FR2679319A1 - Procede d'incineration de dechets organiques. - Google Patents

Abstract

Le procédé de traitement de déchets organiques (2) principalement liquides consiste à réaliser un mélange aqueux des substances à incinérer à laquelle on ajoute un hydrocarbure (4) du type fioul et des agents tensio-actifs (3), à agiter ce mélange dans une enceinte (6) en y incorporant un gaz (7) sous pression afin de créer une mousse pressurisée et à introduire cette mousse dans un foyer de combustion (9).

Description

La présente invention concerne un procédé d'élimination par incinération de déchets organique s et particulièrement de déchets organique s liquides ou solides à faible pouvoir calorifique.

Certaines compositions organiques fortement polluantes sont très délicates à éliminer même par incinération. On citera par exemple les liquides provenant d'opération de lessivage de générateurs de vapeur (notamment dans les réacteurs nucléaires), les fonds de cuve contenant des matières organiques ou colloïdales, des matières solides de type résines ou charbon actif, des liquides résiduels de procédés chimiques contenant du styrène....

Les difficultés de leur élimination ont plusieurs causes. L'une d'elles est la difficulté de leur manutention jusque dans le foyer de combustion ; ces matières sont en effet collantes, visqueuses ou agressives. Une seconde réside dans leur faible pouvoir calorifique et leur faible propension à brûler complétement. C'est pourquoi parmi les modes de traitement envisageables, on a pensé procéder à une voie physico-chimique de concentration de la matière organique (précipitation - osmose...) qui présente l'inconvénient d'être très coûteuse.

La présente invention entend proposer un procédé de préparation de ces déchets organiques liquides ou solides de manière à les placer dans un état où leur combustion puisse être menée à bien rapidement et sans production excessive de fumées ou de composants toxiques.

A cet effet, l'invention a donc pour objet un procédé de traitement de déchets organique s principalement liquides qui consiste à réaliser un mélange aqueux des substances à incinérer à laquelle on ajoute un hydrocarbure du type fioul (éventuellement chargé d'un hydrocarbure usagé qu'il conviendrait de co-incinérer) et des agents tensioactifs, à introduire ce mélange sous pression dans une enceinte, à agiter ce mélange dans l'enceinte en y incorpo rant un gaz sous pression afin de créer une mousse pressurisée et à introduire cette mousse dans un foyer de combustion.

Ce procédé est de préférence conduit en continu, bien qu'on puisse l'appliquer de manière discontinue par quantités définies, préparées et brûlées.

On crée ainsi une substance de caractéristiques hydrauliques intermédiaires entre un gaz et un liquide dont la structure est celle d'un réseau cellulaire tridimensionnel (des bulles) dont les parois portent les substances organi ques initiales et les substances ajoutées (le fioul en particulier) l'intérieur de ces cellules étant rempli du gaz susdit. Ce gaz peut être un combustible gazeux, pollué ou non ou un comburant du type air, air enrichi ou oxygène pur.

Ce produit possède de nombreux avantages. La mousse pressurisée en se détendant est autopropulsive. Son transport du lieu de sa production, nécessairement proche du foyer, jusqu'au foyer n'emploie donc aucun dispositif de pompage de la mousse qui est un produit difficilement pompable. En outre, elle subit une violente chute de pression dans les conduits débouchant au niveau de l'incinérateur ce qui assure une bonne dispersion de la matière organique à incinérer dans le foyer de combustion. Cet effet est en outre amplifié par la vaporisation "flash" de l'eau contenue dans le mélange.

Dans le cas où le gaz de pressurisation est de l'oxygène, l'excellente pulvérisation du mélange concourt à une importante réduction des longueurs de flamme et à une optimisation du volume fumigène, dans lequel il ne subsiste pratiquement pas d'imbrûlés. Les débits de fumées qui en résultent sont donc minimisés ce qui autorise l'emploi, pour traiter ces fumées de filtres très performants et coûteux et l'absence d'imbrûlés diminue sensiblement la fréquence des changements de ces filtres.

D'autres caractéristiques et avantages du procédé apparaîtront au cours de la description d'un mode de sa mise en oeuvre donnée ci-après à titre d'exemple.

I1 sera fait référence au dessin annexé qui représente - a la figure 1, un mode de mise en oeuvre de l'invention.

- a la figure 2, un graphe de l'évolution de la pression du produit dans l'installation avant le four d'incinération.

L'effluent 2 à traiter est conduit dans un mélangeur 1 où il est additionné d'agents tensio-actifs 3 et de fioul 4. L'effluent se présente sous forme d'une solution aqueuse des composés organiques à éliminer, un apport additionnel d'eau 5 pouvant être opéré dans le mélangeur 1 pour ajuster la composition du mélange. Il faut noter que l'effluent peut faire l'objet d'une préparation spécifique préalable à son mélange. On indiquera également que les autres fluides peuvent constituer des vecteurs d'introduction d'un autre produit à incinérer (huiles usagées ou autres).

Ce dernier est ensuite conduit à l'entrée d'une enceinte 6 au moyen d'une pompe P. L'enceinte 6 reçoit également un gaz 7 sous pression pour créer, avec agitation, une mousse pressurisée par exemple entre 2 et 10 bars.

L'enceinte ou sa canalisation 8 de sortie, possède une vanne permettant d'ajuster la valeur de la pressurisation. En effet, cette vanne crée une perte de charge en amont de laquelle, grâce à la pompe P, on peut entretenir cette pression sous laquelle se forme cette mousse. Cette perte de charge peut tout simplement être constituée par la somme de la perte de charge le long de la canalisation 8 et celle ponctuelle de la buse de pulvérisation à laquelle aboutit cette canalisation 8. En aval de cette enceinte 6, la canalisation 8 débouche dans un foyer 9 de combustion de type cyclone dans lequel la mousse achève sa détente. La détente partielle s'opérant dans la canalisation constitue le moteur de propulsion de la mousse en direction du foyer 9.

Le graphique de la figure 2 est une courbe qui illustre la variation de pression en fonction du volume spécifique du produit. Elle est significative également de la pression du produit circulant en continu dans les différentes parties du circuit. Ainsi la partie A de la courbe illustre l'augmentation de pression dans la pompe P, la partie B concerne le moussage dans l'enceinte 6, la partie C illustre la pression du produit dans le conduit 8 jusqu'à son injection dans le foyer 9 de combustion. Le gaz comburant 10 introduit également dans le foyer sera de préférence de l'oxygène, ce qui permet d'éviter les problèmes relatifs à la production d'oxydes d'azote lors d'une combustion à l'air.

De ce foyer, on recueille dans un cendrier 10 les cendres dont la nature dictera le traitement ultérieur qu'elles auront à subir. Dans le cas d'effluents provenant du lessivage d'unités nucléaires, ces cendres seront contaminées et il sera utile de les "bloquer" dans une matrice d'enrobage avant un stockage définitif dans un site agrée. Les fumées de combustion 11 sont quant à elles refroidies dans un refroidisseur 12 qui permet de condenser la vapeur d'eau quelles contiennent pour les en débarrasser. Elles sont ensuite passées dans des filtres 13 appropriés à très haute efficacité qui retiennent toutes les particules indésirées dans un rejet atmosphérique. Au besoin on peut prévoir un réchauffage intermédiaire pour élever le point de rosée afin d'éviter toute condensation sur des parois froides des filtres. La référence 14 représente le retrait des particules (et des filtres qui en sont chargés), 15 étant la représentation de la voie de rejet dans l'atmosphère. I1 est également possible de prévoir une post-combustion 17 à la suite du four 9.

Les avantages de l'invention et, par voie de conséquence, de l'installation qui permet de la mettre en oeuvre tiennent pour une grande part au fait que le combustible est préparé sous forme de mousse pressurisée, de préférence à l'oxygène.

On a vu ci-dessus l'intérêt que présente cette mousse du point de vue de son transport et de sa combustion grâce précisément à cette structure sous forme de mousse et l'enrichissement en matière combustible de l'effluent de base. La combustion est du type gaz et on peut aisément en régler la stoechiométrie. Les flammes courtes et la combustion complète que l'on constate, notamment lorsqu'on opère en présence d'oxygène pur, permettent de réduire notablement les dimensions du foyer de combustion. Il devient alors possible de prévoir que l'unité qui met en oeuvre le procédé de l'invention soit mobile et puisse être approché du lieu où sont produits les effluents (ce qui élimine tous les problèmes liés à leur transport et à leur stockage intermédiaire).

Par ailleurs, on notera que l'effluent à brûler peut contenir des particules solides en suspension, celles-ci étant supportées par la structure mousseuse créée. Ces particules peuvent donc être coincinérées avec l'effluent à la manière d'une mousse chargée, c'est-à-dire une structure triphasique solide - liquide - gaz. Au besoin, on aura réalisé un broyage préalable de l'effluent chargé pour ajuster la granulométrie des solides.

On notera enfin que les mousses sont autonettoyantes (dans le cas où ce sont des produits de lessivage de cuve ou de générateurs de vapeur) ce qui rend aisé l'entretien de l'installation.

Le procédé de l'invention présente d'autant plus d'intérêt qu'ii est polyvalent. En effet, par la transformation des effluents à incinérer en mousse (chargée ou non) et pressurisée, il est applicable à une grande variété de produits. Cette mousse est également facilement modifiable dans sa composition ce qui permet d'autoriser un ajustement précis de sa formulation et un pilotage de la température de combustion.

On donnera à titre d'exemple quelques chiffres relatifs au traitement d'un effluent de lessivage d'un générateur nucléaire de vapeur. Cet effluent possède la composition suivante
- Acide gluconique 84g/l
- Acide citrique 40g/l
- Amoniaque 20 g/l
- Amine grasse 8 g/l
- Métaux dissous 10 g/l
- le reste étant de l'eau.

La préparation de la mousse a été réalisée à partir de cet effluent additionné de fioul pour obtenir un produit final ayant 90 % d'effluent, 10 % de fioul en poids.

L'incinération de 570 kg/h de cette mousse pressurisée à l'oxygène avec 250 kg/h d'oxygène comme comburant (incluant un excès de 10 % par rapport à la stoechiométrie) a produit des fumées contenant principalement 1/4 de C02, et 2/3 d'H2O. On voit la forte proportion d'eau dans ces fumées qui, une fois condensée, permet une très notable réduction des volumes à filtrer.

A titre comparatif, une combustion à l'air dans les mêmes conditions ne produirait que 24 % de vapeur d'eau et près de 60 % d'azote.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement de déchets organiques (2) principalement liquides caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un mélange aqueux des substances à incinérer à laquelle on ajoute un combustible liquide (4) et des agents tensio-actifs (3), à élever en pression le mélange obtenu,à foisonner ce mélange dans une enceinte (6) en y incorporant un gaz (7) sous pression afin de créer une mousse pressurisée et à introduire cette mousse dans un foyer de combustion (9).

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le gaz (7) est de l'oxygène.

3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le gaz (7) est un hydrocarbure gazeux.

4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le gaz (7) est de l'air enrichi.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le combustible liquide est chargé d'un déchet à coincinérer.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre en continu.

7. Installation pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'elle comporte en aval du mélangeur une pompe (P) débitant dans un circuit conduisant à un foyer (9) comportant l'enceinte (6) et la canalisation 8 dont la perte de charge totale correspond à l'élévation de pression produite par la pompe.

8. Installation selon la revendication 7 caractérisée en ce que le circuit reliant la pompe (P) au foyer (9) comporte une vanne d'ajustement de la perte de charge.

9. Installation selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle est mobile.