FR2771800A1 - Procede d'incineration et incinerateur de dechets liquides organohalogenes - Google Patents

Procede d'incineration et incinerateur de dechets liquides organohalogenes Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'incinération de déchets liquides organohalogénés dans une zone (24) de combustion d'une chambre (3) de combustion d'un incinérateur (1). On injecte dans ladite zone (24) de combustion lesdits déchets liquides organohalogénés et un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à 21% molaires. On brûle lesdits déchets liquides organohalogénés en présence de l'oxydant dans ladite zone (24) de combustion. Par ailleurs, on mesure au moyen d'une sonde (39) la teneur en oxygène des fumées, rapportée aux fumées sèches, en sortie de ladite chambre (3) de combustion et on règle l'apport en oxygène de l'oxydant dans la zone (24) de combustion de façon que lesdites fumées aient une teneur en oxygène, rapportée aux fumées sèches, inférieure à 5% molaires.

Description

L'invention est relative à un procédé d'incinération et à un incinérateur de déchets liquides organohalogénés et, plus particulièrement, de déchets liquides organochlorés.
On connaît du brevet US-A- 5 097 774 un procédé d'incinération et un incinérateur de déchets liquides organochlorés à haut pouvoir calorifique.
L'incinérateur connu comprend une chambre de combustion, une chambre de réaction et une chambre d'extinction. L'incinérateur est en outre équipé d'un brûleur formé de trois conduits disposés concentriquement autour de l'axe du brûleur et débouchant dans la chambre de combustion.
Le procédé d'incinération de ce document consiste à injecter dans la chambre de combustion les déchets liquides organochlorés à partir du conduit central du brûleur et un oxydant formé de l'air enrichi en oxygène ou de l'oxygène techniquement pur > (c'est-à-dire un gaz dont la teneur en oxygène excède 99,5%) à partir du conduit annulaire intermédiaire du brûleur, et à brûler les déchets en présence de l'oxydant dans la chambre de combustion.
De plus, on injecte une solution aqueuse formée d'eau pure ou d'eau contaminée à travers le conduit annulaire périphérique dans la zone de combustion afin de contrôler la température et la longueur de flamme dans la chambre de combustion.
Dans cette technique, I'émission de polluants avec les fumées issues de la combustion ne peut pas être contrôlée de manière satisfaisante.
L'invention vise à pallier cet inconvénient en proposant un procédé d'incinération et un incinérateur de déchets liquides organohalogénés dont les fumées en sortie de l'incinérateur présentent une teneur faible et contrôlée en monoxyde de carbone et en l'halogène présent sous forme combinée dans les déchets liquides organohalogénés.
A cet effet, I'invention a pour objet un procédé d'incinération de déchets liquides organohalogénés dans une zone de combustion d'une chambre de combustion d'un incinérateur, dans lequel
- on injecte dans ladite zone de combustion lesdits déchets liquides organohalogénés et un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à 21% molaires, et - on brûle lesdits déchets liquides organohalogénés en présence de l'oxydant dans ladite zone de combustion, caractérisé en ce qu'on mesure au moyen d'une sonde la teneur en oxygène des fumées, rapportée aux fumées sèches, en sortie de ladite chambre de combustion,
et on règle l'apport en oxygène de l'oxydant dans la zone de combustion de façon que lesdites fumées aient une teneur en oxygène, rapportée aux fumées sèches, inférieure à 5% molaires.
Le procédé selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:
- on règle I'apport en oxygène de l'oxydant dans la zone de combustion de façon que lesdites fumées aient une teneur en oxygène, rapportée aux fumées sèches, supérieure à 1,5% molaires,
- on règle l'apport en oxygène de l'oxydant dans la zone de combustion de façon que lesdites fumées aient une teneur en oxygène, rapportée aux fumées sèches, comprise entre 2 et 3% molaires,
- I'oxydant est de l'oxygène de pureté supérieure à 90% molaires,
- on mesure au moyen d'un capteur la température desdites fumées, on pulvérise une solution aqueuse, par exemple de l'eau, autour de la zone de combustion afin de réguler la température dans la zone de combustion ainsi que celle des fumées en sortie de la chambre de combustion, et de faire réagir les molécules d'eau de la solution aqueuse avec l'halogène formé lors de la combustion desdits déchets liquides organohalogénés pour produire de l'acide halohydrique, et en ce qu'on règle le débit de la solution aqueuse pulvérisée de façon que la température des fumées soit comprise entre 1OOOC et 14009C, de préférence entre 1 050iC et 1300.0, et notamment égale à environ 11 00iC, - la solution aqueuse comprend de l'eau contaminée avec des polluants détruits à température élevée.
L'invention a en outre pour objet un incinérateur de déchets liquides organohalogénés comprenant une chambre de combustion, un brûleur relié d'une part à une canalisation d'alimentation desdits déchets liquides organohalogénés et d'autre part à une canalisation d'alimentation d'un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à 21% en moles pour injecter lesdits déchets liquides et ledit oxydant dans une zone de combustion de la chambre de combustion de l'incinérateur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une sonde de mesure de la teneur en oxygène des fumées, rapportée aux fumées sèches, en sortie de la chambre de combustion et, reliés à ladite sonde, des moyens de régulation du débit de l'oxydant en fonction de la teneur en oxygène des fumées, rapportée aux fumées sèches, en sortie de la chambre de combustion mesurée par ladite sonde.
L'incinérateur selon l'invention peut de plus comporter la caractéristique suivante:
- il comprend en outre un capteur de mesure de la température des fumées en sortie de la chambre de combustion, des moyens de pulvérisation d'une solution aqueuse autour de ladite zone de combustion et, reliés audit capteur, des moyens de régulation du débit de la solution aqueuse pulvérisée en fonction de la température mesurée des fumées en sortie de la chambre de combustion délivrée par ledit capteur,
- les moyens de pulvérisation sont disposés à une distance L de la paroi du four comportant le brûleur, la distance L satisfaisant la relation suivante: 0, 5 s L/D s 1 où D est une dimension transversale de la chambre de combustion, notamment son diamètre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels:
La figure 1 est un schéma synoptique d'un incinérateur selon l'invention ; et
La figure 2 est une courbe expérimentale montrant la teneur en monoxyde de carbone et en chlore des fumées sèches en fonction de la teneur en oxygène des fumées sèches.
La figure 1 représente un incinérateur 1 de déchets liquides organohalogénés et notamment de déchets liquides organochlorés. Cet incinérateur 1 comprend une chambre 3 de combustion qui présente dans une paroi latérale 5 une ouverture 6. Au niveau de cette ouverture 6 et contre la paroi latérale 5 est fixé un bloc 4 en un matériau réfractaire dans lequel est monté un brûleur 7 de déchets liquides organohalogénés qui débouche dans la chambre de combustion 3.
Le brûleur 7 comprend un conduit central 9 relié via une canalisation d'alimentation 11 à une source 13 de déchets liquides organohalogénés et un conduit annulaire périphérique 15 relié via une canalisation d'alimentation 17 à une source 19 d'un oxydant. Dans la canalisation 11 est disposé un régulateur 21 de débit des déchets liquides alimentant le brûleur 7 et dans la canalisation 17 est disposé un régulateur 23 du débit de l'oxydant.
L'oxydant est de l'air enrichi d'oxygène de sorte que la teneur en oxygène de l'oxydant est supérieure à 21 % en moles ou, de préférence, de l'oxygène de pureté supérieure à 90% molaires.
Les déchets liquides organohalogénés présentent un pouvoir calorifique élevé et brûlent sans apport d'un autre combustible en présence de l'oxydant dans une zone 24 de combustion de la chambre 3 de combustion.
Par ailleurs, I'incinérateur 1 comporte dans ses parois respectivement supérieure 25 et inférieure 27 un pulvérisateur 29, 31 d'une solution aqueuse autour de la zone 24 de combustion, disposés à une distance L de la paroi latérale 5, où la distance L satisfait la relation 0,5 5 VD s 1, D étant la dimension transversale de la chambre 3, en particulier son diamètre. Chaque pulvérisateur 29,31 est relié via une canalisation d'alimentation 33 à une source 35 d'une solution aqueuse. Un régulateur 36 du débit de la solution aqueuse injectée dans la chambre 3 de combustion est disposé dans la canalIsation 33. La solution aqueuse est simplement de l'eau ou encore de l'eau contaminée avec un polluant qui se détruit en présence d'une source de chaleur telle que la zone de combustion 24.
Les fumées issues de la combustion des déchets liquides organohalogénés sont évacuées via un conduit 37 de sortie.
Dans ce conduit 37 est disposée une sonde 39 de mesure de la teneur en oxygène des fumées sèches , c'est-à-dire la teneur en oxygène des fumées rapportées aux fumées sèches. Cette sonde 39 est reliée à un analyseur de gaz 41. De plus, un capteur 43 de mesure de la température des fumées est également agencé dans ce conduit 37 de sortie.
En outre1 I'incinérateur 1 comprend une unité centrale 45 reliée d'une part à l'analyseur 41 et au capteur 43 pour exploiter les signaux de mesure délivrés par ceux-ci, et d'autre part aux régulateurs 23 et 36 de débit respecti vement de l'oxydant alimentant le brûleur 7 et de la solution aqueuse pulvérisée autour de la zone 24 de combustion.
Plus en détail, I'unité 45 comprend une mémoire 47 de valeurs de consigne de la teneur en oxygène des fumées sèches en sortie de la chambre 3 de combustion, et, reliés à celle-ci, des moyens 49 de comparaison de ces valeurs de consigne avec la valeur de la teneur en oxygène des fumées sèches mesurée par la sonde 39. Ces valeurs de consigne comprennent une valeur inférieure et une valeur supérieure définissant une plage admise de teneur en oxygène des fumées sèches. Cette plage admise de teneurs en oxygène des fumées sèches sera définie plus loin. Les moyens 49 de comparaison commandent en fonction de la teneur mesurée en oxygène des fumées sèches un module 50 de commande du régulateur 23 de débit de l'oxydant alimentant le brûleur 7.
De plus, I'unité 45 comprend une mémoire 51 de valeurs de consigne de la température des fumées en sortie de l'incinérateur 1, et, reliés à celle-ci, des moyens 53 de comparaison de ces valeurs de consigne avec la valeur de la température mesurée par le capteur 43. Ces valeurs de consigne comprennent deux valeurs définissant une plage admise de température des fumées en sortie de la chambre 3 de combustion. Cette plage admise de température sera définie plus loin. Les moyens 53 de comparaison commandent en fonction de la température mesurée des fumées un module 55 de commande du régulateur 36 de débit de la solution aqueuse pulvérisée autour de la zone 24 de combustion.
Sur la figure 2 est représenté un graphique montrant deux courbes 57 et 59 expérimentales représentatives relevées par la Demanderesse lors d'une campagne d'expériences concernant le contrôle et la conduite d'un incinérateur pour des déchets liquides organochlorés. Sur l'axe des abscisses est représentée la teneur en oxygène des fumées sèches en sortie de la chambre de combustion 3 et sur l'axe des ordonnées les teneurs en pour-cent de ces fumées respectivement en monoxyde de carbone CO (courbe 57) et en chlore Cl2 (courbe 59).
Ainsi qu'on le voit sur cette figure, la teneur en CO diminue en fonction de la teneur en oxygène des fumées sèches tandis que celle en Cl2 augmente. La Demanderesse a trouvé que la régulation de l'apport en oxygène de l'oxydant en fonction de la teneur en oxygène des fumées sèches permet d'optimiser de manière efficace la réduction de l'émission de CO et de Cl2. Ainsi, en considérant ses résultats expérimentaux, la Demanderesse a trouvé qu'une teneur en oxygène des fumées sèches en sortie de la chambre de combustion 3 comprise entre 1,5 et 5% molaires, et de préférence entre 2 et 3% molaires permet d'obtenir une faible teneur en CO et en Cl2 des fumées en sortie de la chambre 3 de combustion. Ces valeurs définissent une plage admise de la teneur en oxygène des fumées sèches qui sont mémorisées dans la mémoire 47 de l'unité centrale 45.
En fonctionnement de l'incinérateur 1, les moyens 49 comparent constamment ces valeurs de consigne à la teneur en oxygène des fumées sèches délivrée par l'analyseur 41. Les moyens 49 de comparaison commandent en fonction du résultat de comparaison le module 50 de commande du régulateur 23 du débit d'oxygène. Si la teneur mesurée en oxygène des fumées sèches excède la valeur supérieure de la plage admise, les moyens 49 commandent au module 50 de réduire le débit d'oxygène alimentant le brûleur 7. Si cette valeur mesurée est inférieure à la valeur inférieure de la plage, les moyens 49 commandent au module 50 d'augmenter le débit d'oxygène alimentant le brûleur 7.
Le fait de brûler les déchets liquides organohalogénés ou organochlorés avec un oxydant à forte teneur en oxygène conduit à produire un flamme à température trés élevée ce qui permet de brûler également les molécules organiques se trouvant éventuellement dans la solution aqueuse et ce qui favorise l'obtention d'un faible taux de CO en fin de combustion. Afin de protéger les parois de la chambre 3 de combustion de l'incinérateur 1, mais aussi pour amener des molécules d'hydrogène vers la zone de combustion pour transformer via la réaction d'équilibre de DEACON: 4HCI + 02 2CIz + 2Hz0 le chlore (toute formation de chlore est un manque à gagner d'acide chlorhydrique), en acide chlorhydrique pouvant être extrait facilement des fumées par un lavage de celles-ci, on pulvérise la solution aqueuse autour et à proximité de la zone 24 de combustion dans la chambre 3 de combustion. La solution aqueuse injectée joue alors d'une part le rôle d'un puits thermique entourant la flamme de température élevée, et d'autre part le rôle d'un générateur de radicaux H. De plus, grâce à ce procédé, on peut avantageusement réduire l'encombrement de l'incinérateur.
La Demanderesse a constaté qu'une température des fumées en sortie de la chambre 3 comprise entre 1 oecrc et 14009C, de préférence entre 1050'C et 1 3oe0C, et notamment égale à environ 1100iC permet d'avoir une teneur faible en Cl2 des fumées en sortie de la chambre 3 de combustion. Ces valeurs de température définissent une plage de température admise qui sont mémorisées dans la mémoire 51.
En fonctionnement de l'incinérateur, les moyens 53 comparent constamment ces valeurs de consigne à la température délivrée par le capteur 43. La température des fumées en sortie de la chambre 3 est régulée par la quantité de solution aqueuse injectée. Ainsi, les moyens 53 de comparaison commandent en fonction du résultat de comparaison le module 55 de commande du régulateur 23 du débit de la solution aqueuse. Si la température mesurée des fumées sèches excède la valeur supérieure de la plage admise, les moyens 53 commandent au module 55 d'augmenter le débit de la solution aqueuse pulvérisée par les pulvérisateurs 29 et 31. Si cette valeur mesurée est inférieure à la valeur inférieure de la plage, les moyens 53 commande au module 55 de diminuer le débit de la solution aqueuse.
Ainsi, I'émission du monoxyde de carbone et du chlore est con trolée d'une manière efficace par le procédé d'incinération de déchets liquides d'organochlorés de l'invention et l'incinérateur mettant en oeuvre ce procédé.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Procédé d'incinération de déchets liquides organohalogénés dans une zone (24) de combustion d'une chambre (3) de combustion d'un incinérateur (1), dans lequel
- on injecte dans ladite zone (24) de combustion lesdits déchets liquides organohalogénés et un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à21% molaires, et - on brûle lesdits déchets liquides organohalogénés en présence de l'oxydant dans ladite zone (24) de combustion, caractérisé en ce qu'on mesure au moyen d'une sonde (39) la teneur en oxygène des fumées, rapportée aux fumées sèches, en sortie de ladite chambre (3) de combustion,
et on règle l'apport en oxygène de l'oxydant dans la zone (24) de combustion de façon que lesdites fumées aient une teneur en oxygène, rapportée aux fumées sèches, inférieure à 5% molaires.
2. Procédé d'incinération selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle l'apport en oxygène de l'oxydant dans la zone de combustion de façon que lesdites fumées aient une teneur en oxygène, rapportée aux fumées sèches, supérieure à 1, 5% molaires.
3. Procédé d'incinération selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on règle l'apport en oxygène de l'oxydant dans la zone de combustion de façon que lesdites fumées aient une teneur en oxygène, rapportée aux fumées sèches, comprise entre 2 et 3% molaires.
4. Procédé d'incinération selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'oxydant est de l'oxygène de pureté supérieure à 90% molaires.
5. Procédé d'incinération selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on mesure au moyen d'un capteur (43) la température desdites fumées, en ce qu'on pulvérise une solution aqueuse, par exemple de l'eau, autour de la zone (24) de combustion afin de réguler la température dans la zone (24) de combustion ainsi que celle des fumées en sortie de la chambre (3) de combustion, et de faire réagir les molécules d'eau de la solution aqueuse avec les molécules d'halogène formées lors de la combustion desdits déchets liquides organohalogénés pour produire de l'acide halohydrique, et en ce qu'on règle le débit de la solution aqueuse pulvérisée de façon que la température des fumées soit comprise entre 1 OOOC et 1400'C, de préférence entre 1 050il et 13oe.C, et notamment égale à environ 1100'C.
6. Procédé d'incinération selon la revendication 5, caractérisé en ce que la solution aqueuse comprend de l'eau contaminée avec des polluants détruits à température élevée.
7. Incinérateur de déchets liquides organochlorés comprenant une chambre (3) de combustion, un brûleur (7) relié d'une part à une canalisation (11) d'alimentation desdits déchets liquides organohalogénés et d'autre part à une canalisation (17) d'alimentation d'un oxydant ayant une teneur en oxygène supérieure à 21% en moles pour injecter lesdits déchets liquides et ledit oxydant dans une zone (24) de combustion de la chambre (3) de combustion de l'incinérateur (1), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une sonde (39) de mesure de la teneur en oxygène des fumées, rapportée aux fumées sèches, en sortie de la chambre (3) de combustion et, reliés à ladite sonde (39), des moyens (47,49,50,23) de régulation du débit de l'oxydant en fonction de la teneur en oxygène des fumées, rapportée aux fumées sèches, en sortie de la chambre (3) de combustion mesurée par ladite sonde (39).
8. Incinérateur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur (43) de mesure de la température des fumées en sortie de la chambre (3) de combustion, des moyens (29,31) de pulvérisation d'une solution aqueuse autour de ladite zone (24) de combustion et, reliés audit capteur (43), des moyens (51,53,55,36) de régulation du débit de la solution aqueuse pulvérisée en fonction de la température mesurée des fumées en sortie de la chambre (3) de combustion délivrée par ledit capteur (43).
9. Incinérateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de pulvérisation sont disposés à une distance L de la paroi du four comportant le brûleur, la distance L satisfaisant la relation suivante: 0,5 s L /D s 1 où D est une dimension transversale de la chambre de combustion, notamment son diamètre.
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SU1164517A1 (ru) * 1983-10-28 1985-06-30 Среднеазиатский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Использования Газа В Народном Хозяйстве И Подземного Хранения Нефти,Нефтепродуктов И Сжиженных Газов Экранированна вертикальна топка
EP0416533A1 (fr) * 1989-09-05 1991-03-13 Praxair Technology, Inc. Procédé de combustion avec une amélioration de distribution de la température
US5097774A (en) 1991-06-06 1992-03-24 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Method for burning halogenated hydrocarbon containing waste
US5609104A (en) * 1993-11-26 1997-03-11 The Boc Group, Inc. Incinerator for incinerating halogenated organic compounds

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Non-Patent Citations (1)

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Title
DATABASE WPI Section PQ Week 8603, Derwent World Patents Index; Class Q73, AN 86-019643, XP002074082 *

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WO1999028677A1 (fr) 1999-06-10
AU1341999A (en) 1999-06-16
FR2771800B1 (fr) 1999-12-31

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