séchée, . recycler les particules enrobées directement à la base du lit et entretenir la fluidisation du lit par un fluide sous pression, oxygéné, délivré au moins à la base du lit.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière minérale sous forme particulaire est choisie parmi la silice, l'alumine, le zircon, la chaux avec une granulométrie comprise entre 100 et 2000 micromètres de diamètre moyen.
3. - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière minérale est mélangée aux déchets dans une proportion comprise entre 15% et 80%.
4. - Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la matière minérale et les déchets sont soumis à une température de traitement comprise entre 400 et 1 000°C.
5. - Procédé selon l'une des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que la matière minérale et les déchets sont soumis à un temps de séjour dans le lit fluidisé
compris entre quelques dizaines de minutes et plusieurs heures.
4, caractérisé en ce que la matière minérale et les déchets sont soumis à un temps de séjour dans le lit fluidisé
compris entre quelques dizaines de minutes et plusieurs heures.
6. - Procédé selon la revendication l, caractérisé
en ce qu'une pression partielle d'oxygène est maintenue dans le four.
en ce qu'une pression partielle d'oxygène est maintenue dans le four.
7. - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pression partielle d'oxygène est supérieure à 2.000 Pascal.
8. - Procédé selon l'une des revendications 1 à
5, caractérisé en ce qu'on recycle le surplus en direction d'une installation de séparation entre la charge minérale et la fraction sèche, résiduelle et inerte des déchets.
5, caractérisé en ce qu'on recycle le surplus en direction d'une installation de séparation entre la charge minérale et la fraction sèche, résiduelle et inerte des déchets.
9. - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, du type comprenant:
~ un four (1) délimitant une enceinte de confinement (2) pour un lit fluidisé (3) de matériaux, ~ un circuit (9) de fourniture d'un fluide sous pression débouchant dans le fond de l'enceinte pour assurer la fluidisation du lit, ~ des moyens (26) d'apport des produits à
traiter à la base du lit, ~ des moyens (25) d'extraction du surplus du lit à partir du niveau supérieur de ce dernier, et ~ une unité de mélange entre les déchets à
traiter et les matériaux excédentaires extraits du lit, caractérisée:
~ en ce qu'elle comprend une charge de matériaux particulaires inertes occupant l'enceinte de confinement du four pour constituer le lit fluidisé, ~~en ce que, en amont des moyens d'apport et raccordée à ces derniers, elle comprend une unité (28) de mélange préalable, en proportion donnée, entre les déchets à traiter et des matériaux inertes chauds de même nature que celle du lit, ~ en ce que ladite unité (28) de mélange comprend, d'une part, une section de mélange à
laquelle aboutissent une entrée de particules inertes chaudes et une entrée de déchets et, d'autre part, une section d'enrobage-séchage, ~ et des moyens (27) de recyclage raccordant la sortie de l'unité (28) à la base du four.
~ un four (1) délimitant une enceinte de confinement (2) pour un lit fluidisé (3) de matériaux, ~ un circuit (9) de fourniture d'un fluide sous pression débouchant dans le fond de l'enceinte pour assurer la fluidisation du lit, ~ des moyens (26) d'apport des produits à
traiter à la base du lit, ~ des moyens (25) d'extraction du surplus du lit à partir du niveau supérieur de ce dernier, et ~ une unité de mélange entre les déchets à
traiter et les matériaux excédentaires extraits du lit, caractérisée:
~ en ce qu'elle comprend une charge de matériaux particulaires inertes occupant l'enceinte de confinement du four pour constituer le lit fluidisé, ~~en ce que, en amont des moyens d'apport et raccordée à ces derniers, elle comprend une unité (28) de mélange préalable, en proportion donnée, entre les déchets à traiter et des matériaux inertes chauds de même nature que celle du lit, ~ en ce que ladite unité (28) de mélange comprend, d'une part, une section de mélange à
laquelle aboutissent une entrée de particules inertes chaudes et une entrée de déchets et, d'autre part, une section d'enrobage-séchage, ~ et des moyens (27) de recyclage raccordant la sortie de l'unité (28) à la base du four.
10. - Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'unité de mélange est réalisée sous la forme d'un caisson délimitant une auge contenant au moins un appareil mélangeur et définissant la section de mélange et la section d'enrobage-séchage.
11. - Installation selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la section d'enrobage-séchage est surmontée d'une hotte de collecte et d'évacuation des vapeurs.
12. - Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les moyens de recyclage comprennent un séparateur (44) des matériaux minéraux inertes et de la fraction sèche, résiduelle et inerte des déchets traités.
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