Brevet FR2372775A1 — publié le 19780630

La présente invention concerne l'incinération de boues d'égout, dans lequel la boue est incinérée, à l'état déshydraté, une fois mélangée avec du charbon fin comme com BuBtible supplémentaire. Par le mot "boue", la demanderesse inclut les schlamms. La quantité d'humidité mélangée avec des produits solides dans une boue d'égout varie, Avant la déshydratation, elle peut 8tre de 90 %. Après la déshydratation elle peut être de 75 % par exemple. La présente invention est applicable spécialement aux boues manipulables, ctest-à-dire à des matières qui sont suffisamment solides ou visqueuses pour être manipulées sans pompage. L'incinération des boues d'égout peut être effectuée sur des boues qui ont été déshydratées soit selon un procédé discontinu, soit par un procédé continu. Par boues égout déshydratées, on désigne une boue de laquelle une certaine quantité d'eau a été éliminée, bien que la boue déshydratée contient en fait généralement de l'eau encore en grande quantité.Bien que les boues déshydratées en discontinu contiennent généralement moins d'humidité et par conséquent ne demandent pas un combustible supplémentaire pour être incinérées, la déshydratation en continu des boues est habituellement préférée, bien que ces boues demandent un combustible supplémentaire pour brûler, C'est aussi parce que, avec la déshydratation en discontinu, de nombreuses difficultés s1 élèvent dans la préparation des boues déshydratées pour l'incinération ultérieure. La déshydratation en continu peut être effectuée par des mQyens tels que essoreuses, filtres rotatifs sous vide, filtres-presses à courroies, etc.., tandis que la déshydratation en discontinu est généralement effectuée au moyen de filtres presses.Comme cependant, les prix du mazout et du gaz qui peuvent être utilisés comme combustible supplémentaire ont une forte tendance à la hausse, le prix du combustible pour l'incinération des boues déshydratées en continu est devenu très élevé ou même prohibitif. Les demandes de brevet britanniques n0 272.981 et 1 286.532 et le brevet U.S. n0 3 759.196 proposent de mélanger du charbon avec les ordures ménagères avant de les incinérer le charbon pulvérisé ou le coke ou même l'anthracite sont proposés dans ce but, mais ce sont des combustibles motteux. La demande de brevet britannique n0 949.000 propose également l'utilisation da charbon pulvérisé ou de charbon broyé dans la combustion des boues d'égout déshydratées, le mélange de charbon et de boue d'égout e brillé par exemple dans le four normal d'une centrale. La demande de brevet britannique n0 1 198.958 propose le mélangeage de déchets de boue d'égout solides avec des résidus de wagons basculant pour charbon et des huiles usées, mais la difficulté pour obtenir des résidus de boue d'égout solides est grande et la proportion de ces résidus (25 %) dans le mélange est très faible. Un objet de la présente invention est de fournir un procédé très économique pour incinérer la boue d'égout. Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé pour incinérer la boue d'égout qui utilise comme combustible supplémentaire une matière qui sans cela est peu utilisée et par conséquent bon marché. D'une façon surprenante la demanderesse a maintenant découvert que la boue d'égout-non auto-combustible, spécialement la boue déshydratée en continu, peut être rendue autocombustible (ctest-à-dire capables d'entretenir la combustion) par un procédé facile et relativement bon marché.Selon la présente invention, ceci peut etre réalisé si le charbon fin mélangé avec la boue est constitué par des fines de charbon provenant d'un procédé d'enrichissement du charbon par voie humide, les fines de charbon étant sous la forme d'un tourteau de charbon ou d'une boue provenant de la lagune (désigné par la suite par "boue de la tune11). Les fines de charbon utilisées de préférence, sont celles dont la plus grande partie, par exemple au moins 90 %, passe à la maille 0,42 mm-. Le tourteau de charbon ou la boue de lagune est fourni à relativement bon marché par de nombreuses mines de charbon et usines de préparation du charbon et même s il faut les transporter sur une distance importante, le nouveau procédé peut rester encore économiquement intéressant. Sans traitement ultérieur, le tourteau de charbon ne peut 8tre actuellement utilisé avec d'autres matières qu'en quantités limitées pour produire de la vapeur ou pour d'autres applications. Jusqu'ici la boue charbonneuse de lagune était considérée largement comme une matière à jeter. De préférence la boue d'égout est déshydratée en continu et on mélange en continu les fines de charbon préférées, Bien qu'il soit possible de mélanger les fines de charbon à la boue d'égout après déshydratation, la demander a trouvé avantageux de mélanger les fines de charbon au moins avant la fin de la déshydratation de la boue et de préférence avant même le processus de déshydratation. La demanderesse a trouvé que l'incorporation des fines de charbon ne soulève elle-meme aucune difficulté technique. Tous les types classiques de mélangeur en continu, tel qu'une vis d'Archimède peut en général être adapté à ce travail, ou comme indiqué ci-dessus le mélangeage peut être effectué dans l'appareil de filtration ou dans son système d'alimentation. Par exemple, si la boue d'égout est déshydratée dans une cuve filtrante où elle est agitée, les-fines de charbon peuvent être ajoutées à la boue dans la cuve et l'agitateur permet de répartir le charbon dans toute la boue. Par ailleurs si la déshydratation est effectuée dans un filtre-presse, les fines de charbon peuvent autre ajoutées en passant par le circuit de la pompe d'alimentation du filtrepresse. Pour obtenir une répartition uniforme convenable quand on ajoute de petites quantités de charbon, ou bien quand on utilise un tourteau de charbon très sec qui peut rester en morceaux , des opérations spéciales peuvent être nécessaires. Si les fines de charbon sont ajoutées avant la fin de la déshydratation, en dehors de l'avantage que le mélangeage dans ces conditions est en général plus facile, on peut obtenir encore les avantages suivants : Les. fines de charbon ajoutées augmentent la teneur en produits solides du mélange et peuvent agir plus ou moins comme "auxiliaire de filtration" et par conséquent améliorer l'effet de la déshydratation. Si la déshydratation est effectuée en utilisant une toile filtrante, la déshydratation d'un mélange contenant des fines de charbon peut être obtenue avec moins de risques de colmatage de la toile par le gâteau avec l'avantage de décharger plus facilement le gâteau, de prolonger la durée de service de la toile et d'avoir une filtration plus efficace. Un autre avantage qu'on peut obtenir avec le nouveau procédé est dû à ce que. le tourteau obtenu se brise plus facilement avant d'entrer dans le four, à cause du charbon particulaire incorporé. Le nouveau procédé peut par conséquent non seulement conduire à une boue d'égout déshydratée ayant un pouvoir calorifique supérieur, mais également à un tourteau de boue qui contient moins d'eau et a des propriétés de manipulation améliorées. Une analyse granulométrique type pour le charbon fin sous forme de fines de charbon "de flottation" qui sont transformées en tourteau de charbon est donnée dans le tableau 1. Tableau 1 Largeur de mailles en mm Poids % 0,90 0,02 0,90 0,55 1,09 0,55 0,42 4,96 0,42 0,21 19,61 0,21 0,11 16,10 0,11 0,055 12,39 z50,055 ~ 45,83 Obtenues sous forme de tourteau de charbon, les fines de charbon peuvent contenir environ 24 % en poids d'humidité libre, tandis que les fines de charbon identiques obtenues sous forme de boue de lagune peuvent contenir environ 30 % humidité libre. La matière sèche de ce charbon a généralement un pouvoir calorifique compris entre 7500 et 8500 kcalfkg. Le tableau 2 donne une comparaison type du pouvoir calorifique et du prix par kcal de différents combustibles. Tableau 2 Prix comparatifs Combustible Pouvoir calorifique (approximatif) Prix compa ratif par kcal Mazout 10286 kcal/kg Gaz naturel 12675 kcal/kg 88 % Charbon 7578 kca: /kg 27 % Ce tableau montre clairement que le remplacement du mazout ou du gaz naturel comme combustible par du charbon fin entraine une amélioration économique véritable. Cette amélioration est toutefois encore plus importante quand on tient compte du fait que le mélange boue d'égout/charbon peut contenir moins d'humidité et peut être plus facilement manipulé. Par conséquent, bien que la quantité de matière sèche avec laquelle le four est alimenté puisse être plus grande, le taux de charge global peut être cependant réduit ce qui permet d'utiliser un four plus petit. Même avec un taux d'humidité des fines de charbon de 20 à 35 % en poids un procédé économique peut encore être obtenu. Par exemple, avec une boue d'égout déshydratée contenant 75 % d'humidité, de bons resultats sont obtenus en ajoutant au moins 8 % en poids de fines de charbon (calculés par rapport aux poids de la boue à l'état déshydratée et de la matière sèche dans les fires de charbon). Ainsi puisque les fines de charbon peuvent contenir par exemple 20 % d'humidité, au moins 10 % en poids de fines de charbon humides seront nécessaires. Aussi bien le charbon fin ayant un faible pouvoir calorifique que celui ayant un pouvoir calorifique élevé peuvent,/être.,. sésdans le nouveau procédé. Bien que le procédé puisse aussi être appliqué à la boue d'égout qui est déshydratée en discontinu dans un filtre presse, ctest-à-dire incinérée en discontinu, les meilleurs résultats peuvent être généralement obtenus avec le nouveau procédé en déshydratant en continu le mélange de boue d'égout et de charbon par centrifugation ou filtration, et ensuite en l'incinérant en continu. Un grand nombre de fours appropriés opérant en continu sont connus dans la technique, ce qui rend inutile de décrite un four spécifique spécialement adapté à ce travail. La présente invention peut etre illustrée d'une façon descriptive et non limitative à l'appui les résultats donnés par les exemples ci-dessous. Une boue d'égout fraîche contient à titre d'exemple type, 74 % en poids de combustibles (à l'état sec classique) donnant 26 % de cendres par combustion. Le pouvoir calorifique de la matière sèche est de 5718 keal/kg. Les quantités de produits introduites dans le four pour une boue d'égout municipale normale sont en général prévues pour un taux de matières solides de la boue de 25 % en poids. Ces boues peuvent être obtenues par déshydratation sur des filtres rotatifs sous vide, après addition de chlorure ferrique, et leurs vitesses de combustion typiques varient de 34 à 59 kg/heure, par mètre carré de sole au four. Le choix de la taille du four dépend des cawactéristi- ques des matières alimentées, de la quantité de produit alimenté à l'état humide par unité de surface de la zone de combustion , et comme on peut l'imaginer, de l'humidité du produit alimenté, en général plus le pouvoir calorifique unitaire est faible et plus grande est la surface nécessaire au séchage de la bouesplus grande est la taille du four nécessaire.Si le taux de matières solides passe de 25% à par exemple 18 à 2#o', la vitesse de char gemment du four doit être réduite de 10%, et même de 15% si la teneur en matières solides diminue entre 14 et 17%. En ajoutant des fines de charbon le taux de matières solides du produit alimenté peut être considérablement augmenté ce qui permet ainsi d'utiliser un four plus économique. Quand la déshydratation des boues égout est faite par rentrifugation, il est en général difficilement possible d'obtenir un taux de matières solides supérieur à 17%. En ajoutant des fines de charbon on peut augmenter considérablement ce taux de matières solides, qui à son tour permet de rendre le mélange autocombustible. Bien entendu, on peut faire varier les quantités de fines de charbon mélangées. Cela peut etre avantageux si la vitesse d'alimentation du charbon est utilisée pour maintenir la température de combustion dans le four d'incinération. Grâce au mélange avec des fines de charbon, la présente invention permet de fabriquer des boues d'égout comparables avec les boues ayant un pouvoir calorifique élevé pouvant être obtenu au filtre-presse dans un procédé discontinu. Ces dernières boues peuvent contenir jusqu'à 35 % de matières solides, et les tourteaux résultant brayent par auto-combustion mais ils soulèvent certaines difficultés dans la préparation de la matière boueuse pour l'incinération ultérieure.'La demanderesse compare une boue d'égout déshydratée ,normale, contenant 75 % d'humidité, à laquelle on incorpore des fines de charbon conformément à la présente invention.En moyenne les produits volatils (combustibles) dans une boue de ce genre dégagent environ 975 kcai/kg de boue déshy- dratée.#vec une combustion utilisant un excès d'air de 5~%0, on calcule que cette boue exige une quantité de chaleur supplémentaire de 500 kcal/kg de boue déshydratée pour avoir l'auto-ómbustion. Cela peut être obtenu en mélangeant 10,2 % en poids de tourteau de charbon (24 % d'humidité libre), ou 17,7 50 en poids de boue de charbon de lagune (30 s/o d'humidité libre), en supposant que la matière sèche du charbon a un pouvoir calorifique de 7715 kcal/kg et en supposant une efficacité de 80 % de la combustion du charbon. Dans la pratique, bien entendu, il faut encore davantage de charbon à cause des pertes par rayonnement et des pertes de chaleur dues-à l'air de refroidissement ; ces pertes peuvent être calculées par des procédés connus. Un grand nombre de boues peuvent contenir une humidité qui renferme aussi bien un liquide combustible que de l'eau par exemple des hydrocarbures (mazout), qui peut faciliter la combustion. Le procédé de déshydratation décrit dans la presente demande comprend ltélimination de cette humidité. R E V E N D I C A-2 I O N S 1. Procédé pour incinérer une boue d'égout selon lequel la boue, à l'état déshydraté, est incinérée quand on la mélange avec du charbon fin pris à titre de combustible supplémentaire, ce procédé étant caractérisé par le fait que le charbon fin est constitué par des fines de charbon provenant d'un procédé d'enrichissement du charbon par voie humide i et qui sont sous forme soit de tourteau de charbon, soit de boue provenant de lagune. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la boue d'égout est déshydratée selon un procédé en continu. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les fines de charbon sont mélangées à la boue d'égout au moins avant la fin de la déshydratation de la boue. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le mélange de boue d'égout et de charbon est déshydraté par centrifugation ou par filtration et est incinéré en continu. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la boue d'égout est déshydratée par filtration et que les fines de charbon sont ajoutées avant ou pendant la filtration de façon qu'elles agissent comme auxiliaire de filtration. 6. Procédé selon llune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la quantité de fines de charbon ajoutée est au moins de 80 % en poids (calculée par rapport aux poids de la boue à l'état déshydraté et de la matière sèche des fines de charbon) , la fine de charbon pouvant contenir 20 à 35 % en poids d'humidité. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que dans les conditions de llinci- nération, le mélange de boue et de fines de charbon est autocombustible (c'est-à-dire qu'il n'exige pas de combustible supplémentaire pour entretenir la combustion).