Brevet FR2557132A1 — publié le 19850628

Procédé d'ionisation des cendres volantes de chaudières à charbon L'invention concerne un procédé d'ionisation des cendres volantes de chaudière à charbon. Dans ces chaudières, des cendres volantes sont évacuées vers la cheminée par les gaz de combustion. Pour éviter la pollution de l'atmosphère environnante, les cheminées sont en général équipées de dépoussiéreurs électrostatiques qui captent les particules ionisées des cendres volantes. Ces dépoussiéreurs sont définis pour satisfaire aux exigences de la réglementation contre la pollution. Dans les chaudières à combustible liquide, donnant peu de cendres, les dépoussiéreurs sont de faible capacité. Dans les chaudières conçues pour brûler du charbon de haute qualité, les dépoussiéreurs sont adaptés à la faible teneur en cendres des fumées. Il arrive de plus en plus fréqueunent que de telles chaudières soient modifiées pour brûler du charbon de basse qualité donnant des fumées à forte teneur en cendres non ionisées. Leurs dépoussiéreurs électrostatiques sont alors incapables d'arrêter ces cendres non ionisées. Pour provoquer l'ionisation des cendres, et ainsi leur capture par les dépoussiéreurs électrostatiques, on a proposé d'injecter, dans les gaz de combustion, de l'anhydride sulfurique SO3, qui se fixe sur les particules de poussière. Lorsque, en général au niveau du réchauffeur d'air de la chaudière, la température des fumées atteint le point de rosée de l'acide sulfurique, l'anhydride sulfurique se transforme en acide sulfurique qui s'ionise en donnant un ion SO4 . Cet ion reste fixé à la particule de poussière et assure sa capture par le dépoussiéreur électrostatique. Cette méthode, Si elle est satisfaisante au plan des fumées, pose plusieurs problèmes techniques. Tout d'abord, il faut disposer d'anhydride sulfurique. On peut par exemple construire, hors de la chaudière, une unité de production d'acide sulfurique à partir d'anhydride sulfureux, ou même à partir de soufre. Cela exige des investissements importants, la conduite complexe d'une unité de production d'acide sulfurique, et le stockage d'anhydride sulfureux ou de soufre. Ensuite, l'injection de l'anhydride sulfurique pose un problème de technologie. Enfin, la présence d'acide sulfurique pose un problème de corrosion, et par voie de conséquence, un problème de sécurité. L'un des buts de la présente invention est d'éviter les inconvénients liés à la production, d'anhydride sulfurique et à son injection dans la chaudière. Un autre but de la présente invention est de procurer une solution simple et peu onéreuse au problème de l'ionisation des fumées afin de permettre aux dépoussiéreurs électrostatiques de jouer leur rôle avec efficacité. La présente invention a pour objet un procédé d'ionisation des cendres volantes de chaudières à charbon, du type dans lequel cette ionisation est assurée par un ion sulfate, caractérisé en ce que l'apport de l'ion sulfate est assuré par la combustion dans le foyer de la chaudière, d'un produit organique de formule générale RSO3H dégageant, lors de sa combustion, de l'anhydride sulfurique. Selon d'autres caractéristiques de 11 invention: - le produit est une résine cationique sulfonée à squelette tridimensionnel aromatique, à l'état solide; - le produit est un copolymère styrène-divinylbenzène sulfoné; - le produit est de l'acide benzène sulfonique en solution aqueuse; - le produit est de l'acide toluène-sulfonique en solution aqueuse; - le produit est une résine cationique sulfonée à squelette tridimensionnel aromatique, en suspension dans une solution aqueuse d'acide benzène-sulfonique; - le produit est une résine cationique sulfonée à squelette tridimensionnel aromatique, en suspension dans une solution aqueuse d'acide toluène-sulfonique. Selon l'invention, on ajoute au combustible solide de la chaudière un produit susceptible de libérer, en brûlant, de l'anhydride sulfurique susceptible de se transformer en acide sulfurique, puis en ion sulfate qui se fixe aux particules de fumées pour les rendre capturables par un dépoussiéreur électrostatique. Le produit proposé est un acide organique combustible libérant, en brûlant, de l'anhydride sulfurique. Il se présente sous forme de solide, éventuellement broyé, sous forme d'une solution aqueuse ou sous forme d'une suspension de solide dans ladite solution aqueuse, par exemple. Un tel produit peut être constitué par une résine cationique sulfonée, à squelette tridimensionnel aromatique. Comme exemple d'un tel produit solide, on peut retenir un copolymère styrènedivinylbenzène sulfoné, de formule Comme exemple d'un tel produit se présentant sous forme liquide, on peut citer l'acide benzène-sulfonique ou C 6H5 SO 3H et l'acide toluène-sulfonique, ortho,méta ou para ou un mélange de ces isomères. ou CH3C6H4SO3H Ces deux acides peuvent être présentés en solutions aqueuses à 60% par exemple. La formule générale en est RSO3H, R'S03H et R"SO3H respectivement pour chacun des deux produits liquides. A titre d'exemple, on peut chiffrer l'action de ces produits sous différentes présentations, sur 1 tonne de charbon à 17% de cendres, fournissant environ 6000 Nm3 de gaz rejetés (6000m3 ramenés aux conditions normales de témperature et de pression). EXEMPLE 1 Action du produit solide : RSO3H. Densité apparente 860g/litre à 50% humidité Poids réel : 430g S03 g/l : 172g Volume de S03 correspondant : 48 litres Le produit agit à 20 vpm Volume de gaz intéresse : 2.400 Nm3 Quantité de produit brut/T Charbon EXEMPLE 2 Action du produit en solution à 60t : R'SO3H Poids du produit actif : 600g SO3 g/kg produit : 258g Volume de S03 correspondant : 721 Volume de gaz intéressé 3ss00 m3 Quantité de produit brut/ T Charbon : 1.7 Kg EXEMPLE 3 Action de l'autre produit en solution à 60% :R"SO3H Poids de produit actif : 600g S03 g/kg produit : 282g Volume de S03 correspondant : 791 Volume de gaz intéressé : 3.950m3 Quantité de produit brut/T Charbon : 1.5kg EXEMPLE 4 Action du produit RSO3 H en suspension dans R'S03H Poids de S03/kg produit actif : 350g Volume de S03 correspondant : 981 Volume de gaz intéressé : 4.900m3 Quantité de produit brut/ T Charbon : 1.3Kg EXEMPLE 5 Action du produit RSO3H en suspension dans R"SO3H Poids de SO3/kg produit actif : 360g Volume de SO3 correspondant : 1001 Volume de gaz intéressé : 5.000m3 Quantité de produit brut/T de Charbon : 1.2kg Avec le procédé selon l'invention, l'apport d'anhydride sulfurique peut se faire dans la chaudière, en introduisant en même temps que le charbon un produit combustible de formule générale RSO3H, sous forme solide ou liquide, en solution ou en suspension, par exemple. REVENDICATIONS 1. - Procédé d ionisation des cendres volantes de chaudière à charbon, du type dans lequel cette ionisation est assuree par un ion sulfate, caractérisé en ce que l'apport de l'ion sulfate est assure par la combustion dans le foyer de la chaudière, d'un produit organique de formule générale RSO3H dégageant, lors de sa combustion, de l'anhydride sulfurique. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit produit est une résine cationique sulfonée à squelette tridimensionnel aromatique, à l'état solide. 3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit produit est un copolymère styrène-divinylbenzène sulfoné. 4. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit produit est de l'acide benzène sulfonique en solution aqueuse. 5. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit produit est de l'acide toluène-sulfonique en solution aqueuse. 6. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit produit est une résine cationique sulfonée à squelette tridimensionnel aromatique, en suspension dans une solution aqueuse d'acide benzène-sulfonique. 7. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit produit est une résine cationique sulfonée à squelette tridimensionnel aromatique, en suspension dans une solution aqueuse d'acide toluène-sulfonique.