Brevet FR2004263A1 — publié le 19691121

L'invention concerne un procédé pour la combustion, dans une chambre, de résidus liquides, de préférence de résidus à haute teneur en eau. Bulle concerne également des dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Dans l'industrie chimique, il se produit des résidus qui, pour des rayons d'épuration de l'eau ou de l'air, doivent treiiatrali- sés. Dans un processus chimique fermé, la neutralisation des ré- sidus n'est généralement pas possible ou, si elle est possible, elle entrain des frais considérables, Il y a donc lieu de chercher à neutraliser de tels résidus, dans le cadre d'une combustion au cours de laquelle, il est rentable de concevoir l'utilisation de la vapeur produite. On peut répartir les résidus liquides de l'industrie chimique en trois groupes essentiels0 Le premier comprend les résidus ayant une valeur calorifique de plus de 2000 kcql/kg, que l'on peut brtler sans difficultés dans une chambre de combustion à refroidissement. Le second groupe comprend les résidus ayant une valeur calorifique d'environ 1000 à 2000 keal/kg, qui ne brtlent qu'en respectant certaines conditions spéciales, dans une chambre particulière, généralement non refroidie. Un troisième groupe, ave des valeurs calorifiques en-dessous de 1000 kcal/kg, qui ne brtlent qu'à 11 aide d'un combustible auxiliaire, dans une chambre appropriée à cet effet. Il est possible que des résidus qui, en raison de leur haute teneur en eau, possèdent une basse valeur calorifique, et sont à classer dans le troisième groupe, puissent, par évaporation de leur eau, entre amenés à une valeur calorifique plus élevée, de façon à rendre possible leur combustion autonome. L'évaporation de l'eau peut s'effectuer utilement, aussi bien dans des échangeurs de chaleur ouverts que dans des échangeurs fermés. Lors de l'évaporation dans des échangeurs de chaleur ouverts, il y a toutefois danger de formation de matières malodorantes, qui doivent être détruites. Lors de l'évaporation dans des échangeurs de chaleur fermés, il y a entre autres, danger de formation d'une croate sur les paroi s de l'échangeur de chaleur, cette croate pouvant satraSner des difficultés de fonctionnement. Le but de l'invention consiste à concevoir un procédé et des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé, rendant possible la combustion des résidus liquides, dont la combustion autonome ne peut etre assurée. Pour atteindre ce but, on propose d'amener les résidus liquides à brûler, à partir des parois ou des coins d'une chambre, tangentiellement vers le panache d'une flamme dtun brtleur en volte central, fonctionnant à l'aide d'un combustible auxiliaire, les résidus ayant perdu, par évaporation, en se dirigeant vers le panache de la flamme, une partie de leur eau t après leur passage dans le panache de la flamme ils sont conduits, par un mouvement hélicoIdal, vers le fond et perdent de l'eau par évaporation, le long de ce parcours jusqu'à ce que les substances cos- bustibles des résidus commencent à brdler, cependant que les cendres résiduelles de la combustion sont rejetées par la force centrifuge imprimée par le mouvement hélicoïdal, vers les parois de la chambre0 On a constaté que les résidus liquides à broder doivent entrer à un certain endroit dans le panache de la flamme du combus- tible auxiliaire. Dans un autre mode de réalisation du procédé conforme à l'in, vention, on propose donc de faire pénétrer les résidus liquides à briller dans le panache de la flame du combustible auxiliaire, à l'endroit où il existe déjà un allumage stable de la flamme du combustible auxiliaire0 De la même manière, la pénétration des résidus liquides dans le panache de la flamme et l'introduction de l'air de combustion doivent se faire, de façon avantageuse, en un endroit privilégié. On propose donc, en outre, conformément à l'invention, que l'air nécessaire à la combustion des éléments combustibles des résidus, soit amené tangentiellement au panache de la flamme, en un endroit oùl1éliminationde l'eau par évaporation est largement terminée, et où l'allumage des éléments combustibles a déjà commencé. n général, on recherche la possibilité dtévacuer les cendres résultant de la combustion dés résidus liquides, soit à l'état sec, soit à l'état liquide. Le choix entre l'état liquide et ltétat sec dépend essentiellemént de la composition des cendres résiduelles. Dans le cas où l'on désire une évacuation liquide des cendres, on propose encore, dans le cadre de l'invention, que le rapport de volume entre le comiustible auxiliaire et le milieu liquide à brûler, soit compatible avec une température de la chambre, située au-dessus du point de fusion de la cendre résultant de la combustion. En fait, il n1 est pas absolument indispensable que le combustible auxiliaire soit de type commercial, par exemple de l'hui- le ou du gaz. On peut envisager également comme combustible auxi- liaire, des résidus dont les valeurs calorifiques sont assez élevées, pour obtenir un volume permettant d'atteindre la température recherchée de la chambre de combustion, qui assurera une combustion et une destruction irréprochables des matières malodo ranges. La température de la chambre de combustion peut s'accroitre, glace au combustible auxiliaire, dans une mesure telle que la cendre peut entre évacuée à l'état fusible. L'invention ntest pas limitée au procédé ci-dessus décrit6 Blle est également relative à des dispositifs permettant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Selon une forme d'éécution possible d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, on propose une chambre, dont les parois latérales seraient constituées par des tuyaux à ailettes ou des tuyaux à nervures, soudés, l'intérieur de la chambre étant recouvert de céramique. Les, parois latérales de la chambre sont posées, selon l'invention, sur un fond incliné vers l'extérieur.Sur l'un des cOtés de la chambre, sera prévue, de préférence, une ouverture d'évacuat}on des cendres, alors que sur le côté opposé à cette ouverture, se trouvera de préférence le système d'évacuation des gaz de combustion Dans un autre mode de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, on propose en outre, que dans le système d'évacuation des gaz de combustion, des grilles de retenue de scories soient installées de façon inclinée.L'installation des grilles de retenue de scories a powr but d'augmenter la quantité de scories fusibles évacuées, et d'obtenir ainsi un gaz de combustion, en principe exempt de sec ries, ce gaz fournissant éventuellement une chaleur supplémentaire, par l'intermédiaire de surfaces de chauffe installée à la suite. Pour créer, dès l'introduction des résidus liquides dans 'a chambre, des données favorables au processus de combustion poe= térieur, il sera prévu, conformément à l'invention, des disposi- tifs en forme de tuyères, pulvérisant les résidus. De mX conformément à l'invention et en vue de déterminer I. point de pénétration le plus favorable, des résidus à pulvériser, l'ins- tallation de ces dispositifs sera conçue dans un plan tangentiel au panache de la flamme, angulairement réglable. Par ce moyen es réglage, il est également possible d'obtenir, le cas échéant, une adaptation favorable à une composition variable des résidus liquides. Pour amener les résidus liquides près du panache de la flam- me, les dispositifs en forme de tuyères seront avantageusement en nombre pair. Ces dispositifs seront installés de préférence sur un plan horizontal. Mais, dans le cadre de l'invention, il. est également possible dé prévoir plusieurs plans horizontaux pour l'installation de ces dispositifs à tuyères, et dans ce cas, il est utile de prévoir, sur chaque plan, des dispositifs en nombre pair. L'installation des dispositifs en forme de tuyères, sur plusieurs plans horizontaux, a pour but d'introduire les ai à brûler, autant que possible exempts d'eau, dans le panache de la flamme, afin d'obtenir une combustion totale optimale. Pour une meilleure utilisation de l'énergie calorifique des gaz dè combustion, on propose en outre, un rapport avec le procédé dé conforme à l'invention et le dispositif ci-dessus décrit -pour la mise en oeuvre de ce procédé, que la tuyauterie de la chambre soit raccordée au système de la tuyauterie d'un générateur de Tapeur, qui lui-même sera chauffé par les gaz de combustion sortant de la chambre, à travers une grille de retenue des scories. Le procédé conforme à l'invention et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé en rapport avec une chaudière de récupération, seront expliqués plus en détail à l'aide des des sins annexés qui représentent : - Figure 1, une chaudière de récupération en coupe longitudinale, - figure 2, une coupe le long de la ligne Il-Il de la iigure 1. Comme on peut le constater sur la figure 1, le procédé conforme à l'invention s'effectue dans une chambre 1. s la suite de cette chambre, se trouve un générateur de vapeur 2. Les résidus à brûler sont introduits par des dispositifs en forme de tuyères 5 installés, dans l'exemple d'exécution, sur des plans horizontaux différents, et en fait, de manière à aboutir tangentiellement dans le panache de la flamme 4 du brtleur en volte centrale 5. B'ins- tallation des dispositifs en forme de tuyères est prévue, sur l'exemple d'eséútion de la figure 2, dans les coins de la cham- bre. La conception de l'invention ne se trouvera en aucune façon modifiée, si une autre installation est choisie.L'essentiel est que les résidus introduits à travers les dispositifs en forme de tuyères, dans la chambre 1, soient tangents au panache de la flamme. L'air de combustion est amené à travers des éléments en forme de tuyères 6, qui sont situés sous les dispositifs en forme de tuyères 3. On choisit de préférence, pour amener l'air de combustion, un point d'introduction oh l'allumage des éléments combustibles des résidus a déjà commencé. Les parois latérales de la chambre i sont constituées par un assemblage de tuyaux à ailettes ou de tuyaux à nervures. Ees parois latérales 7 sont pourvues, à l'intérieur de la chambre, d'un recouvrement en céramique 8. Les parois latérales 7 sont posées sur un fond 9, incliné vers l'extérieur, et se terminant par une ouverture d'évacuation des scories 10. Les gaz de combustion quittent la chambre 1 à travers l'ouverture 11, dans laquelle se trouve une grille de retenue des scories 12. Les gaz de combustion sortant par la grille de retenue des scories i2 apportent de la chaleur aux surfaces de chauffe d'un générateur de vapeur 2. Bien entendu, l'invention n'est pas limite aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. REVENDICATIONS 10) Procédé et dispositif pour la combustion de résidus liquides; de préférence de résidus à haute teneur en eau, dans une chambre, caractérisés par le fait que les résidus à briller sont amenés des parois latérales ou des coins d'une chambre, tangentiellement à la flamme d'un brtleur en voûte centrale, fonctions nant à l'aide d'un combustible auxiliaire, résidus perdant, par évaporation le long de leur parcours vers le panache de la flamme, une partie de leur eau et, après leur passage dans le panache de la flamme, ils sont conduits vers le fond par un mouvement héli coIdal, perdant encore sur ce parcours de l'eau par évaporation jusqu'à ce que les substances combustibles commencent à brtler, cependant que les cendres résiduelles de la combustion sont rejetées par la force centrifuge du mouvement hélicoIdal, vers l'ex- téFieurl sur les parois de la chambre. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les résidus liquides arrivant à la combustion, sont introduits dans le panache de la flamme, dans la zone d'un allumage stable de la flamme du combustible auxiliaire, 30) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'air de combustion nécessaire à la combustion- des résidus liquides combustibles est amené, tangentiellement au panache de la flamme, en un endroit où l'élimination de l'eau par évaporation est largement terminée, et oh ltallumage des éléments combustibles a déjà commence. 40) Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le rapport des volumes entre le combustible auxiliaire et le milieu liquide à briller correspond à une température de la chambre située au-dessus du point de fusion des cendres résultant de la combustion. 5 ) Chambre pour~la mise en oeuvre du procédé selon les re vendications 1 à 4, caractérisée par le fait que ses parois latérales sont constituées par des tuyaux à ailettes ou à nervures, soudés, qui sont posés sur un fond de la chambre incliné vers l'extérieur, qui présente d'un côté une ouverture d'éacuation des scories et, de préfe'rence, sur le cdté opposé, un système d'dvacuation des gaz. 60) Chambre selon la revendication 5, caractérisée par soit fait que des grilles de retenue des scories sont installées façon inclinée dans les ouvertures d'évacuation des gaz de com- bustion. 7 ) Chambre selon les revendications 5 et 6, caractérisée par le fait que les résidus liquides sont introduits à travers des dispositifs en forme de tuyères, dans la chambre, les dis- positifs étant réglables angulairement, sur des plans tangente au panache de la flamme 80) Chambre selon les revendications 5 à 7, caractérisée par le'fait que les dispositifs en forme de tuyères sont instal- lés sur, au moins, un plan horizontal. 90) Chambre selon la revendication 8, caractérisée par- 10 ) Chambre selon les revendications 5 à 9, caractérisée par le fait que la tuyauterie de la chambre est raccordée au tème de tuyauterie du générateur de vapeur qui, lui-même, oit chauffé par les gaz de combustion sortant de la chambre à travers une grille de retenue des scories.