FR2803369A1

FR2803369A1 - Method of incinerating rubbish involves passing fumes over accumulated cinders to purify output

Info

Publication number: FR2803369A1
Application number: FR9916743A
Authority: FR
Inventors: Olivier Francois
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-30
Also published as: FR2803369B1

Abstract

The method involves combustion of the waste to produce cinders in suspension in the fumes. It involves accumulation (3) of the cinders and passage of the fumes across them to keep the fumes and cinders in contact for a sufficient time to provide a purification of the fumes by the cinders (4). The fumes and cinders are cooled to between one hundred and forty and two hundred and twenty degrees before accumulation of the cinders.

Description

présente invention concerne un procédé de traitement de déchets par combustion. The present invention relates to a method of treating waste by combustion.

connaît des procédés de traitement déchets par combustion consistant à assurer une combustion des déchets en disposant ceux-ci selon un lit fluidise, ce qui a pour effet de provoquer la formation d'une quantité importante de cendres en suspension dans les fumées de combustion. knows methods of treatment waste by combustion consisting of ensuring combustion of the waste by arranging it in a fluidized bed, which has the effect of causing the formation of a large amount of ash suspended in the combustion fumes.

Dans les procédés existants on cherche à récupérer les cendres en vue d'une utilisation de celles- ' dans la construction des routes ou la réalisation de remblais. Afin d'éviter une pollution des cendres par produits toxiques contenus dans les fumées de combustion, en particulier les métaux lourds tels que le plomb, le cadmium ou le mercure, on prévoit dans les procédés existants de récupérer les cendres volantes le plus rapidement possible après la combustion. A cet effet, un équipement de récupération des cendres tel qu'un appareil cyclonique est disposé aussi près que possible de la sortie du four de combustion. Les fumées débarrassées de la majeure partie des cendres doivent ensuite être traitées dans un dispositif de traitement de fumées destinée en particulier à supprimer les métaux lourds et neutraliser les éléments acides des fumées avant de rejeter celles-ci dans l'atmosphère. In the existing processes, it is sought to recover the ashes with a view to using them in the construction of roads or the realization of embankments. In order to avoid pollution of the ash by toxic products contained in the combustion fumes, in particular heavy metals such as lead, cadmium or mercury, provision is made in existing processes to recover the fly ash as soon as possible after combustion. For this purpose, ash recovery equipment such as a cyclonic device is placed as close as possible to the outlet of the combustion furnace. The fumes cleared of most of the ash must then be treated in a smoke treatment device intended in particular to remove heavy metals and neutralize the acid elements of the fumes before discharging them into the atmosphere.

Selon l'invention on prévoit au contraire d'utiliser les cendres en suspension dans les fumées pour assurer une partie au moins du traitement de ces fumées. According to the invention, on the contrary, provision is made to use the ash suspended in the smoke to ensure at least part of the treatment of this smoke.

cet effet on propose selon l'invention un procédé de traitement de déchets par combustion comportant les étapes - assurer une combustion des déchets tout en provoquant la formation d'une quantité importante de cendres en suspension dans les fumées de combustion, et - provoquer une accumulation des cendres et un passage des fumées à travers les cendres accumulées de façon à maintenir les fumées en contact avec les cendres pendant un temps suffisant pour provoquer une purification des fumées par les cendres. this effect is proposed according to the invention a method of treating waste by combustion comprising the steps - ensuring combustion of the waste while causing the formation of a large amount of ash suspended in the combustion fumes, and - causing an accumulation ash and a passage of the smoke through the accumulated ash so as to keep the smoke in contact with the ash for a time sufficient to cause purification of the smoke by the ash.

Ainsi, au moins la majeure partie du traitement des fumées est effectuée par les cendres elles-mêmes de sorte que l'on diminue considérablement les quantités de produit de traitement nécessaires pour le traitement des fumées. Thus, at least most of the smoke treatment is carried out by the ashes themselves so that the quantities of treatment product necessary for the treatment of smoke are considerably reduced.

Selon une version avantageuse de l'invention, les fumées de combustion sont refroidies préalablement 1 accumulation des cendres. I1 est ainsi possible de fixer dans les cendres la partie la plus volatile des éléments toxiques se trouvant à l'état de vapeur à la sortie du four combustion. According to an advantageous version of the invention, the combustion fumes are cooled prior to the accumulation of ashes. It is thus possible to fix in the ashes the most volatile part of the toxic elements which are in the vapor state at the outlet of the combustion oven.

Selon un autre aspect de l'invention, les cendres sont vitrifiées, de préférence en incluant les résidus combustion des déchets. On réalise ainsi une passivation définitive des éléments toxiques contenus dans les cendres. D'autres caractéristiques et avantages l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif du procédé selon l'invention, en référence à la figure unique ci-jointe qui est une représentation schématique d'une installation mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. According to another aspect of the invention, the ashes are vitrified, preferably by including the combustion residues of the waste. This produces a final passivation of the toxic elements contained in the ashes. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description of a particular non-limiting embodiment of the method according to the invention, with reference to the attached single figure which is a schematic representation of an installation implementing the method according to the invention.

En référence à la figure, le procédé selon l'invention comporte tout d'abord l'étape d'assurer une combustion des déchets tout en provoquant la formation d'une quantité importante de cendres en suspension dans les fumées de combustion. A cet effet l'installation comporte de préférence un four à lit fluidisé 1 qui assure transformation de la plus grande part des déchets introduits dans le four de combustion sous forme de cendres finement divisées, c'est-à-dire ayant un diamètre moyen l'ordre de 100 à 300 micromètres, qui sont entraînées par fumées gazeuses produites simultanément par la combustion. Pour cette première étape, on utilisera de préférence des fours à lit fluidisé circulant qui sont les mieux conçus pour assurer une production de cendres finement divisées. I1 est toutefois possible d'utiliser également des fours à lit fluidisé dense, cendres finement divisées pouvant alors être obtenues par l'utilisation d'une sole de fluidisation à jets. Referring to the figure, the method according to the invention comprises first of all the step of ensuring combustion of the waste while causing the formation of a large quantity of ash suspended in the combustion fumes. To this end, the installation preferably includes a fluidized bed furnace 1 which transforms most of the waste introduced into the combustion furnace in the form of finely divided ashes, that is to say having an average diameter l '' from 100 to 300 micrometers, which are entrained by gaseous fumes produced simultaneously by combustion. For this first step, preferably using circulating fluidized bed ovens which are best designed to ensure a production of finely divided ash. It is however possible to also use ovens with a dense fluidized bed, finely divided ashes which can then be obtained by the use of a jet fluidization hearth.

Contrairement aux procédés de traitement existants, les cendres ne sont pas extraites des fumées mais les fumées chargées de cendres en suspension, représentées par une flèche en trait épais doublée d'une flèche en trait fin, sont dirigées vers un dispositif de récupération de chaleur 2 ayant une structure adaptée à minimiser l'extraction des cendres du flux de fumées, c'est-à-dire une structure favorisant un écoulement aussi régulier que possible du flux de fumées en minimisant les zones mortes dans lesquelles les cendres sont susceptibles de s'accumuler. La capacité de refroidissement du dispositif de récupération de chaleur est en outre déterminée pour que les fumées soient maintenues à une température suffisante pour éviter la condensation des éléments corrosifs tels que les acides contenus dans les fumées, et éviter également une adhérence des cendres. Unlike existing treatment methods, the ash is not extracted from the smoke but the smoke loaded with suspended ash, represented by an arrow in thick line doubled by an arrow in thin line, is directed towards a heat recovery device 2 having a structure suitable for minimizing the extraction of ash from the smoke flow, that is to say a structure promoting as smooth a flow as possible of the smoke flow by minimizing the dead zones in which the ash is liable to accumulate. The cooling capacity of the heat recovery device is also determined so that the fumes are kept at a temperature sufficient to avoid condensation of corrosive elements such as the acids contained in the fumes, and also to avoid adhesion of the ashes.

Après ce refroidissement, on provoque une accumulation des cendres et un passage des fumées à travers les cendres accumulées, par exemple en envoyant le flux de fumées chargé de cendres vers un filtre à manches 3 de façon à maintenir les fumées en contact avec les cendres pendant un temps suffisant pour provoquer une purification des fumées par les cendres. Cette purification comprend d'une part une neutralisation des éléments acides contenus dans les fumées par les éléments basiques contenus dans les cendres et une retenue de certains éléments toxiques tels que les métaux lourds soit par adsorption soit par fixation réticulaire dans les sels en formation résultant la réaction des éléments acides avec les éléments basiques. Dans cas d'une utilisation d'un filtre à manches pour provoquer l'accumulation des cendres, on prévoit de préférence d'assurer dans le dispositif de récupération de chaleur 2 un refroidissement suffisant pour éviter la détérioration des manches. En pratique il est donc souhaitable que la température à la sortie du dispositif de récuperation de chaleur 2 soit comprise entre environ C et environ 220 C. After this cooling, an ash accumulation is caused and the smoke passes through the accumulated ash, for example by sending the flow of smoke laden with ash to a bag filter 3 so as to keep the smoke in contact with the ash for sufficient time to cause the smoke to purify through the ash. This purification comprises on the one hand a neutralization of the acid elements contained in the fumes by the basic elements contained in the ashes and a retention of certain toxic elements such as heavy metals either by adsorption or by reticular fixation in the salts in formation resulting in the reaction of acid elements with basic elements. If a bag filter is used to cause the accumulation of ash, provision is preferably made in the heat recovery device 2 for sufficient cooling to prevent deterioration of the bags. In practice, it is therefore desirable that the temperature at the outlet of the heat recovery device 2 be between approximately C and approximately 220 C.

Afin de permettre une neutralisation des éléments acides contenus dans les fumées par les éléments basiques contenus dans les cendres, il est nécessaire d'assurer un temps contact suffisant entre les fumées et les cendres. A cet effet il est donc nécessaire de prévoir une vitesse des suffisamment faible pour obtenir ce temps de mise en contact des fumées avec les cendres. Dans le cas un filtre à manches, il est toutefois nécessaire de prevoir simultanément une vitesse suffisamment élevée à travers manches pour maintenir la cohérence du gâteau formé les cendres accumulées autour des manches. En pratique une vitesse des fumées d'environ un mètre par minute à travers les manches est satisfaisante. Des dimensions appropriées du filtre à manches en fonction du débit de fumées sont donc de préférence déterminées pour obtenir cette vitesse. Lors du démarrage d'un cycle de traitement de déchets, les manches sont de préférence revêtues d'un agent de protection pulvérulent tel que de la chaux ou du calcaire broyé pour protéger les manches des particules incandescentes qui pourraient être transportées par les fumées. In order to allow neutralization of the acid elements contained in the fumes by the basic elements contained in the ashes, it is necessary to ensure sufficient contact time between the fumes and the ashes. To this end it is therefore necessary to provide a sufficiently low speed to obtain this time for bringing the fumes into contact with the ashes. In the case of a bag filter, it is however necessary to simultaneously provide a sufficiently high speed through the sleeves to maintain the consistency of the cake formed from the ashes accumulated around the sleeves. In practice a smoke speed of about one meter per minute through the sleeves is satisfactory. Appropriate dimensions of the bag filter as a function of the smoke flow are therefore preferably determined to obtain this speed. When starting a waste treatment cycle, the sleeves are preferably coated with a powdery protective agent such as lime or crushed limestone to protect the sleeves from incandescent particles which could be transported by the fumes.

L'accumulation de cendres peut également être réalisee par une série de chicanes très rapprochées provoquant une sédimentation intense des cendres contenues dans flux de fumées jusqu'à ce que les cendres accumulées obturent totalement la section de passage du flux de fumées de sorte que le gâteau ainsi réalisé est nécessairement traversé par le flux de fumées. The accumulation of ashes can also be achieved by a series of closely spaced baffles causing an intense sedimentation of the ashes contained in the smoke stream until the accumulated ash completely block the passage section of the smoke stream so that the cake thus produced is necessarily crossed by the flow of smoke.

Selon le mode de mise en oeuvre préféré illustré, les fumées débarrassées de la majeure partie des cendres et des éléments polluants sont dirigées vers un dispositif de traitement de finition des fumées 4 avant d'être évacuées par une cheminée 5 comme représenté par des flèches en trait fin double sur la figure. Dans le dispositif de traitement de finition des fumées 4, on prévoit de préférence 'injecter des agents neutralisants, par exemple de la chaux ou du bicarbonate de soude, et/ou des agents sorbants, par exemple du charbon actif ou du lignite activé, qui sont mis en contact avec les fumées et assurent d'une part une neutralisation des acides résiduels contenus dans les fumées et d'autre part une absorption ou une adsorption des autres éléments polluants résiduels tels que les métaux lourds volatils comme le cadmium ou le mercure. Les agents neutralisants et sorbants sont récupérés dans un filtre 7 avant la sortie du dispositif de traitement de finition des fumées. De façon connue en soi, la quantité d'agents neutralisants et sorbants est commandée en continu en fonction des informations données par un capteur disposé dans la cheminée de sortie des fumées. On peut également effectuer cette étape de traitement de finition par voie humide, semi-humide ou mixte. According to the preferred embodiment illustrated, the fumes cleared of the major part of the ashes and of the polluting elements are directed towards a device for treating the fumes finishing 4 before being evacuated by a chimney 5 as represented by arrows in double fine line in the figure. In the smoke finishing treatment device 4, provision is preferably made for injecting neutralizing agents, for example lime or baking soda, and / or sorbent agents, for example activated carbon or activated lignite, which are brought into contact with the fumes and ensure on the one hand a neutralization of the residual acids contained in the fumes and on the other hand an absorption or an adsorption of the other residual polluting elements such as volatile heavy metals such as cadmium or mercury. The neutralizing and sorbent agents are recovered in a filter 7 before leaving the smoke finishing treatment device. In a manner known per se, the quantity of neutralizing and sorbent agents is continuously controlled as a function of the information given by a sensor placed in the smoke outlet chimney. This finishing treatment step can also be carried out wet, semi-wet or mixed.

La circulation des fumées, chargées ou non de cendres, est de préférence assurée par un ventilateur de tirage placé immédiatement avant la cheminée 5. The circulation of the smoke, whether or not loaded with ash, is preferably ensured by a draft fan placed immediately before the chimney 5.

Par ailleurs, comme représenté par des flèches en traits épais sur la figure, les cendres accumulées dans le dispositif d'accumulation des cendres 3 ainsi que des cendres inévitablement retenues dans le dispositif de récupération de chaleur 2 et des résidus produits dans la chaudière de combustion 1 sont prélevés à intervalles réguliers et sont envoyés à un four de fusion 6 dans lequel ils sont portés à haute température pour former un bain liquide qui est soutiré et refroidi pour obtenir des résidus et des cendres vitrifiés. En raison de l'introduction dans le four de fusion de l'ensemble des composants résultant de la combustion des déchets, le bain liquide dans le four de fusion contient une proportion suffisamment faible de sels (inférieure 5 U pour que ceux-ci n'aient pas tendance à surnager et restent au contraire incorporés au liquide en fusion. A ce propos on notera que les cendres elles-mêmes ne contiennent que peu de sels et peuvent donc être vitrifiées sans qu'il soit necessaire d'utiliser les résidus du four de combustion. Afin d'obtenir une meilleure encapsulation des éléments polluants dans le solide vitrifié obtenu à la sortie du four de fusion, on peut prévoir d'introduire dans le four fusion des additifs favorisant la vitrification, par exemple du verre broyé de médiocre qualité mis de côté à l'occasion d'un traitement de recyclage de verre. Furthermore, as shown by arrows in thick lines in the figure, the ash accumulated in the ash accumulation device 3 as well as the ash inevitably retained in the heat recovery device 2 and of the residues produced in the combustion boiler 1 are taken at regular intervals and are sent to a melting furnace 6 in which they are brought to high temperature to form a liquid bath which is drawn off and cooled to obtain residues and vitrified ash. Due to the introduction into the melting furnace of all the components resulting from the combustion of the waste, the liquid bath in the melting furnace contains a sufficiently small proportion of salts (less than 5 U so that these do not tend not to float and remain on the contrary incorporated in the molten liquid. In this regard it should be noted that the ashes themselves contain only few salts and can therefore be vitrified without the need to use the residue from the oven In order to obtain better encapsulation of the polluting elements in the vitrified solid obtained at the outlet of the melting furnace, provision can be made to add into the melting furnace additives which promote vitrification, for example ground glass of poor quality. set aside during a glass recycling treatment.

Le mode d'alimentation en énergie du four de fusion dépendra des disponibilités énergétiques liées au site d'implantation. The energy supply mode of the melting furnace will depend on the energy availability linked to the implantation site.

Les gaz issus du four de fusion sont de préférence renvoyés au dispositif de récupération de chaleur 2 afin de capter à nouveau les éléments polluants qui se seraient échappés sous l'effet des hautes températures du four de fusion. A ce propos on utilisera de préférence un four de fusion à voûte froide qui favorise l'incorporation des éléments volatiles dans le solide vitrifié. On peut également renvoyer les gaz du four de fusion dans le four de combustion 1, en particulier pour transformer des chlorures très volatils en oxydes moins volatils et donc susceptibles d'être captés par les cendres accumulées. The gases from the melting furnace are preferably returned to the heat recovery device 2 in order to capture again the polluting elements which would have escaped under the effect of the high temperatures of the melting furnace. In this connection, a cold vault melting furnace is preferably used which promotes the incorporation of volatile elements into the vitrified solid. It is also possible to return the gases from the melting furnace to the combustion furnace 1, in particular to transform very volatile chlorides into less volatile oxides and therefore liable to be captured by the accumulated ash.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de 'invention tel que défini par les revendications. Of course, the invention is not limited to the modes of implementation described and it is possible to add variants without departing from the scope of the invention as defined by the claims.

En particulier on peut remplacer vitrification cendres polluées par tout autre moyen de stockage d'éléments polluants autorisés par les normes en vigueur. In particular, polluted ash vitrification can be replaced by any other means of storing pollutants authorized by the standards in force.

De même, dans le cas où les déchets traités sont faiblement polluants et les fumées sortant du dispositif d'accumulation des cendres 3 sont suffisamment purifiés, il est possible de supprimer le traitement finition des fumées. Likewise, in the case where the treated waste is slightly polluting and the fumes leaving the ash accumulation device 3 are sufficiently purified, it is possible to eliminate the finishing treatment of the fumes.

En fonction des déchets traités, est également possible de rajouter certaines étapes appropriées, par exemple la récupération en vue de leur valorisation de déchets métalliques parmi les résidus de combustion avant d'envoyer ces résidus dans le four de fusion. Depending on the waste treated, it is also possible to add certain appropriate steps, for example recovery for the recovery of metal waste from the combustion residues before sending these residues to the melting furnace.

Afin de permettre un déroulement en continu du procédé selon l'invention même en cas d'arret momentané du four de fusion, il sera souhaitable de prévoir dans le dispositif de récupération de chaleur 2 le dispositif d'accumulation des cendres 3, deux circuits parallèles permettant de maintenir la température la vitesse des fumées à des valeurs appropriées telles mentionnées ci- dessus. In order to allow the process according to the invention to run continuously even in the event of a temporary shutdown of the melting furnace, it will be desirable to provide in the heat recovery device 2 the ash accumulation device 3, two parallel circuits allowing the temperature of the smoke speed to be maintained at appropriate values as mentioned above.

Le dispositif de récupération chaleur 2 peut être remplacé par tout autre moyen permettant de refroidir le flux des fumées chargé de cendres, par exemple une dilution du flux par de l'air froid ou par injection d'eau.The heat recovery device 2 can be replaced by any other means making it possible to cool the flow of smoke loaded with ash, for example a dilution of the flow with cold air or by injection of water.

Claims

<U> CLAIMS </U>

1. A method of treating waste by combustion comprising the step of ensuring combustion of the waste while causing the formation of a large quantity of ash suspended in combustion fumes, characterized in that it also comprises l step of causing an accumulation of ashes and a passage of the fumes through the accumulated ashes so as to keep the fumes in contact with the ashes for a time sufficient to cause purification of the fumes by the ashes. . Process according to Claim 1, characterized in that, prior to the ash accumulation, the combustion fumes and the ashes are cooled to a temperature of between approximately 140 C and approximately 220 C. Process according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that accumulation of ash is carried out by passing the combustion fumes through a first filter (3. Method according to claim 3, characterized in that the smoke passage is carried out through a bag filter. Method according to claim 4 , characterized in that when the process is started the sleeves of the bag filter are covered with a protective agent 6. Method according to claim 4 or claim 5, characterized in that the bag filter has a surface filter determined in relation to a smoke flow so that the speed of the smoke through the bag filter is of the order of u n meter per minute 7. Method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that it further comprises the step of subjecting the fumes to a finishing treatment comprising contacting with neutralizing agents and / or sorbents then a passage through a second filter (7). 8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the accumulated ash is subjected to a vitrification treatment. 9. Method according to claim 8, characterized in that solid residues from the combustion of waste are added to the ashes during the vitrification treatment. 10. Method according to claim 8 or claim 9, characterized in that ground glass is added to the ash during the vitrification treatment.