FR2785366A1 - DEVICE FOR THE THERMAL OXIDATION TREATMENT OF SOLID, LIQUID OR GASEOUS RESIDUES PRODUCED BY SLAUGHTERHOUSES AND EQUARRISSING UNITS - Google Patents
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Abstract
Description
-1 Le secteur technique de l'invention est celui du traitement thermique-1 The technical field of the invention is that of heat treatment
des résidus produitsproduced residues
dans les abattoirs industriels et les unités d'équarrissage. in industrial slaughterhouses and rendering plants.
Les résidus en cause concemrnent, pour l'essentiel, les produits résultant de la transformation en farines de carcasses d'animaux ou de sous-produits divers, tels que soies de porcs, viscères, os, plumes, etc..., à savoir: The residues in question concern, essentially, the products resulting from the processing into animal carcass flours or various by-products, such as pig bristles, viscera, bones, feathers, etc ..., namely :
- Les farines impropres à la consommation animale. - Flours unfit for animal consumption.
- Les graisses et les boues grasses du traitement des effluents de l'usine. - Fats and greasy sludge from the effluent treatment of the plant.
- Les buées de déshydratation et de cuisson. - The dehydration and cooking vapors.
A partir du cadavre d'un bovin, par exemple, qu'il s'agit de traiter dans les règles imposées par la réglementation, les produits à éliminer, mentionnés ci-dessus, sont obtenus dans une chaîne de traitement qui comprend schématiquement les stades suivants - Broyage - Déshydratation dans un cuiseur chauffé à la vapeur - Pressage et conditionnement des farines La déshydratation et le conditionnement des farines produisent des buées qui sont, en fait, la partie aqueuse de la charge recueillie sous forme de vapeur plus ou moins chargée en graisses gazéifiées et en composés volatils fortement malodorants. Cette phase vapeur représente environ From the dead body of a cattle, for example, that it is a question of treating in the rules imposed by the regulation, the products to be eliminated, mentioned above, are obtained in a chain of treatment which includes schematically the stages following - Grinding - Dehydration in a steam-heated cooker - Pressing and packaging flours Dehydration and conditioning of flours produce fumes which are, in fact, the aqueous part of the load collected in the form of more or less charged steam. carbonated fats and volatile compounds that are highly malodorous. This vapor phase represents approximately
% du poids initial et doit être oxydée à haute température. % of initial weight and must be oxidized at high temperature.
Une partie des graisses est récupérée à la sortie du cuiseur et une autre partie, après Part of the fat is recovered at the outlet of the cooker and another part after
extraction par pressage du résidu solide. pressing extraction of the solid residue.
La phase solide, partiellement déshydratée et dégraissée, représente de 30 à 40 % de la charge entrante. Dans la mesure o elle provient d'animaux contaminés et déclarés impropres au The solid phase, partially dehydrated and degreased, represents 30 to 40% of the incoming charge. In so far as it comes from animals that are contaminated and declared unfit for
recyclage dans la chaîne alimentaire pour bétail, elle doit être incinérée. recycling in the food chain for livestock, it must be incinerated.
Les graisses à fort pouvoir calorifique peuvent être utilisées comme combustible d'appoint Greases with a high calorific value can be used as auxiliary fuel
dans le dispositif du traitement thermique. in the device of the heat treatment.
Bien entendu, la combustion des produits considérés ci-dessus doit s'effectuer en Of course, the combustion of the products considered above must be carried out in
conformité avec les dispositions légales, de plus en plus contraignantes. compliance with the legal provisions, more and more restrictive.
L'objet de la présente invention se rapporte précisément à l'optimisation des conditions de The subject of the present invention relates precisely to the optimization of the conditions of
combustion de l'ensemble des résidus en cause. combustion of all the residues involved.
Concernant l'art antérieur, différents procédés peuvent être utilisés pour incinérer les produits en cause, au moyen de fours de diverses conceptions, tels que fours à sole tournante, à As regards the prior art, various processes can be used to incinerate the products in question, by means of furnaces of various designs, such as rotary hearth furnaces,
grilles mécaniques, à lit fluidisé, à pyrolyse, rotatifs, à flamme nue. mechanical grids, fluidized bed, pyrolysis, rotary, open flame.
Parmi toutes les technologies possibles, celle du four rotatif faiblement incliné sur Among all possible technologies, that of the rotary kiln slightly inclined on
l'horizontale prévaut.the horizontal prevails.
Il s'agit d'un four se présentant comme un cylindre allongé, disposé entre une facade fixe côté entrée et une chambre fixe de décendrage côté sortie pour récupération des scories constituées par les parties incombustibles. L'intérieur du four est garni de produits réfractaires, briques ou -2bétons, pour isoler les parois et résister aux hautes températures. Le foyer est entraîné en rotation It is a furnace presenting itself as an elongate cylinder, arranged between a fixed facade on the inlet side and a fixed chamber of ash removal on the outlet side for recovering the slag constituted by the incombustible parts. The interior of the oven is lined with refractory products, bricks or -2beton, to insulate the walls and withstand high temperatures. The fireplace is rotated
au moyen de galets ou par chaîne et roue dentée. by means of rollers or by chain and toothed wheel.
Les déchets solides sont introduits au niveau de la façade par vis ou poussoir. C'est en Solid waste is introduced at the façade by screw or push. It's in
façade également que sont injectés les effluents liquides et gazeux, ainsi que l'air de combustion. facade also that are injected liquid and gaseous effluents, as well as combustion air.
La rotation régulière et continue du four entraîne la masse des déchets solides dès leur introduction et pendant la combustion dans un mouvement de retournement permanent, accompagné d'un brassage et d'un fractionnement de la masse qui permet d'exposer les déchets, renouvelés en permanence, au rayonnement du garnissage réfractaire et à l'air comburant dont The regular and continuous rotation of the furnace causes the mass of solid waste as soon as it is introduced and during combustion in a permanent reversal movement, accompanied by a mixing and splitting of the mass which makes it possible to expose the waste, renewed in permanence, the radiation of the refractory lining and the combustion air
dépend l'activation de la combustion. depends on the activation of the combustion.
Selon l'état de l'art, les dispositions concernant la mécanique du four rotatif et l'introduction des résidus sont connues et bien maîtrisées. Il n'en est pas de même en ce qui concerne l'admission dans le four de l'air nécessaire à la combustion. Selon les techniques en application à ce jour, l'air est injecté au moyen de tubulures réparties en différents points de la façade. Selon cette façon de procéder, une grande partie de l'air ainsi introduit s'écoule axialement à travers le four sans participer à la combustion. Il s'ensuit une mauvaise utilisation en particulier de la première zone du four et la production d'imbrûlés gazeux, qu'il faut alors rebrûler dans une deuxième chambre fixe, dite de post-combustion, dont les performances risquent également d'être According to the state of the art, the provisions concerning the mechanics of the rotary kiln and the introduction of residues are known and well controlled. It is not the same with regard to the admission into the oven of the air necessary for combustion. According to the techniques applied to date, the air is injected by means of tubing distributed at different points of the facade. According to this way of proceeding, a large part of the air thus introduced flows axially through the furnace without participating in the combustion. This results in poor use in particular of the first zone of the furnace and the production of unburnt gas, which must then be burned in a second fixed chamber, called post-combustion, whose performance may also be
insuffisantes, les normes de rejets imposées devenant difficiles à satisfaire. insufficient, the standards of imposed discharges becoming difficult to satisfy.
De même, le taux d'imbrûlés solides carbonés dans les scories est généralement supérieur Similarly, the rate of unburnt carbonaceous solids in slag is generally higher
aux limites admises, ce qui oblige à un retraitement onéreux des rejets solides. to the accepted limits, which requires expensive reprocessing of solid waste.
Les avantages de l'invention seront mieux compris à la lumière des précisions ci-après. The advantages of the invention will be better understood in the light of the clarifications below.
La présente invention se rapporte à un dispositif d'injection de l'air comburant ainsi que des autres fluides, qui conduit à une parfaite maîtrise de l'aérodynamique interne du four, permet une répartition de l'oxygène de l'air au niveau de la charge en solides et pallie de ce fait les inconvénients et défauts des dispositifs connus, liés, comme indiqué ci-dessus, à une répartition The present invention relates to a device for injecting combustion air and other fluids, which leads to a perfect control of the internal aerodynamics of the furnace, allows a distribution of the oxygen of the air at the level of the load in solids and thus overcomes the disadvantages and defects of the known devices, linked, as indicated above, to a distribution
aléatoire de l'air de combustion.random combustion air.
En application de l'invention, la combustion est complète à la sortie du four rotatif et la In application of the invention, the combustion is complete at the exit of the rotary kiln and the
teneur en imbrûlés négligeable, tant dans les gaz que dans les scories. Negligible unburnt content, both in gases and in slag.
Corrélativement, l'optimisation de la combustion dès l'entrée dans le four se traduit par une homogénéisation des températures, une meilleure utilisation du volume du four et donc un Correlatively, the optimization of the combustion as soon as it enters the oven results in a homogenization of the temperatures, a better use of the volume of the furnace and thus a
dimensionnement rationnel.rational dimensioning.
Le dispositif mis en oeuvre consiste en un organe multifluides, ci-après désigné combusteur, dont les caractéristiques géométriques et énergétiques ainsi que le positionnement sur The device used consists of a multifluid member, hereinafter referred to as a combustor, whose geometrical and energetic characteristics as well as the positioning on
la façade du four constituent la matière de l'invention. the facade of the furnace constitute the material of the invention.
Le combusteur se présente comme une canne d'injection à entrées multiples et flux parallèles, du type tubes dans tubes, qui reçoit séparément tous les fluides admis dans le four, à savoir: combustible de soutien liquide ou gazeux, effluents liquides, effluents gazeux, air -3 - d'atomisation et air de combustion, pour les injecter en un jet unique, a écoulement strictement axial dans le four. Les caractéristiques géométriques du combusteur sont dépendantes de celles du The combustor is presented as a multiple-input and parallel-flow injection pipe, of the tubes-in-tubes type, which receives separately all the fluids admitted to the furnace, namely: liquid or gaseous support fuel, liquid effluents, gaseous effluents, air -3 - atomization and combustion air, to inject them in a single jet, a strictly axial flow in the oven. The geometric characteristics of the combustor are dependent on those of the
four rotatif, comme il sera précisé ci-après. rotary kiln, as will be specified below.
Selon le dispositif de l'invention, l'axe du combusteur est décalé par rapport à l'axe du four rotatif d'une distance fonction du diamètre du four et d'un angle lié à la vitesse de rotation. Le dispositif associe une succession d'éléments dont la conjonction réalise la mise en According to the device of the invention, the axis of the combustor is offset relative to the axis of the rotary kiln by a distance depending on the diameter of the furnace and an angle related to the speed of rotation. The device associates a succession of elements whose conjunction realizes the setting
oeuvre du procédé, comme indiqué sur les figures 1 et 2 annexées. process, as shown in Figures 1 and 2 attached.
La figure 1 schématise le dispositif de l'invention en coupe longitudinale. Le four rotatif (1), incliné d'un angle a sur l'horizontale et de diamètre intérieur D, est alimenté en façade en solides à incinérer par la vis (2) et en fluides actifs par le combusteur (3). Il débouche à l'autre extrémité dans la post-combustion fixe (4). A l'amont les résidus solides (5) sont amenés dans un stockage (6), puis distribués par une vis de reprise sous trémie (7) vers la vis (2). Les effluents liquides (8) sont stockés dans la cuve (9), puis admis par pompage au combusteur (3). Le combusteur (3) reçoit également les fluides compressibles, tels que: air d'atomisation (10), Figure 1 shows schematically the device of the invention in longitudinal section. The rotary kiln (1), inclined at an angle a on the horizontal and with an inside diameter D, is supplied in front with solids to be incinerated by the screw (2) and with active fluids by the combustor (3). It opens at the other end in the fixed post-combustion (4). Upstream solid residues (5) are fed into a storage (6), and then distributed by a screw recovery under hopper (7) to the screw (2). The liquid effluents (8) are stored in the tank (9) and then pumped to the combustor (3). The combustor (3) also receives the compressible fluids, such as: atomizing air (10),
effluents gazeux ou buées (11), air de combustion (12). gaseous or fumes (11), combustion air (12).
Les scories (13) sont recueillies sous la chambre de post-combustion (4) et les gaz de The slag (13) is collected under the post-combustion chamber (4) and the combustion gases
combustion (14) s'échappent à la partie supérieure vers le traitement des fumées. combustion (14) escape to the upper part to the flue gas treatment.
La figure 2 schématise une vue de face, côté façade, du four rotatif (1). Elle précise la Figure 2 shows a front view, front side of the rotary kiln (1). It specifies the
position du combusteur (3) et de la vis à solides (2), ainsi que le sens de rotation du four (1). position of the combustor (3) and the solids screw (2), as well as the direction of rotation of the oven (1).
Selon les dispositions de l'invention, il existe une relation géométrique entre la position du combusteur (3) et le diamètre intérieur D du four rotatif (1), qui s'exprime par: According to the provisions of the invention, there is a geometric relationship between the position of the combustor (3) and the inside diameter D of the rotary kiln (1), which is expressed by:
H = 0,3. DH = 0.3. D
o: H est la différence de hauteur entre les axes horizontaux du four (1) et du o: H is the difference in height between the horizontal axes of the oven (1) and the
combusteur (3), comme indiqué sur les figures 1 et 2. combustor (3), as shown in FIGS. 1 and 2.
Selon l'invention, l'axe radial du combusteur (3) fait un angle P3 par rapport à la verticale, fonction de la vitesse de rotation du four (1). Pour les vitesses de rotation habituellement utilisées, cet angle est voisin de 20 . Une des caractéristiques du dispositif de l'invention est donc constituée par un angle [t = 20 , les 20 étant comptés dans le sens direct, défini par le sens de rotation du According to the invention, the radial axis of the combustor (3) makes an angle P3 relative to the vertical, a function of the speed of rotation of the furnace (1). For the rotational speeds usually used, this angle is close to 20. One of the characteristics of the device of the invention is therefore constituted by an angle [t = 20, the 20 being counted in the forward direction, defined by the direction of rotation of the
four (1), comme précisé sur la figure 2. oven (1), as specified in Figure 2.
Toujours selon l'invention, l'ensemble des fluides admis dans le four rotatif (1) est injecté via le seul combusteur (3), en flux axial pur, c'est à dire sans mise en rotation de l'un quelconque des fluides en cause et de façon que l'impulsion axiale G de l'ensemble du jet issu du combusteur (3), vérifie la condition: Still according to the invention, all the fluids admitted into the rotary kiln (1) is injected via the single combustor (3), in pure axial flow, ie without rotating any of the fluids. in question and so that the axial pulse G of the entire jet from the combustor (3), verifies the condition:
G>60. WG> 60. W
o: W est la puissance thermique du four (1), exprimée en MW (mégawatts). o: W is the thermal power of the furnace (1), expressed in MW (megawatts).
-4- G est le débit de quantité de mouvement axial ou poussée de réaction ou impulsion du G is the axial momentum or thrust flow rate of the reaction or pulse of the
combusteur, exprimé en Newton.combustor, expressed in Newton.
Cette dernière relation définit en fait les dimensions du combusteur (3) à mettre en oeuvre pour satisfaire à l'invention, les débits et pressions d'alimentation de chaque fluide étant fixés ou connus. A titre d'exemple, le dispositif selon l'invention est mis en oeuvre pour l'élimination de résidus organiques provenant d'abattoirs et d'équarrissages. Les résidus en cause sont constitués par: This latter relation actually defines the dimensions of the combustor (3) to be used to satisfy the invention, the feed rates and pressures of each fluid being fixed or known. For example, the device according to the invention is implemented for the removal of organic residues from slaughterhouses and squares. The residues in question consist of:
- 950 Kg/h de farines animales, collectées en service public ou produites pour partie in situ. - 950 kg / h of animal meal, collected in public service or produced partly in situ.
- 2500 Kg/h de buées de déshydratation provenant de cuiseurs à vapeur. - 2500 Kg / h of dehydration vapors from steam cookers.
- 400 Kg/h de déchets solides divers, tels que soies de porcs, sciures et emballages souillés, - 400 kg / h of miscellaneous solid waste, such as pig bristles, sawdust and soiled packaging,
boues grasses d'épuration.greasy sewage sludge.
Le combustible d'appoint est constitué par les graisses animales à haut pouvoir calorifique, The auxiliary fuel consists of animal fat with a high calorific value,
extraites au cours du processus d'élaboration des farines. extracted during the flour making process.
Les calculs thermiques conduisent à une puissance développée dans le four rotatif (1) de Thermal calculations lead to a power developed in the rotary kiln (1) of
6,8 MW et à un diamètre utile de 2100 mm. 6.8 MW and with a useful diameter of 2100 mm.
Le combusteur (3) est alors positionné comme indiqué sur la figure 2, avec H = 630 mm et The combustor (3) is then positioned as shown in FIG. 2, with H = 630 mm and
=20 C.= 20 C.
Le débit et la pression des fluides actifs sont: The flow rate and the pressure of the active fluids are:
- Pour l'air de combustion (12): 9000 Nnm3/h à 600 minCE. - For combustion air (12): 9000 Nnm3 / h to 600 min.
- Pour l'air d'atomisation (10): 1500 Nm3/h à 700 mbars. - For atomizing air (10): 1500 Nm3 / h to 700 mbar.
- Pour les buées (11): 2000 Nm3/h à 100 minCE. - For fogging (11): 2000 Nm3 / h to 100 minCE.
Les dimensions du combusteur (3) sont définies en conséquence. The dimensions of the combustor (3) are defined accordingly.
Selon les impératifs de l'invention, la condition G > 60 W doit être remplie, soit: According to the requirements of the invention, the condition G> 60 W must be fulfilled, ie:
G > 410 Newton.G> 410 Newton.
Le calcul de G donne G = 435 N. Les dispositions retenues sont par conséquent conformes The calculation of G gives G = 435 N. The provisions adopted are therefore in accordance
à celles requises par l'invention.those required by the invention.
Le dispositif peut être utilisé pour d'autres applications qui ne sortent pas du cadre de l'invention. Ainsi il est possible, selon les dispositions de l'invention, de procéder à l'incinération de solides divers et broyés et introduits en continu dans un four rotatif. On peut citer, par exemple, The device can be used for other applications that are not outside the scope of the invention. Thus it is possible, according to the provisions of the invention, to proceed to the incineration of various solids and crushed and continuously introduced into a rotary kiln. For example,
les déchets hospitaliers, les refus de compost, les boues déshydratées, les emballages, etc... hospital waste, compost refusals, dewatered sludge, packaging, etc.
A noter que le dispositif permet d'incinérer simultanément des effluents gazeux et liquides, certains de ces effluents à pouvoir calorifique appreciable pouvant servir d'apport énergétique de soutien. L'application du dispositif au traitement restrictif de produits exclusivement gazeux et / ou liquides conduit à la mrise en oeuvre simplifiée d'un combusteur (3) associé à un four (1) fixe et non -5- rotatif sans sortir du cadre de l'invention, dès lors que la condition G > 60 W est satisfaite. Dans ce It should be noted that the device makes it possible to simultaneously incinerate gaseous and liquid effluents, some of these effluents with appreciable calorific value being able to serve as an energy supply of support. Application of the device to the restrictive treatment of exclusively gaseous and / or liquid products leads to the simplified implementation of a combustor (3) associated with a fixed and non-rotary kiln (1) without departing from the scope of the invention. the invention, since the condition G> 60 W is satisfied. In this
cas particulier et en référence aux figures 1 et 2, les grandeurs H, P et a sont égales à zéro. particular case and with reference to Figures 1 and 2, the quantities H, P and a are equal to zero.
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