WO1998016780A1 - Procede et installation de traitement thermique de dechets - Google Patents

Abstract

Ce procédé est caractérisé en ce qu'il utilise la pyrolyse pour distiller, à basse température (600 à 700 °C) et en absence d'oxygène, tous les déchets quel que soit leur pouvoir calorifique inférieur (PCI) et pour produire des gaz combustibles riches en CO, CH4 et goudrons divers susceptibles d'être ensuite brûlés à 1200 °C en autocombustion dans une chambre spécifique. A cet effet, la cellule tournante (1) est constituée d'un cylindre (9) associé à un tronc de cône (10) tournant sur un même axe et réservant entre eux un seuil de retenue (11) des déchets pour les transformer en coke dans le générateur (10) qui fournit le flux gazeux chaud nécessaire au pyrolyseur (9).

Description

Procédé et installation de traitement thermique de déchets.

La présente invention a pour objet un procédé de traitement thermique des déchets, notamment des déchets ménagers et industriels, mais non exclusivement, et l'installation pour sa mise en oeuvre du genre comprenant une cellule tournante de combustion dans laquelle sont introduits les déchets par une extrémité de chargement, tandis qu'à l'autre extrémité sont recueillis les scories, alors que les gaz sont récupérés en amont ou en aval de la cellule. Actuellement, dans ce genre de four tournant, les déchets sont mis en combustion exothermique par apport d'air comburant qui a pour effet de mener à son terme la combustion de tous les hydrocarbonés contenus dans les déchets dont le brassage, au cours de leur déplacement vers le cendrier, est assuré par la rotation du foyer cylindrique et/ou conique.

A ce stade de la combustion, les gaz sont brûlés à 99% et les mâchefers ont une teneur en imbrûlés de 2 à 10% sous forme de carbone. La réduction par oxydation de la presque totalité des hydrocarbonés se traduit par des températures élevées de plus de 1200°C pour des déchets à pouvoir calorifique inférieur (PCI) moyen de 2000 Kcal/kg, températures qui peuvent atteindre plus de 1400°C avec des déchets de PCI de 3500 Kcal et plus.

Ces hautes températures engendrent les phénomènes suivants:

1- Les poussières, mises en suspension par l'aération forcée des déchets se trouvant dans les fumées, fondent et se déposent sur les parois du four et de la chaudière.

2- Les mâchefers sont aussi en fusion et s'agglomèrent aux parois.

Pour éviter ces phénomèmes, il n'exite qu'une solution, introduire de l'air en exès, air qui ne participe pas à la combustion, mais dont le rôle est de tempérer les températures de combustion vers 850-900°C. Toutefois, cet excès d'air présente les inconvénients suivants :

1- Il réclame de l'énergie pour être produit et extrait. 2- Le volume de fumées généré est plus important et nécessite des circuits de gaz de plus grandes sections et volumes .

3- Les éléments toxiques et polluants, se trouvant dans les déchets, sont entraînés dans presque leur totalité dans les fumées et nécessitent un dispositif plus volumineux et plus complexe pour les capter.

4- La réglementation internationale étant de plus en plus contraignante, elle impose des températures des combustions des fumées supérieures à 1150°C et des teneurs en polluants et poussières très basses, lesquels sont plus particulièrement générés par la combustion avec excès d'air.

5- Les fumées produites à 900 °C permettent seulement un rendement de 60 à 65% en récupération de chaleur, alors qu'il est souhaitable d'atteindre 80 à 85%.

6- Dans un foyer travaillant avec de l'air en excès, il est très difficile, sinon impossible, de maîtriser l'apport énergétique fourni par des déchets de PCI supérieur à 3500 Kcal/kg.

Pour pallier ces inconvénients, on a imaginé un nouveau procédé de traitement thermique utilisant la pyrolyse qui permet, en l'absence d'oxygène, de distiller tous les déchets à basse température de l'ordre de 600 à

700°C quel que soit leur PCI.

Ce nouveau procédé vise aussi à produire des gaz combustibles riches en C0,CH4, goudrons divers qui sont brûlés à 1200 °C en autocombustion dans une chambre spécifique. Ces gaz faiblement chargés en éléments polluants du fait des basses températures, nécessitent un traitement dont la complexité et les dimensions sont nettement inférieures à l'incinération. Pour mettre en oeuvre ce procédé, l'installation comprend une cellule tournante composée d'un cylindre et d'un tronc de cône tournant sur le même axe.

La pyrolyse s'effectue dans la partie cylindrique de la cellule et, comme elle est gourmande en énergie, celleci est fournie par le coke produit par elle-même et dont la combustion s'effectue dans le tronc de cône défini comme étant le générateur de chaleur à la pyrolyse. La réduction thermique, pyrolyse/combustion du coke, s'effectue à contrecourant, les gaz produits circulant à contre-courant des solides.

Pour permettre la pyrolyse, il est nécessaire de disposer dans la cellule d'une zone dans laquelle les déchets en cours de distillation sont chauffés par l'énergie thermique provenant du générateur susmentionné. A un certain stade de leur échauffement , les déchets ont besoin d'être intimement mis en contact prolongé pour être transformés en coke.

La caractéristique fondamentale de l'installation de traitement thermique de déchets dont il s'agit, réside essentiellement dans le fait qu'elle comporte cette zone de contact intime des déchets déterminée par un seuil de retenue réservé entre la partie cylindrique et la partie tronconique de la cellule tournante. En effet, le franchissement de ce seuil oblige les déchets, en cours de cokéfaction, à former un volume dont les constituants sont mis mutuellement en contact étroit, tout en recevant un peu d'oxygène. A cet instant, la température de réaction des déchets s'élève à environ 700°C. Cette retenue, artificiellement créée par le seuil, permet l'obtention d'un coke qui sert, dans le cône générateur, de combustible pour fournir le flux gazeux chaud nécessaire à la pyrolyse.

Dans ce cône, à la manière connue, l'air de combustion est distribué sous le coke en ignition par un réseau de buses alimenté par des canaux.

L'invention est décrite ci-après à l'aide d'un exemple et de références au dessin joint dans lequel:

La figure unique est une vue schématique de l'installation de traitement thermique de déchets selon 1' invention.

Sur le dessin le repère 1 désigne la cellule tournante entraînée en rotation par des moyens mécaniques schématisés sous les références 2.

En amont de la cellule 1, la flèche 3 désigne la trémie de chargement des déchets équipée d'un volet 4 et d'un poussoir 5.

La cheminée de récupération des gaz de pyrolyse est désignée par le repère 6.

En aval de la cellule 1 est disposé un cendrier 7 pour l'évacuation des scories ou du coke symbolisée par la flèche 8.

Il va de soi que les accessoires et autres dispositifs tels que la trémie de chargement, la cheminée de récupération voire le cendrier, sont des éléments connus qui sont choisis en fonction des résultats à obtenir.

La cellule tournante 1 est constituée, selon l'invention, d'une partie cylindrique 9, constituant le pyrolyseur, associée à une partie tronconique 10 formant le générateur. Entre le cylindre 9 et le tronc de cône 10 est réservée une zone 11 reliant l'extrémité 12 du cylindre 9 et la grande base 13 du tronc de cône 10. Cette zone 11 constitue un seuil de retenue des déchets affectant une conicité importante résultant de la différence de diamètre entre le cylindre 9 et le tronc de cône 10.

Dans la partie tronconique 10 est prévue un réseau de buses alimenté par des canaux de distribution d'air de combustion. Des flèches 14 symbolisent cet apport d'air. On constate que grâce à cette installation de traitement de déchets solides au PCI allant de 1500 à 10000 Kcal/kg, on obtient:

- La production d'un gaz de pyrolyse au PCI de 900 à 1100 Kcal/Nm3, faiblement pollué et à haut taux de valorisation s ' opérant dans les meilleures conditions.

Un respect des normes antipollution les plus exigeantes avec des moyens réduits.

- Une réduction sensible du volume et des coûts des équipements .

Claims

Revendications - 5 -

1 - Procédé de traitement thermique de déchets, dans lequel on réalise la pyrolyse pour distiller, à basse température (600 à 700°C) et en absence d'oxygène, tous les déchets combustibles quel que soit leur pouvoir calorifique inférieur (PCI) et pour produire du coke et des gaz combustibles riches en CO,CH4 et goudrons divers susceptibles d'être ensuite brûlés à 1200°C en autocombustion dans une chambre spécifique, caractérisé en ce que le flux gazeux chaud nécessaire à la pyrolyse des déchets en cours de distillation est fourni par la combustion en défaut d'air du coke, les gaz produits circulant à contre-courant des solides.

2 - Installation de traitement thermique de déchets pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication

1, comprenant une cellule tournante (1) formée d'un cylindre (9) associé à un tronc de cône (10) tournant sur le même axe et comportant une trémie de chargement des déchets ( 3 ) à une extrémité, un cendrier (7) à l'autre extrémité et un récupérateur de gaz (6), caractérisée par le fait qu'un seuil de retenue (11) est réservé entre la chambre cylindrique (9) et la chambre tronconique (10), créant une zone de contact intime des déchets en cours de cokéfaction où ils reçoivent un peu d'oxygène en quantité sous-stoéchiométrique pour les transformer en coke servant de combustible à la pyrolyse des déchets.

3 - Installation suivant la revendication 2 , caractérisée par le fait que le seuil de retenue (11) des déchets réalisant la liaison du cylindre (9) et du tronc de cône (10) est constitué par la différence de diamètre (12) entre le cylindre (9) et le diamètre (13) de la grande base du tronc de cône (10).

4 - Installation suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le tronc de cône (10) de la cellule (1) comporte un réseau de buses alimenté par des canaux distribuant l'air de combustion (14) en quantité sous-stoéchiométrique sous le coke en ignition pour fournir le flux thermique nécessaire à la pyrolyse.