FR2718984A1 - Recovery facility by combining industrial and / or household and / or urban waste not sorted by thermolysis. - Google Patents
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Abstract
Description
INSTALLATION DE VALORISATIONRECOVERY FACILITY
PAR COMBINAISON DE DECHETSBY COMBINATION OF WASTE
INDUSTRIELS ET/OU MENAGERS ET/OU URBAINS INDUSTRIAL AND / OR HOUSEHOLD AND / OR URBAN
NON TRIES PAR THERMOLYSENOT SORTED BY THERMOLYSIS
1 L'invention est relative à un procédé de traitement de déchets industriels et/ou ménagers et/ou urbains et/ou 1 The invention relates to a process for treating industrial and / or household and / or urban and / or
hospitaliers non triés au moyen de convertisseurs d'énergie montés en série. hospital workers not sorted by means of energy converters mounted in series.
Elle trouvera son application dans la valorisation des déchets industriels et/ou ménagers et/ou urbains et/ou hospitaliers ainsi que dans la valorisation des matériaux hétérogènes à pouvoir calorifique disséminé dans du matériau It will find its application in the recovery of industrial and / or household and / or urban and / or hospital waste as well as in the recovery of heterogeneous materials with calorific power disseminated in material
sans pouvoir calorifique.without calorific value.
Depuis l'aube de l'humanité, l'homme a fabriqué du charbon de bois. Plus tard, il s'est rendu compte que ce charbon de bois était particulièrement actif dans de nombreux domaines: Since the dawn of humanity, man has made charcoal. Later, he realized that this charcoal was particularly active in many areas:
métallurgie, explosifs, traitement des liquides puis des gaz. metallurgy, explosives, treatment of liquids and gases.
La fabrication de charbon de bois est en fait une opération de thermolyse, c'est à dire une distillation en milieu réducteur, c'est à dire encore une distillation en l'absence d'oxygène. Une des propriétés du charbon de bois est d'être The production of charcoal is in fact a thermolysis operation, that is to say a distillation in a reducing medium, that is to say still a distillation in the absence of oxygen. One of the properties of charcoal is to be
un anti-polluant très actif pour les liquides et les gaz. a very active anti-pollutant for liquids and gases.
1 L'invention repose sur cette propriété bien connue, par la création de charbon naissant issu de déchets 1 The invention is based on this well-known property, by the creation of emerging charcoal from waste
industriels et/ou ménagers et/ou urbains- et/ou hospita- industrial and / or household and / or urban- and / or hospita-
liers. On appelle souvent ces charbons, coke de thermolyse. La thermolyse (également appelée pyrolyse) sur des déchets industriels et/ou ménagers et/ou urbains et/ou hospitaliers ainsi que sur des matériaux hétérogènes à pouvoir calorifique disséminé produit en général trois phases: la première gazeuse, la deuxième liquide et la liers. These coals are often called thermolysis coke. Thermolysis (also called pyrolysis) on industrial and / or household and / or urban and / or hospital waste as well as on heterogeneous materials with disseminated calorific value generally produces three phases: the first gas, the second liquid and the
troisième solide.third solid.
Pour être crédible, une installation basée sur notre invention doit être non polluante pour l'environnement, sûre vis à vis du fonctionnement, rentable sur le plan To be credible, an installation based on our invention must be non-polluting for the environment, safe from operation, profitable in terms of
économique.economic.
Trois des buts de la présente invention sont d'être Three of the objects of the present invention are to be
non polluante, d'être sûre, d'être rentable. non-polluting, to be safe, to be profitable.
Un des but de la présente invention est de proposer un procédé d'installation de traitement qui permette un traitement semi-continu des déchets ou matériaux, en régulant électriquement les plages de fonctionnement, de façon à avoir un fonctionnement sûr en température et en pression. Un des buts de la présente invention est de n'avoir que deux phases dans les produits obtenus: une phase One of the objects of the present invention is to provide a treatment installation method which allows semi-continuous treatment of waste or materials, by electrically regulating the operating ranges, so as to have safe operation in temperature and pressure. One of the aims of the present invention is to have only two phases in the products obtained: a phase
gazeuse et une phase solide.gas and a solid phase.
Un des buts de l'invention est de supprimer la phase liquide, le plus souvent des huiles ou goudrons, qui ont 1 été responsables d'accidents par le passé par obstruction One of the aims of the invention is to remove the liquid phase, most often oils or tars, which have been responsible for accidents in the past by obstruction
d'orifices ou tuyaux d'évacuation.outlets or pipes.
Un autre but de l'invention est d'utiliser immédia- Another object of the invention is to use immediately
tement la phase gazeuse dans un moteur thermique ou dans une turbine à gaz de façon à produire de l'électricité. Un des but de l'invention est de vendre une partie de l'électricité pour rentabiliser le système tandis que gaseous phase in a heat engine or in a gas turbine to generate electricity. One of the objects of the invention is to sell part of the electricity to make the system profitable while
l'autre est utilisée dans un premier groupe de convertis- the other is used in a first group of converts-
seurs thermo-électriques destinés à assurer la pyrolise. thermoelectric sisters intended to ensure pyrolysis.
Un des buts de l'invention est de pouvoir stocker la partie solide, de façon que celle-ci, formée de matériaux carbonés ou non, puisse être utilisée à posteriori sans One of the objects of the invention is to be able to store the solid part, so that it, formed of carbonaceous materials or not, can be used a posteriori without
dommage pour l'environnement.damage to the environment.
Un des buts du procédé décrit dans l'invention est de One of the aims of the process described in the invention is to
ne rejeter dans l'atmosphère que des produits gazeux épu- release only gaseous products into the atmosphere
rés par percolation au travers des produits carbonés res through percolation through carbonaceous products
naissants ou stockés.emerging or stored.
Un des buts du procédé est de ne pas dépasser la tem- One of the aims of the process is not to exceed the time
pérature au delà de laquelle on crée des composés pollu- temperature above which polluted compounds are created
ants ou stables.ants or stable.
D'autres avantages seront mis en évidence au cours de Other advantages will be highlighted during
la description qui n'est fournie que comme indication sans the description which is provided only as an indication without
avoir pour but de limiter l'invention. aim to limit the invention.
Selon la présente invention, le procédé ou installa- According to the present invention, the process or installation
tion de traitement des déchets industriels et/ou urbains et/ou ménagers et/ou horspitaliers et/ou des matériaux à pouvoir calorifique disséminé est caractérisé par les faits: 1 - les produits à traiter ne sont pas deshydrates de façon à ne rien perdre de leur phase gazeuse; - les produits sont systématiquement broyés sauf s'il Treatment of industrial and / or urban and / or household and / or non-domestic waste and / or materials with disseminated calorific value is characterized by the facts: 1 - the products to be treated are not dehydrates so as to lose nothing their gas phase; - the products are systematically ground unless it
s'agit de produits industriels possédant un axe de symé- These are industrial products with an axis of symmetry.
trie tels que les pneumatiques; - les produits broyés sont alors compactés sous forme sorts such as tires; - the crushed products are then compacted in the form
de parallélépipèdes; s'ils sont associés à des pneumati- parallelepipeds; if they are associated with pneumatic
ques, ces derniers sont remplis de produits broyés et empilés les uns sur les autres; les produits broyés à l'intérieur et à l'extérieur des pneumatiques empilés, complétant la charge de façon à donner un parallélépipède compressé. ques, these are filled with crushed products and stacked on top of each other; the products ground inside and outside the stacked tires, completing the load so as to give a compressed parallelepiped.
- Les produits à traiter sont avantageusement com- - The products to be treated are advantageously
binés de façon à ce que les polluants produit par chacun hoeed so that the pollutants produced by each
donnent après combinaison un produit non nocif mais éner- give after combination a non-harmful but energetic product
gétique. Ainsi le surplus en hydrogène donné par les ordu- getic. Thus the excess hydrogen given by the computers
res ménagères associé au carbone en surplus dans les vieux household resources associated with surplus carbon in old
pneus donne avantageusement du méthane et divers hydrocar- tires advantageously gives methane and various hydrocarbons
bures. Le prédicat du résultat étant calculé par un sys- bures. The predicate of the result being calculated by a sys-
thème expert simulateur lors du chargement des parallélé- simulator expert theme when loading parallel
pipèdes compresses.piped compresses.
Le présent procédé d'installation a l'avantage de réaliser une réaction de thermolyse entre 450 C et 650 C, The present installation process has the advantage of carrying out a thermolysis reaction between 450 ° C. and 650 ° C.,
dans une enceinte chauffée électriquement, isolée thermi- in an electrically heated enclosure, thermally insulated
quement et controlée en pression et température. only and controlled in pressure and temperature.
Selon la présente invention, on ne sépare pas les According to the present invention, the
produits gazeux; on laisse ceux-ci percoler dans les char- gaseous products; these are allowed to percolate in the char-
bons actifs naissants qui piègent les éléments polluants good emerging active ingredients that trap pollutants
1 afin de les utiliser dans un convertisseur thermo-électri- 1 in order to use them in a thermoelectric converter
que (moteur ou turbine).than (motor or turbine).
L'installation permettant la mise en oeuvre de l'in- The installation allowing the implementation of the
vention comprend au moins: - un broyeur afin de lacérer ou déchiqueter tout ce qui n'est pas pneumatiques, vention includes at least: - a shredder in order to lacerate or shred everything that is not pneumatic,
- un compacteur d'entrée qui fait des bouchons paral- - an input compactor which makes parallel caps -
lélépipédiques, - un sas d'entrée dans lequel chaque bouchon est poussé, un réacteur fixe de thermolyse, composé d'une enceinte chauffée électriquement, isolée thermiquement, contrôlée en température et pression, qui constitue le premier convertisseur thermo-électrique, - un second convertisseur alimenté par les gaz épurés de thermolyse, qui est une turbine à gaz ou un moteur thermique entrainant un générateur électrique, elepipedic, - an entry airlock into which each plug is pushed, a fixed thermolysis reactor, composed of an electrically heated enclosure, thermally insulated, controlled in temperature and pressure, which constitutes the first thermoelectric converter, - a second converter powered by purified thermolysis gases, which is a gas turbine or a heat engine driving an electric generator,
- un sas de sortie permettant l'extraction des pro- - an exit airlock allowing the extraction of pro-
duits carbonés, - une fosse de sortie de produits carbonés dans laquelle ils sont déshalogénés par lavage à l'eau, - une aire de stockage et d'expédition des produits carbonés, - un équipement de recyclage des eaux chargées en halogénes, - un ensemble hardware et logiciel servant de système expert simulateur du réacteur de thermolyse, permettant carbon products, - an outlet pit for carbon products in which they are dehalogenated by washing with water, - an area for storing and shipping carbon products, - equipment for recycling halogen-laden water, - a set hardware and software serving as an expert simulator system for the thermolysis reactor, allowing
d'anticiper sur les réglages et la conduite des deux con- anticipate the settings and conduct of the two
1 vertisseurs thermo-électriques inverses montés en série. 1 reverse thermoelectric vertisseurs mounted in series.
Les figures 1, 2 illustrent et détaillent l'inven- Figures 1, 2 illustrate and detail the invention.
tion. Dans la figure 1: (1) représente les déchets, (2) le broyeur, (3) les broyats, (4) les pneumatiques (s'il y a lieu), (5) les pneumatiques et les broyats compactes, (6) le premier convertisseur électrique/thermique, (7) la sortie des gaz épurés, (8) les sas d'entrée/sortie, (9) les charbons de déchets, (10) le ballast de gaz épuré, (11) le second convertisseur thermique/électrique, (12) le réseau électrique, (13) le système expert simulateur, Dans la figure 2: (21) représente le premier convertisseur électrique thermique, (22) le sas d'entrée de l'enceinte de thermolyse, (23) le sas de sortie de l'enceinte de thermolyse, (25) les résistances électriques, (26) l'isolant, (27) les sondes de température, (28) les sondes de pression, (29) la partie basse et le vérin du sas de sortie, (30) la partie haute et le vérin du sas de sortie, (34) un vérin de compactage, (35) un second vérin de compactage, (36) un vérin de sas, (37) le broyeur, (41) l'ensemble hardware et logiciel, (42) le clavier du simulateur, (43) l'écran du simulateur, (44) le système expert simulateur, tion. In Figure 1: (1) represents the waste, (2) the shredder, (3) the shredded material, (4) the tires (if applicable), (5) the compact tires and shredded material, (6 ) the first electrical / thermal converter, (7) the outlet of the purified gases, (8) the entry / exit airlocks, (9) the waste coals, (10) the ballast of purified gas, (11) the second thermal / electrical converter, (12) the electrical network, (13) the expert simulator system, In Figure 2: (21) represents the first thermal electrical converter, (22) the airlock of the thermolysis enclosure, (23) the exit airlock of the thermolysis chamber, (25) the electrical resistances, (26) the insulation, (27) the temperature probes, (28) the pressure probes, (29) the lower part and the outlet lock cylinder, (30) the upper part and the outlet lock cylinder, (34) a compacting cylinder, (35) a second compacting cylinder, (36) a lock cylinder, (37) the shredder, (41) the hardware and log assembly here, (42) the simulator keyboard, (43) the simulator screen, (44) the simulator expert system,
(45) le système de pilotage de l'enceinte du simula- (45) the control system of the simula-
teur.tor.
L'invention constitue un procédé de valorisation de The invention constitutes a process for recovering
déchets de façon non polluante et économique car la réduc- waste in a non-polluting and economical way because the reduction
tion à deux phases, l'une gazeuse directement et immédia- tion with two phases, one directly and immediately gaseous-
tement utilisée pour produire de l'électricité dont une faible partie est consommée pour produire la réaction de thermolyse tandis que le reste est vendu, l'autre solide, formée de solides carbonés aisément valorisables pour être tely used to produce electricity, a small part of which is consumed to produce the thermolysis reaction while the rest is sold, the other solid, formed of carbonaceous solids which can easily be recovered.
brulés en four et rémunérés suivant la valeur de leur pou- burnt in the oven and remunerated according to the value of their power
voir calorifique, permet de tirer le meilleur parti de see calorific, makes the most of
chacun des composants.each of the components.
Après broyage des déchets non triés (2), (37), les After grinding unsorted waste (2), (37), the
déchets broyés sont compactés avec des pneumatiques en- crushed waste is compacted with pneumatic tires
tiers puis introduit par l'intermédiaire d'un sas (8), third then introduced via an airlock (8),
dans l'entrée du premier convertisseur thermique élec- in the input of the first electric heat converter
trique. Cette enceinte est chauffée par les résistances (25). La thermolyse est déclenchée dans ce cas-là par l'élévation de température. La thermolyse est entretenue stick. This enclosure is heated by the resistors (25). Thermolysis is triggered in this case by the rise in temperature. Thermolysis is maintained
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1 par chauffage de résistance (25). La température est régulée entre 450 C et 650 C (45). La pression est très légèrement supérieure à la pression athmosphérique de façon à contrebalancer uniquement les pertes de charges des canalisations ou sas (8) conduisant aux générateurs 1 by resistance heating (25). The temperature is regulated between 450 C and 650 C (45). The pressure is very slightly higher than the atmospheric pressure so as to only counterbalance the pressure losses of the pipes or airlocks (8) leading to the generators
d'électricité (12).of electricity (12).
Avant chaque introduction dans le sas, le système expert simulateur (44) évolue en fonction du poids, du PCI des nouvelles charges l'instant optimal d'introduction d'un nouvel arrivage de déchets dans le convertisseur (21). Ce système expert simulateur régule par anticipation Before each introduction into the airlock, the expert simulator system (44) evolves as a function of the weight, of the PCI of the new loads, the optimal time of introduction of a new shipment of waste into the converter (21). This expert simulator system regulates in advance
la production d'énergie électrique en sortie. the output of electrical energy.
Si les gaz sont exploités immédiatement, les solides carbonés sont ensuite valorisés après deshalogénation tandis que les métaux sont triés par magnétisme pour les If the gases are exploited immediately, the carbon solids are then recovered after dehalogenation while the metals are sorted by magnetism for the
ferreux, par courant de Foucault pour les non ferreux. ferrous, by eddy current for non-ferrous.
A leur tour, les solides carbonés peuvent être inci- In turn, carbonaceous solids can be incited
nérés dans un four à cendres fondues, ce qui permet de piéger les éléments polluant soit par filtration soit par inclusion dans les matrices vitreuses des résidus fondus born in a molten ash oven, which makes it possible to trap the polluting elements either by filtration or by inclusion in the vitreous matrices of the molten residues
solidifiés, tout en produisant chaleur et électricité. solidified, while producing heat and electricity.
Il faut noter que dans le cas de composants libérant des acides lors de la thermolyse, il suffit d'ajouter aux It should be noted that in the case of components releasing acids during thermolysis, it suffices to add to the
broyats d'entrée du monoxyde de calcium pulvérulent (CaO). powdered calcium monoxide (CaO) input grinds.
Le masse d'élément basique à rajouter est calculée automa- The mass of basic element to be added is calculated automatically.
tiquement par le sytème expert simulateur. by the simulator expert system.
Il faut également remarquer que les gaz d'échappement du second convertisseur voient leur énergie servir à It should also be noted that the exhaust gases from the second converter see their energy used to
sécher les solides carbonés tandis que l'eau de condensa- dry the carbonaceous solids while the condensed water
tion de ces gaz est utilisée pour deshalogéner les solides tion of these gases is used to dehalogenate solids
carbonés (F, CI, BR, I).carbonaceous (F, CI, BR, I).
2718984 402718984 40
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