FR2518525A1 - Dispositif pour la recuperation de produits et d'energie a partir de boues - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF COMPREND UNE INSTALLATION DE CONCENTRATION 20 DANS LEQUEL LES BOUES SONT AMENEES A L'AIDE D'UN DISPOSITIF D'ALIMENTATION FORCEE 2 DEPUIS LA PARTIE INFERIEURE D'UNE TREMIE 1. LES BOUES SONT ENVOYEES DANS UN FOUR DE SECHAGE 4. LES BOUES DESSECHEES SONT ASPIREES PAR UN VENTILATEUR 11 PUIS ENVOYEES DANS UN SEPARATEUR 5. LE GAZ SEPARE EST COMPRIME PAR LE VENTILATEUR 11 CHAUFFE DANS L'ECHANGEUR DE CHALEUR 8 ET ENVOYE DANS UN CONDUIT 12 VERS LE FOUR DE CHAUFFAGE 4. LA PARTIE SOLIDE EST ENVOYEE DANS UN APPAREIL DE GAZEIFICATION 21 AFIN DE RECUPERER DU COMBUSTIBLE GAZEUX ET LA FRACTION SOLIDE SEPAREE EST ENVOYEE DANS UN APPAREIL D'ACCUMULATEUR DE CENDRES 22.

Description

Il était admis jusqu'à présent que la combustion des boues organiques

demandait un apport important de combustible d'appoint La demanderesse, après avoir

beaucoup étudié, pendant de nombreuses années, l'incinéra-

tion des boues, a inventé des moyens techniques permet- tant d'effectuer l'incinération des boues avec beaucoup

moins de combustible d'appoint par un procédé de combus-

tion utilisant une énergie d'auto-chauffage, avec un bon rendement, même dans le cas de boues ayant un pouvoir calorifique très faible et/ou de boues ayant une forte teneur en eau, et elle a déposé à ce sujet une demande de

brevet japonais N' Sho 55 169 165 La figure 1 repré-

sente le schéma de ce dispositif d'incinération.

Avant d'exposer la présente invention, il y a lieu de décrire le dispositif d'incinération de boues

représenté à la figure 1.

Des boues traitées par un procédé mécanique de déshydratation, qui a ramené leur teneur en eau à un taux de 90 à 70 pour cent, sont contenues dans une trémie 1 Un dispositif d'alimentation forcée 2 comme, par exemple, un convoyeur à vis sans fin, est installé à la partie inférieure de cette trémie 1 de manière à pousser les boues dans le réchauffeur 3, les boues-étant chauffées par le réchauffeur et les boues fluidisées étant envoyées ensuite dans un four de séchage 4 contenant

une couche de sable fluidisée Les-produits séchés obte-

nus dans le four de séchage 4 sont aspirés par un ven-

tilateur 11, puis envoyés dans un séparateur 5 o se produit la séparation de boues solidifiées et de

gaz secs provenant des boues La partie solide sépa-

rée est alors envoyée dans des fours de combustion par un dispositif d'alimentation à débit constant, tel qu'un

convoyeur à vis sans fin 6 Les fours de combustion repré-

sentés à la figure 1 constituent une installation de com-

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bustion en deux phases comprenant un four de combustion incomplète, 7, et un four de combustion complète, 7 ', ce dispositif étant de nature à réduire fortement le taux de production de NO L'air de combustion envoyé dans ces fours, d'abord chauffé à son passage dans le réchauffeur d'air 14 monté à la périphérie du four de combustion complète, est envoyé ensuite, suivant les besoins, dans le four de combustion incomplète 7 et dans le four de combustion complète 7 ' Le gaz produit dans le four de combustion complète 7 ' est aspiré par le ventilateur 10, traverse

l'échangeur de chaleur 8, puis le filtre 9, et est évacué.

Le gaz séparé par le séparateur 5 est comprimé par le ventilateur soufflant 11, sa pression passant alors de 1000 à 3000 mm de hauteur d'eau( 9800 à 29 400 pascals) et sa température atteignant 200 à 4000 C, et est envoyé dans le conduit 12; la partie de ce gaz dont on a besoin est envoyée dans le four de séchage 4 contenant la couche fluidisée pour le séchage, et le reste est envoyé dans

le réchauffeur 3 pour le chauffage.

Le gaz chauffé dans le réchauffeur 3 est envoyé dans un séparateur à drain 15 et, après la vidange des impuretés ou du drain, -dans le conduit d'alimentation en combustible gazeux, 16, et arrive par exemple dans le

four du combustion 7 o il sert de combustible gazeux.

C'est en tant que tel que, lorsque le gaz du chauffage contenant surtout de la vapeur est chauffé dans l'installation d'incinération des boues comme l'indique la figure 1, après la vidange du drain par le séparateur

15, le gaz chauffé est envoyé dans le four de combustion 7.

La combustion des boues peut donc s'effectuer facilement avec relativement peu de combustible auxiliaire et sans

dégagement de gaz gênants.

On peut prendre comme exemple des boues provenant

des égouts.

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Les boues d'égout solides obtenues lorsque les boues d'égout sont séchées dans un four de séchage et séparées dans un séparateur possèdent un pouvoir calorifique variant de 2000 à 5000 Kcal/kg ( 8 370 à 20 900 Joules par Kg) et contiennent environ 50 pour cent de cendres, le reste étant constitué en grande partie, pour 45 pour cent environ, par des matières volatiles et les 5 pour cent restants étant du carbone fixe Quant aux matières volatiles, on peut les utiliser comme combustible gazeux si on les vaporise presque entièrement à une température d'atmosphère de 700 à 450 'C pendant un temps d'autant plus court que la température correspondante est plus' élevée. L'invention permet encore de réduire la quantité de boues envoyées dans le four de séchage 4 et, ensuite,

dans le four de combustion 7 si un appareil de concentra-

tions réchauffant les boues et assurant en même temps l'évaporation de l'eau contenue dans les boues' ainsi que l'expulsion de la vapeur produite est monté à l'emplacement du réchauffeur 3, en lieu et place du réchauffeur 3 qui ne fait que réchauffer les boues; les boues peuvent donc être incinérées régulièrement même si le four de séchage 4 et

le four de combustion sont tous deux réunis.

L'appareil de concentration représenté aux figures 3 et 4, celui qui a été inventé pour les boues, fait l'objet d'une demande de brevet japonais No Sho

56 44 743 et est mis au point par la demanderesse.

Comme le montre notamment la figure 3, les boues transportées par le dispositif de transport forcé 2 monté à la partie inférieure de la trémie 1 qui contient

les boues sont d'abord envoyées dans la chambre de chauf-

fage 17 o l'on envoie également du gaz de chauffage, les boues comprimées et chauffées dans cette chambre de

chauffage 17 étant ensuite injectées dans la chambre d'éva-

poration 18 sous faible pression Le gaz dégagé dans cette

chambre d'évaporation 18 est aspiré dans le conduit d'as-

piration aboutissant au condenseur 19, et l'eau contenue dans le gaz est éliminée par le condenseur 19 Une partie des boues receuillies au fond de la chambre d'évaporation 18 est envoyée au four de séchage 4 contenant une couche de sable fluidisée, pour l'opération suivante Cependant,

la presque totalité en est renvoyée à la chambre de chauf-

fage 17 pour y être traitée.

Le gaz de chauffage envoyé dans la chambre de chauffage 17 est, après avoir servi au chauffage, amené à sortir de la chambre de chauffage 17, sa température

étant un peu abaissée, et envoyé, par le conduit d'alimen-

tation 16, dans le four de combustion 7, en tant que com-

bustible gazeux, après la vidange du drain par le sépara-

teur 15.

Comme le montre la figure 4, les deux groupes de chambres de chauffage 17 et de chambres d'évaporation 18 sont montés en série et, du fait de cette disposition en deux groupes ou plus de deux groupes 1 la concentration des boues peut s'effectuer avec un meilleur rendement et permet d'envoyer au four de séchage 4 contenant une couche fluidisée, pour l'opération suivante, des boues ayant une

teneur en eau moins élevée.

La présente invention est relative à un disposi-

tif de récupération de produits et d'énergie à partir de

boues Dans le dispositif d'incinération des boues repré-

senté à la figure 1, l'incinération des boues peut s'effec-

tuer en n'utilisant que leur pouvoir calorifique propre, si l'énergie calorifique est convenablement utilisée, et l'apport d'un combustible d'appoint n'est nécessaire que= pour I'amorçage de l'incinération Cependant, si l'on

utilise encore mieux l'énergie calorifique, on peut obte-

nir des amendements pour l'agriculture, récupérer du com-

bustible gazeux ou obtenir une quantité massive de cendres utilisables pour des agrégats de béton On a constaté que

* 25 18525

la récupération de ces produits peut s'effectuer dans de

bonnes conditions au stade initial du traitement par con-

centration des boues, la teneur en eau des boues pouvant être alors réduite par l'utilisation de la chaleur en excès provenant du traitement La figure 1 permet d'expliquer le fonctionnement du dispositif d'incinération des boues qui a préalablement été mis au point et a fait l'objet d'une demande de brevet

déposée par la Demanderesse.

La figure 2 est un graphique indiquant la compo-

sition des boues d'égout solides séchées et la vitesse de volatilisation des matières volatiles aux températures correspondantes. Les figures 3 et 4 représentent l'installation de concentration des boues qui a préalablement été mise au point et pour laquelle une demande de brevet a été déposée

par la Demanderesse.

La figure 5 représente le dispositif de récupéra-

tion de produits et d'énergie à partir de boues qui fait

l'objet de la présente invention.

Les figures 6 et 7 sont des coupes, verticale et horizontale représentant chacune un mode de réalisation de l'appareil de gazéification utilisé dans le dispositif de récupération de produits et d'énergie à partir de boues

qui fait l'objet de l'invention.

La figure 8 est une coupe verticale représentant un mode de réalisation de l'appareil d'accumulation des cendres utilisé dans le dispositif de récupération de produits et d'énergie à partir de boues qui fait l'objet

de l'invention.

La figure 9 est un graphique mettant en évidence la déshydratation obtenue au moyen de l'installation de

concentration utilisée dans la présente invention.

Les figures 10 et 11 sont respectivement des

coupes, longitudinale et transversale suivant la ligne XI-

XI, de l'installation de concentration comprend un appareil

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de chauffage et de déshydratation utilisé dans le disposi-

tif de récupération de produits et d'énergie à partir de

boues qui fait l'objet de l'invention.

La figure -12 est une vue en coupe latérale de l'installation de concentration comportant trois appareils

de chauffage et de déshydratation utilisés dans le dispo-

sitif de récupération de produits et d'énergie qui fait

l'objet de la présente invention -

Les figures 13 et 14 sont toutes deux des vues

en coupe latérale représentant le dispositif d'alimenta-

tion qui pousse les boues dans le tube d'alimentation 100, d'une manière intermittente et sous une forte pression, à côté de l'installation de concentration associde au dispositif d'alimentation forcée 2 dans le dispositif de récupération de produits et d'énergie à partir de boues qui fait l'objet de la présente invention, les figures 13 et 14 indiquant respectivement les conditions dans lesquelles les boues sont aspirées depuis la trémie

et poussées vers le tube d'alimentation.

Les figures 15 et 16 sont des graphiques indi-

quant les variations de pression dans le conduit d'alimen-

tation 100 en amont et en aval des appareils de chauffage et de déshydratation reliés aux conduits d'alimentation correspondants 100-de l'installation de concentration associée au dispositif d'alimentation pour pousser les boues vers *les tubes d'alimentation 100 d'une manière

intermittente sous une forte pression à titre d'exemple.

Les figures 17 et 20 sont des vues en coupe latérale correspondant au cas o un ou des appareils de

chauffage et de déshydratation sont associésdans l'ins-

tallation de concentration, au dispositif d'alimentation pour pousser les boues dans les tubes d'alimentation

d'une manière intermittente sous une forte pression.

Les figures 18 et 19 sont des coupes transver-

sales suivant les lignes XVI-XVI et respectivement XVII-

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XVII de la figure 17.

La figure 20 représente l'installation de concen-

tration comprenant les trois appareils de chauffage et de déshydratation montés en série représentés sur les figures 17, 18 et 19 à titre d'exemple; cette installation

de concentration permet d'obtenir, pour la déshydrata-

tion et la récupération d'énergie calorifique, les mêmes

résultats que ceux qu'indique la figure 9-.

Dans le dispositif représenté à la figure 5, un dispositif d'alimentation forcée, 2, est monté à la partie inférieure de la trémie 1 contenant les boues, de sorte que les boues sont envoyées dans l'appareil de concentration 20 et que les boues chauffées, déshydratées et concentrées, sont envoyées dans le four de séchage 4

contenant une couche ou lit de sable fluidisé Les pro-

duits séchés obtenus dans le four de séchage 4 sont aspirés par le ventilateur 11 et amenés à un appareil-de séparation comme le cyclone 5 o ils sont séparés en boues

solidifiées et en gaz sec extrait des boues par le cy-

clone La partie solide séparée est envoyée à un poste d'utilisation convenable par un dispositif comme un convoyeur à vis sans fin 6 La référence 21 désigne-un

appareil de gazéification, la référence 22 est un accu-

mulateur de cendres et la référence 23 est un dispositif de récupération de la fraction solide que l'on utilise

tel quel comme amendement dans l'agriculture.

L'appareil de gazéification 21 est constitué

de telle manière que la fraction solide envoyée à la-

chambre de distillation ou de carbonisation entourant la chambre de combustion est distillée ou carbonisée par la

chaleur de combustion provenant de la chambre de combustion cen-

trale, que le gaz utilisé pour la distillation ou la car-

bonisation vient du fond et que le combustible gazeux est récupéré par le tube 24 de sortie du combustible

gazeux.

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Les cendres récoltées au fond de la chambre de distillation sont envoyées à l'accumulateur de cendre 22

par le dispositif d'alimentation en cendres 25.

L'accumulateur de cendres 22-est constitué de telle manière qu'il peut recevoir la fraction solide et les cendres provenant de la chambre de gazéification dans

la chambre de combustion à cyclone qu'il contient et récu-

pérer la masse de cendres du procédé de solidifiant del cendres avec l'eau provenant d'un réservoir d'eau'se

trouvant dans son fond.

Les gaz dégagés provenant de l'installation de gazéification et les gaz dégagés-provenant de la chambre

de combustion o s'effectue le deuxième stade de la com-

bustion sont amenés à l'échangeur de chaleur 8 par le conduit 28 et traversent le filtre 9 sous l'action du

ventilateur 10 après leur refroidissement Le gaz qui pro-

vient de cette installation de séparation et contient surtout de la vapeur est comprimé par le ventilateur 11 et porté à une température plus élevée dans l'échangeur de chaleur 8 et va dans le passage 12 Une partie de ce gaz, c'est-à-dire la-quantité qui est nécessaire au séchage des boues qui doivent être envoyées au four de séchage 4, est renvoyée à ce four de séchage et le reste du gaz est

envoyé à l'appareil de concentration 20 comme gaz de déshy-

dratation Le gaz chauffé et déshydraté par l'appareil de concentration et le gaz dégagé des boues dans l'appareil

deconcentration sont envoyés dans le conduit pour com-

bustible gazeux 16 et sont récupérés en tant que combus-

tible gazeux après élimination de leurs impuretés Ce combustible gazeux est envoyé par exemple dans le brûleur

à gaz de l'installation de gazéification 21.

Comme le montrent les figures 6 et 7, le brûleur à gaz 31 est monté à l'extrémité inférieure de l'axe central de la chambre de combustion haute et cylindrique

32 entourant le brûleur à gaz; une chambre de distilla-

tion 33 est prévue pour entourer la périphérie de la

chambre de combustion 32.

La paroi périphérique de la chambre de combus-

tion est constituée de telle manière que la paroi peut tourner à une faible vitesse, de l'ordre de 0,5 à 2

tours par minute, sous l'action d'un dispositif d'entraine-

ment 35 Des ailettes d'agitation 36,36 ' sont fixées sur la paroi périphérique de la chambre de combustion et font saillie à l'intérieur de la chambre de distillation 33; un dispositif d'alimentation en boues séchées, 40,est monté à la partie supérieure de la chambre de distillation 33; de plus, un tube de sortie du combustible 24 est monté dans la paroi supérieure de la chambre 33; un tube d'alimentation en gaz 41 pour la volatilisation est monté dans la partie inférieure de la paroi périphérique de la chambre de distillation 33 et un conduit de sortie des cendres 42 est monté dans le fond de la chambre de distillation De plus, plusieurs ailettes 37,37 ' sont fixées sur la paroi entourant la chambre de combustion et font saillie vers l'intérieur; la surface supérieure de la chambre de combustion est munie d'une isolation thermique; les conduits 27 et 39 assurant l'évacuation des gaz de combustion sont montés à la partie supérieure de la chambre de combustion, et les gaz dégagés vont dans l'échangeur de chaleur 8, le filtre 9 et le ventilateur

comme l'indique la figure 5.

Le produit solide obtenu par séparation dans le séparateur 5 a été desséché jusqu'à ne contenir que pour cent d'eau ou moins et constituer une poudre ayant une granulométrie de 0,2 mm de diamètre environ Lorsque la poudre est soumise à une agitation dans la chambre de distillation o l'atmosphère est à une température de

500 à 700 C à l'arrivée du gaz nécessaire à la volatili-

sation, la presque totalité des matières volatiles con-

tenues dans la poudre est volatilisée en 90 secondes, et

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ce gaz est récupéré par le conduit de sortie des gaz 24; la poudre comprend environ moitié de cendres Les cendres laissées après la volatilisation sont extraites par le conduit 42 et envoyées à l'accumulateur de cendres 22 par le convoyeur à vis sans fin 25. Comme le montre la figure 8, la chambre de

combustion à cyclone 51,dans laquelle s'accomplit le pre-

mier stade de combustion de la combustion en deux stades, comporte une paroi périphérique intérieure cylindrique et l'air primaire préchauffé arrive tangentiellement à cette paroi périphérique intérieur à sa sortie du conduit

d'alimentation en air primaire 54.

Le conduit d'alimentation 52 qui amène la partie solide des-boues séchées et l'extrémité du dispositif d'évacuation des cendres 25 de l'appareil de gazéification

sont montés à la partie supérieure de la chambre de com-

bustion à cyclone Le débit d'air primaire, qui est réglé de manière à être à peu près 0,8 fois le débit d'air théorique assurant la combustion de la fraction solide introduite dans l'accumulateur de cendres, répond aux

besoins de l'installation Une flamme enveloppante tour-

billonne dans là chambre de combustion à cyclone et donne des températures de flamme dépassant 12000 C à proximité

de la paroi périphérique intérieure.

A sa partie inférieure, la chambre de combus-

tion à cyclone comporte un étranglement 55, un récipient d'eau 56 dont la surface libre est un peu plus grande

que'la section de l'étranglement étant située juste au-

dessous de cet étranglement Le conduit de sortie 59 muni de la soupape 58 est fixé au fond de ce réservoir d'eau 56 de manière à permettre l'évacuation en masse des cendres a n'importe quel moment Le carneau 60 est monté dans la paroi latérale de la partie resserrée 55 et la chambre de combustion 61 dans laquelle s'accomplit le deuxième stade de la combustion se trouve à l'extrémité

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opposée du carneau 60.

L'air de combustion est envoyé dans le préchauf-

-feur d'air 64 par le ventilateur 63, et l'air préchauffé se subdivise en air primaire et air secondaire; l'air secondaire, représentant environ 0, 3 fois le taux -d'air théorique, est envoyé à la chambre de combustion du deuxième stade par le conduit d'alimentation 62 De plus,

le tube d'évacuation 28 des gaz dégagés lors de la-combus-

tion est relié à la chambre de combustion 61 du deuxième stade comme l'indique la figuré 5 et les gaz sont évacués par l'échangeur de chaleur 8, le filtre 9 et le ventilateur 10. On peut prendre comme exemple des cendres de boues d'égout constituées par des sels alcalins ayant une assez forte teneur en Na et/ou en K et ayant un point

de fusion assez bas, compris entre 700 et 8000 C Les cons-

tituants solides des boues d'égout sont brûlés et les cen-

dres obtenues sont fondues dans la chambre de combustion à cyclone; le liquide résultant de cette fusion coule le

long de la paroi périphérique intérieure, atteint l'é-

tranglement 55, y forme de grosses gouttes, tombe dans le

récipient d'eau 56 et s'y solidifie en une masse de cen-

dres. Cette masse-de cendres, reprise par-le dispositif d'évacuation 26, peut être utilisée comme agrégat pour béton car elle est très dure et constituée par des sels alcalins. La demanderesse a mis au point une installation de concentration qui est beaucoup plus simple que celle qui est représentée aux figures 3 et 4 et qui permet d'augmenter facilement le taux de concentration des boues en montant-en série les différents groupes d'appareils

avant le dispositif de récupération de produits et d'éner-

gie à partir de boues Si les boues sont chauffées et déshydratées par l'installation de concentration 20 de manière à réduire la teneur en eau des boues, le volume diminue beaucoup lorsque l'eau est éliminée au cours des opérations suivantes; dans ces conditions, les appareils peuvent être groupés et associés et toutes les opérations peuvent s'effectuer facilement et permettre une excellente récupération. Le graphique de la'figure 9 est relatif à des boues d'égout L'axe de coordonnées du bas indique la teneur en eau en pour cent des boues d'égout amenées au dispositif de récupération de produits et d'énergie à partir des boues, l'axe des abscisses indique la teneur

en eau en pour cent des boues d'égout sortant de l'instal-

lation de concentration et les quatre courbes montrent

respectivement comment les degrés de concentration dif-

fèrent selon le nombre des appareils de chauffage et de déshydratation de l'installation de concentration Le

graphique du haut indique, suivant les-axes des coordon-

nées, quel pourcentage de fraction solide de boues d'égout

on peut obtenir comme source de chaleur dans la récupéra-

tion à partir des boues d'égout Les quatres courbes

montrent respectivement que le pourcentage de chaleur récu-

péré diffère selon le pouvoir calorifique de la-fraction solide des boues d'égout séchées et indiquent chacune le pouvoir calorifique correspondant: 2000, 3000, 4000 et 5000 kcal/kg ( 8 370, 12 555, 16 740 et 20 900 joules par kg). Si, par exemple, la teneur en eau des boues d'égout fournies est de 80 pour cent alors que le nombre

des appareils de chauffage et de déshydratation de l'ins-

tallation de concentration est de un, la teneur en eau des boues d'égout sortant de l'installation de concentration est de 68 pour cent, et on peut en récupérer à peu près

pour cent sous forme de chaleur si le pouvoir calori-

fique de la partie solide des boues-d'égout séchées est de 3000 kcal/kg 12 555 joules par kg Si la teneur en eau des boues d'égout sortant de l'installation de concentration

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est de 80 pour cent et si le pouvoir calorifique des boues d'égout séchées est de 3000 kcal/kg 12 555 joules par kg alors que le nombre des appareils de chauffage et de déshydratation de l'installation de concentration est de trois, la teneur en eau des boues d'égout sortant de l'installation de concentration est de 60 pour cent et on peut obtenir une récupération de chaleur d'environ 60 pour cent dans ce dispositif de récupération à partir des boues. Il en résulte que, lorsque les trois appareils de chauffage et de déshydratation sont installés et que l'on traite chaque jour une quantité de 100 tonnes de boues d'égout ayant une teneur en eau de 80 pour cent, la composition des boues d'égout fournies par jour est de 20 tonnes de matières solides et de 80 tonnes d'eau Cette quantité de 80 tonnes d'eau par jour est ramenée à 30 tonnes

après passage dans l'installation de concentration compre-

nant les trois appareils de chauffage et de déshydrata-

tion, tandis que les 20 tonnes par jour de produits so-

lides ne changent pas Il en résulte que les boues d'égout sortant chaque jour de l'installation de concentration sont constituées par 20 tonnes de produits solides et 30 tonnes d'eau, ce qui fait un total de 50 tonnes, soit à peu près

la moitié de ce qui arrive, et qu'avec les produits soli-

des, 60 pour cent ou 12 tonnes par jour, ou 3,6 millions de kcal/jour 15 milliards joules peuvent être récupérés

comme source de chaleur De plus, l'importance des instal-

lations pour les différentes opérations suivant la con-

centration peut être restreinte d'une manière considé-

rable.

L'installation de concentration 20 placée après le dispositif d'alimentation forcée 2 dans le dispositif de récupération de produits et d'énergie à partir de boues qui fait l'objet de l'invention et représenté à la figure 5, comprend, par exemple, un seul appareil de chauffage

" 2518525

1-4 et de déshydratation ayant la structure indiquée aux figures 10 et 11 Elle comprend notamment un passage

central 71 pour l'arrivée des boues.

Les boues se déplacent de gauche à droite comme l'indique la flèche, l'installation comportant, à gauche 1 un dispositif d'alimentation forcée en boues constitué par exemple par un dispositif d'extrusion à vis sans fin 2 et, à droite, un four de séchage 4 contenant une couche de sable fluidisé L'une des parois latérales du

passage 71 est une paroi-72 ayant une conductibilité calori-

fique élevée, telle qu'une plaque métallique, l'autre paroi latérale 73 étant constituée, par exemple, par un

treillis métallique, par du métal fritté ou par un pro-

duit céramique poreux comprenant un grand nombre de trous de 2 à 100 X de diamètre, ces deux parois étant doublées extérieurement par des enveloppes 74 et 75 Le tube d'alimentation 76 en gaz de chauffage est relié à l'enve loppe 74 comportant la paroi conductrice de la chaleur 72 et le tube d'évacuation 77 comportant le séparateur à drain 15 est relié à l'enveloppe 74 Le tube d'aspiration comportant le réfrigérateur 80 et le séparateur à drain 81 est également relié à l'enveloppe 75 comportant'la paroi

poreuse de ventilation 73.

Le gaz de chauffage amené à cet appareil de

chauffage et de déshydratation par le conduit d'alimenta-

tion 76 est envoyé dans le conduit d'alimentation en com-

bustible gazeux 16 et le combustible gazeux, récupéré

après le refroidissement du gaz, est évacué par le con-

duit d'évacuation 77 et les impuretés sont éliminées -

L'enveloppe 75 est reliée au conduit d'aspiration 79 comportant un réfrigérateur 80, et l'intérieur est à une

pression négative d'environ 0,5 kg/cm 2 abs ( 5 x 104 Pa).

L'eau et les matières volatiles contenues dans les boues sont vaporisées d'une manière énergique Le gaz provenant du conduit d'aspiration 77 est envoyé dans le conduit d'alimentation du combustible gazeux 16, et le combustible gazeux est récupéré après que -le gaz ait

été refroidi et que les impuretés aient été éliminées.

De plus, l'installation de concentration 20 montée en aval du dispositif d'alimentation forcée 2, dans le dispositif de récupération de produits etd'énergie à partir de boues qui fait l'objet de l'invention, peut être

constituée par les appareils de chauffage et de déshydrata-

tion montés à plusieurs en série La figure 12, par exem-

ple, représente les trois appareils de chauffage et de déshydratation U 1 U 2 et U 3 montés en série, c'est-à-dire que le réfrigérateur 80 et le séparateur à drain 81 sont montés sur le tube d'aspiration 79-1 du premier appareil de chauffage et de déshydratation U 1 De plus, les tubes

d'évacuation 77, 77 ' et 77 '' munis respectivement des sé-

parateurs à drain 15,15 ' et 15 ", sont reliés respective-

ment aux appareils de chauffage et de déshydratation

U 1, U 2 et U 3 Le tube 76-3 d'alimentation en gaz-de chauf-

fage à haute température et sous forte pression n'est relié qu'à l'enveloppe 74 " comportant la paroi conductrice de la chaleur du troisième appareil de chauffage et de déshydratation U 3 * Le tube d'alimentation 76-1 du premier appareil de chauffage et de déshydratation U 1 est relié au tube d'aspiration 79-2 du second appareil de chauffage et de déshydratation U Le tube d'alimentation 76-2 du second appareil de chauffage et de déshydratation U 2 est relié au tube d'aspiration 79-3 du 3 ème appareil de

chauffage et de déshydratation U 3 * -

Pour l'installation de concentration constituée par les trois appareils de chauffage et de déshydratation montés en série comme l'indique la figure 12, la pression dans les enveloppes 73-2 et 73-3 est d'environ 0,5 kg/cm 2

abs ( 5 x 104 Pa);dans ces conditions, la température d'éva-

* poration de l'eau est de 80 C environ; cependant, la pression dans les enveloppes 73-2 et 75-1 est d'environ

2 4

0,2 kg/cm abs ( 2 x 10 Pa) et la température d'évapora-

tion de l'eau est alors de 60 C; la pression est de -

0,1 kg/cm 2 abs ( 1 x 104 Pa) dans l'enveloppe 73-1 et la température d'évaporation de l'eau est alors de 400 C; l'eau contenue dans les boues peut donc être évaporée

activement dans chacun des appareils.

De plus, en raison des emplacements occupés par le dispositif d'alimentation forcée 2 et par l'installation de concentration 20 dans le dispositif de récupération de produits et d'énergie qui fait l'objet de l'invention et qui est représenté à la figure 5, on peut réaliser, au choix, avec un dispositif d'alimentation poussant les

boues dans un tube d'alimentation d'une manière intermit-

tente sous forte pression, une installation n'ayant qu'un seul appareil de chauffage et de déshydratation ou une installation de concentration constituée par plusieurs appareils de chauffage et de déshydratation montés en série Le dispositif d'alimentation permettant de pousser les boues vers le conduit d'alimentation d'une manière intermittente sous forte pression est tout d'abord décrit

ci-dessous en se référant aux figures 13 et 14.

Le conduit de sortie 91 est relié au fond de la

trémie 1 contenant les boues, le piston 94 pouvant se dé-

placer dans les deux sens sous l'action du dispositif bielle-manivelle 92 et la bielle 93 s'engageant dans le

cylindre 95 Une soupape à boulet 96 est montée dans.

l'enveloppe 97 à l'extrémité avant du cylindre 95, un passage courbe étant ménagé dans la soupape à boulet, et un levier de commande 99 permettant de faire tourner la soupape à boulet fonctionne en liaison avec le mouvement

alternatif du piston 94.

Comme le montre la figure 13, lorsque 94 se dé-

place vers l'arrière, pour l'aspiration, l'extrémité avant-

du passage courbe 98 ménagé dans la soupape à boulet est

mise en communication avec le tube de sortie 91 Au con-

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traire, lorsque le piston se déplace vers l'avant pour une poussée, l'extrémité avant du passage courbe 98 ménagé dans la soupape à boulet 96 se met en communication avec le conduit d'alimentation 100 Les graphiques des figures 15 et 16 mettent en évidence des variations de pression au cours du temps à l'extrémité amont 101 du conduit d'alimentation 100 (voir figure 17) avant que les boues

n'entrent dans l'appareil de chauffage et de déshydra-

tation et les variations de pression au cours dutemps à l'extrémité aval 102 du conduit d'alimentation 100

après que les boues aient traversé un ou plusieurs appa-

reils de chauffage et de déshydratation par exemple lors-

que l'on utilise le dispositif d'alimentation par lequel

les boues sont poussées à force dans le conduit d'alimen-

tation d'une manière intermittente sous une forte pression.

L'appareil de chauffage et de déshydratation qui fonctionne avec le dispositif d'alimentation intermittente est décrit ci-dessous en se référant aux figures 17,18

et 19.

Une partie du conduit 103, conductrice de la chaleur, et une partie du conduit 104, poreuse, qui lui

est reliée, sont reliées au conduit d'alimentation 100.

L'enveloppe 105 entoure le tube conducteur de la chaleur et l'enveloppe 106 entoure le tube de ventilation poreux

104 Le tube d'alimentation en gaz 107 et le tube d'éva-

cuation conduisant au séparateur 15 sont reliés à l'enve-

loppe 105 au niveau du tube conducteur de la chaleur Le réfrigérateur 110 et le tube d'aspiration 109 qui conduit au séparateur à drain 111 sont montés sur l'enveloppe 106

au niveau du tube de ventilation poreux.

Le gaz de chauffage amené à cet appareil de

chauffage et de déshydratation par le conduit d'alimen-

tation 107 est envoyé dans le conduit d'alimentation en combustible gazeux 16 après que le gaz ait été utilisé pour le chauffage et il est évacué par le conduit de sortie 108, les impuretés étant alors éliminées et le combustible

*gazeux récupéré.

Du fait de l'intervention de l'appareil de chauffage et de déshydratation, les pressions des boues dans le conduit d'alimentation 100 s'élèvent plusieurs fois

d'une manière intermittente puis deviennent normales.

Les boues sont portées à une température élevée, le chauf-

fage s'effectuant dans l'enveloppe 105; cependant, les boues contenant de l'eau et des matières volatiles ne peuvent pas être facilement évaporées et volatilisées à haute pression Si les boues sont soumises à une pression normale au stade suivant, l'eau et les matières volatiles contenues dans les boues sont fortement vaporisées, même si elles sont comprimées de nouveau, l'eau et les matières volatiles étant incluses dans les boues à l'état de gaz comprimés Ensuite, lorsque les boues, qui contiennent le gaz comprimé, de l'eau et des matières liquides volatiles,

sont amenées au tube de ventilation poreux 104, la pres-

sion dans l'enveloppe 106 reliée au tube d'aspiration 109

étant négative, l'eau et les matières volatiles sont for-

tement vaporisées et ce gaz vaporisé est immédiatement aspiré de l'enveloppe 106 dans le conduit d'aspiration 109 conduisant au réfrigérateur Le gaz vaporisé aspiré est refroidi par le réfrigérateur 110 et récupéré en

tant que combustible gazeux par le tube 16 après élimina-

tion des impuretés par le séparateur à drain 111.

La figure 20 représente les trois appareils de chauffage et de déshydratation-des figures 17,18 et 19

montés en série -

L'appareil représenté à la figure 20 a la même action que celle qui est indiquée par le graphique de la

figure 9.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Dispositif pour la récupération de produits et d'énergie à partir de boues, caractérisé en ce que les

boues sont amenées d'une manière forcée dans une installa-

tion de concentration ( 20) en montant un dispositif d'ali-

mentation forcée ( 2) à la partie inférieure d'une trémie ( 1) contenant les boues, que les boues chauffées et

déshydratées en traversant l'installation de concentra-

tion ( 20) sont envoyées dans un four de séchage ( 4) conte-

nant un lit de sable fluidisé, que le produit de la dessication des boues dans ce four de séchage est aspiré par le ventilateur ( 11), puis envoyé vers un séparateur

( 5) et se sépare en partie solide des boues et en gaz pro-

venant des boues, que le gaz séparé est comprimé par le ventilateur ( 11), puis chauffé en traversant l'échangeur de chaleur 8 et envoyé dans un conduit ( 12), la partie du gaz dont on a besoin revenant ensuite dans le four de chauffage ( 4) contenant un lit de sable fluidisé et le reste revenant à l'installation de concentration ( 20), que la partie solide est envoyée dans un appareil de gazéification ( 21) pour la récupération de combustible gazeux, que la fraction solide séparée est envoyée dans un appareil d'accumulation des cendres ( 22), que les cendres provenant de l'appareil de gazéification sont également envoyées dans cet appareil d'accumulation des cendres ( 22) et se solidifient avec les cendres de boues fondues pour la récupération d'une masse de cendres, et que du combustible gazeux est récupéré par élimination des impuretés du gaz amené à l'installation de concentration ( 20) et du gaz dégagé dnas l'installation de concentration

( 20).

2 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'appareil de gazéification des boues ( 21) comprend un brûleur ( 31) monté à la partie inférieure du passage central, qu'une chambre de combustion haute et

cylindrique ( 32) entoure ce brûleur à gaz, qu'un disposi-

tif de commande ( 35) fait tourner la paroi périphérique

de la chambre de combustion ( 32), qu'une chambre de distil-

lation ( 33) entoure la chambre de combustion ( 32),que plu-

sieurs ailettes d'agitation ( 36,36 ') sont montées sur la paroi périphérique de la chambre de combustion de manière à faire saillie dans la chambre de distillation ( 33), qu'un dispositif d'alimentation en boues solides ( 40) et qu'un tube de sortie du combustible gazeux ( 24) sont montés à la partie supérieure de la chambre de distillation ( 33) et que

le tube d'alimentation ( 41) en gaz utilisé pour la volatili-

sation et l'orifice de sortie ( 42) des cendres sont montés à la

partie inférieure de la chambre de distillation ( 33).

3 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'appareil d'accumulation des cendres ( 22)

comporte une chambre de combustion-à cyclone ( 51) ayant -

une paroi périphérique interne cylindrique, un dispositif 52 pour l'alimentation en boues solides et un tube ( 54)

pour l'alimentation en air primaire arrivant tangentiel-

lement à la paroi intérieure périphérique étant-montés dans la chambre de combustion à cyclone ( 51), qu'il comporte un étranglement ( 55) à la partie inférieure de ladite chambre de combustion et qu'un récipient rempli d'eau ( 56)

est placé juste au-dessous dudit étranglement, qu'un car-

neau ( 60) est ménagé sur le côté et à mi-chemin entre la chambre de combustion à cyclone ( 51) et le récipient contenant de l'eau et qu'une chambre de combustion ( 61)

pour le deuxième stade de la combustion se trouve à l'ex-

trémité aval du carneau ( 60).

4 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'installation de concentration des boues comprend un tube d'alimentation en boues ( 71) monté dans une position centrale, qu'une paroi ( 72) conductrice de la chaleur forme l'un des côtés de la paroi de ce tube d'alimentation, qu'une enveloppe ( 74) se trouve à l'extérieur de la paroi ( 72) conductrice de la chaleur, qu'une paroi de ventilation poreuse ( 73) forme l'autre côté de la paroi du tube d'alimentation, qu'une enveloppe ( 75) se trouve à l'extérieur de la paroi de ventilation poreuse ( 73), que le tube d'alimentation en gaz de chauffage ( 76) est relié à l'enveloppe 74 du côté de la paroi conductrice de la chaleur, qu'un ou plusieurs appareils de chauffage et de déshydratation (U l 2, U 3) montés en série ont une structure telle que le gaz restant

après élimination des impuretés et récupéré comme combus-

tible gazeux, le conduit d'évacuation ( 77) comportant un

séparateur 15, le gaz passant ensuite dans un tube d'ali-

mentation en combustible gazeux ( 16) et un réfrigérateur ( 80), un conduit d'aspiration ( 79) comportant un séparateur 81 étant reliés à l'enveloppe ( 75) du côté de la paroi de

ventilation poreuse.

Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'installation de concentration des boues ( 20) comprend un dispositif permettant de pousser les boues dans un conduit d'alimentation ( 100) d'une manière

intermittente sous forte pression, que, dans une installa-

tion de concentration comprenant un ou plusieurs appareils de chauffage et de déshydratation, l'extrémité arrière du tube conducteur de la chaleur ( 103) s'applique contre l'extrémité avant du tube de ventilation poreux ( 104) qui lui fait suite, qu'une enveloppe ( 105) entoure et recouvre le tube conducteur de la chaleur ( 103), qu'un tube ( 107)

d'alimentation en gaz de chauffage et un tube d'évacua-

tion ( 108) comportant un séparateur ( 15) sont reliés à l'enveloppe ( 105), que le gaz restant débarrassé de ses impuretés et provenant du tube d'évacuation ( 108) est envoyé dans le conduit d'alimentation en combustible gazeux ( 16) et récupéré en tant que combustible gazeux, qu'une enveloppe ( 106) entoure et recouvre le tube de ventilation poreux ( 104), qu'un réfrigérateur ( 110) et un tube d'aspiration ( 109) comportant un séparateur ( 111) sont reliés à l'enveloppe ( 106) et que le résidu provenant du conduit d'aspiration ( 109) est, après élimination des impuretés, envoyé dans le conduit d'alimentation en gaz ( 16) et récupéré en tant que combustibles gazeux.