Brevet FR2593496A1 — publié le 19870731

Procédé de gazéification des boues de curage L'invention concerne un procédé de gazéifi- cation des boues de curage ou d'autres déchets carbona- cés dans un gazéificateur dans lequel on charge en outre un combustible solide et un gaz contenant de l'oxygènejavec formation d'un bain de scorie dans la partie du fond du gazéificateur. Les mesures qui ont été prises jusqu'ici pour éliminer ou pour utiliser des boues de curage consis- taient à les mettre à la décharge ou à les brûler après séchage ou à les utiliser comme engrais en agriculture. La mise à la décharge des boues de curage exige une place considérable et implique en outre des coûts éle- vés. La combustion pose notamment un problème dans la mesure ou>dans le cas o la combustion est incomplète, il peut se produire de la dioxine et les métaux lourds indésirables des cendres peuvent être partiellement lixiviés par de l'eau. La mise en oeuvre des boues de curage comme engrais soulève des objections considéra- bles en raison des métaux lourds qui y sont contenus et n'est plus admise dans une grande mesure. Une autre utilisation des boues de curage est décrite au brevet de la République Fédérale allemande 29 23 726. Les boues de curage séchéesy sont utilisées comme agent réducteur pour réduire des oxydes de fer. Les boues de curage séchéeset l'oxyde de fer séché sont mélangés et) le cas échéant>mis sous forme de bou- lettes, puis sont ensuite chauffés pendant une durée assez longue/avec production d'une réduction partielle de l'oxyde de fer en éponge de fer. Mais ce procédé ne convient pas à une application économique à échelle industrielle. En outre, le problème de l'élimination des métaux lourds n'y est pas résolu. Par la demande de brevet publiée en Républi- que allemande sous le numéro 32 03 435, on connaît un procédé de production de gaz et de récupération de métaux dans un réacteur à bain fondu, notamment dans un réacteur à bain de fer, dans lequel on produit d'une part du gaz en introduisant un combustible carbonacé et de l'oxygène dans un matériau de bain susceptible de fondre, notamment un bain de fer du réacteur à bain fondu et d'autre part on récupère du métal en chargeant une source de métal dans le bain fondu. Le gaz produit est du gaz de charbon constitué essen- tiellement de CO et d'H2. Le combustible introduit dans le matériau fondu du bain a une faible proportion du métal à récupérer)qui se dissout dans le bain fondu et s'y enrichit pour en être soutirée après qu'une concentration déterminée a été atteinte. Le combusti- ble peut être constitué en partie de produits ayant des proportions modérées d'une substance susceptible de brûler, comme des boues de curage et des déchets industriels à partir desquelles on peut d'une part recueillir) outre de la chaleur,des métaux et d'autre part séparer des métaux lourds posant des problèmes - écologiques, de façon à diminuer de manière correspon- dante la pollution d'environnement. Mais le but de ce procédé est cependant) outre la production de chaleur, principalement la récupération des métaux et non l'éli- mination de boues de curage. La proportion de boues de curage de l'ensemble du combustible est également nécessairement très limitée car par des réactions endothermiques)elles refroidissent le bain fondu et les constituants volatils qui y sont contenus provo- quent en outre un mouvement considérable du bain qui n'est pas souhaité. La présente invention vise donc à perfection- ner le procédé connu de gazéification des boues de curage ou autres déchets carbonacés dans un gazéifica- teur)dans lequel on charge en outre un combustible solide et un gaz contenant de l'oxygène avec formation d'un bain de scorie dans la partie du fond du gazéifi- cateur de façon tout en tirant entièrement partie de l'énergie de combustion contenue dans les boues de curage et les déchets, et tout en triant les métaux lourds pour une élimination sans problème, à pouvoir augmenter tellement la proportion des boues de curage et des déchets dans l'ensemble du combustible, qu'une élimination économique des boues de curage et des déchets devienne possible. Le procédé suivant l'invention consiste à effectuer la gazéification dans un lit fluidisé se trouvant au-dessus du bain de scorie et constitué des boues de curage ou des déchets>du combustible solidedu gaz contenant de l'oxygène et du gaz de gazéification. De préférence, le procédé consiste: à amener les boues de curage ou les déchets dans la partie médiane à supérieure du lit fluidisé; a charger les boues de curage ou les déchets en même temps que le combustible solide par le haut dans le lit fluidisé; à utiliser comme combustible solide du char- bon; à utiliser comme combustible solide du coke de pétrole; à réchauffer le gaz contenant de l'oxygène avant de l'envoyer au lit fluidisé; à utiliser au moins une partie de la cha- leur récupérée par le gaz produit dans le gazéificateur pour sécher les boues de curage avant des les envoyer au lit fluidisé; à fondre en plus dans le gazéificateur de l'éponge de fer et à la réduire en fonte; à utiliser au moins une partie du gaz pro- duit dans le gazéificateur pour réduire du minerai de fer en éponge de fer. L'invention se caractérise par le fait que l'on effectue la gazéification dans un lit fluidisé se trouvant au-dessus du bain de scorie et constitué des boues de curage ou des déchets)du combustible solide et du gaz contenant de l'oxygène. Les boues de curage sont transformées ainsi entièrement à tempéra- ture élevée et pendant une durée de séjour suffisante) pour qu'il n'y ait pas de danger de forma- tion de dioxine ou d'autres gaz polluant l'environne- ment. Les métaux lourds se trouvant dans les boues se fixent dans les scories. On peut avantageusement combiner le procédé avec la production de fonte, de l'éponge de fer étant fondue en plus dans le gazéificateur et étant réduite en fonte. Le gaz produit dans le gazéificateur est à cet effet utilisé avantageusement pour la réduction du minerai de fer en éponge de fer qui ensuite est fondue dans le gazéificateur. Il s'est avéré que l'on peut ajouter au combustible des boues de curage ayant une humidité résiduelle de 10%)jusqu'à une proportion de 15% sans porter préjudice au processus de réduction et de fusion. Lorsque l'on utilise du charbon peu volatil comme combustible supplémentaire, on peut augmenter suivant des résultats théoriques, la proportion de boues de curage jusqu'à 40%. L'invention est explicitée d'une manière plus précise dans ce qui suit au moyend'un exemple de réali- sation représenté à la figure qui est un schéma d'une installation de gazéification des boues de curage. - Dans un gazéificateur à lit fluidisé 1, on charge par le hautjpar une entrée 2jdu charbon ayant une granulométrie comprise entre 0 et 50 mm en même temps que des additifs. Au lieu de charbon, on pourrait utiliser par exemple aussi du coke de pétrole. Par un conduit 3, on envoie des boues de curage à une centri- fugeuse 4 dans laquelle elles sont partiellement déshydratées. Les boues de curage)qui peuvent encore être pompées, arrivent alors par un conduit 5 à un séchoir 6. A celui-ci, est amenéepar un conduit 7 de la vapeur à l'aide de laquelle on sèche les boues de curage jusqu'à une humidité résiduelle de 10%. On transporte alors les boues de curage ainsi traitées par voie pneu- matique par un conduit 8 à un gazéificateur à lit flui- disé 1 et on les y charge au niveau de la partie médiane à supérieure d'un lit fluidisé 9. Un courant partiel du gaz contenant de l'oxygène et nécessaire pour la gazéi- fication dans le lit fluidisé est envoyé par un conduit 10 à la partie inférieure du lit fluidisé 9, se trans- forme en CO2 et en CO et s'élève dans ce lit, ce qui maintient le lit fluidisé. Un autre courant partiel du gaz contenant de l'oxygène parvient par un conduit 11 dans le conduit 8 et est chargé avec les boues de curage séchées dans le gazéificateur à lit fluidisé 1. La chaleur produite lors de la gazéification du charbon et des boues de curage donne une température si élevée dans le lit fluidisé 9 qu'il ne peut pas se produire de dioxine -due à une combustion incomplète des boues de curage. La température est également suffisamment élevée pour qu'il se forme dans la partie du fond du gazéificateur à lit fluidisé un bain 12 constitué d'une scorie liquide qui est formée lors de la gazéification du charbon et des boues de curage. La scorie qui contient également des métaux lourds se trouvant dans les boues de curage est soutirée à des intervalles de temps convenables par un conduit 13. Il est également possible de charger les boues de curage par le haut dans le gazéificateur à lit flui- disé 1 en même temps que le charbon chargé par l'entrée 2..En outre) le gaz contenant de l'oxygène peut être réchauffé avant d'être envoyé par les conduits 10 et 11 au gazéi- ficateur à lit fluidisé 1, la proportion des boues de curage par rapport à l'ensemble du combustible pouvant être ainsi augmentée. Si l'on doit fondre en outre dans le gazéificateur à lit fluidisé 1 de l'éponge de fer, on charge celle-ci au-dessus du lit fluidisé 9 de pré- férence dans la partie de tête du gazéificateur, on la fait fondre et la réduit dans le lit fluidisé 9 et on la recueille en tant que bain de fer liquide au fond du gazéificateur 1. La scorie liquide se rassemble alors en raison de sa masse volumique plus petite sur le bain de fer. Dans le lit fluidisé 9, on produit par la gazéification du gaz contenant du CO etjle cas échéant> du H2, que l'on envoie)par un conduit 14]du gazéifica- teur à lit fluidisé 1 à un cyclone 15. Le gaz y est dépoussiéré grossièrement, par exemple des particules de charbon et d'éponge entraînées, les particules de matière solide triées étant retournées par un conduit 16 au gazéificateur à lit fluidisé 1. Ce gaz dépoussiéré grossièrement parvient alors à un système de chauffage 17jdans lequel l'énergie thermique contenue dans le gaz est utilisée pour la production de vapeur haute pression qui est envoyée par un conduit 18 à une centrale de production d'électricité 19. Le gaz ainsi refroidi est envoyé dans un filtre à poussière 20 dans lequel les particules de matière solide les plus fines sont séparées et des substances polluantes gazeuses comme du soufre ou du chlore sont absorbées. Le gaz par- vient enfin par un conduit 21 à la centrale de produc- tion d'électricité 19, dans laquelle il est brûlé. A partir de l'énergie de combustion et de l'énergie de la vapeur haute pression dans le conduit 18, on produit de la vapeur basse pression qui est envoyée par le conduit 7 au séchoir 6}ainsi que de l'énergie électrique qui est prélevée par une ligne 22. Si l'on utilise l'installation pour produire en même temps de la fonte, le gaz produit dans le gazéificateur à lit fluidisé peut être aussi utilisé comme gaz de réduction pour la réduction directe du minerai de fer en éponge de fer. L'éponge de fer ainsi formée est alors chargée dans le gazéificateur à lit fluidisé et y est fondue et réduite en fonte. REVENDICATIONS 1. Procédé de gazéification des boues de curage ou d'autres déchetscarbonacés dans un gazéifi- cateur]dans lequel on charge en outre un combustible solide et un gaz contenant de l'oxygène avec formation d'un bain de scorie dans la partie du fond du gazéifi- cateur, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer la gazéification dans un lit fluidisé (9) se trouvant au- dessus du bain de scorie (12) et constitué des boues de curage ou des déchets du combustible solide}du gaz contenant de l'oxygène et du gaz de gazéification. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à amener les boues de curage ou les déchets dans la partie médiane supérieure du lit fluidisé (9). - 3. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il consiste à charger les boues de curage ou les déchets en même temps que le combustible solide par le haut dans le lit fluidisé (9). 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme combustible solide du charbon. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme combustible solide du coke de pétrole. 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à réchauffer le gaz contenant de l'oxygène avant de l'envoyer au lit fluidisé (9). 7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser au moins une partie de la chaleur récupérée par le gaz produit dans le gazéificateur (1) pour sécher les boues de curage avant de les envoyer au lit fluidisé (9). 8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à fondre en plus dans le gazéificateur (1) de l'éponge de fer et à la réduire en fonte. 9. Procédé suivant la revendication 8, carac- térisé en ce qu'il consiste à utiliser au moins une partie du gaz produit dans le gazéificateur (1) pour réduire du minerai de fer en éponge de fer.