Brevet FR2588485A1 — publié le 19870417

Procédé pour épurer les gaz de fumée d'un foyer de chauffe et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé pour épurer les gaz de fumée d'un foyer de chauffe par apport d'un agent d'absorption sec et à grains fins et contenant au moins une base alcalino-terreuse et par dépoussiérage consécutif des gaz de fumée. D'après le DE-OS 3.015.977, on connaît un tel procédé selon lequel, de préférence à la suite d'un premier dépoussiérage, on insuffle l'agent d'absorption dans une voie de réaction à sec et on dépoussière le gaz de fumée ainsi traité dans un autre dépoussiéreur monté en aval. L'ensemble du gaz de fumée qui quitte le foyer de chauffe (chaudière à foyer ou foyer à lit fluidisé) est envoyé dans une voie de réaction de chimisorption à sec. L'agent d'absorption sert à l'extraction de S02, HF, HC1 hors du gaz de fumée et, comme exemples, on peut citer: l'hydrate de calcium, le carbonate de calcium, la chaux pulvérisée blanche. D'après le DE - OS 2.905.719, on connait en outre un procédé d'épuration des gaz de fumée au moyen d'un liquide d'absorption et avec à la suite un séchage par pulvérisation, procédé selon lequel, avant traitement par le liquide, on divise les gaz de fumée en deux courants partiels dont l'un est envoyé à un séchage par pulvérisation d'une solution saline concentrée qui se forme lors du traitement, puis à un dépoussiérage, tandis qu'on réunit l'autre courant à ce premier courant partiel avant le lavage des gaz de fumée, cette réunion pouvant déjà se produire avant le dépoussiérage. L'invention a pour but de fournir un procédé du type indiqué au début et grâce auquel on puisse améliorer d'une manière simple l'extraction des gaz polluants hors du gaz de fumée. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que, après l'apport de l'agent d'absorption et sans dépoussiérage préalable, on ne dépoussière au moins un courant partiel des gaz de fumée qu'après une durée prédéterminée de post-réaction, tandis que l'on dépoussière immédiatement l'autre courant partiel. Grâce à la durée prédéterminée de post-réaction, qui se trouve de préférence dans la gamme des secondes, par exemple 5 secondes, on obtient dans le courant partiel (par exemple 50%) des gaz de fumée qui quittent le foyer, un taux d'épuration plus élevé que dans le courant partiel envoyé directement au dépoussiérage. Après réunion des courants partiels, il existe dans le courant d'ensemble un taux suffisant d'épuration en ce qui concerne les gaz polluants. De préférence, on introduit dans le foyer un agent d'absorption se présentant sous forme de carbonate, a une température suffisant à une décarbonatation de cet agent d'absorption. On utilise dans ce cas de préférence du calcaire (CaC03) ou de la dolomie (CaCO3 + MgC03) ou encore du carbonate de magnésium. Il est toutefois également possible d'introduire dans un carneau monté en aval du foyer un agent d'absorption se présentant sous la forme d'hydrate, à une température évitant la déshydratation. On utilise dans ce cas de préférence de l'hydrate de calcium (Ca(OH)2). Finalement, il est également possible d'utiliser un agent d'absorption sous forme d'oxyde, par exemple de la chaux vive (CaO). On peut bien entendu utiliser également des mélanges des agents d'absorption mentionnés ci-dessus. Afin d'élever encore le taux d'épuration déjà amélioré dans la voie de post-réaction, il est avantageux d'injecter de l'eau dans le courant partiel au début de la période de post-réaction, et cela dans les cas o la base alcalino-terreuse se présente sous forme d'oxyde dans le gaz de fumée au début de la période de post-réaction. Il s'est en effet avéré que, lors de la conversion de l'oxyde en hydroxyde à l'aide d'eau, la surface réactive de l'agent d'absorption, ainsi que la vitesse de réaction de la fixation des gaz polluants, se trouvent accrues d'une manière considérable. On doit souligner à cet égard que non seulement il se produit pendant la post-réaction une absorption de ces gaz polluants mais que, du fait de leur fixation directe, il se réalise déjà avant la dérivation une proportion notable de fixation, une fixation directe de S02 étant par exemple ainsi obtenue à hauteur de 30%. On préfère par ailleurs que l'eau soit injectée suivant la direction d'écoulement du courant partiel. Afin d'obtenir, pour une longueur structurelle prédéterminee, une duree de post-réaction relativement longue, de par exemple 5 secondes, il est judicieux de dévier plusieurs fois le courant partiel. Il est d'un avantage particulier de dépoussiérer ensemble le courant partiel ayant subi la post-réaction et le courant partiel ne l'ayant pas subi. L'invention a également pour objet une installation qui permet la mise en oeuvre de ce procédé et qui est du type comprenant un foyer, des dispositifs d'amenée d'agent d'absorption et un dépoussiéreur monté en aval, de préférence un électrofiltre. Suivant l'invention, une telle installation est caractérisee en ce qu'elle comprend, en amont du dépoussiéreur, un dispositif permettant de diviser le courant de gaz de fumée du foyer en au moins deux courants partiels, l'un de ces courants partiels étant relié à une voie de post- réaction qui est interposée entre le dispositif de division et le dépoussiéreur et qui détermine une durée préfixée de post-réaction, tandis que l'autre courant partiel est relié directement au dépoussiéreur. Si l'on tient compte des indications données précédemment, on préfère que cette installation comporte, essentiellement au début de la voie de postréaction, un dispositif permettant d'injecter de l'eau dans le courant partiel qui passe par cette voie de post-réaction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé dont la figure unique représente une installation conforme à l'invention et fonctionnant suivant le procédé conforme à l'invention. De l'air L et un combustible B sont envoyés à un foyer 1 (foyer de chaudière ou foyer a couche fluidisée). Par un carneau 2 qui est représenté schématiquement, les gaz de fumée sont envoyés à un dispositif 3 qui n'est également représenté que schématiquement et qui permet de diviser le courant de gaz de fumée R en deux courants partiels T1 et T2. Ce dispositif 3 est de préférence réglable afin de tenir compte de divers rapports de charge et/ou de divers combustibles. Le courant partiel Tl est envoyé directement à un dépoussiéreur 4, qui est de préférence un électrofiltre, et, de là, à une cheminée 5. Le courant partiel T2 est envoyé à une voie de post-réaction 6 dans laquelle le gaz de fumée est dévié de façon que l'on obtienne une durée de post-réaction relativement longue pour une longueur structurelle relativement courte. Le gaz de fumée T2 ayant subi la post-réaction est envoyé au dépoussiéreur 4. Dans le mode de réalisation représenté, on mélange l'un avec l'autre les courants partiels Tl et T2 avant l'entrée dans le dépoussiéreur. On peut toutefois les introduire séparément dans ce dépoussiéreur 4, ou bien les dépoussiérer dans des dépoussiéreurs distincts. Comme cela est indiqué sur la figure, les agents d'absorption se présentant sous forme de carbonate et/ou d'oxyde sont introduits dans le foyer 1, alors que les agents d'absorption se présentant sous forme d'hydrate sont introduits dans le carneau 2 situé en aval. A titre d'exemples, on a indiqué les composés correspondants de calcium. On va maintenant présenter de manière plus détaillée l'exemple du carbonate de calcium. Lorsqu'on ajoute de la farine de calcaire (CaC03) dans le foyer, il se déroule à une température de plus de 750 C une réaction de décarbonatation: CaCO3 ---> CaO + C02. Le CaO libre qui se forme alors sert à la fixation des gaz polluants suivant une réaction hétérogène gaz-matière solide. Plus particulièrement, l'anhydride sulfurique réagit avec le CaO à des températures inférieures à 1120 C pour donner du sulfite de calcium. Une partie de ce sulfite de calcium réagit avec l'oxygène contenu dans le gaz de fumée pour donner du sulfate de calcium: CaO + S02 ---> CaSO3 CaO + S02 + 1/2 02 ---> CaSO4. Simultanément, le CaO qui se trouve avantageusement en quantité surstoechiométrique réagit, à des températures respectivement inférieures à 790 C et à 1150 C, avec les autres gaz polluants HC1 et HF qui sont contenus dans le gaz de fumée, pour donner du chlorure ou du fluorure de calcium. Dans le cas des jonctions habituellement courtes qui existent entre le carneau 2 et le dépoussiéreur 4, la transformation du CaO libre pour donner les O10 produits correspondants de réaction est limitée par la courte durée de séjour. Etant donné qu'un courant partiel T2 passe par la voie de post-réaction 6 avec une durée de séjour de par exemple 5 secondes, la transformation se trouve considérablement améliorée. Dans la manière préférée de conduire le procédé, la conversion du CaO est encore améliorée de- manière considérable par l'injection d'eau. Le CaO introduit avec le courant partiel T2 dans la voie de réaction 6 se convertit en hydroxyde de calcium en aval de l'emplacement 7 d'injection de l'eau: CaO + H20 ---> Ca(OH)2 La surface réagissante est de ce fait augmentée et, de même, la vitesse de réaction est encore améliorée. La fixation du S02 qui se trouve encore dans le courant partiel T2, c'est-àdire le S02 qui n'a pas été absorbé par fixation directe, peut être schématisee par l'équation suivante: Ca(OH)2 + S02 ---> CaSO3, 1/2 H20 + 1/2 H20. Une partie du sulfite de calcium voit son état d'oxydation augmenté en donnant du sulfate: CaSO3, 1/2 H20 + 1/2 02 ---> CaSO4, 1/2 H20 CaS03, 1/2 H20 + 1/2 02 + 1 1/2 H20 ---> CaSO4, 2 H20. HC1 et HF réagissent avec l'hydroxyde de calcium pour former des sels conformément aux équations suivantes: 2 HC1 + Ca(OH)2 ---> CaC12 + 2 H20 2 HF + Ca(OH)2 ---> CaF2 + 2 H20. Les matières séparées dans le dépoussiéreur 4 sont ainsi constituées de mélanges et d'agglomérés de sulfite et de sulfate de calcium se présentant à divers degrés d'hydratation, de chlorure de calcium et de fluorure de calcium, avec des cendres volantes. La mesure dans laquelle ces substances individuelles contribuent à la formation de la matière séparée dépend des conditions particulières de fonctionnement de l'installation. Grâce à la combinaison du procédé de désulfuration à sec, c'est-à-dire à l'apport d'agent d'absorption sec et à grains fins dans le foyer 1 ou dans le carneau 2 suivant la température voulue ou admissible, on peut réaliser un taux total de désulfuration de 90%, en faisant passer par exemple 75% des gaz de fumée comme courant partiel par la voie de post- réaction. Ramenée au soufre, l'addition du calcium dans le courant de gaz de fumée, en amont du dispositif de division 3, est sur-stéochiométrique et se trouve de préférence dans la gamme 1,5 à 5. Le refroidissement qui apparaît dans le courant partiel T2 du fait de l'injection préférée d'eau est essentiellement compensé par le mélange du courant partiel T1 plus chaud avant l'entrée dans la cheminée. Le réchauffeur préliminaire d'air de l'installation comportant le foyer (chaudière industrielle, installation d'incinération d'ordures ménagères et analogues) se situe avantageusement entre le carneau 2 et le dispositif de division 3. La grandeur du courant partiel T2 à dériver est une fonction du taux d'épuration à obtenir, de la température voulue à l'entrée de la cheminée et du débit de gaz. Le procéde conforme à l'invention convient particulièrement bien à des installations à foyer de puissance inférieure à 300 MW. REVENDICATIONS 1. Procédé pour épurer les gaz de fumée d'un foyer de chauffe par apport d'un agent d'absorption sec et à grains fins et contenant au moins une base alcalino-terreuse et par dépoussiérage consécutif des gaz de fumée, caractérisé en ce que, après l'apport de l'agent d'absorption et sans dépoussiérage préalable, on ne dépoussière au moins un courant partiel des gaz de fumée qu'après une durée prédéterminée de post-réaction, tandis que l'on dépoussière immédiatement l'autre courant partiel. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit dans le foyer un agent d'absorption se présentant sous forme de carbonate, à une température suffisant à une décarbonatation de cet agent d'absorption. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit dans un carneau, monté en aval du foyer, un agent d'absorption se présentant sous la forme d'hydrate, à une température évitant la déshydratation. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on emploie un agent d'absorption se présentant sous forme d'oxyde. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce qu'on injecte de l'eau dans le courant partiel au début de la période de post-réaction. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'eau est injectée suivant la direction d'écoulement du courant partiel. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on dévie plusieurs fois le courant partiel. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on dépoussière ensemble le courant partiel ayant subi la postréaction et le courant partiel ne l'ayant pas subi. 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, du type comprenant un foyer, des dispositifs d'amenée d'agent d'absorption et un dépoussiéreur monté en aval, caractérisée en ce qu'elle comporte, en amont du dépoussiéreur (4), un dispositif (3) permettant de diviser le courant de gaz de fumée (R) du foyer (1) en au moins deux courants partiels (T1,T2), l'un (T2) de ces courants partiels étant relié à une voie de post-réaction (6) qui est interposée entre le dispositif de division (3) et le dépoussiéreur (4) et qui détermine la durée préfixée de post-réaction, tandis que l'autre courant partiel (T1) est relié directement au dépoussiéreur (4). 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'un dispositif (7) permettant une injection d'eau dans le courant partiel (T2) qui passe par la voie de post-réaction (6) est placé au début de cette voie de post-réaction (6).