FR2482946A1 - Procede et dispositif pour calciner une boue contenant du carbonate de calcium - Google Patents
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Abstract
A.PROCEDE ET DISPOSITIF POUR CALCINER UNE BOUE OU LESSIVE RESIDUAIRE CONTENANT DU CARBONATE DE CALCIUM, OBTENU COMME RESIDU D'UN PROCEDE DE FABRICATION INDUSTRIEL. B.L'ECUME OU LA LESSIVE A CALCINER EST D'ABORD GRANULEE ET LE GRANULE OBTENU EST CALCINE A L'ETAT FLUIDIFIE, EN DEUX OU PLUSIEURS ECHELONS A DES DEGRES DE TEMPERATURE DIFFERENTS 30, 31, 32 DANS UN DISPOSITIF A LIT FLUIDISE 9, DE PREFERENCE AVEC COMBUSTION DE SUBSTANCES ORGANIQUES. LA TEMPERATURE DU GRANULE A L'ECHELON DE TEMPERATURE MAXIMALE 32 EST EGALE OU SUPERIEURE A 880C, TANDIS QU'AUX ECHELONS PRECEDENTS 30, 31 LE GRANULE PRESENTE UNE TEMPERATURE PLUS BASSE QUE 880C. C.LE DEGAGEMENT DES GAZ A L'INTERIEUR DES PARTICULES DU GRANULE SE FAISANT LENTEMENT, EN PLUSIEURS ECHELONS, ELLES RESTENT ENTIERES ET LA FORMATION DE POUSSIERE EST TRES FAIBLE.
Description
La présente invention a pour objet un procédé pour calciner une boue ou
lessive résiduaire contenant du carbonate de calcium, cette boue ou lessive résiduaire étant
granulée au préalable. L'invention porte aussi sur un dis-
positif pour la réalisation de ce procédé. Dans certains procédés industriels, par exemple la fabrication de soude et de m9me lors de la purification du jus de sucre dans une raffinerie ou la fabrication de cellulose, on obtient souvent une boue ou écume, ou lessive résiduaire, contenant du carbonate de calcium. Pour éviter
le dépôt coûteux de ces déchets et pour réduire la consom-
mation de pierre à chaux, on a proposé de calciner ces
boues ou lessives résiduaires.
Dans les procédés connus pour calciner ces résidus liquides, on les transforme en solides, par exemple sous forme de granulés. Mais lors de leur réchauffement
à la température de calcination, il se dégage tant de pous-
sières que les appareils nécessaires pour la récupération
de la chaleur sont obstrués après très peu de temps.
La présente invention est fondée sur la décou-
verte récente que le dégagement des gaz lors du chauffage
des granulés endommage les particules qui le composent.
Les inventeurs ont donc cherché à rendre possible un chauf-
fage qui protège autant que possible les particules du
granulé.
Le but visé est atteint suivant l'invention dans le procédé précité, du fait que le granulé obtenu à partir des boues ou de la lessive résiduaire est calciné à l'état fluidifié, à des degrés de température échelonnés en deux ou plusieurs étages. St la température de l'étage
le plus élevé est utilement choisie de sorte qu'elle cor-
respond au degré de décomposition souhaité du carbonate
de calcium.
Il s'est avéré que le rendement atteint, dans un laps de temps donné, des valeurs utilisables en pratique, si ce degré de température maximal se situe autour de 8800C ou au-dessus, tandis que les autres degrés de température, échelonnés en conséquence, se situent au-dessous de 880C0. les particules du granulé sont particulièrement bien protégées si la température du granulé, aux échelons de température qui se suivent dans le sens de l'avance du
granulé, augmente d'un échelon à l'autre.
lia calcination se fait avantageusement avec
combustion de substances organiques.
L'écume de défécation des raffineries de sucre
contient déjà des substances organiques. Mais il est avanta-
geux d'additionner le granulé fluidisé, ou fluidifié de substances organiques, au moins à l'échelon de température
le plus élevé.
D'autre part, il est avantageux que, au moins à l'échelon avec la température la plus basse, les substances organiques contenues dans le granulé servent à elles seules
de combustible pour la calcination.
De préférence, du granulé additionnel est ajouté au granulé fluidifié aussi aux étages de température qui
suivent celui o règne la température la plus basse.
Pour la granulation et le séchage des écumes, etc...., on applique de préférence une température à laquelle les substances organiques ne passent pas encore à l'état gazeux. Lorsque l'écume ou la lessive résiduaire à calciner ne contient pas de substances organiques, il est avantageux d'additionner à tous les degrés de température
le granulé fluidifié de substances organiques comme combus-
tible pour la calcination.
Il est, en outre, avantageux d'introduire dans le granulé fluidifié le granulé additionnel criblé à une
grosseur de grain donnée.
Avantageusement, on opère pour la combustion
des substances organiques avec adjonction d'air stoechiomé-
trique ou un excédent d'air. Avantageusement, le gaz d'échap- pement provenant de l'échelon de température fonctionnant avec un excédent d'air est évacué par aspiration, séparément
des gaz d'échappement des autres étages de température.
Pour la réalisation du procédé de l'invention, on emploie avantageusement un dispositif à lit fluidifié subdivisé en deux ou plusieurs étages, dans le sens de
l'avance du granulé fluidifié.
De préférence, le dispositif à lit fluidifié
comporte une ou plusieurs vannes divisant le granulé fluidi-
fié, qui sont de préférence réalisées sous forme de vannes plongeantes. Avantageusement, le dispositif à lit fluidifié comprend une caisse d'alimentation d'air commune pour tous les étages de température, tandis que des dispositifs de réglage sont prévus pour l'addition de granulé et/ou de substances organiques au granulé déjà fluidifié. Et la caisse à gaz d'échappement du dispositif à lit fluidifié peut présenter utilement au moins une cloison séparant deux zones
de température différentes. Mais aussi la caisse d'alimen-
tation d'air du dispositif à lit fluidifié peut être sub-
divisée en des zones de température d'air variable.
Ci-dessous, l'invention sera expliquée plus en détail en référence au dessin annexé qui représente sous
forme schématique des exemples non limitatifs de réalisa-
tion de l'invention, et dans lequel - La figure 1 est un schéma d'une iinstallation
de calcination.
- Les figures 2 et 3 montrent chacune une autre forme de réalisation du dispositif à lit fluidisé ou
fluidifié, selon la figure 1.
L'installation montrée à la figure 1 pour la calcination d'une écume ou d'une lessive résiduaire contenant du carbonate de calcium comporte une conduite d'amenée 1 pour le fluide à traiter, par exemple l'écume de défécation d'une raffinerie de sucre. L'écume est granulée dans un granulateur 2. Le granulé est séché dan un séchoir 3 et passe
par l'intermédiaire d'un élévateur 4 dans un séparateur 5.
Le granulé criblé s'écoule dans un silo 6 d'o il est alimen-
té par un doseur 7 et des conduites 8 à un dispositif à lit fluidifié 9. Le granulé transformé en chaux calcinée dans ce dispositif à lit fluidifié est conduit par l'intermédiaire d'un autre doseur 10 dans un refroidisseur à lit suspendu 11
et, après son refroidissement, il est renvoyé par l'inter-
médiaire de la conduite 12 dans le circuit de fabrication
du sucre.
De l'air de travail est amené par une conduite 13, il est chauffé dans un échangeur de chaleur 14 et envoyé dans la caisse d'alimentation d'air 15 du dispositif à lit fluidifié 9. Le gaz d'échappement du séchoir à lit fluidifié 9, qui contient du gas carbonique, s'écoule par
l'intermédiaire d'un séparateur de poussière 16 dans l'échan-
geur de chaleur 14 et enfin, en passant par un autre échan-
geur de chaleur 17 et un séparateur de poussière 18, dans une conduite 19 qui ramène le gas dans le circuit du procédé
- de fabrication du sucre pour y être réutilisé.
Des substances organiques, dans l'exemple illustré du coke de déchet, passent par l'intermédiaire d'un silo 20 et d'un doseur 21 dans le dispositif à lit
fluidifié 9.
Le séchoir 3 est réalisé sous forme d'un séchoir à lit fluidifié. Il présente un serpentin de chauffage 22, disposé dans le lit suspendu. L'amenée d'air vers la caisse d'alimentation d'air du séchoir 3 passe par un échangeur de chaleur 23. Le serpentin 22 et l'échangeur de chaleur 23
sont chauffés par une conduite de vapeur 24.
Un séparateur de poussière 25 est prévu pour les gaz d'échappement du refroidisseur à lit suspendu 11; l'air usé s'échappe de ce séparateur 25 par une conduite 26 tandis que la poussière provenant du séparateur de poussière 25
passe dans la conduite 12.
L'air d'échappement du séchoir 3 sort, en passant
par un séparateur de poussière 27, dans l'atmosphère ambiante.
La poussière isolée dans le séparateur de poussière 27 passe dans le granulateur 2. Les particules grosses et fines mises à part dans le séparateur 5 retournent respectivement par
les conduites 28 et 29 également dans le granulateur 2.
Le granulé à traiter est calciné dans le dispo-
sitif à lit fluidifié 9 en au moins deux degrés de tempé-
rature, c'est-à-dire trois échelons 30, 31 et 32 dans l'exemple illustré par la figure 1, avec combustion des
substances organiques contenues dans le granulé, et au troi-
sième échelon de température 32 aussi avec combustion des substances organiques ajoutées par l'intermédiaire du
doseur 21.
La température pour l'échelon de température maximale doit 9tre choisie de telle façon qu'elle correspondeu
degré de décomposition souhaité du carbonate de calcium.
L'homme du métier connaît la relation entre ces deux facteurs.
Il s'est avéré qu'on peut obtenir un bon rendement en choi-
sissant pour l'échelon de température maximale une tempé-
rature d'au moins 8800C, c'est-à-dire la température néces-
saire pour la calcination complète.
Dans l'exemple d'exécution qu'on vient de décrire, l'échelon de température maximale 32 se situe à 930 C. Ies échelons de température 31 et 30 précédents dans le sens de l'avance du granulé à traiter, présentent une température inférieure à 880 C, c'est-à-dire une température
de 86000 C pour l'échelon 31 et de 8300C pour l'échelon 30.
la température augmente donc d'un échelon à l'autre dans le
sens de l'écoulement du granulé.
Dans le dispositif à lit fluidifié 9, la calcina-
tion est donc divisée en plusieurs phases, ce qui ralentit le dégagement de gaz dans les particules de granulé, de telle façon que les particules ne sont pas détruites. De plus, on sait bien que les particules de granulé sont traitées avec beaucoup de douceur dans un lit fluidifié. les particules ne se brisent donc pas et on observe à peine un dégagement
de poussière.
la conduite 8 fait entrer une partie du granulé non seulement dans la zone du premier échelon de température du dispositif à lit fluidifié mais aussi au deuxième échelon 31. Au dernier échelon de température 32, on ne fait
cependant pas entrer du granulé frais, pour que des particu-
les de granulé non encore complètement calcinées ne puissent pas sortir du dispositif-à lit fluidifié 9. Pour régler le degré de calcination aux différents échelons de température, on pourrait cependant alimenter par l'intermédiaire du doseur 21 aussi des matières organiques (coke) au deuxième
échelon de température 31 ou encore au premier échelon 30.
Pour que toutes les substances organiques conte-
nues dans le granulé entrent encore à l'état non consumé-
dans le dispositif à lit fluidifié 9, on travaille pendant la granulation et le séchage de l'écume etc... et lors du séchage du granulé dans le séchoir 3, à une température à laquelle les substances organiques ne passent pas encore à l'état gazeux, c'est-à-dire à une température comprise entre
et 20000.
le réglage du dispositif à lit fluidifié 9 est très simple si on applique pour la combustion des substances organiques un excédent d'air, si on maintient constante l'amenée d'air à la caisse d'alimentation d'air 15 et si on maintient également constante l'alimentation du granulé par le doseur 7 et la conduite 8. En réglant le doseur 21 pour l'addition des substances organiques au dernier échelon de température 32, on peut ajuster le degré de calcination du granulé, par exemple à la recalcination complète, à la
sortie du dispositif à lit fluidifié 9.
Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, la chambre à gaz d'échappement du dispositif à lit fluidifié 9 est également subdivisée. Les gaz d'échappement du troisième ou dernier échelon de température 32 sortent du dispositif à lit fluidifié par une conduite séparée 33 avec une part proportionnelle d'air plus importante, tandis que les gaz d'échappement des échelons de température 30 et 31 sont envoyés, par l'intermédiaire d'une conduite 34, dans le séparateur de poussière 16, avec un minimum de teneur en composants autres que du gaz carbonique et en conséquence
un pourcentage élevé de ce dernier.
le dispositif à lit fluidifié 9 illustré à la figure 3 sert à la calcination d'une lessive résiduaire contenant du carbonate de calcium mais ne contenant pas de substances organiques, par exemple une lessive résiduaire provenant de la fabrication de soude. le doseur 21 introduit par l'intermédiaire d'une conduite 35 à tous les échelons de température 30, 31 et 32 les substances organiques
nécessaires pour la production de la chaleur.
Dans tous les exemples d'exécution de l'invention, les échelons de température 30, 31 et 32 sont obtenus du
fait que le dispositif à lit fluidifié présente une ou plu-
sieurs (plus précisément deux) vannes 36, 37 qui divisent
le jet de granulé fluidifié. Comme on le distingue par-
exemple à la figure 1, ces vannes sont réalisées sous forme-
de vannes plongeantes, c'est-à-dire qu'elles libèrent un passage. La réalisation sous forme de vannes plongeantes permet un écoulement thermique depuis des échelons à tempé- rature plus élevée aux échelons à température plus basse, donc un flux dirigé dans le sens opposé à l'écoulement du
granulé fluidifié. La vanne 37 selon la figure 2est prolon-
gée vers le haut jusqu'à la couverture de la caisse à gas d'échappement du dispositif à lit fluidifié 9. Ce prolongement
constitue une cloison dans la caisse à gas d'échappement.
Claims (20)
1 - Procédé pour calciner une boue ou écume ou lessive résiduaire contenant du carbonate de calcium, cette écume ou lessive résiduaire étant granulée au préalable, caractérisé en ce que le granulé obtenu à partir de l'écume ou lessive résiduaire est calciné à l'état fluidifié en au moins deux échelons à degrés de température différents
(30, 31, 32).
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de chaleur des échelons de température (30, 31, 32) augmente d'un échelon à l'autre dans le sens
de l'écoulement du granulé.
3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'échelon de température avec la température maxi--
male (32) est choisi de telle façon qu'il correspond à un
degré de décomposition donné du carbonate de calcium.
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température à l'échelon de température maximale (32) est d'au moins 880 C, tandis que les températures des échelons précédents (30, 31) se situent au-dessous de
880 C0.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la calcination est effectuée avec combustion de
substances organiques.
6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins à l'échelon de température maximale (32)
le granulé fluidifié est additionné de substances organiques.
7 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'à tous les étages de température (30, 31, 32) des substances organiques sont ajoutées au granulé fluidifié,
en tant que combustible pour sa calcination.
8 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé
en ce qu'on opère, pour la combustion des substances organi-
ques, avec adjonction d'air stoechiométrique ou un excédent d'air. 9 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz d'échappement provenant de l'échelon de
température maximale (32) est évacué par aspiration, séparé-
ment des gaz d'échappement des autres étages de température.
- Procédé selon la revendication 5, caractérisé
en ce que le granulé contient des substances organiques.
11 - Procédé selon la revendication 10, caractéri-
sé en ce qu'au moins à 1'échelon avec la température la plus basse (30), les substances organiques contenues dans le gra-s
nulé servent à elles seules de combustible pour la calcina-
tion.
12 - Procédé selon la revendication 10, caractéri-
sé en ce qu'on applique pour la granulation et le séchage
des écumes, une température à laquelle les substances orga-
niques ne passent pas encore à l'état gazeux.
13 - Procédé selon là revendication 1, caractérisé
en ce que du granulé additDnnel est ajouté au granulé flui-
difié aussi aux étages de température qui suivent celui o
règne la température la plus basse.
14 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le granulé additionnel est introduit criblé à une
grosseur de grain donnée dans le granulé fluidifié.
- Procédé selon la revendication 14, caractérisé
en ce que les particules du granulé trop grosses ou trop fi-
nes, séparées du granulé criblé, sont ramenées dans le gra-
nulateur (2) de la lessive traitée.
16 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le granulé calciné est refroidi dans un refroi-
disseur à lit suspendu (11) à sa température de réutilisation, 248294e t11 et que la chaleur de sortie de ce refroidisseur est utilisée
pour sécher le granulé à calciner.
17 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz d'échappement dégagé lors de la calcination et contenant du dioxyde de carbone, cède, par l'intermédiaire d'un premier échangeur de chaleur (14), de la chaleur à
l'air à ajouter au granulé fluidifié et ensuite il est refroi-
di - avec récupération de chaleur - dans un autre échangeur
de chaleur (17), à sa température de réutilisation.
18 - Procédé selon la revendication 17, caracté-
risé en ce que la chaleur de sortie dudit autre échangeur de chaleur (17) est utilisée par transmission indirecte,
pour sécher le granulé.
19 - Dispositif pour la réalisation du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour produire le lit suspendu, il y est prévu un dispositif à lit fluidifié (9) qui est subdivisé en deux ou plusieurs échelons de température (30, 31, 32), dans le sens de
l'avance du granulé.
20 - Dispositif selon la revendication 19, carac-
térisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs vanne (s)
(36, 37) qui divise (nt) le courant de granulé. fluidifié.
21 - Dispositif selon la revendication 20, carac-
térisé en ce que la ou les vanne (s) (36, 37) est (sont)
réalisée (s) sous forme de vanne (s) plongeante (s). -
22 - Dispositif selon la revendication 19, caracté-
risé en ce que la caisse à gaz d'échappement du dispositif à lit fluidifié (9) présente au moins une cloison séparant
deux échelons de température différents.
23 - Dispositif selon la revendication 19, carac-
térisé en ce que le dispositif à lit fluidifié (9) comporte une caisse d'alimentation d'air (15) commune pour tous les échelons de température (30; 31, 32) et des dispositifs de réglage pour l'addition de granulé et/ou de substances
organiques au granulé fluidifié.
24 - Dispositif selon la revendication 19, carac-
térisé en ce que la caisse d'alimentation d'air (15) du dispositif à lit fluidisé (9) est subdivisée en des sections
à température de l'air correspondant à des échelons de tempé-
rature différents.
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