EP1093506A1 - Four de thermolyse a depoussierage de la sortie du flux gazeux resultant de la thermolyse - Google Patents

Four de thermolyse a depoussierage de la sortie du flux gazeux resultant de la thermolyse

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EP1093506A1
EP1093506A1 EP99923680A EP99923680A EP1093506A1 EP 1093506 A1 EP1093506 A1 EP 1093506A1 EP 99923680 A EP99923680 A EP 99923680A EP 99923680 A EP99923680 A EP 99923680A EP 1093506 A1 EP1093506 A1 EP 1093506A1
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EP
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cavity
waste
thermolysis
outlet
oven
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EP99923680A
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René WILLEMIN
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THIDE ENVIRONNEMENT
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/10—Rotary retorts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
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    • C10B47/30—Other processes in rotary ovens or retorts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • F23G2201/302—Treating pyrosolids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • F23G2201/303—Burning pyrogases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/20—Rotary drum furnace

Definitions

  • thermolysis furnace with dedusting of the gas flow outlet resulting from thermolysis.
  • the present invention relates to thermolysis, in particular of urban and / or industrial waste.
  • a waste thermolysis oven comprises an airtight cavity, substantially cylindrical, rotating around its longitudinal axis, and comprising an inlet interface for introducing waste into the cavity and an outlet for gas flow.
  • An envelope surrounds the cavity.
  • a burner has an inlet connected to the outlet of the cavity and an outlet delivering a combustion gas into the casing.
  • thermolysis is relatively easy, even when the original content of the waste has a large variation in pollutants, since the treatment of the pollutants is carried out before use (most often combustion) of carbonaceous solid materials from thermolysis. As a result, thermolysis is better suited to heterogeneous waste than incineration where the treatment of pollutants is carried out after combustion of the waste.
  • thermolysis reaction is produced in an air-protected oven at a temperature between 450 ° C and 600 ° C. The choice of this temperature is controlled by the nature of the waste treated. The reaction at these temperatures (cracking) produces gas and carbonaceous solids. This reaction is carried out without pressure in order to avoid stressing the seals on a rotary kiln.
  • the gas resulting from the thermolysis is channeled in a pipe and is directed towards the burner which will ensure its combustion. Little by little, the particles of carbonaceous solids will deposit on the periphery of the evacuation sheath until first creating a progressive reduction in the free section of this sheath and finally closing it completely, causing the stop fuel supply to the burner.
  • the present invention provides a solution to this problem.
  • thermolysis furnace in particular of urban and / or industrial waste, of the type comprising:
  • thermolysis an airtight cavity, comprising an inlet interface for introducing waste into said cavity and an outlet for gas flow resulting from thermolysis;
  • At least one burner having an inlet connected to the outlet of the gas flow from the cavity and an outlet capable of delivering a combustion gas into the combustion chamber.
  • the gas flow outlet from the cavity comprises at least one discharge sheath comprising a first end connected to the cavity and a second end connected to the burner, the sheath being suitable for accommodating a screw without core, capable of at least partially capturing the dust of carbonaceous solids present in the gas flow resulting from the thermolysis and of turning, on command, in order to return the dust thus collected into the cavity of the oven.
  • the soulless screw firstly collects the dust of carbonaceous solids, and then ensures the cleaning of the evacuation sheath by returning to the oven cavity, for example at programmed intervals, the dust thus captured.
  • the soulless screw comprises helical turns, the width and pitch of which are chosen as a function of an average speed of evacuation of the gas flow resulting from thermolysis to trap at least a portion of the particles present in said gas flow.
  • the gas flow outlet from the cavity comprises first and second evacuation ducts each comprising first and second ends, each first end being connected to the cavity, and each second end being connected to a common node whose output is connected to the burner, each evacuation sheath comprising a flap and a soulless screw, suitable for dusting on command the associated sheath, the dust sheath flap being closed while the flap the other sheath being open for the evacuation of thermolysis gases.
  • the shutters are closed alternately. Thus, when one of the evacuation ducts is in service, the other is closed to allow the sweeping sequence essential for its cleaning.
  • the present invention also relates to an oven whose introduction of waste into the cavity is improved.
  • the cavity inlet interface comprises at least first and second inlets
  • the waste introduction means comprise first and second introduction channels connected respectively to the first and second inlets of the cavity, press means for compacting and pushing the waste into the first and second introduction channels, and control means suitable for controlling in a staggered manner the compaction and the charging of the waste into the first and second entrances of the cavity, while preserving the sealing of the cavity.
  • the offset control of the compaction and the charging of the waste into the two entrances of the cavity reduces the dead time effect of the backtracking of the introduction means, which allows an almost continuous introduction of the waste into the cavity. , and therefore an increase in the throughput of treated waste.
  • Such a device also has the advantage of increasing the flow rate of the treated waste without increasing the diameter of the introduction channel and thus without generating any air inlets into the cavity.
  • the almost continuous introduction of the waste also makes it possible to supply the burner with a constant gas flow, which avoids the sequential degassing of the waste.
  • the two introduction channels are connected to each other by an air purge channel in order to further improve the sealing of the introduction of the waste into the cavity.
  • each introduction channel comprises first and second ends, the first end being connected to the associated entry of the cavity and comprising a guillotine closing on command said entry of the cavity, and the second end housing a push mechanism suitable for moving bidirectionally on command in the introduction channel for pushing the waste towards the associated guillotine, and the control means are adapted to synchronously control the movement of the push mechanism and opening / closing of the guillotine.
  • each introduction channel comprises a hatch for receiving the waste.
  • each introduction channel is substantially parallelepipedal and substantially parallel to the longitudinal axis of the cavity.
  • the present invention also relates to a thermolysis oven further comprising a station for recovering carbonaceous solids from the thermolysis cavity, said recovery station comprising an evacuation channel forming a siphon / lock, said evacuation channel comprising a receiving tank connected to the cavity, at the bottom of which carbonaceous solids accumulate in the form of an airtight stopper, and a recovery mechanism capable of driving the carbonaceous solids thus accumulated to a separation and washing.
  • the separation and washing station associated with the recovery station comprises a perforated drum capable of turning in a settling and washing tank, in particular in order to deliver a mixture of water and recoverable carbonaceous solids.
  • the separation and washing station is also connected to water treatment means comprising a plurality of settling and washing tanks connected to each other and each containing a washing solution of selected concentration, different and decreasing d '' one tank to another, as well as pumps and solenoid valves controlled by salimeters and level switches, in order to purge the washing solution from a tank having a concentration higher than a predetermined threshold in the previous tank, while the level of the washing solution of said tank is kept constant by feeding it with the less concentrated washing solution of the next tank.
  • water treatment means comprising a plurality of settling and washing tanks connected to each other and each containing a washing solution of selected concentration, different and decreasing d '' one tank to another, as well as pumps and solenoid valves controlled by salimeters and level switches, in order to purge the washing solution from a tank having a concentration higher than a predetermined threshold in the previous tank, while the level of the washing solution of said tank is kept constant by feeding it with the less concentrated washing solution of the next tank.
  • the present invention also relates to a use in a glass oven of carbonaceous solids thus obtained using the oven of the type mentioned above.
  • FIG. 1 is an overview of a thermolysis installation according to the invention
  • FIG. 3 is a bottom view of the two waste introduction channels according to the invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the double outlet of the thermolysis gases according to the invention.
  • - Figure 5 is a sectional view of the double gas outlet described with reference to Figure 4;
  • - Figure 6 is a view of a soulless screw housed in a sheath for discharging the gas flow resulting from thermolysis according to one inventio;
  • FIG. 7 is a curve which illustrates the efficiency of the dust collector according to the invention.
  • FIG. 8 is a sectional view of the recovery station and separation of carbonaceous solids from the thermolysis furnace according to the invention.
  • a waste thermolysis installation generally comprises a REC waste reception and grinding station, a SEC drying station, a THE thermolysis station and a REP recovery and LAV washing station for materials. carbonaceous solids from the thermolysis station.
  • the reception station REC comprises a pit 2 into which the waste to be treated is poured, transported for example by trucks 4.
  • the waste is crushed to reduce the volume to be treated to a more uniform size.
  • an overhead crane 6 takes the waste contained in the pit 2 to convey it to a crusher 8.
  • the meshes of the crusher 8 are for example from 100 to 150 mm to promote transport and heat exchange in the thermolysis process which will be described in more detail below.
  • bulky waste (metal bars, piping) is discarded 10.
  • the crushed waste from the crusher 8 is discharged into a pit 12.
  • a transfer mat 14 conveys the crushed products 12 to the SEC drying station.
  • the pit 12 acts as a buffer between the grinder 8 and the transfer belt 14 which ensures a constant supply of a rotary dryer 20 whose role is to remove a large part of the water vapor contained in the products to be treated in order to '' increase their PCI (lower calorific value).
  • the waste before entering the dryer, the waste may be sorted magnetically in order to remove the ferrous metals 16. This magnetic sorting can be considered after thermolysis.
  • this drying phase can be omitted, the waste then entering directly into the hopper of the thermolysis oven which will be described below.
  • the waste is dried in a rotary enclosure 22, by contacting with a flow of hot air 24 coming from the reception station REC.
  • This hot air 24 is heated by the passage of a gas / gas type heat exchanger 30 whose heating flow 32 comes from the THE thermolysis station.
  • the receiving pit 2 is placed under vacuum, which prevents any propagation of dust and unpleasant odors when the doors are opened during the unloading of the trucks 4.
  • a shredder (not shown) of plastic bags can advantageously be provided.
  • the separation of the dry products and of the water vapor charged with gas resulting from the drying is then carried out by means of a separator (cyclonic enclosure) 40 capable of separating the solid products from the gaseous products.
  • the separator station 40 includes an inlet 42 receiving the waste from the SEC drying station, a first outlet 44 delivering the solid waste and a second outlet 46 delivering the gaseous waste.
  • the THE thermolysis station comprises a thermolysis oven comprising an air-tight cavity 50, cylindrical, and preferably rotating around its longitudinal axis.
  • the thermolysis oven further comprises an envelope 60 surrounding said cavity 50.
  • Waste introduction means 70 receive the waste to be treated from the outlet 44 of the separator station 40. The waste thus received is then compacted and placed in the compacted manner in the cavity, preventing any entry of air into the cavity.
  • thermolysis oven is heated by at least one burner 80 having a first inlet 82 receiving the gaseous waste 85 from the outlet 46 of the separator 40, a second inlet 84 receiving the gas flow coming from the outlet 54 of the cavity 50 , and an outlet 86 delivering a gas flow of combustion in the envelope 60 which surrounds the cavity 50.
  • This gas flow is said to be combustion insofar as it is intended to bring the waste introduced into said cavity 50 to a selected temperature. thermolysis of said waste.
  • the gas flows resulting from drying 85 and from thermolysis 54 are advantageously used as oxidizers of the burner 80, which makes it possible to obtain a substantially autothermal operation.
  • the installation is completed by a gas / gas type heat exchanger 90 having, on the secondary, a heated flow going from the second outlet 46 of the separating station 40 to the first inlet 82 of the burner, and on the primary, a heating flow coming from from the outlet 66 of the double jacket 60 of the THE thermolysis oven.
  • the combustion chamber containing the burner 80 is advantageously furnished with a refractory.
  • the burner 80 is, of the low N0 ⁇ type for example, and capable of ensuring a temperature of 1500 ° C at the flame and 1000 to 1100 ° C at outlet 86.
  • the installation according to the invention eliminates any pollution due to dioxins, NO ⁇ and aromatic compounds.
  • the gas mixture resulting from thermolysis 54 maintained at a temperature above 300 ° C. (to avoid condensation of the hydrocarbons), can be burned in the burner 80 without prior treatment, insofar as it does not contain no polluting agent.
  • a collection system 550 is installed before discharge 560 to the outside.
  • This system 550 is for example composed of an activated carbon equipment on which the mercury particles are fixed.
  • the Applicant has posed the problem of further improving the installation described with reference to FIG. 1, in particular with regard to the introduction of waste into the cavity in order to improve the throughput of the treated waste.
  • the cavity 50 includes first and second inlets 51 and 53 for waste.
  • the waste introduction means 70 comprise introduction channels 72 and 74 connected respectively to the inlets 51 and 53 of the cavity.
  • the channel 72 has ends 71 and 75 while the channel 74 has ends 73 and 77.
  • the end 71 is connected to the inlet 51 of the cavity.
  • the end 73 is connected to the input 53.
  • a guillotine 76 housed in the channel 72 closes the command 51 of the cavity on command.
  • a guillotine 78 housed in channel 74 blocks the entrance on command 53 of the cavity.
  • Each channel houses a push-button mechanism 79, 81 (for example of the piston or cylinder type) capable of moving bidirectionally on command in the associated channel to push the waste towards the guillotine closing the associated entry of the cavity.
  • Control means are suitable for controlling the movement of the push-button mechanism and the opening / closing of the guillotine of each introduction channel to allow, in an offset manner, the introduction of compacted and sealed bales in the cavity.
  • each introduction channel comprises a hatch 85, 87, disposed opposite the hopper 83 for receiving the waste.
  • each introduction channel comprises a cylinder 89, 91 perpendicular to the cylinders 79 and 81 to help compact the waste in the form of sealed bales.
  • each introduction channel is substantially parallelepipedal and substantially parallel to the longitudinal axis of the cavity.
  • the routing of the waste to be treated in the reception hopper 83 comprises, for example, a first unidirectional conveyor 95 discharging the waste onto a second bidirectional conveyor 97 arranged to discharge the waste into the respective flap 85, 87 of the introduction channels.
  • the two introduction channels are connected to each other by a channel 88 suitable for carrying out an air purge, in order to further improve the sealing of the introduction of the waste into the cavity.
  • Waste 96 is raw (not compacted) when the piston is in the rear position while they are compacted when the piston is in the front position.
  • the Applicant has also posed the problem of solving the accumulation of fine particles in the gas evacuation sheath resulting from thermolysis.
  • thermology With reference to FIGS. 4 to 6, provision is made to house a dust collector in the duct (s) for discharging the gas flow resulting from thermology.
  • the dust collector consists of a soulless screw 117 inserted in the sheath GA for evacuating the gas flow.
  • the outside diameter of the screw is substantially equal to the inside diameter of the sheath, leaving a slight clearance of a few millimeters. For example, a clearance of 4mm in total is perfectly suited for a 20 cm diameter sheath.
  • the soulless screw 117 is originally formed by a flat iron of rectangular section which has been given a helical shape according to a certain pitch. The largest dimension of the section of the flat iron forms an angle of 90 ° relative to the internal generator of the evacuation sheath.
  • the soulless screw 117 occupies an annular space. It leaves the central area of the GA duct free. The width of the turns and the pitch of the screw are calculated according to the dust to be collected and the qualitative analysis of the gas flow configuration.
  • the soulless screw is reinforced longitudinally, in particular near the drive motor MO, in order to avoid twisting of the screw during its rotation.
  • the helical geometry of the screw induces a tangential current in rotation around the axis of the evacuation duct.
  • the geometry of the dust collector does not force the gas to acquire a tangential flow.
  • This flow configuration is stable and constitutes a established flow pattern.
  • the shear stresses are a function of the density of the fluid and the kinematic viscosity of the same fluid.
  • the established helical flow causes a disengagement of the dust under the effect of centrifugal force. These particles are trapped by the screw 117 forming a dust collector.
  • the efficiency of the dust collector is a function of the class of particles according to the curve described with reference to FIG. 7.
  • the advantage of the dust collector according to the invention lies in its effectiveness in trapping dust with a particle size greater than 2 ⁇ .
  • the dust flow less than 2 ⁇ is very low and has no effect on the operation of the installation downstream of the screw depending on the direction of propagation of the gas flow resulting from the FI thermolysis.
  • the dust removal equipment is doubled.
  • a first evacuation sheath is fitted on the rear box 49 of the oven in order to ensure the flow of gas.
  • an automatic or manual control rotates the helical screw which occupies the interior of the evacuation sheath via a drive mechanism MO in order to bring back the trapped dust in the oven in the direction F2, contrary to the direction of propagation of the gases FI.
  • This operation is preceded by closing the pipeline using a motorized shutter.
  • the control of these two operations can be automated by placing them under the control of a differential pressure switch measuring the variation in the pressure drop after dedusting.
  • the start of the sweeping operation in the first evacuation duct is preceded by the commissioning of the second evacuation duct parallel to the first, by imperative ordering the opening of the motorized shutter equipping this second sheath.
  • the dust trapping sequence can then be established in the second sheath, until reaching the reference value which will trigger a new sweeping sequence identical to the previous one.
  • this outlet 54 comprises at least two ducts d evacuation 102 and 104.
  • the evacuation sheath 102 comprises ends 103 and 105, while the evacuation sheath 104 comprises ends 107 and 109.
  • the ends 103 and 107 are coupled to the fixed part (on the front face) of the rear box 49 oven 50 containing the MSC carbonaceous solids from thermolysis.
  • the ends 105 and 109 are connected to a common node 110, the outlet 112 of which is connected to the inlet 84 of the burner 80.
  • the ends 103 and 107 of the sheaths GA are coupled to the upper part (on the top) of the rear box 49 of the oven.
  • Each evacuation sheath includes a flap 114 and an individual sheath dedusting mechanism 116.
  • the flap 114 of the dust sheath is placed in the closed position, while the flap of the other sheath is put in the open position to the evacuation of the thermolysis gases during the dedusting of the sheath to be dedusted.
  • the dust removal mechanism 116 comprises a soulless screw 117 housed inside the sheath.
  • the dedusting mechanism comprises a blowing mechanism using a neutral gas or a mechanism capable of generating a vibratory shock on the sheath to be dusted.
  • the invention thus brings into play two gas outlets and two dust separation systems, one on each exhaust duct.
  • the length of the horizontal pipe is several meters, for example 6, and the length of the coreless screw is several meters, for example 3.
  • the soulless screw generates a spiral helical flow and plays a centrifugal role.
  • the spiral flow shaped by the screw is maintained over a good part of the rectilinear section of the pipe devoid of the screw, and continues to play its role of centrifugation despite the absence of the screw.
  • the overall efficiency of the dust collector is little affected by the elongation of the screw.
  • extending the screw all along the pipe would only serve, in the most probable hypothesis, to fully recover the particles whose size is between 1.5 ⁇ and 2.5 ⁇ , which represent only less 2% of the total mass of incident particles (Figure 7).
  • these are likely to be largely recovered by the vortex flow which is maintained along the straight length, downstream of the screw.
  • the radius of the evacuation sheath can be equal to 0.1m and the pitch of the screw can be of the order of 0.06m. Alternatively, in the case of a higher waste flow, the radius of the evacuation sheath can be 0.185m and the pitch can be 0.12m.
  • thermolysis installation comprises a recovery station REP for the carbonaceous solid materials MSC coming from the cavity 50, after thermolysis of the waste.
  • the recovery station REP comprises an evacuation channel 200 forming a siphon / lock and connected to the fixed part of the bottom of the outlet of the oven 49.
  • the evacuation channel 200 comprises a receiving tank 202, inclined from bottom to top and at the bottom of which the carbonaceous solid matter MSC accumulates in the form of an airtight stopper.
  • a recovery mechanism 204 leads, from bottom to top, the carbonaceous solid materials MSC thus accumulated to another separation station SP and washing to separate the inert materials IN and the mixture of water and materials carbonaceous solids KK.
  • the discharge channel 200 comprises a perforated drum 206 suitable for rotating in a settling tank 208, the outlet 210 of which is connected to the LAV water treatment station which will be described in more detail below.
  • This outlet 210 delivers the mixture of water and carbonaceous solids KK, the recovery of which will be described below.
  • the fixed part of the bottom of the outlet of the oven 49 ( Figures 4,5 and 8) comprises for example two valves / guillotines actuated by a pneumatic or mechanical hydraulic cylinder ensuring the sealing of the oven at the outlet of the MSC product.
  • the solid materials MSC leaving the thermolysis station THE are, according to the invention, washed and separated in the device REP described with reference to FIG. 8, in inert IN on one side and mixed with water and KK carbon solids on the other side.
  • the mixture of water and KK carbonaceous solids, coming from outlet 210, is recovered in a series of trays 300, to wash the KK materials and to rid them of the pollutants fixed on the carbon particles in the form of chloride or sulfate.
  • the fine carbon particles are taken up and transported wet through a peristaltic pump 400 to a belt dryer 402 thus eliminating a large part of the water contained in the carbonaceous solids KK from thermolysis.
  • the drips 404 of the belt dryer 402 are then sent back to the washing chain for carbon solids.
  • the PC carbon part is directed to a micron dryer 500 self-supplied by the gases 510 originating from the heat exchangers 90 and 30 mentioned above.
  • the carbonaceous solids KK are stored 600 and transported 602 to a chosen place of use.
  • the washing waters of carbonaceous solids are treated for example by mechanical compression of steam, the operation of which is as follows.
  • the water from the primary washing tank 302 is directed to an evaporator 304 when their dissolved salt concentration reaches a reference value. They are maintained in temperature by the permanent water circuit of the tank primary, the latter being heated by the flow of KK carbonaceous solids from the thermolysis furnace.
  • Pumps and solenoid valves controlled by salimeters and water contactors are provided to purge the washing solution from a tank having a concentration higher than that of the previous tank, while the level of the washing solution of said tank is kept constant in feeding it with the less concentrated washing solution from the next tank.
  • the water vapor present in the evaporator 304 is continuously extracted by a compressor 306 and directed to a condenser 308.
  • the temperature of the condenser 308 is permanently maintained below the dew point of the water vapor at pressure setpoint of the condenser by circulation of water from the last rinse tank 305.
  • the condensates to be recovered are periodically recycled to the last rinse tank 305 whose concentration is lower than the previous tank.
  • the salts and / or brines 310 are periodically extracted from one evaporator 304.
  • the extraction is carried out by gravity through an airlock in the case of brine or by a screw placed in the airlock in the case of crystallized salt.
  • One of the advantages of the present invention is also that it does not consume water 320 since, after treatment, the water generated by the system, whether after drying or after condensation by evaporation, is recycled. Therefore, the amount of water used in the process being excess, decompression is necessary. This operation being carried out after the water treatment, the volumes of water discharged to the network are therefore non-polluting.
  • the KK carbonaceous solids resulting from thermolysis thus treated and dried are liable to become a recoverable and recoverable fuel, with high calorific value.
  • These carbonaceous solids can be stored and transported to a place of use which can be of several types. For example, a cyclone hearth with molten ash allowing vitrification of the ashes and trapping the heavy metals contained in the carbon, or fluidized bed.
  • the quality of the products obtained depends essentially on the choice of control / command means, as well as their location in the thermolysis chain.
  • control / command means are (for the combustion chamber) the following elements:
  • a very low temperature contactor in the combustion gases (for example below 850 ° C) to activate a safety sequence corresponding to the opening of the external fuel burner supply to maintain the combustion at a level compliant with the legislation, that is to say for example 850 ° C;
  • thermolysis oven a very high temperature contactor in the combustion gases (for example higher than 1250 ° C) which initiates a safety sequence which consists in stopping the charging of waste into the thermolysis oven.
  • This safety sequence also corresponds to the shutdown of the external fuel burner supply and the opening of a gas cooling air duct;
  • thermolysis furnace The control / operating members of the thermolysis furnace are the following:
  • the security process is characterized by the following steps:
  • the regulation installation also includes three cylinder skin temperature sensors placed on the different sections of the cylinder as well as smoke temperature sensors leaving the oven, carbonaceous solids temperature sensors leaving the oven and sensors pressure inside the oven.
  • Thermolysis eliminates heavy smoke treatment devices. It presents a real interest compared to incineration by its simplicity of implementation and the savings which it allows to make in comparison with other installations of the same power.
  • the dedusting system (soulless screw) according to the invention can be applied to any pipe for transporting gases loaded with solid particles.
  • the grub screw mainly applies in cases where the transport speeds are low (less than 8 m / s) and / or the gas temperatures are high.
  • dedusting system can be considered either as a replacement or as a supplement, upstream of conventional filtration systems (ballistic filters, bag filters, cyclones, etc.).
  • the present invention finds other applications than the thermolysis of urban / industrial waste such as the treatment of biomass or the thermal resorption of polluted soil.

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Description

Four de thermolyse à dépoussiérage de la sortie du flux gazeux résultant de la thermolyse.
La présente invention concerne la thermolyse, notamment de déchets urbains et/ou industriels.
Elle trouve une application générale dans le traitement des déchets, et plus particulièrement des déchets ménagers. Elle peut aussi trouver une application dans le traitement des pneus, boues de station d'épuration, plastiques, déchets de papeterie, refus de broyage automobile, déchets industriels solides, biomasses, terres polluées, etc.
On connaît déjà plusieurs installations de thermolyse de déchets .
Par exemple, dans FR-A-2 654 112, FR-A-2 679 009 et FR-A-2 678 850, un four de thermolyse de déchets comprend une cavité étanche à l'air, sensiblement cylindrique, tournant autour de son axe longitudinal, et comprenant une interface d'entrée pour l'introduction des déchets dans la cavité et une sortie de flux gazeux. Une enveloppe entoure la cavité. Un brûleur possède une entrée reliée à la sortie de la cavité et une sortie délivrant un gaz de combustion dans l'enveloppe.
En pratique, l'élévation de la température de la cavité qui provient du flux de combustion circulant dans l'enveloppe entourant la cavité permet de décomposer en matières solides carbonées les déchets contenus dans la cavité.
La mise en oeuvre de la neutralisation des polluants en thermolyse est relativement facile, même lorsque le contenu d'origine des déchets présente une forte variation de polluants, puisque le traitement des polluants est réalisé avant utilisation (le plus souvent combustion) des matières solides carbonées issues de la thermolyse. Il en résulte que la thermolyse est mieux adaptée aux déchets hétérogènes que l'incinération où le traitement des polluants est réalisé après combustion des déchets.
La réaction de thermolyse est produite dans un four à l'abri de l'air à une température comprise entre 450°C et 600°C. Le choix de cette température est commandée par la nature du déchet traité. La réaction à ces températures (cracking) produit du gaz et des solides carbonés. Cette réaction est faite sans pression afin d'éviter de solliciter les joints d'étanchéité sur four tournant.
Cette absence de pression est à l'origine des faibles vitesses de sortie du gaz composite produit par la réaction. Malgré cela et en raison de leur faible granulométrie et de leur faible densité, des particules de solides carbonés sont entraînées par les gaz.
A la sortie du four, le gaz résultant de la thermolyse est canalisé dans une tuyauterie et est dirigé vers le brûleur qui va assurer sa combustion. Petit à petit, les particules de solides carbonés vont se déposer à la périphérie de la gaine d'évacuation jusqu'à créer d'abord une réduction progressive de la section libre de cette gaine et finir par l'obturer totalement, provoquant l'arrêt de l'alimentation du brûleur en combustible.
La présente invention apporte une solution à ce problème.
Elle porte sur un four de thermolyse, notamment de déchets urbains et/ou industriels, du type comprenant :
- une cavité étanche à l'air, comprenant une interface d'entrée pour introduire des déchets dans ladite cavité et une sortie de flux gazeux résultant de la thermolyse;
- une chambre de combustion entourant la cavité ; et - au moins un brûleur possédant une entrée reliée à la sortie du flux gazeux de la cavité et une sortie propre à délivrer un gaz de combustion dans la chambre de combustion.
Selon une définition générale de l'invention, la sortie de flux gazeux de la cavité comprend au moins une gaine d'évacuation comprenant une première extrémité reliée à la cavité et une seconde extrémité reliée au brûleur, la gaine étant propre à loger une vis sans âme, apte à capter au moins en partie les poussières de solides carbonés présentes dans le flux gazeux résultant de la thermolyse et à tourner, sur commande, afin de renvoyer dans la cavité du four les poussières ainsi captées.
La vis sans âme provoque d'abord la captation des poussières de solides carbonés, et ensuite assure le nettoyage de la gaine d'évacuation en renvoyant dans la cavité du four, par exemple à intervalles programmés, les poussières ainsi captées .
De préférence, la vis sans âme comprend des spires hélicoïdales dont la largeur et le pas sont choisis en fonction d'une vitesse moyenne d'évacuation du flux gazeux résultant de la thermolyse pour piéger au moins une partie des particules présentes dans ledit flux gazeux.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la sortie de flux gazeux de la cavité comprend des première et seconde gaines d'évacuation comprenant chacune des première et seconde extrémités, chaque première extrémité étant reliée à la cavité, et chaque seconde extrémité étant reliée à un noeud commun dont la sortie est connectée au brûleur, chaque gaine d'évacuation comprenant un volet et une vis sans âme, propre à dépoussiérer sur commande la gaine associée, le volet de la gaine à dépoussiérer étant fermé tandis que le volet de l'autre gaine étant ouvert pour l'évacuation des gaz de thermolyse. En pratique, les volets sont fermés en alternance. Ainsi, lorsque l'une des gaines d'évacuation est en service, l'autre est obturée afin de permettre la séquence de ramonage indispensable pour son nettoiement.
La présente invention a également pour objet un four dont l'introduction des déchets dans la cavité est améliorée.
Selon une autre caractéristique du four dans lequel des moyens d'introduction de déchets sont propres à recevoir, rendre compacts et enfourner les déchets à traiter dans l'interface d'entrée de la cavité en empêchant toute entrée d'air dans la cavité, l'interface d'entrée de la cavité comprend au moins des première et seconde entrées, et les moyens d'introduction de déchets comprennent des premier et second canaux d'introduction reliés respectivement aux première et seconde entrées de la cavité, des moyens formant presse pour rendre compacts et pousser les déchets dans les premier et second canaux d'introduction, et des moyens de commande propres à commander de façon décalée le compactage et l'enfournement des déchets dans les première et seconde entrées de la cavité, tout en conservant l'étanchéité de la cavité .
Avantageusement, la commande décalée du compactage et de l'enfournement des déchets dans les deux entrées de la cavité réduit l'effet de temps mort des retours en arrière des moyens d'introduction, ce qui permet une introduction quasi continue des déchets dans la cavité, et par conséquent un accroissement du débit des déchets traités.
Un tel dispositif a aussi l'avantage d'augmenter le débit des déchets traités sans augmenter le diamètre du canal d'introduction et ainsi sans engendrer d'éventuelles entrées d'air dans la cavité.
L'introduction quasi continue des déchets permet aussi d'alimenter le brûleur en débit gazeux constant, ce qui évite le dégazage séquentiel des déchets. Très avantageusement, les deux canaux d'introduction sont reliés l'un à l'autre par un canal de purge d'air afin d'améliorer encore l'étanchéité de l'introduction des déchets dans la cavité.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque canal d'introduction comprend des première et seconde extrémités, la première extrémité étant reliée à l'entrée associée de la cavité et comprenant une guillotine obturant sur commande ladite entrée de la cavité, et la seconde extrémité logeant un mécanisme à poussoir propre à se déplacer bidirectionnel- lement sur commande dans le canal d'introduction pour pousser les déchets vers la guillotine associée, et les moyens de commande sont propres à commander en synchronisme le déplace- ment du mécanisme à poussoir et l'ouverture/fermeture de la guillotine.
Avantageusement, la partie supérieure de chaque canal d'introduction comprend une trappe pour recevoir les déchets.
En pratique, chaque canal d'introduction est sensiblement parallélépipédique et sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la cavité.
La présente invention a également pour objet un four de thermolyse comprenant en outre un poste de récupération des matières solides carbonées issues de la cavité de thermolyse, ledit poste de récupération comprenant un canal d'évacuation formant siphon/écluse, ledit canal d'évacuation comprenant un bac de réception relié à la cavité, au bas duquel s'accumulent les matières solides carbonées sous la forme d'un bouchon étanche à l'air, et un mécanisme de reprise propre à conduire les matières solides carbonées ainsi accumulées vers un poste de séparation et de lavage.
Avantageusement, le poste de séparation et de lavage associé au poste de récupération comprend un tambour perforé propre à tourner dans un bac de décantation et de lavage, notamment afin de délivrer un mélange d'eau et de matières solides carbonées valorisables.
Avantageusement, le poste de séparation et de lavage est en outre relié à des moyens de traitement des eaux comprenant une pluralité de bacs de décantation et de lavage reliés les uns aux autres et contenant chacun une solution de lavage de concentration choisie, différente et décroissante d'un bac à l'autre, ainsi que des pompes et des électrovannes commandées par salimètres et contacteurs de niveau, afin de purger la solution de lavage d'un bac ayant une concentration supérieure à un seuil prédéterminé dans le bac précédent, tandis que le niveau de la solution de lavage dudit bac est maintenu constant en l'alimentant avec la solution de lavage moins concentrée du bac suivant.
La présente invention a également pour objet une utilisation en four verrier des matières solides carbonées ainsi obtenues à l'aide du four du type mentionné ci-avant.
D'autres caractéristiques et avantages de l'installation apparaîtront à la lumière de la description détaillée ci- après, et des dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'une installation de thermolyse selon l'invention;
- les figures 2A à 2D représentent schématiquement le poste d'introduction des déchets à double entrée selon l'invention;
- la figure 3 est une vue de dessous des deux canaux d'introduction des déchets selon l'invention;
- la figure 4 est une vue en perspective de la double sortie des gaz de thermolyse selon l'invention;
- la figure 5 est une vue en coupe de la double sortie des gaz décrite en référence à la figure 4; - la figure 6 est une vue d'une vis sans âme logée dans une gaine d'évacuation du flux gazeux résultant de la thermolyse selon 1 ' inventio ;
- la figure 7 est une courbe qui illustre l'efficacité du dépoussiéreur selon l'invention; et
- la figure 8 est une vue en coupe du poste de récupération et de séparation des matières solides carbonées issues du four de thermolyse selon l'invention.
Les dessins comprennent des éléments de caractères certains qui peuvent servir à mieux comprendre la description de l'invention et, le cas échéant, à la définition de celle-ci.
En référence à la figure 1, une installation de thermolyse de déchets comprend en général un poste de réception et de broyage des déchets REC, un poste de séchage SEC, un poste de thermolyse THE et un poste de récupération REP et de lavage LAV des matières solides carbonées issues du poste de thermolyse.
Le poste de réception REC comprend une fosse 2 dans laquelle sont déversés les déchets à traiter, transportés par exemple par camions 4. Avantageusement, les déchets sont broyés pour ramener le volume à traiter à une dimension plus homogène. Par exemple, un pont roulant 6 prélève les déchets contenus dans la fosse 2 pour les acheminer dans un broyeur 8. Les mailles du broyeur 8 sont par exemple de 100 à 150 mm pour favoriser le transport et les échanges de chaleur dans le procédé de thermolyse que l'on décrira plus en détail ci- après .
Avantageusement, les déchets encombrants (barres de métal, tuyauterie) sont écartés 10. Les déchets broyés issus du broyeur 8 sont déversés dans une fosse 12. Un tapis de transfert 14 achemine les produits broyés 12 vers le poste de séchage SEC. La fosse 12 fait office de tampon entre le broyeur 8 et le tapis de transfert 14 qui assure une alimentation constante d'un sécheur rotatif 20 dont le rôle est de supprimer une grande partie de vapeur d'eau contenue dans les produits à traiter afin d'augmenter leur PCI (pouvoir calorifique inférieur). En pratique, avant de rentrer dans le sécheur, les déchets sont susceptibles d'être triés magnétiquement afin d'éliminer les métaux ferreux 16. Ce tri magnétique peut être envisagé après thermolyse.
Il est à noter que dans le cas d'un traitement de produit industriel sec, cette phase de séchage peut être supprimée, les déchets entrant alors directement dans la trémie du four de thermolyse que l'on décrira ci-après.
Le séchage des déchets se fait dans une enceinte rotative 22, par mise en contact avec un flux d'air chaud 24 provenant du poste de réception REC. Cet air chaud 24 est réchauffé au passage d'un échangeur de chaleur de type gaz/gaz 30 dont le flux chauffant 32 provient du poste de thermolyse THE.
La fosse de réception 2 est mise en dépression, ce qui évite toute propagation de poussière et d'odeurs désagréables à l'ouverture des portes pendant le déchargement des camions 4.
Avant l'entrée du sécheur 20, il peut être avantageusement prévu un déchiqueteur (non représenté) de sacs en matière plastique.
La séparation des produits secs et de la vapeur d'eau chargée de gaz issu du séchage se fait ensuite par l'intermédiaire d'un séparateur (enceinte cyclonique) 40 propre a séparer les produits solides des produits gazeux.
Le poste séparateur 40 comprend une entrée 42 recevant les déchets issus du poste de séchage SEC, une première sortie 44 délivrant les déchets solides et une seconde sortie 46 délivrant les déchets gazeux. Le poste de thermolyse THE comprend un four de thermolyse comportant une cavité 50 étanche à l'air, cylindrique, et de préférence tournant autour de son axe longitudinal. Le four de thermolyse comprend en outre une enveloppe 60 entourant ladite cavité 50.
Des moyens d'introduction de déchets 70 reçoivent les déchets à traiter issus de la sortie 44 du poste séparateur 40. Les déchets ainsi reçus sont ensuite compactés et enfournés ainsi compactés dans la cavité en y empêchant toute entrée d'air dans la cavité.
Le chauffage du four de thermolyse est assuré par au moins un brûleur 80 possédant une première entrée 82 recevant les déchets gazeux 85 issus de la sortie 46 du séparateur 40, une seconde entrée 84 recevant le flux gazeux issu de la sortie 54 de la cavité 50, et une sortie 86 délivrant un flux gazeux de combustion dans l'enveloppe 60 qui entoure la cavité 50. Ce flux gazeux est dit de combustion dans la mesure où il est destiné à mettre à une température choisie les déchets introduits dans ladite cavité 50 pour réaliser la thermolyse desdits déchets.
Les flux gazeux résultant du séchage 85 et de la thermolyse 54 sont utilisés avantageusement comme comburants du brûleur 80, ce qui permet d'obtenir un fonctionnement sensiblement autotherme.
L'installation est complétée par un échangeur de chaleur 90 de type gaz/gaz possédant, au secondaire, un flux chauffé allant de la seconde sortie 46 du poste séparateur 40 à la première entrée 82 du brûleur, et au primaire, un flux chauffant provenant de la sortie 66 de la double enveloppe 60 du four de thermolyse THE.
La chambre de combustion contenant le brûleur 80 est avantageusement garnie de réfractaire. Le brûleur 80 est, de type bas N0χ par exemple, et capable d'assurer une température de 1500°C au niveau de la flamme et de 1000 à 1100°C à la sortie 86.
Il est à remarquer que l'installation selon l'invention élimine toute pollution due aux dioxines, NOχ et composés aromatiques.
De par sa composition, le mélange gazeux issu de la thermolyse 54, maintenu à une température supérieure à 300°C (pour éviter la condensation des hydrocarbures), peut être brûlé dans le brûleur 80 sans traitement préalable, dans la mesure où il ne contient pas d'agent polluant.
En pratique, seul le mercure vaporisé pendant le séchage nécessite un système de captation. Par exemple en référence à la figure 1, un système de captation 550 est installé avant rejet 560 vers l'extérieur. Ce système 550 est par exemple composé d'un équipement de charbon actif sur lequel viennent se fixer les particules de mercure.
La Demanderesse s'est posée le problème d'améliorer encore l'installation décrite en référence à la figure 1, notamment en ce qui concerne l'introduction des déchets dans la cavité afin d'améliorer le débit des déchets traités.
En référence aux figures 2A à 2D et 3 selon l'invention, la cavité 50 comprend des première et seconde entrées 51 et 53 pour déchets.
Les moyens d'introduction de déchets 70 comprennent des canaux d'introduction 72 et 74 reliés respectivement aux entrées 51 et 53 de la cavité.
Le canal 72 comprend des extrémités 71 et 75 tandis que le canal 74 comprend des extrémités 73 et 77. L'extrémité 71 est reliée à l'entrée 51 de la cavité. L'extrémité 73 est reliée à l'entrée 53. Une guillotine 76 logée dans le canal 72 obture sur commande l'entrée 51 de la cavité. Une guillotine 78 logée dans le canal 74 obture sur commande l'entrée 53 de la cavité. Chaque canal loge un mécanisme à poussoir 79,81, (par exemple de type piston ou vérin) propre à se déplacer bidirectionnellement sur commande dans le canal associé pour pousser les déchets vers la guillotine obturant l'entrée associée de la cavité.
Des moyens de commande (non représentés) sont propres à commander le déplacement du mécanisme à poussoir et l'ouverture/fermeture de la guillotine de chaque canal d'introduc- tion pour permettre, de façon décalée, l'introduction de ballots compactés et étanches dans la cavité.
En pratique, la partie supérieure de chaque canal d'introduction comprend une trappe 85, 87, disposée en regard de la trémie 83 de réception des déchets.
De plus, chaque canal d'introduction comprend un vérin 89,91 perpendiculaire aux vérins 79 et 81 pour aider le compactage des déchets sous la forme de ballots étanches .
En pratique, chaque canal d'introduction est sensiblement parallélépipédique et sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la cavité.
L'acheminement des déchets à traiter dans la trémie de réception 83 comprend par exemple un premier tapis monodirectionnel 95 déversant les déchets sur un second tapis bidirectionnel 97 agencé pour déverser les déchets dans la trappe 85, 87 respective des canaux d'introduction.
Avantageusement, les deux canaux d'introduction sont reliés l'un à l'autre par un canal 88 propre à réaliser une purge d'air, afin d'améliorer encore l'étanchéité de l'introduction des déchets dans la cavité.
En référence à la figure 3, le piston 81 est en position avant tandis que le piston 79 est en position arrière. Les déchets 96 sont bruts (non compactés) lorsque le piston est en position arrière tandis qu'ils sont compactés lorsque le piston est en position avant.
La Demanderesse s'est aussi posée le problème de résoudre l'accumulation des particules fines dans la gaine d'évacuation des gaz résultant de la thermolyse.
En référence aux figures 4 à 6, il est prévu de loger dans la ou les gaines d'évacuation du flux gazeux résultant de la thermologie un dispositif dépoussiéreur.
Le dispositif dépoussiéreur est constitué d'une vis sans âme 117 insérée dans la gaine GA d'évacuation du flux gazeux. Le diamètre extérieur de la vis est sensiblement égal au diamètre intérieur de la gaine, en laissant un léger jeu de quelques millimètres. Par exemple, un jeu de 4mm au total convient parfaitement dans le cadre d'une gaine de 20 centimètres de diamètre. La vis sans âme 117 est constituée à l'origine par un fer plat de section rectangulaire auquel on a donné une forme hélicoïdale selon un certain pas. La dimension la plus importante de la section du fer plat forme un angle de 90° par rapport à la génératrice intérieure de la gaine d'évacuation.
La vis sans âme 117 occupe un espace annulaire. Elle laisse libre la zone centrale de la gaine GA. La largeur des spires et le pas de la vis sont calculés en fonction des poussières à capter et de l'analyse qualitative de la configuration d'écoulement du gaz.
Avantageusement, la vis sans âme est renforcée longitudinale- ment, notamment à proximité du moteur d'entraînement MO, afin d'éviter une torsion de la vis lors de sa rotation.
La géométrie hélicoïdale de la vis induit un courant tangen- tiel en rotation autour de l'axe de la gaine d'évacuation. Dans la zone centrale libre, la géométrie du dépoussiéreur ne force pas le gaz à acquérir un écoulement tangentiel. Cette configuration d'écoulement est stable et constitue une configuration d'écoulement établi. Les contraintes de cisaillement (frottement entre couches périphériques) sont fonction de la masse volumique du fluide et de la viscosité cinématique du même fluide. L'écoulement hélicoïdal établi entraîne un désengagement des poussières sous l'effet de la force centrifuge. Ces particules sont piégées par la vis 117 formant dépoussiéreur. L'efficacité du dépoussiéreur est fonction de la classe des particules selon la courbe décrite en référence à la figure 7.
L'intérêt du dispositif dépoussiéreur selon l'invention réside dans son efficacité pour piéger les poussières de granulométrie supérieures à 2μ. Le flux de poussière inférieur à 2μ est très faible et n'a pas d'effet sur le fonc- tionnement de l'installation en aval de la vis selon le sens de propagation du flux gazeux résultant de la thermolyse FI.
Afin de ne pas gêner le fonctionnement de l'installation, l'équipement de dépoussiérage est doublé. Une première gaine d'évacuation est adaptée sur la boîte arrière 49 du four afin d'assurer l'écoulement du gaz. Quand le piégeage a atteint sa valeur de référence, une commande automatique ou manuelle met en rotation la vis hélicoïdale qui occupe l'intérieur de la gaine d'évacuation par l'intermédiaire d'un mécanisme d'entraînement MO afin de ramener les poussières piégées dans le four selon le sens F2 , contraire au sens de propagation des gaz FI. Cette opération est précédée par l'obturation de la canalisation à l'aide d'un volet motorisé. La commande de ces deux opérations peut être automatisée en les plaçant sous la dépendance d'un pressostat différentiel mesurant la variation de la perte de charge après dépoussiérage.
Afin de ne pas perturber le fonctionnement de l'installation, la mise en route de l'opération ramonage dans la première gaine d'évacuation est précédée de la mise en service de la seconde gaine d'évacuation parallèle à la première, en commandant impérativement l'ouverture du volet motorisé équipant cette seconde gaine. La séquence de piégeage des poussières peut alors s'établir dans la seconde gaine, jusqu'à atteindre la valeur de référence qui déclenchera une nouvelle séquence de ramonage identique à la précédente.
Par ce moyen, et le passage alternatif d'une gaine d'évacua- tion à l'autre, on obtient un fonctionnement en continu, sans modification sensible du flux gazeux résultant de la thermolyse.
Ce dispositif très efficace pour dépoussiérer des gaz à faible vitesse d'écoulement, permet de retenir entre 98 et 99% des poussières. Seuls des aérosols dont la taille est inférieure à 2μ peuvent échapper à la récupération (figure 7).
En référence aux figures 4 et 5, des modifications sont apportées selon l'invention à la sortie des gaz 54 de la cavité 50 reliée à l'entrée 84 du brûleur 80. Selon l'invention , cette sortie 54 comprend au moins deux gaines d'évacuation 102 et 104.
La gaine d'évacuation 102 comprend des extrémités 103 et 105, tandis que la gaine d'évacuation 104 comprend des extrémités 107 et 109. Les extrémités 103 et 107 sont couplées à la partie fixe (sur la face avant) de la boîte arrière 49 du four 50 contenant les matières solides carbonées MSC issues de la thermolyse. Les extrémités 105 et 109 sont reliées à un noeud commun 110 dont la sortie 112 est connectée à l'entrée 84 du brûleur 80.
En référence à la figure 6, les extrémités 103 et 107 des gaines GA sont couplées à la partie supérieure (sur le dessus) de la boîte arrière 49 du four.
Chaque gaine d'évacuation comprend un volet 114 et un méca- nisme de dépoussiérage individuel de gaine 116. Le volet 114 de la gaine à dépoussiérer est mis en position fermée, tandis que le volet de l'autre gaine est mis en position ouverte pour l'évacuation des gaz de thermolyse pendant le dépoussiérage de la gaine à dépoussiérer. En référence à la figure 5, le mécanisme de dépoussiérage 116 comprend une vis sans âme 117 logée à l'intérieur de la gaine.
En variante, le mécanisme de dépoussiérage comprend un mécanisme de soufflage à l'aide d'un gaz neutre ou un mécanisme propre à engendrer un choc vibratoire sur la gaine à dépoussiérer.
L'invention met ainsi en jeu deux sorties de gaz et deux systèmes de séparation de poussière, un sur chaque gaine d'évacuation.
En pratique, lorsque la perte de charge en raison de la poussière déposée augmente au-dessus d'une certaine limite affichée sur un pressostat de commande (non représenté), une action est donnée sur un volet 114 motorisé pour permettre l'évacuation sur la deuxième gaine. Ce nettoyage de la gaine d'évacuation encrassée peut ainsi s'opérer automatiquement par mise en rotation de la vis 117.
La longueur de la conduite horizontale est de plusieurs mètres, par exemple 6, et la longueur de la vis sans âme est de plusieurs mètres, par exemple 3.
La vis sans âme engendre un écoulement hélicoïdal en spirale et joue un rôle de centrifugation. De plus, l'écoulement en spirale modelé par la vis se maintient sur une bonne partie de la section rectiligne de la conduite dépourvue de la vis, et continue à jouer son rôle de centrifugation malgré l'absence de la vis. Il en résulte que l'efficacité globale du dépoussiéreur est peu affectée par l'allongement de la vis. Ainsi, prolonger la vis tout le long de la conduite ne servirait, dans l'hypothèse la plus probable, qu'à récupérer en totalité les particules dont la taille se situe entre 1,5 μ et 2,5μ, qui ne représentent que moins de 2% de la masse totale de particules incidentes (figure 7). De plus, celles- ci ont toutes les chances d'être en grande partie récupérées par l'écoulement tourbillonnaire qui se maintient sur la longueur droite, en aval de la vis.
Le rayon de la gaine d'évacuation peut être égal à 0,1m et le pas de la vis peut être de l'ordre de 0,06m. En variante, dans le cas d'un débit de déchets plus élevé, le rayon de la gaine d'évacuation peut être de 0,185m et le pas peut être de 0,12m.
En référence à la figure 8, l'installation de thermolyse comprend un poste de récupération REP des matières solides carbonées MSC issues de la cavité 50, après thermolyse des déchets .
Selon l'invention, le poste de récupération REP comprend un canal d'évacuation 200 formant siphon/écluse et connecté à la partie fixe du fond de la sortie du four 49.
Le canal d'évacuation 200 comprend un bac de réception 202, incliné de bas en haut et au bas duquel s'accumule les matières solides carbonées MSC sous la forme d'un bouchon étanche à l'air.
Un mécanisme de reprise 204 (de type vis par exemple) conduit, de bas en haut, les matières solides carbonées MSC ainsi accumulées vers un autre poste de séparation SP et de lavage pour séparer les inertes IN et le mélange d'eau et de matières solides carbonées KK.
Avantageusement, le canal d'évacuation 200 comprend un tambour 206 perforé propre à tourner dans un bac de décantation 208 dont la sortie 210 est connectée au poste de traitement des eaux LAV que l'on décrira plus en détail ci- après .
Cette sortie 210 délivre le mélange d'eau et de matières solides carbonées KK dont la valorisation sera décrite ci- après . La partie fixe du fond de la sortie du four 49 (figures 4,5 et 8) comprend par exemple deux vannes/guillotines actionnées par un vérin hydraulique pneumatique ou mécanique assurant l'étanchéité du four en sortie du produit MSC.
Nous faisons référence à nouveau à la figure 1, les matières solides MSC sortant du poste de thermolyse THE sont, selon l'invention, lavées et séparées dans le dispositif REP décrit en référence à la figure 8, en inertes IN d'un côté et en mélange d'eau et de solides carbonés KK de l'autre côté. Le mélange d'eau et de matières solides carbonées KK, issu de la sortie 210, est récupéré dans une série de bacs 300, pour laver les matières KK et les débarrasser des polluants fixés sur les particules des carbones sous forme de chlorure ou sulfate.
Après décantation et lavage, les fines particules de carbone sont reprises et véhiculées par voie humide par l'intermédiaire d'une pompe péristaltique 400 vers un sécheur à bande 402 éliminant ainsi une grande partie de l'eau contenue dans les matières solides carbonées KK issues de la thermolyse.
Les égouttures 404 du sécheur à bande 402 sont ensuite renvoyées vers la chaîne de lavage des solides carbonés.
La partie carbone PC est dirigée vers un sécheur micron 500 auto-alimenté par les gaz 510 provenant des échangeurs de chaleur 90 et 30 mentionnés ci-avant. Les matières solides carbonées KK sont stockées 600 et transportées 602 vers un lieu d'utilisation choisi.
Les eaux de lavage des solides carbonés sont traitées par exemple par compression mécanique de vapeur dont le fonctionnement est le suivant.
Les eaux issues du bac de lavage primaire 302 sont dirigées vers un évaporateur 304 quand leur concentration en sel dissous atteint une valeur de référence. Elles sont maintenues en température par le circuit d'eau permanent du bac primaire, celui-ci étant chauffé par le flux de solides carbonés KK provenant du four de thermolyse.
Des pompes et des électrovannes commandées par salimètres et contacteurs d'eau sont prévues pour purger la solution de lavage d'un bac ayant une concentration supérieure à celle du bac précédent, tandis que le niveau de la solution de lavage dudit bac est maintenu constant en l'alimentant avec la solution de lavage moins concentrée du bac suivant.
La vapeur d'eau présente dans 1 'évaporateur 304 est extraite en continu par un compresseur 306 et dirigée vers un condenseur 308. La température du condenseur 308 est maintenue en permanence en dessous du point de rosée de la vapeur d'eau à la pression de consigne du condenseur par circulation d'eau du dernier bac de rinçage 305. Les condensats à récupérer sont recyclés périodiquement vers le dernier bac de rinçage 305 dont la concentration est plus faible que le bac précédent.
Les sels et/ou saumures 310 sont extraits périodiquement de 1 'évaporateur 304. L'extraction est réalisée par gravité au travers d'un sas dans le cas de saumure ou par une vis placée dans le sas dans le cas de sel cristallisé.
Un des avantages de la présente invention est aussi de ne pas consommer d'eau 320 puisque, après traitement, les eaux générées par le système, que ce soit après sécheur ou après condensation par évaporation, sont recyclées. De ce fait, la quantité d'eau utilisée dans le procédé étant excédentaire, une décompression est nécessaire. Cette opération étant faite après le traitement d'eau, les volumes d'eau évacués au réseau sont donc non polluants.
Les matières solides carbonées KK issues de la thermolyse ainsi traitées et séchées sont susceptibles de devenir un combustible récupérable et valorisable, à pouvoir calorifique élevé. Ces matières solides carbonées sont susceptibles d'être stockées et transportées vers un lieu d'utilisation qui peut être de plusieurs types. Par exemple, foyer cyclone à cendre fondue permettant de vitrifier les cendres et de piéger les métaux lourds contenus dans le carbone, ou lit fluidisé.
Une autre utilisation peut être envisagée au titre de la présente invention. Elle consiste à utiliser les matières solides carbonées en four verrier dans lequel le produit prend son intérêt dans deux fonctions essentielles qui sont le chauffage du four et la vitrification de la partie cendreuse qui permet d'obtenir des céramiques.
La qualité des produits obtenus (gaz et matières solides carbonées ou coke) dépend essentiellement des choix des moyens de contrôle/commande, ainsi que de leur emplacement dans la chaîne de thermolyse.
Ces moyens de contrôle/commande sont (pour la chambre de combustion) les éléments suivants :
- un capteur de température haute dans les gaz de combustion (1100°C);
- un capteur de pression dans la conduite des gaz de combus- tion;
- un transmetteur d'indication de pression des gaz de combustion;
- une prise d'échantillons sur les gaz de combustion;
- un analyseur d'oxygène raccordé à la prise de l'échantillon des gaz de combustion;
- un contacteur de température très basse, dans les gaz de combustion (par exemple inférieure à 850°C) pour activer une séquence de sécurité correspondant à l'ouverture de l'alimentation du brûleur en combustible extérieur pour maintenir la combustion à un niveau conforme à la législation, c'est-à- dire par exemple 850 °C;
- un contacteur de température très haute dans les gaz de combustion (par exemple supérieur à 1250°C) qui amorce une séquence de sécurité qui consiste à arrêter l'enfournement des déchets dans le four de thermolyse. Cette séquence de sécurité correspond aussi à la fermeture de l'alimentation du brûleur en combustible extérieur et à l'ouverture d'un conduit d'air de refroidissement des gaz;
- un transmetteur d'indication de pression agissant sur le régulateur de vitesse du ventilateur aval 31 disposé en sortie des échangeurs 30 et 90; et
- un régulateur de vitesse de rotation du ventilateur aval 31.
Les organes de contrôle/commande de fonctionnement du four de thermolyse sont les éléments suivants :
- un capteur de température de la peau du cylindre rotatif (cette température ne doit pas dépasser 700°C);
- une alarme de très haute température de peau du cylindre rotatif actionnant une procédure de sécurité.
Par exemple, le procédé de sécurité se caractérise par les étapes suivantes :
- un arrêt de l'alimentation du four en déchets;
- fermeture de 1 ' alimentation en combustible extérieur du brûleur;
- ouverture de la dérivation (by-pass) d'entrée d'air de refroidissement des fumées; - arrêt de l'unité, si non rétablissement de la situation normale de fonctionnement.
L'installation de régulation comprend en outre trois capteurs de température de peau du cylindre placés sur les différentes sections du cylindre ainsi que des capteurs de température des fumées en sortie du four, des capteurs de température des solides carbonés en sortie du four et des capteurs de pression à l'intérieur du four.
La thermolyse permet de s'affranchir des dispositifs lourds de traitement des fumées . Elle présente un réel intérêt par rapport à l'incinération par sa simplicité de mise en oeuvre et les économies qu'elle permet de faire en comparaison d'autres installations de même puissance.
Le système de dépoussiérage (vis sans âme) selon l'invention peut s'appliquer à toute conduite de transport de gaz chargés en particules solides . La vis sans âme s ' applique principale- ment dans les cas où les vitesses de transport sont faibles (inférieures à 8 m/s) et/ou les températures des gaz sont élevées.
A titre d'exemple, on peut citer : - conduites de fumées de combustion;
- canalisations d'évacuation d'air de transport de granulats;
- conduite se transport de fines de charbon.
L'utilisation du système de dépoussiérage peut s'envisager soit en substitution, soit en complément, en amont de systèmes de filtration classiques (filtres balistiques, filtres à manches, cyclones, etc).
La présente invention trouve d'autres applications que la thermolyse des déchets urbains/industriels telles que le traitement de biomasse ou la résorption thermique de terres polluées.

Claims

Revendications
1. - Four de thermolyse, notamment de déchets urbains et/ou industriels, du type comprenant :
- une cavité (50) étanche à l'air, comprenant une interface d'entrée pour introduire des déchets dans ladite cavité (50) et une sortie (54) de flux gazeux résultant de la thermolyse;
- une chambre de combustion (60) entourant la cavité (50); et
- au moins un brûleur (80) possédant une entrée (84) reliée à la sortie (54) de la cavité et une sortie (86) propre à délivrer un gaz de combustion dans la chambre de combustion (60);
caractérisé en ce que la sortie de flux gazeux de la cavité (54) comprend au moins une gaine d'évacuation (GA) comprenant une première extrémité reliée à la cavité et une seconde extrémité reliée au brûleur (80), la gaine (GA) étant propre à loger une vis sans âme (117) , apte à capter au moins en partie les poussières de solides carbonés présentes dans le flux gazeux résultant de la thermolyse et à tourner, sur commande, afin de renvoyer dans la cavité du four les poussières ainsi captées.
2. - Four selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la vis sans âme comprend des spires hélicoïdales dont la largeur et le pas sont choisis en fonction d'une vitesse moyenne d'évacuation du flux gazeux résultant de la thermolyse pour piéger au moins une partie des particules présentes dans ledit flux gazeux.
3. - Four selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la sortie de flux gazeux de la cavité (54) comprend des première et seconde gaines d'évacuation (102, 104) comprenant chacune des première et seconde extrémités, chaque première extrémité étant reliée à la cavité, et chaque seconde extrémité étant reliée à un noeud commun (110) dont la sortie est connectée au brûleur (80) de la chambre de combustion, chaque gaine d'évacuation comprenant un volet (114) et une vis sans âme (116), propre à dépoussiérer sur commande la gaine associée, le volet (114) de la gaine à dépoussiérer étant fermé tandis que le volet (114) de l'autre gaine étant ouvert pour l'évacuation des gaz de thermolyse.
4. Four selon la revendication 3 , caractérisé en ce que les volets (114) sont fermés en alternance.
5. Application de la vis sans âme en tant que dépoussiéreur selon l'une des revendications 1 à 4 pour toute conduite de transport de gaz chargés en particules solides.
6. - Four selon l'une des revendications précédentes, dans lequel des moyens d'introduction de déchets sont propres a recevoir, rendre compacts et enfourner les déchets à traiter dans l'interface d'entrée de la cavité en empêchant toute entrée d'air dans la cavité, caractérisé en ce que l'interface d'entrée de la cavité (50) comprend au moins des première et seconde entrées (51,53), et en ce que les moyens d'introduction de déchets comprennent des premier et second canaux d'introduction (72,74) reliés respectivement aux première et seconde entrées (51,53) de la cavité, des moyens formant presse (79,81) pour rendre compacts et pousser les déchets dans les premier et second canaux d'introduction (72,74), et des moyens de commande propres à commander de façon décalée le compactage et l'enfournement des déchets dans les première et seconde entrées (51,53) de la cavité, tout en conservant l'étanchéité de la cavité.
7. - Four selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque canal d'introduction (72,74) comprend des première et seconde extrémités (71,75, 73,77), la première extrémité (71,73) étant reliée à l'entrée (51,53) associée de la cavité et comprenant une guillotine (76,78) obturant sur commande ladite entrée de la cavité, et la seconde extrémité (75,77) logeant un mécanisme à poussoir (79,81) propre à se déplacer bidirectionnellement sur commande dans le canal d'introduction pour pousser les déchets vers la guillotine associée, et en ce que les moyens de commande sont propres à commander le déplacement du mécanisme à poussoir et l'ouverture/fermeture de la guillotine de chaque canal d'introduction.
8. - Four selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la partie supérieure de chaque canal d'introduction comprend une trappe (85,87) pour recevoir les déchets.
9. - Four selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une poste de récupération de matières solides carbonées (MSC) issues de la cavité de thermolyse, ledit poste de récupération (REP) comprenant un canal d'évacuation (200) formant siphon/écluse, ledit canal d'évacuation (200) comprenant un bac de réception (202) relié à la cavité, au bas duquel s'accumulent les matières solides carbonées (MSC) sous la forme d'un bouchon étanche à l'air, et un mécanisme de reprise (204) propre à conduire les matières solides carbonées (MSC) vers un poste de séparation et de lavage (206).
10. - Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que le poste de séparation et de lavage associé au poste de récupération (REP) comprend un tambour perforé (206) propre à tourner dans un bac de décantation et de lavage (208).
11. - Four selon la revendication 10, caractérisé en ce que le tambour perforé est propre à délivrer un mélange d'eau et de matières solides carbonées valorisables (KK).
12. - Four selon la revendication 10, caractérisé en ce que le poste de séparation et de lavage (206) est relié à des moyens de traitement des eaux (LAV) comprenant une pluralité de bacs de décantation et de lavage (300) reliés les uns aux autres et contenant chacun une solution de lavage de concentration choisie, différente et décroissante d'un bac à l'autre, ainsi que des pompes et des électrovannes commandées par salimètres et contacteurs de niveau, afin de purger la solution de lavage d'un bac ayant une concentration supérieure à un seuil prédéterminé dans le bac précédent tandis que le niveau de la solution de lavage dudit bac est maintenu constant en l'alimentant avec la solution de lavage moins concentrée du bac suivant.
13. - Utilisation en four verrier des matières solides carbonées ainsi obtenues selon l'une des revendications 9 à 12.
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