Brevet FR2500322A1 — publié le 19820827

La présente invention concerne un procédé pour traiter des produits de réaction par des additifs en vue de réduire l'émission d'impuretés qui se produisent par brûlage de combustibles contenant des impuretés telles que des composés soufrés, chlorés, fluorés et des cendres. Lors du brûlage de combustibles contenant par exemple des composés soufrés, chlorés et fluorés, il se produit des impuretés sous forme gazeuse dont l'émission doit être limitée à des valeurs admissibles. On sait que la limitation des émissions peut être assurée à l'aide de procédés de séparation dans lesquels les produits de réaction sont traités avec des additifs contenus dans-une suspension ou une solution. Les installa- tions pour exécuter ce traitement sont d'un investissement et d'une exploitation très coûteux, auquel cas notamment on rencontre l'inconvénient que les produits de réaction traités sont saturés en vapeur d'eau après la séparation des impuretés et doivent être à nouveau portés à une tempé- rature élevée avant l'éjection dans l'atmosphère, afin de garantir une dispersion nécessaire de ces gaz dans l'atmos- phère et d'éviter dans une large mesure la condensation de brouillards acides. On sait en outre qu'on peut éliminer en partie ces inconvénients en introduisant les additifs en suspension avec-une concentration telle qu'on obtienne une réduction du refroidissement des produits de réaction par vaporisa- tion de l'eau avec séparation simultanée des impuretés. A cet égard, on rencontre cependant un inconvénient du fait que la consommation en additif est très élevée et qu'il peut également être encore nécessaire de réchauffer les produits de réaction avant leur éjection dans l'atmosphère. On sait également que, pour éviter les inconvé- nients des procédés connus mis en oeuvre après la combus- tion, on peut ajouter des additifs directement au combusti- ble ou bien d'une autre manière dans le foyer. Dans un tel mode opératoire, on rencontre cependant l'inconvénient que la capacité de réaction des additifs ne peut être exploitée que partiellement. Un procédé particulièrement satisfaisant de ce type prévoit que les additifs soient introduits dans la flamme d'un brûleur à l'aide d'un courant d'un agent porteur sous forme gazeuse et/ou liquide en formant une enveloppe entourant la flamme de brûleur. Les techniques opératoires décrites ci-dessus présentent l'inconvénient que la séparation nécessaire des impuretés ne peut être obtenue qu'au prix de gros inves- tissements et/ou de gros frais d'exploitation. L'invention a en conséquence pour but de traiter des produits de réaction résultant d'un brûlage de combus- tibles contenant des impuretés, comme des composés soufrés, chlorés, fluorés et des cendres avec des additifs de manière à obtenir une exploitation optimale de la capacité de réaction desdits additifs et des cendres tout en rédui- sant simultanément au minimum l'émission desdites impuretés et en évitant notamment un réchauffage des produits de réaction. Pour résoudre ce problème, il est proposé un procédé qui est caractérisé par la combinaison des phases opératoires suivantes: a) on introduit dans le foyer des additifs à l'aide d'un courant d'agent porteur sous forme gazeuse et/ou liquide en créant une enveloppe entourant la flamme de brûleur; b) ensuite on fait réagir à l'extérieur du foyer le reste des additifs capables de réagir, des composants de cendres capables de réagir, et le cas échéant des additifs supplémentaires, avec les impuretés sous forme gazeuse encore non fixées. Par le traitement des produits de réaction par des additifs, qui sont introduits à l'aide d'un courant d'agent porteur sous forme gazeuse et/ou liquide en formant une enveloppe entourant la flamme de brûleur, on peut déjà obtenir dans le foyer un haut degré de séparation des impure- tés sous forme gazeuse contenues dans les produits de réaction. Par exemple on sait que l'anhydride sulfureux est séparé à plus de 60 %, dans le cas d'une proportion molaire Ca/S d'environ 2, lorsqu'on applique ce procédé à la combustion de houille. Cependant du fait qu'on ne peut encore pas obtenir habituellement les valeurs admissibles d'émission, on combine ce procédé de séparation avec un traitement effectué en aval du foyer et suivant lequel les additifs ou composants de cendres pouvant encore réagir sont à nouveau mis en réaction avec les impuretés des produits de réaction, auquel cas il peut éventuellement être également avantageux d'améliorer cette réaction par addition d'additifs frais, ce qui permet d'obtenir une solution économiquement optimale pour réduire les impuretés sous forme gazeuse contenues dans les produits de réaction aux valeurs admissibles d'émission. Le traitement des produits de réaction à l'exté- rieur du foyer peut être effectué, conformément à un mode avantageux de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, dans un séparateur de filtrage, de préférence un filtre en tissu. Lorsque les substances solides contenues dans les produits de réaction - à savoir les additifs et les cendres - sont séparées à l'extérieur du foyer dans un séparateur de filtrage, de préférence un filtre en tissu, par rapport aux produits gazeux de réaction, le temps de séjour des additifs, encore capables de réagir et contenus dans les substances solides, dans le courant de produits gazeux de réaction contenant des impuretés, est augmenté de plusieurs ordres de grandeur et en outre les produits de réaction sont encore une fois mélangés intimement, avant la sortie dans la cheminée ou dans l'atmosphère, avec le reste des additifs capables de réagir et les composants de cendres capables de réagir. Ces deux processus augmentent le degré d'exploitation des additifs ajoutés et permettent, dans l'hypothèse de valeurs d'émission identiques, une réduction de la consommation d'additifs et par conséquent une optimi- sation du procédé. Lorsque la quantité d'additifs qui est introduite dans le foyer doit être limitée pour des raisons concernant la technique opératoire, ce qui peut être conditionné par des effets secondaires, comme le risque de formation de scories et d'encrassement de la paroi du foyer, ou bien le risque de destruction des additifs par brûlage, il peut alors être nécessaire, pour une exploitation optimale de la capacité de réaction des additifs, d'introduire à l'exté- rieur du foyer une partie des additifs dans un réacteur placé en amont du séparateur de filtrage et dans lequel les réactions de la seconde phase opératoire sont amorcées et se poursuivent dans le séparateur de filtrage jusqu'à ce qu'on obtienne les valeurs J'émission envisagées. Il est alors avantageux d'utiliser un appareil d'absorption à pulvérisation car, dans le cas d'une épura- tion en voie humide, les produits de réaction doivent, avant le séparateur de filtrage, être réchauffés, avec une grande consommation d'énergie, à nouveau à une température élevée et, dans l'appareil d'absorption à pulvérisation, la vitesse de réact bn entre les additifs et les impuretés gazeuses des produits de réaction est plus grande que dans le cas d'une introduction des additifs sous une forme sèche, ce qui diminue par conséquent la consommation en additifs. Les additifs introduits dans le réacteur branché en amont peuvent être préparés de différentes manières. Les additifs introduits peuvent être des additifs encore capables de réagir, et également des composants de cendres capables de réagir et provenant du séparateur de filtrage, dans lequel on peut introduire le cas échéant des additifs supplémentaires ( frais). Du fait de la réutilisation des additifs encore capables de réagir et provenant du séparateur de filtrage, la consommation totale en additifs est réduite au minimum. Pour obtenir une mise en oeuvre optimale du procédé, il peut également être avantageux, pour des raisons de prix de revient, de ne faire passer dans le réacteur branché en amont du séparateur de filtrage qu'une partie du courant de produits de réaction, les deux courants partiels étant cependant réunis en amont du séparateur de filtrage en vue d'une poursuite des réactions jusqu'à ce qu'on atteigne les valeurs limites envisagées. Selon un déroulement avantageux des phases opéra- toires, on peut également faire en sorte que la réaction produite à l'extérieur du foyer continue dans un sépara- teur de filtrage en aval duquel est branché un autre réacteur dans lequel un courant partiel des produits de réaction est à nouveau traité, cette réaction s'effectuant de préférence dans un séparateur en voie humide dans lequel les additifs sont introduits sous forme d'une suspension. L'utilisation d'un séparateur en voie humide procure l'avantage que les additifs réagissent dans une condition proche de la condition stoechiométrique et que les substan- ces solides séparées dans le séparateur de filtrage ainsi que les substances solides précipitant dans le séparateur en voie humide peuvent être utilisées dans des applications différentes. Pour l'optimisation de la consommation en agents d'absorption, il peut également être avantageux d'extraire les substances solides contenant des additifs encore capables de réagir dans un séparateur de filtrage et de les mettre en réaction, en totalité ou en partie, dans un réacteur branché en aval, sous la forme d'une suspension, avec les produits de réaction ou bien avec un courant partiel des produits de réaction. Cela est notamment avantageux lorsqu'il n'est pas dénué d'intérêt d'utiliser séparément les substances solides. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 montre un schéma de principe du procédé selon l'invention, la fig. 2 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel, pour le déroulement des réactions à l'exté- rieur du foyer, on fait intervenir un séparateur de filtrage, la fig. 3 représente une variante du procédé de la fig. 2, suivant laquelle un réacteur est branché en amont du séparateur de filtrage, la fig. 4 représente une autre variante du procédé de la fig. 3, suivant laquelle on fait passer dans le réacteur seulement un courant partiel des produits de réaction provenant du foyer et o on peut ajouter, en plus d'un additif supplémentaire, également un additif capable de réagir et provenant du séparateur de filtrage, la fig. 5 met en évidence une variante du procédé suivant laquelle un réacteur est branché en aval du séparateur de filtrage mais n'opère cependant que sur un courant partiel des produits de réaction, auquel cas seul de l'additif frais est introduit dans le réacteur, et la fig. 6 représente une variante du procédé de la fig. S5 suivant laquelle on introduit dans le réacteur, en plus d'additifs frais, également des additifs encore capables de réagir et provenant du séparateur de filtrage. Le procédé conforme à l'invention est mis en pratique en principe de telle sorte que le traitement des produits de réaction résultant du brûlage de combustibles contenant des impuretés, comme des composés soufrés, chlorés, fluorés et des cendres, soit effectué en faisant intervenir dans la réaction des additifs introduits à l'intérieur et à l'extérieur du foyer. Comme le montre la figQ 1, on introduit dans le foyer, entre autres des combustibles 2 contenant des impuretés ainsi que des additifs 3. Dans le foyer 1, les impuretés sous forme gazeuse des produits de réaction de la combustion réagissent avec une partie des additifs 3. Il sort du foyer 1, entre autres, encore des produits de réaction 4 contenant des impuretés, des résidus d'additifs capables de réagir ainsi que des composants de cendres 6 capables de réagir. En vue d'un autre traitement des produits de réaction contenant encore des impuretés, ces courants de matières sont à nouveau mis en réaction dans un réacteur 7. Le cas échéant, on peut introduire dans ce réacteur des additifs supplémentaires frais 8. A la sortie du réacteur, on obtient entre autres les produits de réaction épurés 9 s'échappant par la cheminée 10 ainsi que des substances solides séparées 11. Sur la fig. 2, on utilise comme réacteur un séparateur de filtrage 12. Dans ce cas, on peut introduire dans les courants 4, 5 et 6, avant leur entrée dans le séparateur de filtrage 12 et par l'intermédiaire de la conduite 13, des additifs supplémentaires frais. Le cas échéant, on peut également introduire dans les courants 4, et 6 également des substances solides 14, qui ont été séparées dans le séparateur de filtrage et qui sont encore en partie capables de réagir. Le courant de substances solides 15 à évacuer est extrait de l'installation. Les produits de réaction traités 9 sont canalisés vers la cheminée 10. D'après la variante opératoire représentée sur la fig. 3, il est prévu un réacteur 16 en amont du séparateur de filtrage 12. Ce réacteur est de préférence agencé sous la forme d'un appareil d'absorption à pulvérisation. Par comparaison à la variante opératoire représentée sur la fig. 2, les additifs 13, 14 sont introduits dans le réacteur 16. Cela procure l'avantage que la réaction de ces additifs avec les impuretés contenues dans les produits de réaction est intensifiée dans le réacteur et en conséquence il est possible de réduire au minimum les courants de matières 13 et 14. Le courant de matière 17 est introduit dans le séparateur de filtrage 12, comme indiqué sur la figure. Les autres phases opératoires correspondent à celles de la fig. 2. Dans la variante opératoire de la fig. 4, il est prévu que seul un courant partiel 18 dérivé des courants de produits 4, 5 et 6 soit introduit dans le réacteur 16. Le courant de matière 20 sortant du réacteur et le courant partiel 19 provenant du foyer sont introduits sous la forme d'un courant de produit 17 dans le séparateur de filtrage 12. La variante opératoire de la fig. 5 montre qu'un réacteur 21 peut également être branché en aval du sépara- teur de filtrage 12. Les courants de matières 4, 5 et 6 sont introduits dans le séparateur de filtrage 12 et il se produit dans celui-ci une séparation des substances solides 15. Un courant partiel 22 de produits de réaction pollués est 250.0322 canalisé vers le réacteur 21 en vue d'un autre traitement et, dans ce réacteur, il est mis en réaction avec le courant d'additifs 13. A la sortie du réacteur 21, un courant d'additifs ayant réagi 24 est sorti du circuit, le courant partiel 25 des produits de réaction épurés est combiné avec le courant partiel restant 23,qui provient du séparateur de filtrage 12, et est canalisé sous la forme du courant 9 vers la cheminée 10. Dans la variante opératoire de la fig. 6, à la différence de la variante opératoire représentée sur la fig. 5, le courant d'additifs introduit dans le réacteur 21 est constitué d'un courant partiel 14 formé des substances solides 15 qui ont été séparées dans le séparateur de filtrage 12 et le cas échéant d'additifs frais 13. Un courant partiel 26 de substances solides qui ont été séparées dans le séparateur de filtrage est également sorti du circuit, comme le courant 27 d'additifs ayant réagi. Le courant 25 de produits de réaction ayant subi une post- épuration est combiné avec le courant 23 provenant du séparateur de filtrage et est canalisé vers la cheminée 10. - Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour traiter des produits de réaction, qui sont formés par combustion de combustibles contenant des impuretés, comme des composés soufrés, chlorés, fluorés et des cendres, par des additifs, caractérisé par la combinaison des phases opératoires suivantes: a) on introduit dans le foyer (1) des additifs (3) à l'aide d'un courant d'agent porteur sous forme gazeuse et/ou liquide en créant une enveloppe entourant la flamme de brûleur; b) ensuite on fait réagir à l'extérieur du foyer (1) le reste des additifs (5) capables de réagir, des composants de cendres (6) capables de réagir, et le cas échéant des additifs supplémentaires, avec les impuretés sous forme gazeuse encore non fixées. 2. Procédé selon la revendication l; caractérisé en ce que les réactions se déroulent à l'extérieur du foyer (1) dans un séparateur de filtrage (12), de préférence un filtre en tissu. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les réactions sont amorcées à l'extérieur du foyer (1) dans un réacteur (16),de préférence dans un appareil d'absorption à pulvérisation, et sont pourvues dans un séparateur de filtrage (12) placé en aval, et en ce que des additifs supplémentaires (13, 14) sont ajoutés dans le réacteur (16). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les additifs ajoutés dans le réacteur (16) branché en amont sont des additifs et composants de cendres pouvant encore réagir et qui ont été séparés dans le séparateur de filtrage, ainsi que le cas échéant des additifs supplémen- taires. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'on introduit dans le réacteur (16) un courant partiel des produits de réaction et en ce que ce courant partiel rejoint à nouveau, en amont du séparateur de filtrage (12), l'autre courant partiel de produits de réaction. 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