FR2754540A1 - Procede et installation pour le traitement de dechets solides par thermolyse - Google Patents

Abstract

L'invention a trait à un procédé de traitement de produits solides dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement, selon lequel on thermolyse par apport de chaleur les produits solides dans une zone de thermolyse (2) et on aspire les gaz de thermolyse formés dans cette zone, et caractérisé en ce que l'apport de chaleur est effectué par introduction (23) d'un courant de gaz chauds dans la zone de thermolyse et en ce qu'on récupère à l'aspiration (11) un mélange de ces gaz chauds et de ces gaz de thermolyse. Avantageusement, on brûle (16) au moins une partie du mélange et lesdits gaz chauds comportent des gaz issus de cette combustion. L'invention a également trait à une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

La présente invention concerne un procédé et une installation pour le traitement par thermolyse de produits solides dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement.

On connaît déjà d'après le document EP-A-0.610.120 une installation pour le traitement de produits solides dont le rejet est préjudiciable à l'environnement, comportant, d'une manière générale, une zone de déshydratation oSi pénètrent les produits solides, une zone de thermolyse en aval de la zone de déshydratation, une zone de sortie et de refroidissement des résidus solides et des moyens de pompage communiquant par une ligne d'extraction avec la zone de thermolyse pour la maintenir en dépression et en aspirer des gaz de thermolyse.

Les moyens de pompage communiquent par une ligne d'arrivée de gaz combustibles avec une chaudière destinée à faire brûler les gaz de thermolyse qui sont maintenus à une température supérieure à la température de condensation des goudrons (environ 30 C) susceptibles de se former à l'état gazeux lors de la thermolyse, avant leur application comme combustible dans la chaudière. Les gaz de thermolyse étaient ainsi valorisés directement pour générer de l'énergie thermique qui était soit transformée dans l'installation, soit appliquée à une turbine qui en effectue une conversion sous forme électrique, ou encore utilisée à toute autre fonction, éventuellement étrangère à l'installation.

La chaudière pouvait aussi utiliser du combustible (charbon) contenu dans les résidus solides.

Les fumées de la chaudière étaient, elles, utilisées pour chauffer la zone de déshydratation.

Afin de pouvoir effectuer la transformation thermolytique en l'absence totale d'oxygène libre, les zones de déshydratation, de thermolyse et de refroidissement étaient constituées par des chambres isolées les unes des autres de façon sensiblement étanche.

Les chambres de déshydratation et de thermolyse étaient munies de moyens de chauffage, tels que des panneaux radiants catalytiques ou des brûleurs à flamme utilisant les gaz de thermolyse et/ou des gaz combustibles du commerce (bon marché).

Le chauffage des enceintes de ces chambres était ainsi assuré, dans le cas des brûleurs, par le rayonnement de la paroi intérieure des chambres chauffée par les flammes des brûleurs. Le chauffage était alors également par convection des gaz dans la charge de produits à traiter, convection assurée par détente des gaz générés dans la chambre correspondante.

Les panneaux radiants catalytiques étaient alimentés, d'une part, en oxygène pur ou en air et, d'autre part, en gaz de thermolyse provenant de la décomposition thermolytique. Dans ce cas, le gaz carbonique. et la vapeur d'eau générés dans l'oxydation des gaz de thermolyse dans les panneaux radiants catalytiques pouvaient participer à la mise en température par convection et rayonnement.

Comme déjà mentionné ci-dessus, les fumées produites par la chaudière pouvaient également participer au chauffage de ces chambres.

Ainsi, la température de la chambre de thermolyse était par exemple maintenue aux alentours de 600"C tandis que celle de la chambre de déshydratation, inférieure, était maintenue au-dessus de 100 C, par exemple aux environs de 1200C.

La solution décrite dans ce document EP-A-0.610.120 donne globalement satisfaction. Toutefois, la mise en oeuvre de brûleurs dans les chambres de déshydratation et de thermolyse génère des points chauds soumettant ces chambres à des contraintes mécaniques non négligeables. Ces contraintes mécaniques peuvent être source de problèmes d'étanchéité, ce qui peut s'avérer particulièrement gênant car, la pénétration d'oxygène au sein de la chambre de thermolyse peut provoquer une explosion en présence d'hydrogène présent dans la chambre de thermolyse.

Ce risque d'explosion existe également dans le cas de la mise en oeuvre de panneaux radiants catalytiques, du fait que ceux-ci utilisent de l'oxygène en tant que comburant.

Par ailleurs, le chauffage de ces chambres est consommateur d'énergie externe lorsqu'il est fait appel à des gaz combustibles du commerce.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients.

A titre subsidiaire, elle a également pour objet un procédé de traitement de produits solides dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement, qui soit autosuffisant du point de vue énergétique.

Elle propose pour ce faire, un procédé de traitement de produits solides dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement, selon lequel on thermolyse par apport de chaleur les produits solides dans une zone de thermolyse et on aspire les gaz de thermolyse formés dans cette zone, caractérisé en ce que l'apport de chaleur est effectué par introduction d'un courant de gaz chauds dans la zone de thermolyse et en ce qu'on récupère à l'aspiration un mélange de ces gaz chauds et de ces gaz de thermolyse.

L'invention enseigne ainsi de remplacer les brûleurs ou panneaux radiants catalytiques par une introduction directe d'un courant de gaz chauds dans la zone de thermolyse. On évite aussi toute création de points chauds ou une éventuelle réaction explosive entre de l'oxygène et de l'hydrogène.

Une telle thermolyse, effectuée par circulation forcée d'un courant de gaz chauds, résultant de l'introduction du courant dans la zone de thermolyse puis aspiration de ce courant et des gaz de thermolyse, s'avère particulièrement régulière, mais surtout nettement plus rapide que les thermolyses effectuées conformément aux enseignements du document de l'état de la technique précité.

Afin d'augmenter encore l'efficacité du transfert thermique de cette thermolyse, on injecte, avantageusement, ces gaz chauds à proximité immédiate de la charge de produits solides à traiter.

De manière préférée, on divise le mélange en une fraction contenant de l'eau et des goudrons et une fraction de gaz incondensés, on brûle une première partie de la fraction de gaz incondensés et on réchauffe une deuxième partie de la fraction de gaz incondensés au moyen des gaz issus de la combustion de ladite première partie de la fraction de gaz incondensés, la deuxième partie réchauffée de la fraction de gaz incondensés constituant une partie au moins des gaz chauds.

Une telle disposition concourt à l'autosuffisance du procédé de traitement de la présente invention. En effet, on utilise les gaz de thermolyse eux-mêmes, après en avoir séparé les goudrons et l'eau, pour générer le courant de gaz chauds destiné à effectuer la thermolyse dans la zone de thermolyse.

En fait, une fraction de gaz incondensés de thermolyse est brûlée et sert à réchauffer une deuxième partie de gaz incondensés qui sont recyclés et renvoyés dans la zone de thermolyse pour s'enrichir en gaz de thermolyse et notamment en hydrogène et en hydrocarbures (méthane, éthane, éthylène ...).

De plus, un maximum de produits solides traités à l'aide du procédé de traitement de la présente invention, est transformé en énergie. En particulier, les goudrons pourront, avantageusement, être mélangés aux combustibles (charbon) provenant des résidus solides issus de la zone de thermolyse et constituer un combustible qui pourra être valorisé ultérieurement.

En variante, on refroidit une première fraction du mélange jusqu'à environ 60 C - 80 C et une deuxième fraction du mélange jusqu'à environ 230 C - 330 C, on brûle ladite première fraction, on réchauffe ladite deuxième fraction au moyen des gaz issus de la combustion de la première fraction, la deuxième fraction réchauffée de gaz constituant une partie au moins des gaz chauds, et on récupère les produits conndensés issus du refroidissement desdites première et deuxième fractions.

Suivant cette variante, on maintient la fraction de gaz destinée à être réchauffée et remise en circulation dans la zone de thermolyse en tant que courant de gaz chaud à une température plus élevée que la fraction destinée à être brûlée. Cette deuxième fraction nécessitera donc un chauffage moindre avant réintroduction dans la zone de thermolyse.

De manière préférée également, on effectue une déshydratation des produits solides avant thermolyse, dans la zone de thermolyse et au moyen d'une partie des gaz issus de la combustion.

Outre la valorisation des gaz issus de la combustion, une déshydratation effectuée de la sorte permet également d'augmenter la vitesse globale de traitement des produits solides par rapport au procédé faisant l'objet du document précité, dans lequel la déshydratation et la thermolyse sont effectuées dans des zones isolées l'une de l'autre.

Avantageusement, la combustion est réalisée dans une chaudière équipée de brûleurs à fibres.

De tels brûleurs sont aptes à brûler des gaz relativement pauvres, et en particulier les gaz de thermolyse issus d'une zone de thermolyse de déchets constituant les produits solides à traiter. De plus, ce procédé de combustion maintient un taux faible de Nox dans les fumées.

Pour lancer le processus de traitement, on pourra brûler du gaz liquéfié, tel que du propane, dans la chaudière. Si nécessaire, pour assurer une combustion correcte, une certaine proportion de gaz liquéfié pourra également être ajoutée aux gaz de thermolyse destinés à être brûlés.

Afin de ne pas être dépendant de la composition des gaz de thermolyse ou encore de leur production, on comprime ceux-ci et les stocke dans un réservoir, avant combustion.

Selon d'autres caractéristiques préférées de ce procédé, éventuellement combinées: - on réalise la division dans un cyclolaveur adapté à abaisser la température des gaz incondensés jusqu'à environ 60"C - 80"C, - on réalise la division par passage du mélange dans un cyclone et passage des gaz incondensés dans un refroidisseur abaissant la température de ces gaz incondensés jusqu'à environ 60"C - 80"C, - on abaisse la température des gaz issus de la combustion et destinés à la déshydratation jusqu'à environ 250"-150"C dans un échangeur de chaleur et on valorise l'énergie récupérée dans l'échangeur de chaleur.

Pour la mise en oeuvre de ce procédé, la présente invention propose une installation pour le traitement de produits solides dont le rejet est préjudiciable à l'environnement, comportant une zone de thermolyse des produits solides par apport de chaleur, des moyens de pompage communiquant par une ligne d'extraction avec la zone de thermolyse pour la maintenir en dépression et en aspirer des gaz de thermolyse qui y sont formés, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une ligne d'introduction d'un courant de gaz chauds dans la zone de thermolyse, constituant l'apport de chaleur, les gaz chauds récupérés dans la ligne d'extraction étant constitués d'un mélange de ces gaz chauds et de ces gaz de thermolyse.

Selon des caractéristiques préférées de cette installation, éventuellement combinées: - les moyens de pompage communiquent par une ligne d'arrivée de mélange avec une chaudière apte à brûler ce mélange, ladite ligne d'introduction communiquant avec la chaudière en sorte de récupérer des gaz chauds issus de la combustion du mélange; - I'installation comporte en outre des moyens de division du mélange en une fraction contenant de l'eau et des goudrons et une fraction de gaz incondensés, disposés sur la ligne d'extraction, une ligne de recyclage d'une partie de la fraction de gaz incondensés, raccordée par l'une de ses extrémités à la ligne d'extraction, entre les moyens de division et les moyens de pompage, et à la ligne d'introduction par l'autre de ses extrémités, cette ligne de recyclage passant par la chaudière pour réchauffer ladite partie de la fraction de gaz incondensés, une autre partie de la fraction de gaz incondensés entrant dans la ligne d'arrivée, et des moyens de pompage disposés sur la ligne de recyclage; - I'installation comporte des moyens de refroidissement du mélange, adaptés à refroidir une première fraction du mélange jusqu'à environ 60"C - 80"C et une deuxième fraction du mélange jusqu'à environ 230 C - 330"C, une ligne de recyclage de ladite deuxième fraction, raccordée aux moyens de refroidissement par l'une de ses extrémités et à la ligne d'introduction par l'autre de ses extrémités, cette ligne de recyclage passant par la chaudière pour réchauffer ladite deuxième fraction de gaz, des moyens de pompage disposés sur ladite ligne de recyclage, une ligne de récupération de la première fraction du mélange communiquant avec ladite ligne d'arrivée via les moyens de pompage et des moyens de récupération des produits issus du refroidissement desdites première et deuxième fraction; - I'installation comporte en outre une zone de déshydratation pour déshydrater les produits solides avant thermolyse et une zone de refroidissement de résidus solides en aval de la zone de thermolyse; - les zones de déshydratation et de thermolyse sont constituées par une seule et même zone; - I'installation comporte en outre des moyens d'épuration pour épurer les gaz issus de combustion avant sortie dans l'atmosphère; - I'installation comporte en outre un échangeur de chaleur adapté à abaisser la température des gaz de combustion et destinés à la déshydratation jusqu'à environ 250-150"C et des moyens de valorisation de l'énergie récupérée par l'échangeur de chaleur; - la chaudière est équipée de brûleurs à fibres; - I'installation comporte en outre des moyens de compression des gaz destinés à être brûlés et un réservoir de stockage de ces gaz comprimés, raccordé à la ligne d'arrivée.

Avantageusement, I'installation comporte en outre une ligne d'arrivée de gaz liquéfié, tel que du propane, communiquant avec ladite ligne d'arrivée, ce qui permet de maintenir un mélange à PCI acceptable sur le plan des performances de la combustion et d'assurer la phase de démarrage de l'installation.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est un schéma de principe d'une installation conforme à un mode préféré de réalisation de la présente invention, et
- la figure 2 est un schéma d'une variante de réalisation de cette installation.

L'installation de la figure 1 comporte un sas I où pénètrent les produits solides, puis une zone de thermolyse 2 dans laquelle les produits solides sont d'abord partiellement ou totalement déshydratés, puis portés à leur température de décomposition thermique (connue et fixée à l'avance) par exemple aux environs de 600"C (typiquement entre 400"C et 750 C).

De manière préférée, cette zone de thermolyse est suivie d'une zone de refroidissement 3 où les résidus solides du traitement thermique sont amenés à la température ambiante, par exemple par aspersion d'eau.

La transformation thermolytique est avantageusement effectuée en l'absence totale d'oxygène libre.

De manière préférée, comme cela est d'ailleurs également enseigné dans le document précité, les zones 1, 2 et 3 sont des chambres isolées les unes des autres de façon sensiblement étanche, par exemple par des portes guillotine (non représentées) actionnées par des vérins ; la porte entre les chambres 1 et 2 et la porte entre les chambres 2 et 3 sont mobiles transversalement dans des logements étanches, la traversée des vérins de levage se faisant par presse-étoupe. En outre, des portes étanches sont prévues à l'entrée de la chambre 1 et à la sortie de la chambre 3, grâce à quoi le sas 1 et la zone de refroidissement 3 sont, à volonté, isolés vis à vis de
I'extérieur et/ou de la zone de thermolyse 2 ; elles peuvent être mobiles verticalement ou horizontalement ou encore autour d'une articulation selon les dimensions de l'installation, I'espace disponible et le libre choix du concepteur.

On appréciera que l'étanchéité assurée par les portes d'entrée et de sortie se fait entre l'extérieur et des zones 1 et 3 de températures modérées, très inférieures à celle de la chambre 2.

L'introduction des produits et l'extraction des résidus sont ainsi réalisés, pour éviter l'entrée d'air dans la chambre 2, par des sas qui isolent alternativement, selon les besoins, le sas 1 de la chambre de thermolyse 2 quand on introduit les produits dans le sas 1 et la chambre de thermolyse 2 de la chambre de refroidissement 3 quand on extrait les résidus de cette troisième chambre.

La chambre de thermolyse 2 est calorifugée pour limiter les déperditions calorifiques.

La chambre 2 est maintenue en dépression, typiquement à une pression inférieure ou égale à 800 mbars, voire 500 mbars. De préférence, la même pression de consigne est choisie dans les chambres 1, 2 et 3.

Cette dépression est maintenue par exemple par des moyens de pompage 10 communiquant avec la chambre 2 par une ligne d'extraction 11. Par souci de clarté, les moyens de pompage de la zone de refroidissement et du sas n'ont pas été représentés sur la figure 1.

Un cyclone 12, disposé sur la ligne d'extraction Il, alimenté en eau par une arrivée 13 opère une division des gaz de la chambre de thermolyse 2 en une fraction contenant de l'eau et des goudrons récupérés dans un bac à brai 14 et une fraction de gaz incondensés. Cette dernière fraction de gaz incondensés est refroidie dans un refroidisseur constitué par un échangeur 15 à tubes dans lesquels circule un réfrigérant, disposé en aval du cyclone 12 sur la ligne d'extraction 11.

Les gaz de thermolyse extraits de la chambre 2 passent ainsi d'une température d'environ 500"C en sortie de la chambre 2 à une température voisine de 80"C dans le cyclone 12, puis à une température d'environ 60 C en sortie de l'échangeur 15.

De la sorte, on sépare en particulier les vapeurs d'eau des gaz de thermolyse, qui comme cela sera décrit ci-après, sont au moins en partie destinés à être brûlés dans une chaudière 16. Mais ce refroidissement a également pour avantage de préserver les moyens de pompage mécaniques classiques 10 qui s'useraient de manière excessive si les gaz qu'ils pompaient avaient une température supérieure à 80"C environ.

Selon l'invention, une première partie de la fraction de gaz incondensés est brûlée dans la chaudière 16, tandis qu'une deuxième partie de cette fraction de gaz incondensés est réchauffée au moyen des gaz issus de la combustion de ladite première partie au sein de la chaudière 16, cette deuxième partie réchauffée de gaz incondensés étant remise en circulation dans la chambre de thermolyse 2.

Plus précisément, selon une première dérivation, ladite première partie de la fraction de gaz incondensés est amenée à la chaudière 16 par une ligne d'arrivée de gaz incondensés de thermolyse 17 communiquant avec les premiers moyens de pompage 10 via une vanne 18.

Une seconde dérivation de gaz de thermolyse est constituée par une ligne de recyclage 19 communiquant avec la ligne d'extraction 11 entre l'échangeur à tubes 15 et les moyens de pompage 10. Cette ligne de recyclage 19 est raccordée à la ligne d'extraction 11 par une vanne de répartition 20, à l'une de ses extrémités, et à un serpentin 21 monté dans la cheminée 16, à son autre extrémité. Des seconds moyens de pompage 22 sont également disposés sur cette ligne de recyclage 19, entre la vanne de répartition 20 et le serpentin 21, ici à proximité de ce dernier.

La sortie du serpentin 21 communique avec une ligne d'introduction 23 de gaz chauds dans la chambre 2. En l'espèce, cette ligne d'introduction 23 permet une injection directe du courant de gaz chauds réchauffés dans la chaudière 16, à proximité immédiate de la charge de produits solides à traiter, au moyen d'une hotte 24 recouvrant le ou les chariots 25 se trouvant dans la chambre 2 au moment de l'étape de thermolyse. On notera que ces chariots sont, de manière classique, déplacés au sein des chambre 1, 2 et 3 par un système mécanique du genre pignon et crémaillère par exemple, ou encore du genre entraînement électromagnétique. Ces chariots sont d'ailleurs également conçus pour que les résidus solides - verre, gravats, métaux, par exemple - restent dans les chariots 25 tout en étant enlevés facilement à la sortie de la chambre de refroidissement 3.

En outre, la ligne d'introduction 23 permet également d'introduire des gaz issus de la combustion dans la chaudière 16, ou fumées, dans la chambre 2 pour effectuer une déshydratation de la charge de produits solides à traiter, préalablement à la thermolyse. Pour ce faire, il est prévu une ligne de déshydratation, repérée 26, et communiquant, d'une part, avec une ligne de sortie 27 de fumées ou gaz issus de combustion de la chaudière 16, au travers d'une vanne de régulation 28, et, d'autre part, avec la ligne d'introduction 23 via une vanne de raccordement 29.

Les fumées sortant de la chaudière et qui ne sont pas utilisées, sont envoyées via un ventilateur 30 dans un laveur 31 servant à épurer ces fumées avant leur sortie dans l'atmosphère. Pour faciliter l'évacuation des fumées épurées dans l'atmosphère, il est prévu un second ventilateur 32 en sortie du laveur 31.

Comme on le voit sur cette figure 1, il est encore prévu une ligne d'évacuation 33 des fumées extraites de la chambre 2 lors de la déshydratation, raccordée par l'une de ses extrémités à la vanne 18 et à son autre extrémité au laveur 31.

Pour effectuer la combustion, la chaudière 16 est équipée de brûleurs 34 du type à fibres, c'est-à-dire comportant un treillis de fibres. Ce type de brûleur est particulièrement intéressant car il permet de brûler des gaz relativement pauvres du point de vue énergétique. Un exemple de tel brûleur est celui du type "BEKITHERM AC" commercialisé par la Société ACOTECH.

Toutefois, pour le cas où le pouvoir calorifique inférieur (PCI) des gaz de thermolyse s'avérerait trop faible pour permettre une combustion correcte, il est prévu une ligne d'arrivée 35 de gaz liquéfié, par exemple du propane, raccordée à la ligne d'arrivée 17 de gaz de thermolyse via une vanne d'arrivée 36.

Afin que la combustion dans la chaudière 16 ne dépende pas de la richesse momentanée des gaz de thermolyse provenant de la chambre 2 ou de la production de ces gaz, ou, en d'autres termes, pour maintenir le mélange de gaz à un PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) acceptable sur le plan des performances de la combustion, un réservoir 37 de stockage de gaz de thermolyse est branché sur la ligne d'arrivée 17 entre la vanne 18 et la vanne d'arrivée 36, via une vanne de branchement 38. Des moyens de compression (non représentés) sont également prévus pour comprimer les gaz avant leur stockage dans le réservoir 37.

Les gaz issus de la combustion ayant une température d'environ 800"C, alors que la déshydratation est effectuée à une température comprise entre IOO0C et 150"C, de préférence aux environs de 120 C, une ligne 39 équipée d'un échangeur de chaleur pour produire de la vapeur d'eau ou chauffer de la vapeur d'eau est reliée à la ligne d'introduction 23. L'énergie thermique ainsi récupérée peut être appliquée in situ à une turbine (non représentée) qui en effectue une conversion sous forme électrique, pour, par exemple, alimenter les moyens de pompage 10 et 22 et les ventilateurs 30 et 32, ou servir à toute autre fonction, éventuellement étrangère à l'installation.

Une ligne d'oxygène comburant 40 est raccordée à la ligne d'arrivée 17 en aval de la ligne d'arrivée de gaz liquéfié 35, via une vanne de raccordement 41. Cette ligne peut véhiculer de l'oxygène pur ou plus simplement de l'air.

L'homme du métier saura choisir les vannes appropriées pour une mise en oeuvre aux emplacements respectifs de l'installation décrite à l'appui de la figure 1.

On notera encore que des moyens de contrôle de pression et de température, non représentés, sont montés sur les différentes chambres 1, 2 et 3, ainsi que sur la chaudière 16. En outre, des moyens de régulation du débit de gaz par brûleur en entrée de chaudière 16, également non représentés sur la figure 1, sont prévus en entrée de cette chaudière 16. L'homme du métier saura choisir et mettre en oeuvre ces moyens de contrôle et de régulation ainsi que des moyens de surveillance de la quantité d'oxygène présent dans la chaudière 26 ou de la quantité d'hydrogène au sein de l'installation.

La vanne repérée 42 sur la ligne d'introduction 23 permet l'isolement et la régulation du flux de gaz venant des lignes 26 et 39.

Les résidus solides sortant de la zone de refroidissement 3 sont traités par voie humide afin de séparer les fines minérales du charbon. Le charbon peut être mélangé aux goudrons récupérés par décantation dans le bac à brai 14 pour réaliser un mélange combustible. Ce mélange combustible pourra être, par exemple, brûlé dans la chaudière 16 ou hors de l'installation, notamment pour produire de l'énergie électrique.

L'installation de traitement de la présente invention, telle que représentée schématiquement sur la figure 1, fonctionne comme suit.

Des produits solides (ordures ménagères notamment) sont amenés au travers du sas 1 dans la chambre 2.

La chaudière 16 est mise en marche par combustion de gaz liquéfié seul, ou, si des gaz de thermolyse sont présents dans le réservoir 37, par combustion de ces derniers, voire par un mélange de ces derniers avec du gaz liquéfié, afin de produire des gaz de combustion ou fumées. Ces fumées sont envoyées par la ligne de déshydratation (via la ligne d'introduction 23) dans la chambre 2 pour réaliser la déshydratation des produits solides, en ayant été refroidis au niveau de la ligne 39.

Les fumées chargées de vapeur d'eau et, le cas échéant, d'autres gaz produits par le chauffage correspondant, sont aspirés au travers de la ligne d'extraction 11, le cyclone 12 (condensation de la vapeur d'eau essentiellement), l'échangeur à tubes 15, par les moyens de pompage 10, puis envoyés, au moins en partie, par la ligne d'évacuation 33 dans le laveur 31 et, enfin, dans l'atmosphère.

Dans une seconde étape du traitement conforme à la présente invention, appliqué à l'installation représentée sur la figure 1, un courant de gaz chauds (environ 650"C) est introduit dans la chambre 2 pour effectuer une thermolyse des produits solides qui viennent d'être déshydratés, cette thermolyse ayant lieu entre 400"C et 750"C environ.

Les gaz chauds introduits dans la chambre 2 s'enrichissent, au contact de la charge de produits solides à traiter, d'hydrogène, d'hydrocarbures (méthane, éthane, éthylène), ce qui augmente le PCI de ces gaz (en pratique, on passe de 4000 kJ/kg à 18.000-19.000 kJ/kg), mais également d'autres gaz, notamment du dioxyde de carbone, des oxydes d'azote, du dioxyde de soufre, du monoxyde de carbone
Ces gaz sont récupérés à une température d'environ 500"C sur la ligne d'extraction 11, puis passent dans le cyclone 12 et l'échangeur à tubes 15 où sont effectués les séparations susmentionnées, sous aspiration des moyens de pompage 10.

Une partie des gaz de thermolyse incondensés sortant de l'échangeur 15 est envoyée dans le réservoir 37 ou directement dans la chaudière 16, pour combustion, tandis qu'une seconde partie est envoyée dans la ligne de recyclage 19 où, après accélération à l'aide des moyens de pompage 22, cette seconde partie de gaz est réchauffée par passage dans le serpentin 21, puis introduite par la ligne de réintroduction 23 dans la chambre 2.

A cet égard, on notera que si les gaz chauds destinés à être introduits dans la chambre 2 ont une température supérieure à 650"C environ, on pourra, comme lors de la déshydratation, faire opérer la ligne d'échange de chaleur 39 pour en abaisser la température.

En outre, au début de l'étape de thermolyse, pour le recyclage, on pourra utiliser une partie des fumées extraites de la chambre 2 lors de la déshydratation ou des fumées de combustion de gaz de thermolyse stockés dans le réservoir 37, envoyées par la ligne de déshydratation 26 dans la ligne d'introduction 23 et refroidis jusqu'à la température requise (environ 650"C). II est à noter ici que dans d'autres modes de réalisation, on pourra également utiliser, pour ce recyclage, des gaz de thermolyse issus du réservoir 37, en prévoyant un branchement approprié sur la ligne de recyclage 19.

En pratique, on notera également que les moyens de pompage 10 fonctionnent à un débit d'environ 450 Nm3/H pour la déshydratation et à un débit d'environ 300 Nm3/H pour la thermolyse, alors que les moyens de pompage 22 fonctionnent à un débit d'environ 450 Nm3/H pour le recyclage.

Outre, les avantages susmentionnés (autosuffisance énergétique ....), on appréciera qu'un tel procédé discontinu, c'est-à-dire à déshydratation et thermolyse successives, de la chambre de thermolyse 2 jusqu'à une température comprise entre environ 230"C et environ 330"C. Une partie de ces gaz est utilisée dans la ligne de recyclage 19 (embranchement à l'emplacement de la vanne 20'), tandis qu'une autre partie des gaz, destinée à être brûlée dans la chaudière 16, est envoyée par une ligne de refroidissement 51 dans l'échangeur à tubes 15 pour être refroidie jusqu'à environ 60"C-80"C.

On notera encore que les moyens de pompage 22 constitués par une pompe à vide dans le cas de l'installation de la figure 1, ont été remplacés par un ventilateur.

En sortie de l'échangeur à tubes 15, les hydrocarbures liquides (goudrons) et l'eau sont envoyés dans le bac à brai 14 par la ligne de sortie 52.

Une ligne de récupération 60 des gaz incondensés communiquant avec l'échangeur 15 et les moyens de pompage 10 est également prévue. II n'est pas mis en oeuvre de ventilateur en sortie du laveur 31 et sur la ligne de sortie des fumées 27. Le brai solide formé dans le cyclone 12 est également envoyé dans le bac à brai 14.

Par ailleurs, la ligne de recyclage 19 est également alimenté, par une ligne repérée 53, en gaz appauvris et refroidis sortant des moyens de pompage 10 communiquant avec l'échangeur à tubes 15.

Les gaz de cette ligne 53 ont une température d'environ 50"C et sont mélangés aux gaz de la ligne de recyclage en aval du ventilateur 22, ce qui permet une récupération énergétique de gaz complémentaire à une température de l'ordre de 230"C.

De plus, une partie des gaz circulant dans la ligne de recyclage 19, avant mélange avec ces gaz appauvris et refroidis, est envoyée dans l'échangeur à tubes 15 par une ligne repérée 54 à l'emplacement de la vanne repérée 63. Ces gaz ont, en pratique, une température d'environ 150"C dans cette ligne et arrivent avec une température d'environ 120"C en entrée de l'échangeur à tubes 15. Cela permet d'écouler le trop plein de gaz de thermolyse à condenser partiellement.

On produit ici de la vapeur d'eau, ou on réchauffe celle-ci, pour une valorisation ultérieure, non seulement sur la ligne de déshydratation 26, mais également sur la ligne 54 (cf lignes repérees 39 et 39' sur la figure 2) et en sortie de la chaudière 16 au moyen des fumées envoyées dans le laveur 31 au travers d'un échangeur de chaleur 55.

Enfin, les fumées du circuit de déshydratation passent, avant de pénétrer dans le laveur 31, par un laveur secondaire 31' et des moyens de pompage 10' maintenant la dépression souhaitée dans la chambre de déshydratation 1, disposés sur la ligne de fumées de déshydratation 56. On évite ainsi d'endommager les moyens de pompage 10' et on récupère notamment des hydrocarbures liquides (goudrons) valorisables en sortie du laveur 31' (flèche 57).

Grâce à ces dispositions, une partie au moins des gaz destinés à être recyclés sont maintenus à une température d'environ 230"C à environ 330"C, moyennant un circuit légèrement plus complexe.

Pour le reste, le fonctionnement de cette installation est sensiblement similaire à celui décrit à l'appui de la figure 1.

II va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortie du cadre de l'invention.

Ainsi, notamment, le cyclone 12 et l'échangeur à tubes 15 sont remplacés par un cyclolaveur, c'est-à-dire un laveur, fonctionnant par aspersion d'eau, adapté à remplir les fonctions assignées au cyclone et à l'échangeur à tubes dans le cadre de l'invention et notamment à abaisser la température de la fraction de gaz incondensés à environ 60"C-80"C.

Le serpentin 21 peut être remplacé par tout moyen équivalent d'échange de chaleur gaz/gaz.

Le charbon extrait des résidus solides et les goudrons pourront, quant à eux, être valorisés séparément.

D'une manière plus générale, on pourra simplement faire circuler des fumées entre une chaudière et une chambre où pénètrent des produits solides à traiter et où l'on réalisera une déshydratation et une thermolyse, cette dernière enrichissant les fumées en gaz énergétiques avant combustion du mélange ainsi obtenu dans la chaudière. On contrôlera bien sûr avec soin, dans ce cas, l'apport d'oxygène dans la chaudière, afin d'éviter tout risque d'explosion.

On pourra enfin prévoir d'injecter les gaz de thermolyse directement dans la charge de produits solides à traiter transportée par les chariots 25.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement de produits solides dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement, selon lequel on thermolyse par apport de chaleur les produits solides dans une zone de thermolyse et on aspire les gaz de thermolyse formés dans cette zone, caractérisé en ce que l'apport de chaleur est effectué par introduction d'un courant de gaz chauds dans la zone de thermolyse et en ce qu'on récupère à l'aspiration un mélange de ces gaz chauds et de ces gaz de thermolyse.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on injecte les gaz chauds à proximité immédiate de la charge de produits solides à traiter.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en qu'on brûle au moins une partie du mélange et en ce que lesdits gaz chauds comportent des gaz issus de cette combustion.

4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on divise le mélange en une fraction contenant de l'eau et des goudrons et une fraction de gaz incondensés, on brûle une première partie de la fraction de gaz incondensés et on réchauffe une deuxième partie de la fraction de gaz incondensés au moyen des gaz issus de la combustion de ladite première partie de la fraction de gaz incondensés, la deuxième partie réchauffée de la fraction de gaz incondensés constituant une partie au moins des gaz chauds.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on réalise la division dans un cyclolaveur adapté à abaisser la température des gaz incondensés jusqu'à environ 60 C - 80"C.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on réalise la division par passage du mélange dans un cyclone et passage des gaz incondensés dans un refroidisseur abaissant la température de ces gaz incondensés jusqu'à environ 60 C - 80 C.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on refroidit une première fraction du mélange jusqu'à environ 60 C - 80 C et une deuxième fraction du mélange jusqu'à environ 230 C - 330 C, on brûle ladite première fraction, on réchauffe ladite deuxième fraction au moyen des gaz issus de la combustion de la première fraction, la deuxième fraction réchauffée de gaz constituant une partie au moins des gaz chauds, et on récupère les produits condensés issus du refroidissement desdites première et deuxième fractions.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'on ajoute ou substitue du gaz liquéfié, tel que du propane, aux gaz destinés à être brûlés.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on effectue une déshydratation des produits solides avant thermolyse, dans la zone de thermolyse et au moyen d'une partie des gaz issus de la combustion.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on abaisse la température des gaz issus de la combustion et destinés à la déshydratation jusqu'à environ 250-150"C dans un échangeur de chaleur et on valorise l'énergie récupérée dans l'échangeur de chaleur.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce qu'on réalise la combustion dans une chaudière équipée de brûleurs à fibres.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce qu'on comprime et stocke les gaz destinés à être brûlés dans un réservoir, avant combustion.

13. Installation pour le traitement de produits solides dont le rejet est préjudiciable à l'environnement, comportant une zone de thermolyse (2) des produits solides par apport de chaleur, des moyens de pompage (10) communiquant par une ligne d'extraction avec la zone de thermolyse pour la maintenir en dépression et en aspirer des gaz de thermolyse qui y sont formés, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une ligne d'introduction (23) d'un courant de gaz chauds dans la zone de thermolyse, constituant l'apport de chaleur, les gaz chauds récupérés dans la ligne d'extraction étant constitués d'un mélange de ces gaz chauds et de ces gaz de thermolyse.

14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les moyens de pompage (10) communiquent par une ligne d'arrivée de mélange (17) avec une chaudière (16) apte à brûler ce mélange, ladite ligne d'introduction (23) communiquant avec la chaudière en sorte de récupérer des gaz chauds issus de la combustion du mélange.

15. Installation selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens (12) de division du mélange en une fraction contenant de l'eau et des goudrons et une fraction de gaz incondensés, disposés sur la ligne d'extraction (11), une ligne de recyclage (19) d'une partie de la fraction de gaz incondensés, raccordée par l'une de ses extrémités à la ligne d'extraction (11), entre les moyens de division et les moyens de pompage, et à la ligne d'introduction (23) par l'autre de ses extrémités, cette ligne de recyclage (19) passant par la chaudière (16) pour réchauffer ladite partie de la fraction de gaz incondensés, une autre partie de la fraction de gaz incondensés entrant dans la ligne d'arrivée (17), et des moyens de pompage (22) disposés sur la ligne de recyclage (19).

16. Installation selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de refroidissement (12, 15) du mélange, adaptés à refroidir une première fraction du mélange jusqu'à environ 60"C 80"C et une deuxième fraction du mélange jusqu'à environ 230"C - 330"C, une ligne de recyclage (19) de ladite deuxième fraction, raccordée aux moyens de refroidissement (12, 15) par l'une de ses extrémités et à la ligne d'introduction (23) par l'autre de ses extrémités, cette ligne de recyclage passant par la chaudière (16) pour réchauffer ladite deuxième fraction de gaz, des moyens de pompage (22) disposés sur ladite ligne de recyclage, une ligne de récupération (60) de la première fraction du mélange communiquant avec ladite ligne d'arrivée (17) via les moyens de pompage (10) et des moyens de récupération (14, 52) des produits issus du refroidissement desdites première et deuxième fractions.

17. Installation selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une zone de déshydratation pour déshydrater les produits solides avant thermolyse et une zone de refroidissement de résidus solides en aval de la zone de thermolyse.

18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que les zones de déshydratation et de thermolyse sont constituées par une seule et même zone.

19. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens d'épuration (31, 31') pour épurer les gaz de combustion avant sortie dans l'atmosphère.

20. Installation selon l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un échangeur de chaleur (39) adapté à abaisser la température des gaz de combustion et destinés à la déshydratation jusqu'à environ 250-150"C et des moyens de valorisation de l'énergie récupérée par l'échangeur de chaleur (39).

21. Installation selon l'une quelconque des revendications 13 à 20, caractérisée en ce que la chaudière est équipée de brûleurs à fibres.

22. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de compression des gaz destinés à être brûlés et un réservoir (37) de stockage de ces gaz comprimés, raccordé à ladite ligne d'arrivée (17).

23. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 22, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une ligne d'arrivée de gaz liquéfié (35) tel que du propane, communiquant avec ladite ligne d'arrivée(17).