Brevet FR2608167A1 — publié le 19880617

Combustible, procédé de préparation de ce combustible et installation pour la mise en oeuvre dudit procédé. La présente invention a pour objet un combustible et en particulier un combustible d'appoint pouvant notamment être utilisé, en conjonction avec des combustibles nobles, dans des installations, telles que four de cimenterie par voie humide, dans lesquelles la température atteint au moins 750 C et le séjour du combustible est supérieur à 2 secondes. L'invention a pour double but de procurer un combustible de bonne qualité dont le court est tres faible par rapport à celui des combustibles nobles, d'où économie, et qui permet d'éliminer des déchets ou résidus non récupérables ou recyclables sans dégagement de matiere nocive et sans création de déchets ou résidus secondaires, d'où amélioration de l'environnement. A cet effet, le combustible suivant l'invention est constitué par le mélange intime d'un support combustible absorbant et/ou dispersant, tel que bois, tourbe, coke, papier, et de matieres combustibles, telles que déchets, résidus, se présentant soit sous forme de fluide, soit sous forme pâteuse ou solide. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, et pour que le combustible présente un caractere pulvérulent permettant son utilisation industrielle aisée ou son incorporation aux combustibles pulvérulents nobles, le support combustible et les matières combustibles susdits sont divisés pour que leur granulométrie n'excède pas 25 m/m. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le mélange susdit comprend, en poids, un maximum de 30% de support combustible sec, au minimum 30% de matières combustibles susdites, le reste éventuel étant constitué par de l'eau. L'invention a également pour objet un procédé pour la préparation du combustible susdit. Suivant l'invention, ce procédé consiste à mélanger de manière homogène le support combustible et les matières combustibles précitées dans les proportions déterminées susdites, à ajuster si nécessaire ces proportions après mélange, à concasser ce dernier pour réduire les éléments qui le constituent en particules dont la plus grande dimension n' excède pas 25 m/m , à tamiser le mélange après concassage et à récolter le produit tamisé qui constitue le combustible. L'invention est enfin relative à une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité. Suivant l'invention, cette installation comprend une aire de stockage du support combustible, une aire de stockage des matières combustibles solides, des moyens agencés pour, d'une part, prélever sur les aires susdites des quantités déterminées de support et de matières solides et, d'autre part, mélanger ces derniers, une cuve étanche ouverte à sa partie supérieure et destinée à recevoir les matières combustibles en majeure partie liquides, des moyens agencés pour prélever en quantité déterminée, soit le support combustible sur son aire de stockage, soit le mélange du susdit support et des matières solides, pour le déverser dans la cuve contenant les matières combustibles, des moyens agencés pour assurer le mélange homogene, dans la cuve, des support et matières qui y sont déversés, un transporteur à vis sans fin agencé pour transférer, tout en le brassant, le mélange de la cuve à une trémie d'alimentation d'un concasseur , un tapis sans fin acheminant le mélange concassé de la sortie du concasseur vers le sommet d'un tamis incliné sur lequel le mélange concassé se déplace par gravité, des moyens pour faire vibrer ledit tamis,et des moyens agencés pour récolter le produit tamisé constituant le combustible et pour l'acheminer vers une aire de stockage. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description du dessin annexé au présent mémoire et qui illustre le procédé précité et représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation particulière de l'installation suivant l'invention, pour la mise en oeuvre dudit procédé. Le dessin est une vue schématique en perspective illustrant le procédé suivant l'invention et montrant l'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Suivant l'invention, le combustible est un mélange intime d'un support combustible et de matières telles que déchets ou résidus combustibles. Comme support, on peut utiliser toute substance minérale ou organique combustible, dont la granulométrie est comprise entre 0 et 25 m/m et qui présente, d'une part, une fluidité et des propriétés rhéologiques convenables et, d'autre part , un pouvoir absorbant élevé. La sciure de bois et la tourbe se sont révélées particulièrement intéressantes comme support. Comme matières combustibles à mélanger audit support, on peut utiliser toute une gamme de déchets et résidus industriels, agricoles et domestiques et ce pour autant qu'ils possèdent une valeur énergétique suffisante. A titre d'essai, on a utilisé le combustible suivant l'invention comme combustible d'appoint dans un four de cimenterie à voie humide. L'apport de 9% des calories nécessaires au fonctionnement du four à l'aide dudit combustible d'appoint a permis de réduire d'au moins 5% la dépense calorifique totale du four. La composition moyenne du combustible pour cette application était, par unité de combustible, de maximum 30 parts d'eau 30 parts de support (sciure de bois à l'état sec) " 30 parts de déchets organiques (dont 5% maximum de solvants ayant un point d'é bullition inférieur à 1500C) 20 parts de cendres " 12 parts de SI02 " 2 parts d AL2O3 2 2 parts de chlore " 2 parts de soufre " 1 part de fluor. Comme déchets organiques, ont été utilisés notamment des produits résiduaires de raffinage de pétrole, des huiles usées non regénérables, des solvants non chlorés, des boues organiques des sous-produits de synthèse organique. Comparés aux procédés classiques d'élimination de ces déchets soit par solidification et mise en décharge,soit par incinération proprement dite, leur élimination par mélange à un support pour obtenir le combustible suivant l'invention offre l'avantage d'etre sans risque pour l'environne- ment, car ces déchets sont totalement détruits pendant leur séjour dans le four sans rejet de matières nocives à l'extérieur de ce dernier et sans création de déchets secondaires. En effet, en cimenterie, l'injection du combustible (combustible noble et combustible d'appoint) s'effectue à contre-courant de la matière se déplaçant en continu dans le four, c'est-a-dire à proximité de l'extrémité chaude du four où l'on enregistre une température de flamme comprise entre 1.600 et 1.650 OC . A cette extrémité du four , l'atmosphère est en outre très oxydante avec un excès d'oxygène dans la flamme qui est de l'ordre de 5%. Enfin, le temps de séjour des gaz de combustion dans le four est compris entre 15 et 20 secondes, ce qui rend pratiquement nul tout rejet nocif dans l'atmosphère. Comme de toute façon, dans un four de cimenterie, on contrôle constamment sa température à l'aide d'une mesure continue de la température de l'air secondaire de combustion, on peut prendre toutes les mesures de sécurité voulues en interrompant l'admission du combustible d'appoint dès que la température du four passe en dessous de la valeur requise. Cet air secondaire de combustion est de l'air soufflé sur le clinker quittant le four pour le refroidir de 1.300 à 500C , cet air étant récupéré à une température supérieure à 8000C pour ~ être réinjecté dans le four. I1 suffit donc, pour éviter tout risque de pollution due au combustible d'appoint, d'interrompre l'alimentation de ce combustible dès que la température de l'air secondaire de combustion devient inférieure à 8000C. Avec la composition susdite du combustible d'appoint, aucune modification physique ou chimique décelable n'a été remarquée dans le clinker. Le procédé de préparation du combustible tel qu'illustré au dessin consiste à mélanger de manière homogène le support et les matières combustibles précités dans les proportions énoncées, à ajuster, si le besoin s'en fait sentir, ces proportions après mélange, à diviser finement support et matières par concassage pour que leur granulométrie ne dépasse par 25m/m, à tamiser le mélange concassé, à récolter le produit tamisé qui constitue le combustible, à faire subir aux éléments refusés au tamisage, après les avoir debarrasses des métaux ferreux qu'ils peuvent contenir, un nouveau concassage pour les utiliser ensuite comme support combustible. Quand les matières combustibles sont constituées, en majeure partie, par des liquides, on incorpore progressivement le support combustible dans ces liquides et,après leur mélange, on les laisse décanter, avant le passage à la phase concassage, pour l'élimination sélective d'eau. Par contre, lorsque les matières combustibles susdites sont constituées par des liquides et des solides, on mélange tout d'abord les matières solides audit support combustible, ce mélange étant ensuite incorporé progressivement aux matières combustibles liquides. Comme montré au dessin, l'installation suivant l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé susdit, comprend une aire de stockage 1 du support combustible, une aire de stockage 2 des matières combustibles solides, des moyens 3, tels que engin de manutention roulant ou suspendu, agencés pour prélever sur les aires 1 et 2 des quantités de support et de matières solides déterminées et des moyens 7 tels que malaxeur, agencés pour les mélanger et les stocker sur une aire 4. L'installation comprend également une cuve 5, qui est étanche et ouverte à sa partie supérieure, dans laquelle sont déversées les matières liquides combustibles à partir d'une aire de déchargement 6. Lorsque l'on incorpore uniquement le support combustible aux matières liquides, le transfert dudit support de l'aire de stockage 1 à la cuve 5 s'effectue à l'aide des moyens 3.Quand l'on incorpore aux matières liquides des matières solides et le support , les moyens 3 transfèrent celles-ci dans la cuve sous forme d'un mélange prélevé de l'aire 4. Le mélange intime des matières introduites dans la cuve 5 s'effectue à l'aide de moyens 8, tels qu'agitateur, capables de brasser lesdites matières qui sont ensuite acheminées, par un transporteur à vis sans fin 9 assurant un brassage supplémentaire de ces matières, vers la trémie 10 d'un concasseur 11. A la sortie du concasseur est prévue une bande transporteuse sans fin 12 qui achemine le mélange concassé au sommet d'un tamis incliné 13 sur lequel le mélange concassé se déplace par gravité et auquel sont associés des moyens 14 pour Le faire vibrer.Une bande transporteuse sans fin 15 est agencée sous le tamis 13 pour récolter le produit constituant le combustible et pour l'acheminer vers une autre bande transporteuse sans fin 16 l'amenant à une aire de stockage 17. Lorsque le combustible est constitué uniquement du support combustible et des matières solides combustibles, leur mélange est prélevé sur l'aire de stockage 4 et amené directement à l'extrémité 18 du transporteur à vis sans fin 9. Des prélèvements sont régulièrement effectués à la sortie du transporteur 9 et les moyens 3 sont prévus pour transférer dans la trémie 10 du concasseur 11 une quantité déterminée de support combustible à partir de l'aire 1, de mélange support-matières solides Une bande transporteuse sans fin 19 est prévue à la base du tamis 13 pour acheminer les éléments refusés par ledit tamis vers la trémie 20 d'un concasseur 21. Des aimants 22 sont associés à cette bande 19 afin de débarrasser les éléments, refusés par le tamis,des métaux ferreux qu'ils pourraient contenir. La sortie du concasseur 21 débouche sur une bande transporteuse sans fin 23 qui dirige les éléments concassés vers l'aire de stockage 4, c'est- -dire à l'endroit où s'effectue le mélange du support combustible et des matières solides combustibles. I1 doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des modifications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir du cadre du présent brevet. Revendications 1) Combustible caractérisé en ce qu'il est constitué par le mélange intime d'un support combustible absorbant et/ou dispersant, tel que bois,tourbe, coke, papier et de matières combustibles, telles que déchets, résidus, se présentant soit sous forme de fluide, soit sous forme pâteuse ou solide. 2) Combustible suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support combustible et les matières combustibles susdits sont divisés pour que leur granulométrie n'excède pas 25 m/m. 3) Combustible suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mélange comprend, en poids, un maximum de 30% de support combustible sec, au minimum 30% de matières combustibles susdites, le reste éventuel étant constitué par de l'eau. 4) Combustible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que les matières combustibles se présentant sous forme de fluide sont constituées par des hydrocarbures, des hydrocarbures chlorés, des huiles végétales, animales ou minérales, des détergents, soit pris isolément, soit en mélange. 5) Combustible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que les matières combustibles , se présentant sous forme pâteuse ou solide sont constituées par des polymères, des graisses végétales, animales ou minérales, des déchets végétaux, tels qu'écorces de fruits, des cendres, de la silice, des particules métalliques, soit pris isolément,soit en mélange. 6) Combustible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 , caractérisé en ce que les matieres combustibles susdites comprennent des solvants, la quantité de ceux-ci n'excédant pas 20% en poids des dites matières combustibles. 7) Combustible suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les solvants ont un point d'ébullition inférieur à 1500C. 8) Procédé de préparation du combustible suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 , caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger de manière homogène le support combustible et les matières combustibles précitées, dans les proportions déterminées susdites, à ajuster si nécessaire ces proportions après mélange, à concasser ce dernier pour réduire les éléments qui le constituent en particules dont la plus grande dimension n'excède pas 25 m/m , à tamiser le mélange après concassage et à récolter le produit tamisé qui constitue le combustible. 9) Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que, lorsque les matières combustibles sont en majeure partie constituées par des liquides, on incorpore progressivement le support à ces liquides et, après mélange; on laisse décanter ce dernier pour l'élimination sélective d'eau, avant le concassage. I0) Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que, lorsque les matières combustibles sont constituées par des liquides et des solides, on mélange d'abord les matières solides au support combusti ble et l'on incorpore ensuite progressivement ce mélange aux matières combustibles liquides. 11) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10 , caractérisé en ce qu'on fait subir aux éléments refusés lors du tamisage, après élimination éventuelle des métaux ferreux qu'ils contiennent, un nouveau concassage pour les utiliser ensuite comme support combustible. 12) Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend une aire de stockage (1) du support combustible, une aire de stockage (2) des matières combustibles solides, des moyens (3,7) agencés pour, d'une part, prélever sur les aires (1,2) susdites des quantités déterminées de support et de matières solides et, d'autre part, mélanger ces derniers, une cuve étanche (5) ouverte à sa partie supérieure et destinée à recevoir les matières combustibles en majeure partie liquides, des moyens (3) agencés pour prélever, en quantité déterminée, soit le support combustible sur son aire de stockage (1), soit, en (4) , le mélange susdit support et matières solides, pour le déverser dans la cuve (5) contenant les matières combustibles, des moyens (8) agencés pour assurer le mélange homogène, dans la cuve (5), des support et matières qui y sont déversés, un transporteur à vis sans fin (9) agencé pour transférer, tout en le brassant, le mélange de la cuve à une trémie d'alimentation (10) d'un concasseur (11) , un tapis sans fin (12) acheminant le mélange concassé de la sortie du concasseur vers le sommet d'un tamis incliné (13) sur lequel le mélange concassé se déplace par gravité, des moyens (14) pour faire vibrer ledit tamis (13) et des moyens (15) agencés pour récolter le produit tamisé constituant le combustible et pour l'acheminer vers une aire de stockage (17). 13) Installation suivant la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (3) agencés pour transférer dans la trémie (10) du concasseur (11) une quantité déterminée de support, de mélange support-matières solides ou de'matières solides afin d'ajuster les proportions du mélange déversé dans la trémie (10) par le transporteur à vis sans fin (9). 14) Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, caractérisée en ce qu'elle comprend, à la base du tamis (13) susdit, une bande transporteuse sans fin (19) destinée à acheminer les éléments refusés par le tamis (13) vers un concasseur (21). 15) Installation suivant la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens, tels que des aimants (22) , associés à la bande transporteuse sans fin (19) et agencés pour deRsrrasser les éléments refusés par le tamis (13) des métaux ferreux qu'ils contiennent. 16) Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 14 et 15, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens agencés pour transférer les éléments refusés par le tamis (13) et concassés de la sortie du concasseur (21) soit dans la cuve (5) précitée, soit à l'endroit (4) où s'effectue le mélange support et matières solides combustibles.