FR2496085A1 - Procede et dispositif pour le sechage et la combustion des boues - Google Patents

Abstract

DANS CE PROCEDE ET CETTE INSTALLATION, DU TYPE QUI UTILISE UN LIT FLUIDISE 31 COMPORTANT DU SABLE OU UN AUTRE MATERIAU PULVERULENT COMME MILIEU DESAGREGEANT ET CALOPORTEUR AINSI QU'UN BRULEUR A COMBUSTIBLES SOLIDES 8 PLACE EN AVAL DU LIT FLUIDISE ET SUIVI LUI-MEME D'UN SEPARATEUR DE MATIERES SOLIDES 15, LA TOTALITE DE LA BOUE, INTRODUITE DANS LA PARTIE INFERIEURE DU LIT FLUIDISE, TRAVERSE CE LIT FLUIDISE DE BAS EN HAUT EN SUBISSANT UN SECHAGE, ELLE EST EVACUEE ENSUITE DE LA REGION SURMONTANT LE LIT FLUIDISE EN MEME TEMPS QUE LE GAZ DE FLUIDISATION, PUIS ELLE EST SEPAREE DE CE GAZ DANS UN SEPARATEUR DE SOLIDES 6 POUR ENSUITE ETRE BRULEE DANS LE BRULEUR A COMBUSTIBLES SOLIDES 8, LES GAZ DE COMBUSTION CHAUDS ETANT ENVOYES AU FOUR A LIT FLUIDISE 1 POUR FORMER UN GAZ DE FLUIDISATION QUI, EN MEME TEMPS, APPORTE LA CHALEUR NECESSAIRE POUR LE SECHAGE DE LA BOUE, LA MAJEURE PARTIE DES RESIDUS DE COMBUSTION AYANT PREALABLEMENT ETE SEPAREE DANS UN SEPARATEUR 15.

Description

L'invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour le séchage et la combustion des boues utilisant un lit fluidisé qui comporte un matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur, ainsi qu'un brûleur à combustibles solides placé en aval du lit fluidisé, suivi d'un séparateur de matières solides, la boue étant introduite dans la région inférieure du lit fluidisé.

Le séchage et la combustion des boues, par exemple des boues issues des installations d'épuration, prend actuellement en tant que solution d'un problème d'environnement une importance de plus en plus grande. Pour la production de l'énergie nécessaire pour le processus de séchage, il est possible d'utiliser en faisant brûler la boue la chaleur contenue dans cette boue sous la forme de liaisons chimiques.

Il est connu d'acheminer la boue humide à un lit fluidisé composé d'un matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur, par exemple de sable, et de sécher et de brû- ler la boue humide dans ce lit fluidisé. Le gaz de fluidisation qui s'échappe du lit fluidisé se mélange aux gaz de combustion chauds et est introduit dans la périphérie du lit fluidisé pour constituer le gaz de fluidisation alimentant ce lit, gaz qui est nécessaire pour entretenir les conditions de fluidisation désirées. Dans ce processus, la chaleur des gaz perdus issus de la combustion est réutilisée en partie pour le processus de séchage dans le lit fluidisé.Ce procédé présente l'inconvénient que la totalité de la vapeur d'eau de la boue humide qui se dégage du lit fluidisé doit nécessairement être portée au haut niveau de température résultant de la combustion de la boue. Pour fournir l'énergie nécessaire à cet échauffement, il est en général nécessaire de procéder à une introduction supplémentaire de gaz chauds dans le lit fluidisé. Par ailleurs, on doit obligatoirement faire travailler le lit fluidisé à une température plus élevée que celle qui est nécessaire pour le séchage et les gaz dégagés dans cette opération et qui ne sont pas recyclés comme gaz de fluidisation sont évacués à un niveau de température d'autant plus élevé sans que leur chaleur sensible puisse être utilisée d'une façon suffisamment rationnelle.

Par ailleurs, on connaît par le DE 2 851 609 un procédé et un dispositif du genre en question dans lesquels le bruleur à combustibles solides est également réa lisr sous la forme d'un lit Fluidisé d'où l'on doit transférer dans le brûleur à combustibles solides, d'une part le matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur dans le lit fluidisé de séchage et; d'autre part, la boue séchée, avec le matériau pulvérulent désagrégeant et calopor teur. Ce double transport de matières solides qui est exécuté apparemment pour des raisons thermiques en ce qui concerne le matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur représente un inconvénient de procédé dans l'exploitation de l'installation et un inconvénient d'investisse- ment lors de sa construction v ailleurs, il doit être pre-sru un échangeur de chaleur de chaleur dans lequel le##ellesgaz de com- bustion chauds chauffent indirectement par échange de chaleur les gaz aloporteurs ^ isés pour les lits flui- disés de sorte q'une fraction non négligeable de la chaleur des gaz de combustion est perdue pour le processus de séchage.

Le but de l'invention est donc de réaliser un procédé et un dispositif oerfectionnés du genre cité, dans lesquels on évite les inconvénients précités, en ce sens que l'énergie thermique nécessaire pour le séchage de la boue est produite exclusivement par la combustion de la boue et d'une façon plus simple.

Suivant l'invention, ce problème est résolu par un procédé du genre défini ci-dessus et caractérisé en ce que la totalité de la boue est transportée de bas en haut à travers le matériau pulvérulent désagrégeant et calopor teur fluidisé, en subissant en même temps un séchage et évacuée de l'espace surmontant le lit fluidisé simultanément avec le gaz de fluidisation, puis séparée du gaz de fluidisation dans un séparateur de matières solides placé en aval pour ensuite être brûlée dans un brûleur à combustibles solides et en ce qu'après exécution d'une séparation d'une grande partie des résidus de combustion, les gaz de combustion chauds sont envoyés au lit fluidisé en qualité de gaz de fluidisation apportant de la chaleur pour l'exécution du séchage de la boue.

Il est possible d'assurer de cette façon le séchage de tous les types de boues contenant des matières combustibles.

Les boues en question sont, par exemple, les boues d'installations d'épuration comme les boues putréfiées fraiches, les boues putréfiées des presses à bande tamisante ou provenant de couches à sécher. La teneur en substances sèches est en règle générale entre 10 et 40 % après une prédéshydratation. Les teneurs en cendres de ces substances sèches varient en général entre 50 et 85 %. Le pouvoir calorifique des boues peut varier dans de larges limites, par exemple en fonction de la teneur en cendres par exemple, dans le cas des boues putréfiées étudiées, le pouvoir calorifique supérieur était d'environ 23.000
Kj/kg de substances sèches sans cendres.

Comme matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur, on peut utiliser, entre autres, du sable. Ce matériau pulvérulent possède une granulométrie plus ou moins uniforme, le choix des grosseurs de grain s'effectuant d'après les critères connus et appliqués aux lits fluidisés. Dans ce choix, on doit veiller, en ce qui concerne le diamètre moyen des grains et le poids spécifique apparent, à ce que la vitesse du gaz de fluidisation qui correspond à ces grandeurs soit suffisamment grande pour que le gaz de fluidisation soit également capable de repousser la boue vers le haut à travers le lit fluidisé lors du séchage etde l'éjecter du four à lit fluidisé, par effet pneumatique dans toute la mesure possible.On préfère le sable siliceux d'une grosseur de grain de 1 à 2 mm ; dans ce cas, on obtient des résultats d'autant meilleurs que le spectre granulométrique est plus étroit et il est recom mandé de procéder à un criblage approprié avant d'utiliser le sable. Par ailleurs, il est souhaitable que le matériau pulvérulent soit chimiquement neutre vis-à-vis de la boue à sécher et de l'atmosphère de gaz de fluidisation.

Le matériau pulvérulent favorise la répartition et la dispersion de la boue et supprime dès le départ le risque de production d'agglomérats. Suivant l'invention, la boue doit être introduite dans la région inférieure du lit fluidisé et les#points d'introduction sont de préf é- rence placés légèrement plus haut que le point dtintroduc- tion du gaz de fluidisation (fond soufflant) parce qu'on a constaté qu'on obtient ainsi une répartition plus régu lière de la boue sur l'ensemble de l'aire de section du lit fluidisé.Le transport de la boue avec séchage simultané à travers le matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur fluidisé ne doit pas se produire trop rapidement, de manière qu'il puisse se produire une transmission intime de chaleur entre le gaz de fluidisation et la boue ou entre le matériau pulvérulent et la boue, et qu'on puisse obtenir également réellement le degré de séchage désiré.

L'évacuation de la boue séchée, avec le gaz de fluidisation, de l'espace qui surmonte le lit fluidisé peut s'effectuer de façons très diverses et il est préférable que le gaz de fluidisation sortant entraîne les particules de boue séchée. Ce courant de masse gaz/solides est divisé en gaz et matières solides dans un séparateur de solides placé en aval. Pour ce séparateur, on utilise en général un cyclone connu en soi.

La substance solide est ensuite transférée de préférence à une trémie intermédiaire, par exemple par l'intermédiaire d'un extracteur à roue alvéolée, et d'où elle est acheminée à un brûleur à combustibles solides connu en soi, par exemple à l'aide d'un éjecteur ou également au moyen d'un extracteur à roue alvéolée. Pour ce brûleur, on peut utiliser en principe tous les brûleurs à combustibles solides que l'on peut trouver sur le marché. Dans ce brûleur, les particules de boue séchée sont brûlées, par exemple avec introduction d'air qui peut également être préchauffé, à des températures comprises en général entre 1200 et 18000C. La cendre résiduelle est évacuée du brûleur avec le gaz de combustion chaud et éliminée dans un séparateur placé en aval.C'est donc un gaz de combustion chaud pratiquement exempt de cendres qui parvient au fond soufflant du lit fluidisé et qui apporte à ce lit la chaleur nécessaire pour le séchage de la boue.

L'humidité résiduelle peut être inférieure à 3 % en poids. Dans le cas de boues possédant différentes teneurs en eau, on peut obtenir le maintien de ce niveau d'humidité en agissant de préférence sur la température du gaz de fluidisation introduit sous le fond soufflant. La hauteur du lit fluidisé est choisie, indépendamment de l'aire de la surface soufflante, en fonction de l'humidité résiduelle maximale désirée que la boue séchée peut encore posséder.

Dans le cas où l'on utilise du sable comme matériau pulvérulent, on peut envisager comme hauteur du lit fluidisé, par exemple 500 à 800 mm.

L'acheminement de la boue est assuré par un organe transperteur approprié, de préférence en provenance d'une trémie de réserve.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le gaz de fluidisation produit dans le séparateur de matières solides placé en aval du lit fluidisé est ajouté au moins en partie aux gaz de combustion chauds. On peut ainsi fournir au lit fluidisé exactement la quantité de gaz nécessaire et régler la température des gaz à une valeur qui est la meilleure pour le séchage. Pour permettre de maintenir les pertes de chaleur du gaz de fluidisation sortant du lit fluidisé dans des limites acceptables, ces températures ne doivent pas être trop élevées. Des températures de 500 à 8000C se sont révélées particulièrement avantageuses pour le gaz de fluidisation à son entrée dans le lit fluidisé.

Le gaz additionnel peut être mélangé aux gaz de combustion chauds en différents points soit en alternance, soit cumulativement par exemple, dans la région du brûleur à combustibles solides, pour obtenir en ce point un refroidissement des gaz qui peut éventuellement etre nécessaire pour éviter de détériorer le matériel. Toutefois, il est également judicieux de procéder à cette addition en amont
e du séparateur de cendres, si ce dernier est affecté d'une limite de température de service maximale admissible, l'étude de l'installation devant alors naturellement 1.nir compte de l'accroissement du débit de gaz.Finalement, on peut encore prévoir une addition directe dans la région du four à lit fluidisé, de préférence dans une chambre de mé- lange qui assure un effet d'homogénéisation de la tempera- ture.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le gaz de fluidisation obtenu dans le séparateur de matières solides placé en aval du lit fluidisé peut être au moins partiellement débarrassé de la vapeur d'eau dans un étage de condensation. De cette façon, on évite que le gaz de fluidisation en excès, c'est-à-bire qui n'est pas recyclé, ne rejette une trop grande quantité de vapeur dans l'atmosphère ; de plus, ou alternativement, ceci améliore la capacité d'absorption du gaz de fluidisation recyclé vis-à-vis de l'humidité de la boue.

Pour tenir compte de cette opération de condensation, il est naturellement également recommandé de ne pas prévoir une température de gaz de fluidisation trop élevée à la sortie du lit fluidisé parce qu'autrement, on devrait procéder à un refroidissement inutilement intense.

Il est particulièrement recommandé que, suivant une autre caractéristique de l'invention, l'air comburant acheminé au brûleur à combustibles solides soit pEéchauffé, de préférence par le refroidissement de l'étage de condensation. Ceci réduit les pertes d'énergie à un minimum.

C'est surtout dans le cas des boues à faible pouvoir calorifique que le préchauffage s'est révélé particulièrement important.

Pour la mise en marche ou le maintien à température de l'installation de séchage et de combustion des boues, il est recommandé que, suivant une autre caractéristique de l'invention, le brûleur à combustibles solides soit alimenté par un combustible acheminé sé#arément. En ce qui concerne ce combustible, ilpeut s'agir de gaz ou de mazout ou encore de boue séchée fournie par un réservoir.Toutefois, cette énergie extérieure n'est utile que pour les besoins précités et on peut s'en dispenser dans le processus de séchage et de combustion normal, bien qu'il ne soit exclu que, dans le cas où l'on a besoin de grandes quantités de chaleur pendant un temps court, par exemple en raison d'une insuffisance temporaire de prédéshydratation de la boue, la quantité de chaleur nécessaire ne doive être complétée par une combustion additionnelle d'un combustible extérieur au processus qui est fourni au brûleur à combustibles solides.

Il s'est révélé particulièrement avantageux que, suivant une autre caractéristique de l'invention, les constituants du gaz de fluidisation non recyclé qui sont indésirables pour le rejet dans l'atmosphère soient soumis à une post-combustion ou renvoyés dans des bassins biologiques comme, par exemple, des bassins aérateurs d'installations d'épuration. Ceci supprime un post-traitement supplémentaire et on évite ainsi le rejet de tels gaz dans l'atmosphère ou, vu d'un autre point de vue, on tire parti des substances combustibles tirées des boues séchées. Les substances nuisibles présentes dans les gaz usés sont décomposées par action biologique dans des bassins aérateurs.

Si les boues possèdent un pouvoir calorifique relativement bas, il est recommandé, suivant une autre caractéristique de l'invention, de procéder à une prédéshydratation mécanique renforcée en conséquence ; ceci s'effectue, par exemple, sur une presse à bande tamisante travaillant de préférence en continu. Ici, un "pouvoir calorifique relativement bas" signifie, par exemple, jusqu'à 5000 Kj par kg de substance sèche contenant des cendres, auquel cas la boue devrait être prédéshydratée jusqu'à une teneur en substances sèches de 30 à 35 %.

En ce qui concerne le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, le problème posé est résolu par un dispositif qui utilise un lit fluidisé comportant un matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur, ainsi qu'un brûleur à combustibles solides placé en aval du lit fluidisé et suivi d'un séparateur de matières solides, caractérisé en ce qu'il comprend un four à lit fluidisé de type connu, de forme allongée, à soufflage par le bas, comportant plusieurs points d'introduction de la boue répartis sur sa dimension longitudinale, par un séparateur de matières solides placé en aval de la chambre à gaz de ce four et destiné à séparer du gaz de fluidisation la totalité de la boue séchée, ainsi que par un fond soufflant du four à lit fluidisé qui est alimenté par les gaz perdus du brûleur à combustibles solides .Il s'est révélé particulièrement avantageux que le rapport longueur/ largeur du four à lit fluidisé soit supérieur ou égal à 4.

On obtient de cette façon une exploitation particulièrement bonne de la surface soufflante au point de vue de l'énergie thermique et également au point de vue de la répartition de la boue ; a ce sujet, il est surprenant de constater que l'utilisation de plusieurs points d'introduction différents n'ait entraîné aucun effet défavorable de l'un des points sur les autres.

Il s'est révélé particulièrement avantageux de prévoir des lances d'injection de la boue s'étendant latéralement dans le four à lit fluidisé, ce qui constitue une autre caractéristique de l'invention. Ces lances sont réalisées de manière à éviter une introduction ponctuelle de la boue, ce qu'on peut obtenir, par exemple, par un tube qui présente à son extrémité une surface de sortie agrandie dans le sens de l'écoulement du gaz de fluidisation, grâce à un biseau très accentué. De cette façon, on réduit la vitesse d'entrée de la boue dans le four à lit fluidisé et on peut atteindre une répartition sur une grande surface. On préfère en particulier des lances interchangeables.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, la hauteur des points d'introduction de la boue au-dessus du fond soufflant représente environ de 1/20 à 1/5 de la hauteur du lit fluidisé. Dans le cas déjà décrit plus haut, une hauteur de 100 mm est particulièrement avantageuse. Un emplacement plus élevé des points d'introduction réduirait le temps de séjour et le degré de séchage de la boue dans le four à lit fluidisé tandis qu'une hauteur plus faible pourrait engendrer un risque de cuisson et d'incrustation de la boue sur le fond soufflant ; dans ce dernier cas, l'effet dispersant du produit pulvérulent désagrégeant et caloporteur en serait réduit.

On a constaté que, contrairement à ce qui est habituel dans la technique antérieure, et suivant une autre caractéristique de l'invention, il est particulièrement recommandé de prévoir un fond soufflant réalisé sous la forme d'une grille. En effet, les moyens utilisés jusqu'à présent qui comportaient un changement de direction des gaz, obtenu par exemple au moyen de cloches placées audessus des points de sortie des gaz, sont désavantageux en ce sens qu'ils font obstacle au passage des particules solides encore contenues dans le gaz de fluidisation ceci est évité par l'utilisation d'une grille, de préférence par un fond composé de barreaux de grille. De cette façon, le dépoussiérage des gaz de combustion chauds n'a pas à être de 100 %, même s'il est indésirable de recycler une trop forte proportion de cendres dans l'installation.

Toutefois, d'un autre coté, on a observé avec surprise qu'il ne se produisait pas de chute de matériau pulvérulent de fluidisation à travers le fond soufflant, surtout lorsqu'il s'agissait d'un fond composé de barreaux de grille.

Finalement, il s'est révélé particulièrement avantageux au point de vue de l'énergie et de l'appareillage que, suivant une autre caractéristique de l'invention, une chambre de mélange de gaz soit prévue dans le four à lit fluidisé au-dessous du fond soufflant, ce qui conduit en effet à une homogénéisation du gaz de fluidisation en ce qui concerne la température et évite un élément d'appareillage supplémentaire, à savoir une chambre de mélange de gaz agencée séparément en amont du four à lit fluidisé.

D'autres caractéristiques et avantages de llinven- tion apparaltront au cours de la description qui va suivre.

Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple,
- la figure 1 est une représentation schématique d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé sui vant l'invention, l'invention ;
- la figure 2 montre en partie en coupe une lance d'injection de boue suivant l'invention.

Sur la figure 1, la référence 1 désigne un four à lit fluidisé dans lequel la boue à traiter est introduite en provenance d'une trémie de réserve 2 par l'intermédiaire d'un organe transporteur 3 et d'un ou de plusieurs points 4 d'introduction de la boue. L'organe transporteur 3 peut être constitué par un dispositif dcseur comme, par exemple, une pompe à disque oblique. Le four à lit fluidisé présente, par exemple, une section rectangulaire possédant de préférence un rapport longueurflargeur de 4 : 1 ou plus
Au-dessus d'un fond soufflant 5 tourbillonne une couche de matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur, qui est de préférence composé de sable siliceux d'une grosseur de grain uniforme de 1 à 2 mm par exemple et possède une hauteur de 500 à 800 mm.

Le gaz de fluidisation chaud pénètre dans le lit fluidisé à travers le fond soufflant 5 et possède de préférence une très faible proportion d'oxygène, et, autant que possible, il ne contient absolument pas d'oxygène. Les vitesses habituelles de gaz de fluidisation sont contenues entre 1 et 2 m/s tandis que les températures sont en général comprises entre 500 et 8000C.

La boue à sécher, qui a déjà été homogénéisée et éventuellement divisée avant son introduction dans le four à lit fluidisé, par exemple dans l'organe transporteur, possède après le séchage et la séparation consécutive, exécutée par exemple dans un cyclone 6, un diamètre de particules d'environ 500 mm et une densité apparente d'environ 2000 kg/m .

La boue séchée est envoyée à un brûleur à combustibles solides 8 d'une façon appropriée et connue en soi, par une conduite 7 et éventuellement avec interposition d'une trémie de réserve non représentée et munie d'un extracteur à roue alvéolée placé en amont. Ce brûleur est de préférence alimenté par une conduite 9 en air préchauffé qui a refroidi un échangeur de chaleur 12, par exemple après avoir traversé un préfiltre 10 et une soufflerie 11.

Le brûleur à combustibles solides 8 peut être équipé d'une conduite d'arrivée supplémentaire 13 pouvant acheminer un autre combustible, par exemple un gaz ou du mazout, pour permettre ainsi la mise en marche ou le maintien à température de l'ensemble de l'installation.

Les gaz de combustion chauds quittent le brûleur à combustibles solides 8, conjointement avec les constituants cendrés de la boue brûlée qui y sont restés, par une conduite 14, et parviennent dans un séparateur de gaz 15. Là, les cendres sont évacuées en grande partie par une conduite 16 tandis que les gaz de combustion chauds parviennent par l'intermédiaire de la conduite 17 dans le four à lit fluidisé 1, sous le fond soufflant 5, d'où ils pénètrent dans le lit fluidisé.

Les gaz de fluidisation débarrassés des matières solides dans le cyclone 6 sont envoyés, par l'intermédiaire d'une conduite 18 qui peut être équipée d'un volet de réglage 19, à l'échangeur de chaleur 12 dans lequel il se produit une condensation d'une grande partie de la vapeur d'eau contenue dans les gaz de fluidisation avant que sous l'action de la soufflerie 20, les gaz de fluidisation ainsi traités ne soient recyclés par l'intermédiaire des conduites 21, 22 avec interposition d'un volet de réglage 23 et alternativement ou cumulativement par l'intermédiaire des conduites 22, 24, avec interposition d'un volet de réglage 25 dans la conduite 14. Par ailleurs, il est naturellement concevable d'introduire ces gaz dans le brûleur à combustibles solides 8 Ice qui n'est pas représenté).

Les différents courants gazeux peuvent être homo généisés dans une chambre 26 de mélange de gaz située à l'intérieur du four à lit fluidisé 1, sous le fond soufflant 5.

Le gaz de fluidisation non recyclé qui, en quantité, correspond à peu près à l'air introduit dans le processus de combustion, augmenté de la fraction aqueuse de la boue qui a été dégagée par le séchage, est éliminé du processus par l'intermédiaire de la conduite 27 et du volet de réglage 28 et envoyé, par exemple, à un dispositif de post-combustion ou, par exemple, renvoyé aux bassins biologiques d'une installation d'épuration.

Le bilan énergétique de l'ensemble du dispositif est en général positif parce que la chaleur contenue dans la boue sous la forme de liaisons chimiques est en général bien exploitée par ce processus. Dans le cas de boues possédant un pouvoir calorifique particulièrement élevé, la boue séchée peut avantageusement être exploitée, dans une proportion correspondante, autrement que par combustion ou encore, l'énergie thermique en excès peut être transformée en une autre forme d'énergie d'une façon connue en soi, ou encore, on peut effectuer la prédéshydratation de la boue d'une façon moins poussée, ce qui peut conduire à un bénéfice dans cet étage du processus.Dans le cas de boues à pouvoir calorifique relativement faible, la prédéshydratation, de préférence mécanique, est poussée suffisamment loin pour que la quantité de chaleur nécessaire pour le séchage de la boue puisse être fournie par la seule combustion de la boue.

Sur la figure 2, on a représenté en détail en 29 et 30 les parois latérales d'un four à lit fluidisé. Ici, une lance# d'injection de boue 31 est parcourue par la boue à sécher dans le sens de la flèche 32 et débite la boue dans le lit fluidisé à travers une ouverture de débouché allongée 33 dirigée obliquement vers le haut cependant que le lit fluidisé est traversé par le gaz de fluidisation dans le sens de la flèche 35. De telles lances d'injection de boue sont de préférence échelonnées dans la direction transversale au plan du dessin, le côté représenté sur la figure 2 constituant le petit côté du four à lit fluidisé 1.

Exemple d'exécution.

On disposait d'une installation expérimentale correspondant en principe à la figure 1. On a utilisé un four à lit fluidisé possédant une surface de soufflage rectangulaire (fond soufflant) d'une longueur de 0,75 m et d'une largeur de 0,2 m, réalisé sous la forme dwune grille perméable aux gaz possédant de simples ouvertures réparties sur sa surface. Quatre points d'introduction de la boue étaient régulièrement répartis sur le grand côté, à une hauteur de 100 mm au-dessus du fond soufflant ; il s'agissait ici de lances d'injection suivant la figure 2 présentant un orifice de débouché incliné vers le haut à 300 par rapport à l'horizontale, placé à peu près au milieu au-dessus du fond soufflant.

Le four était rempli de sable siliceux d'une grosseur de grain de 1 à 2 mm, avec une épaisseur de couche de 0,6 m à l'état de repos.

Le gaz de fluidisation pénétrait à une température de 5900C à travers le fond soufflant et-possédait une vitesse de 1,2 m/s, rapportée à la section libre du four et mesurée à une température de 2500C et à la pression atmosphérique. Le gaz de fluidisation était composé pour 25 % de gaz de combustion issus de la combustion de boue séchée, à une température d'environ l7000C et, pour le reste, du gaz de fluidisation obtenu en aval du séparateur de matières solides placé en aval du lit fluidisé et possédant une température d'environ 1800C.

Pendant l'exécution du traitement de séchage de la boue dans le four, la hauteur de la couche fluidisée compo sée de sable siliceux s'établissait entre 0,7 et 0,8 m et le gaz de fluidisation qui quittait le four simultanément avec la boue séchée possédait une température d'environ 2500C.

La boue à traiter était une boue putréfiée provenant d'une installation d'épuration communale qui avait été prédéshydratee mecaniquement à une teneur de 29 % de substance sèche et présentait un pouvoir calorifique de 10.130 kJ/kg de substance sèche, avec une teneur en cendres de la substance sèche de 48,7 %. Sur la durée de l'essai, de 5,3 h, on a fourni au four en moyenne 118 1 de boue par heure.

La séparation de la substance sèche du gaz de fluidisation sortant du f-our s'effectuait dans un aérocyclone a entrée tangentielle du gaz Le degré de séparation était d'environ 83 %, rapporté à la substance sèche sortant du four. L'humidité résiduelle de la substance sèche était d'environ 1,8 S.

La combustion de la substance sèche se produisait dans un brûleur simple à contustibles solides possédant un diamètre intérieur environ 300 mm, une entrée de substances sèches tangentielle pour 1' introduction pneumatique des matières solides et un raccordement d'air frontal précédé d'une soufflerie. Dans la région où les gaz de combustion sortent de la chambre de combustion, on ajoutait le courant de gaz recyclé précité. Dans un cyclone placé en aval et de même construction que le cyclone précité, les résidus de combustion étaient éliminés dans une proportion d'environ 80 %. Ces résidus étaient composés de cendres pour 80 %, c'est-à-dire que la combustion de la substance sèche n'était pas totale Le mélange gazeux quittant le cyclone cité eri dernier était renvoyé au four à lit fluidisé avec les particules solides non séparées, pour cons- tituer le gaz de fluidisation,
Le gaz de fluidisation obtenu dans le séparateur de matières solides placé en aval du lit fluidisé était renvoyé sans refroidissement, et dans une proportion d'en viron 60 %, au brûleur à combustibles solides, pour la formation du mélange gazeux.Le reste servait dans un échangeur de chaleur pour préchauffer l'air comburant qui atteignait un débit d'environ 70 Nm3/h et une température de 1150C, le gaz résiduel se refroidissant également à 1300 C. Ce gaz résiduel était ensuite envoyé à une postcombustion thermique de type universellement connu.

Pour ce traitement, on n'avait donc pas besoin d'énergie thermique extérieure. Au contraire, on obtenait dans le cyclone placé en aval du brûleur à combustibles solides un résidu possédant un reste de pouvoir calorifique et le gaz de fluidisation résiduel à envoyer à la postcombustion possédait encore un certain pouvoir calorifique, non mesuré dans le cas considéré, alors qu'on ne brûlait dans le brûleur à combustibles solides qu'une fraction de 83 % de la substance sèche obtenue dans le cyclone placé en amont du brûleur à combustibles solides tandis que les 17 % restants de substances sèches pouvaient être envoyés à une autre utilisation.

L'ensemble de l'installation a été mis en marche par combustion de gaz naturel et chauffé au gaz naturel jusqu'à ce qu'on ait obtenu une quantité suffisante de substance sèche pour assurer l'alimentation et la combustion. Dès ce moment, on a interrompu l'arrivée de gaz naturel et commuté le brûleur sur la combustion de matières solides.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour sécher et brûler des boues en uti#lisant un lit fluidisé comportant un matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur ainsi qu'un brûleur à combustibles solides placé en aval du lit fluidisé et suivi d'un séparateur de matières solides, la boue étant introduite dans la région inférieure du lit fluidisé, ce procédé étant caractérisé en ce que la totalité de la boue est transportée de bas en haut à travers le matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur fluidisé, en subissant en même temps un séchage et évacuée de l'espace surmontant le lit fluidisé simultanément avec le gaz de fluidisation, puis séparée du gaz de fluidisation dans un séparateur de matières solides placé en aval pour ensuite être brûlée dans un brûleur à combustibles solides et en ce qu'après exécution d'une séparation d'une grande partie des résidus de combustion, les gaz de combustion chauds sont envoyés au lit fluidisé en qualité de gaz de fluidisation apportant de la chaleur pour l'exécution du séchage de la boue.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz de fluidisation obtenu dans le séparateur de matières solides placé en aval du lit fluidisé est au moins en partie ajouté aux gaz usés de combustion chauds

3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le gaz de fluidisation obtenu dans le séparateur de matières solides placé en aval du lit fluidisé est débarrassé au moins en partie de sa vapeur d'eau dans un étage de condensation.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'air comburant envoyé au brûleur à combustibles solides est préchauffé.

5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, pour la mise en marche ou le maintien à température de l'installation de séchage et de combustion de la boue, le brûleur à combustibles so- lides est alimenté par. un combustible fourni séparément.

6. Procédé suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que les constituants indésirables pour le rejet de l'atmosphère du gaz de fluidisation qui n'est pas recyclé sont brûlés par post-combustion ou renvoyés à un bassin biologique.

7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans le cas de boues possédant un pouvoir calorifique relativement faible, on procède à une prédéshydratation mécanique renforcée en conséquence.

8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, qui utilise un lit fluidisé comportant un matériau pulvérulent désagrégeant et caloporteur, ainsi qu'un brûleur à combustibles solides placé en aval du lit fluidisé et suivi d'un séparateur de matières solides, caractérisé en ce qu'il comprend un four à lit fluidisé (1) de type connu, de forme allongée, à soufflage par le bas, comportant plusieurs points (4) d'introduction de la boue répartis sur sa dimension longitudinale, par un séparateur de matières solides placé en aval de la chambre à gaz de ce four et destiné à séparer du gaz de fluidisation la totalité de la boue séchée, ainsi que par un fond soufflant (5) du four à lit fluidisé (1) qui est alimenté par les gaz perdus du brûleur à combustibles solides (8).

9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que des lances (31) d'acheminement des boues sont engagées latéralement dans le four à lit fluidisé (1), aux points (4) d'introduction de la boue.

10. Dispositif suivant l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le point (4) d'introduction de la boue se trouve à une hauteur au-dessus du fond soufflant (5) qui représente environ 1:20 à 1:5 de la hauteur du lit fluidisé.

11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par un fond soufflant (5) réalisé sous la forme d'une grille.

12. Dispositif suivant l'une quelconque des reven dications 8 à ll, caractérisé en ce qu'une chambre de mélange de gaz (26) est placée au-dessous du fond soufflant (5).