Brevet FR2299594A1 — publié le 19760827

Cette invention concerne un procédé et une installation pour la destruction par combustion de rejets humides qui contiennent des constituants organiques. Cette invention est une amélioration des techniques utilisées dans un réacteur à lit fluidisé inerte. Llinvention concerne plus particulièrement la destruction par combustion de boues telles que des boues d'égouts, des boues de rejets industriels ayant une haute teneur en humidité, par exemple 60-95 %. L'invention a pour but de fournir un procédé et une installation pour la combustion en lit fluidisé souple et d'une haute efficacité, pour la destruction de boues résiduaires sans problèmes d'odeurs. Dans ce nome but, but, des incinérateurs à lit fluidisé ont été utilisés antérieurement à cette invention, mais l'application des techniques précédentes nécessitait des systèmes très volumineux et beaucoup plus croûteux. On peut trouver des exemples de ces techniques antérieures dans les brevets US 3.366.080, CX 524.796 et dans le DT OS 37 561. D'après ces techniques antérieures, l'espace libre au-dessus du lit fluidisé est utilisé pour obtenir la combustion complète des boues solides volatilisées et d'une huile combustible auxiliaire. La combustion dans cet espace n'est cependant pas efficace en raison du grand volume de cet espace et de la nécessité de maintenir la température suffisamment basse pour éviter la fusion des matières solides dang les gaz de combustion. Spécialement quand on incinère des boues ayant une haute teneur en humidité, ce qui demande une grande quantité de combustible auxiliaire, la chambre de combustion doit avoir des dimensions importantes. L'invention a pour objet de fournir un incinérateur à lit fluidisé peu coûteux et d'un très faible encombrement. A cet effet, l'invention propose que la combustion des boues résiduaires s'effectue dans un réacteur à lit fluidisé comprenant des dispositifs pour présécher ces boues par les gaz d'échappement du réacteur, et des dispositifs pour la post-combustion des particules et matières volatiles combustibles contenues dans les gaz d'échappement auxquels on ajoute de l'air ou de l'oxygène. On brûle le combustible auxiliaire dans un brûleur qui dégage des gaz à haute température que l'on utilise pour faire monter la température de la chambre à combustion et du brûleur de post-combustion. La combustion du combustible auxiliaire est effectuée dans des conditions favorables haute température et haut degré de turbulence, et il est en conséquence possibie d'avoir un très faible encombrement. La post-combustion des constituants combustibles s'effectue dans un conduit dont la section transversale est considérablement plus petite que la section transversale de la chambre de combustion du réacteur et, en conséquence, les gaz d'échappement passent dans le conduit avec une vitesse plus grande que celle des gaz dans la chambre de combustion. Le conduit est de préférence de forme cylindrique et l'air de combustion arrive par des buses disposées de façon à provoquer un mélange efficace de l'air de combustion avec les gaz venant du réacteur. La direction de ces buses peut être différente dans deux sections successives, par exemple tangentielle dans l'une et radiale dans l'autre. Gråce à la faible section du brûleur de post-combustion, le degré de turbulence nécessaire pour obtenir une combustion complète et efficace des constituants combustibles peut facilement être atteint. Les gaz provenant de la chambre de préséchage peuvent être utilisés pour maintenir la température du brûleur de post-combustion en-dessous du point de fusion des matières solides entraînées dans les gaz de combustion. Il serait difficile d'obtenir ces mêmes conditions favorables dans une chambre de combustion dont le volume serait considérablement plus grand. Le préséchage des boues s'effectue dans une chambre où elles sont en même temps soumises à un traitement de mélange et de déchiquetage. La chambre de préséchage est reliée à l'enceinte du réacteur et les gaz chauds venant de la chambre de combustion qui la traversent servent d'agents de séchage. Les gaz venant de cette chambre de préséchage, qui peuvent contenir des constituants combustibles et des gaz malodorants passent dans le brûleur de post-combustion où ils se mélangent avec les gaz à haute température. Un échangeur est prévu pour récupérer la chaleur. t'invention sera mieux cl prise en regard de la description ci-dessous et des dessins représentant un exemple de Montage spécifique constituant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 représente un schéma d'une unité de combustion à lit fluidisé; - La figure 2 est une coupe agrandie, prise suivant la ligne AA de la figure 1; - La figure 3 représente un schéma d'un réacteur où l'on a supprimé le brûleur de combustible auxiliaire. Le réacteur 1 de la figure 1 comprend une chambre de combustion 2, une chambre d'air 3, séparées par une plaque 4 percée de nombreux trous. LTair utilisé pour fluidiser le lit 5 et pour la combustion des matières Mouillées est introduit dans la chambre d'air au moyen d'une conduite de gaz 6. L'alimentation du réacteur en natières humides se fait à-une vitesse contrôlée par un transporteur 7 qui les amène dans la partie supérieure de la chambre de préséchage 8. Celle-ci est placée au-dessus de la chambre de combustion, de préférence près de son axe central, et lui est reliée par une ouverture 9 de.l'enceinte du réacteur. Des arbres parallèles 10 et 11 sont Montés verticalement dans la chambre de préséchage. Des engrenages 12 apprnpres relient ces arbres en assurant leur rotation en sens opposé. Ils sont mus par un noteur 13, à vitesse réglable.Des lames inclinées 14 solidaires des arbres agissent en tournant corme des transporteurs pour pousser les matières humides vers l'ouverture 9 de la partie inférierife de la chambre de préséchage tout en les déchiquetant et les mélangeant avec les gaz venant de la chambre de combustion. Les lames 15 des extrémités des arbres 10 et 11 font passer les matières préséchées dans le réacteur où elles tombent par gravite en se dispersant uniforDerent sur le lit. Un ventilateur 16 aspire les gaz relativement frais venant de la chambre de préséchage par un conduit i7 vers une chambre de mélange 18 placée à la sortie du brûleur de post-combustion 23, pour augmenter leur température suffisaiment pour désodoriser les gaz et/ou par un conduit 34 vers l'entrée du brûleur de t-ombustion pour y régler la température. On fournit de l'huile combustible et de un brûleur à huile 19 par des conduits, respectivement 20 et 21. Les gaz chauds en sortant peuvent être envoyés par le conduit 22 vers la chambre de mélange z la sortie du brûleur de post-combustion, par le conduit 24 vers l'entrée du postbrûleur, par le conduit 25 vers la chambre de combustion et par le conduit 33 vers la chambre d'air. La chambre de postcombustion est alimentée en air par un conduit 26 et ses branchements 27, 28 et 29. L'air s'écoule à grande vitesse par des buses 30 et dans les directions voulues pour produire le degré de turbulence désiré. Une partie des gaz venant de la chambre de combustion est envoyée dans la chambre de pré séchage pour préchauffer et présécher les matières humides qui arrivent. Une autre partie est envoyée dans la chambre de post-combustion. Ces deux courants gazeux se rejoignent dans la chambre de mélange avant d'être envoyés à un échangeur de chaleur 31 pour préchauffer l'air de combustion. La température des gaz d'échappement de la chambre de mélange est maintenue à un degré convenable pour assurer que l'unité de combustion fonctionne sans odeur. Pour régler la température du lit, une petite quantité d'huile y est amenée par le conduit 32. Exemples d'utilisation Une unité de combustion semblable à celle illustrée par les figures 1 et 2 a été utilisée pour incinérer des boues d'égouts ayant une concentration totale en solides de 20 %. Approximativement 50 % des gaz de la chambre de combustion étaient utilisés pour présécher les boues jusqu'à une concentration en solides de 25 %. Environ 50 96 de l'air de combustion préchauffé étaient envoyés au brûleur de combustion du combustible auxiliaire, 45 % étaient envoyés au lit fluidisé et 5 % au brûleur de post-combustion. Tous les gaz chauds venant du brûleur à huile étaient envoyés à la chambre de mélange. On a maintenu les conditions de fonctionnement suivantes Température de l'air de combustion préchauffé 500 C Température du lit 800 C Température des gaz sortant de la chambre de combustion 800 C Température des gaz venant de la chambre de préchauffage des boues 3500C Température à la sortie du brûleur de postcombustion 9000C Température des gaz chauds venant du brûleur à huile 15000C Température des gaz après la chambre de mélange 8000C Le volume du réacteur à lit fluidisé était inférieur à la moitié de celui d'un réacteur correspondant à la technique antérieure où la combustion du combustible auxiliaire s'effectuait dans le lit de la chambre de combustion du réacteur. Si l'on n'a pas besoin de combustible auxiliaire, c'est-à-dire si la concentration en solides des boues humides est suffisamment élevée pour assurer une autocombustion, le système de combustion peut être très simplifié comme l'indique la figure 3. Le système comprend comme éléments principaux un réacteur à lit fluidisé 1, une chambre de préséchage 8 et une chambre de postcombustion 23. Les gaz qui ont été utilisés pour présécher les boues sont envoyés dans une chambre de mélange 18 à la sortie du brûleur de postcombustion et/ou à l'entrée de ce dernier où ils sont mélangés avec les gaz venant de la chambre de combustion. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de r'inVention. REVENDICATIONS 10) Procédé poùr brûler les boues dans un réacteur à lit fluidisé, caractérisé en ce qu'une partie des gaz de combustion venant du réacteur passe dans une chambre de préséchage où passent les boues pour évaporer une partie de leur humidité et qu'une autre partie passe dans une chambre de postcombustion pour brûler les constituants combustibles des gaz de combustion, les gaz venant des dites chambres de préséchage et de combustion étant ensuite réunis. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse des gaz traversant le brûleur de postcombustion est supérieure à celle de ceux traversant la chambre de combustion du réacteur. 30) Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que du gaz venant de la chambre de préséchage est envoyé à la sortie du brûleur de postcombustion. 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que du gaz venant de la chambre de préséchage est envoyé à l'entrée du brûleur de post-combustion. 50) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que du gaz venant d'un brûleur auxiliaire de combustible est envoyé à la sortie du brûleur de post-combustion. 60) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que du gaz venant d'un brûleur de combustible auxiliaire est envoyé à l'entrée du brûleur de post-combustion. 70) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que du gaz venant d'un brûleur de combustible auxiliaire est envoyé dans la chambre de combustion du réacteur à lit fluidisé. 80) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que du gaz venant d'un brûleur de combustible auxiliaire est envoyé dans la chambre à air du réacteur fluidisé. 90) Réacteur à lit fluidisé pour l'exécution du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qusil est pourvu d'une chambre de préséchage pour évaporer une partie de l'humidité des boues apportées, d'un brûleur de postcombustion destiné à brûler les constituants combustibles contenus dans les gaz qui sortent de la chambre de combustion, et de dispositifs de distribution des gaz venant de la chambre de préséchage vers la sortie et/ou l'entrée du brûleur de postcombustion. 100) Réacteur à lit fluidisé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qutil est pourvu d'un brûleur pour la combustion de combustible auxiliaire et qu'il comprend des dispositifs pour l'alimentation du réacteur, du brûleur à combustible auxiliaire et du brûleur de postcombustion en air de combustion ou oxygène,et et des dispositifs pour la distribution des gaz chauds venant du brûleur de combustible auxiliaire à la sortie du brûleur et/ou à l'entrée du brûleur de postcombustion et/ou la chambre de combustion et/ou la chambre à air du réacteur à lit fluidisé. 110) Réacteur suivant l'une des revendications 9 et 10 caractérisé en ce que la chambre de préséchage comprend des dispositifs pour déchiqueter et disperser les boues.