Brevet FR2605242A1 — publié le 19880422

PROCETD DE PURIFICATTIN DES GAZ DE FU]E DU FOYER D'UNE INTSTATLLATION D'ITCINTRATTOI. 1 COJTEIAT DES COWPPOSES GAZEUIX POLLTUANTS La présente invention concerne un procédé de purification des gaz de fumée ou gaz de combustiondufoyer dune installation d'incinération contenant des composés gazeux polluants, notamment d'un foyer à alimentation en combustible pauvre en cendres ou d'un foyer à grille à taux élevé d'évacuation des cendres, cette purification s'effectuant au moyen d'un additif basique pulvérulent sur lequel sont absorbés les composés gazeux polluants se formant dans le foyer, ce procédé consistant à séparer des gaz de fumée les poussières volantes entraînées dans ces gaz, notamment un mélange de cendres volantes et d'additif, à hydrater au moins une partie des poussières volantes séparées et à la cribler, puis à recycler vers la purification des gaz de fumée au moins un courant partiel des poussières volantes séchées. On peut classer dan le groupe des procédés de purification primaire des gaz de fumée les procédés dans lesquels on fixe les gaz polluants, à l'aide d'un additif basique, & l'endroit du foyer d'une installation d'incinération, par exemple d'unme installation de production de vapeur. Comme gaz polluants, il peut se présenter aussi dans les gaz de fumée, outre du soufre, des composés halogénés comme HCl et HF. Par le terme " poussières volantes ", on entend dé- signer ici l'additif provenant de la purification des gaz de fumée, accompagné ou non de cendres volantes provenant du combustible. Comme additifs, on utilise par exemple des composés des métaux calcium ou magnésium, du type hydroxyde ou carbonate, et des mélanges de ceux-ci, de préférence toutefois du calcaire. Le problème principal de ce procédé est que l'additif ne peut être utilisé que partiellement. Un paramètre à prendre à cette occasion en considération est la température de réaction qui est utilisée pour le composé gazeux polluant et qui doit, d'après la relation températuretemps de l'additif utilisé, dépasser le moins possible 1250'C si l'on veut éviter aussi bien un frittage de l'additif à surface active qu'un encapsulage de cet additif par des cendres volantes provenant du foyer. Un autre paramètre est la durée effective de séjour de l'additif dans le courant de gaz de fumée devant être purifié de ses composés gazeux pol- luants, durée qui est influencée très fortement notamment par le mélange et la répartition de l'additif dans les gaz de fumée, ainsi que par le temps de séJour dans l'installation d'incinération. Toutes les améliorations du procédé comportent par conséquent des mesures qui visent à augmenter l'exploitation de l'additif, et donc aussi le taux de purification. On connait, d'après DE-OS 3.428.502, un procédé de désulfuration a sec de gaz de fumée contenant des cendres volantes, par exemple de gaz ce fumée provenant d'une installation de production de vapeur utilisant de la lignite comame combustible, procédé selon lequel on ajoute dan la région du foyer la poussière de calcaire utilisée comme additif, on la sépare, après un temps dé- terminé de séjour dans le courant des gaz de fumée, de façon qu'elle constitue des poussières volantes en commun avec les cendres volantes qui l'accompa- gnent, puis, après un traitement à la vapeur d'eau sèche, on la recycle dans le courant déjà refroidi des gaz de fusée. Lors du traitement à la apeur d'eau, l'additif est pulvérisé à l'aide d'un jet de vapeur d'eau qui est disposé dans la partie inférieure d'un lit fluidisé et qui, d'une manière analogue à un désintégrateur à jet d'air, comporte deux ajutages dirigés face à face, ce qui procure une nouvelle surface active sur le grain d'additif. L'oxyde de calcium libre, non transformé, est en msme temps hydraté par la vapeur d'eau. Ces mesu- res sont toutefois déterminées par la vitesse de l'hydratation qui se déroule de manière exothermique, par la nature du mélange cendres volantes-additif séparé, ainsi que par le rapport eau/ oxyde de calcium. C'est ainsi par exemple que l'agglomération de la particule d'additif croît lorsque le rapport eau/oxyde de calcium diminue. Une agglomération s'oppose toutefois à la formation de nou- velles surfaces par pulvérisation de la particule d'additif, de sorte que l'amé- lioration que l'on recherche pour le procédé est en fait limitée à une augmen- tation du temps de séjour par recyclage du mélange traité de cendres volantes et d'additif dans le courant refroidi des gaz de -fumée. En utre, le bilan énergétique du-procédé est grevé par l'utilisation de vapeur d'eau sèche qui, au surplus, d'après le procédé connu, ne doit pas se condenser. C'est pourquoi l'invention a pour but daméliorer encore le procédé connu dans le sens d'un temps plus élevé de séjour et d'me exploitation plus poussée de l'additif dans le courant des gaz de fumée à purifier, ainsi que dan- le sens d'un taux plus élevé de purification, tout en évitant les probl/mes précédemment indiqués. Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que l'hydratation s'effectue en mélangeant de manière homogène les poussières vo- lantes non pulvérisées avec de l'eau finement atomisée et que le recyclage du courant partiel de ces poussières volantes s'effectue dans le foyer de l'installation d'incinération. L'hydratation à laide d'eau finement atomisée repose sur la diffusion des molécules d'eau vers l'intérieur de la particule non pulvérisée de poussière volante, en traversant son enveloppe superficielle. En combinaison avec le re- cyclage des poussières ainsi traitées dans la région du foyer de l'installation d'incinération, on obtient que, d'une part, la surface active du grain d'additif qui est nécessaire à la fixation des gaz polluants ne se forme que dans la chambre de réaction du fait de l'éclatement de la particule provoqué par la température et que, d'autre part, le temps de séjour d'une partie de l'additif employé se trouve pratiquement doublé. Ainsi, dame manière avantageuse, on atteint un taux élevé de purification, en particulier un taux de désulfuration d'environ 80 %, et on réduit aussi la conmation d'énergie et d'additif. Il est particulièrement Judicieux d'effectuer l'hydratation à l'aide d'eau en quantité sur-stoechiométrique. A cet effet, on devrait régler la quan- tité d'eau finement atomisée en fonction de la teneur des poussières volantes en oxyde de calcium. Il peut dans ce cas être avantageux, après l'hydratation, d'éliminer par séchage un excès d'eau présent dans les poussières volantes. L'on évitera ainsi que l'humidité existant dans le mélange, humidité qui conduit déjà à une adhérence et un collage des poussières volantes pour un faible ex importantes. Etant donné que l'hydratation est un phénomène exothermique, il peut être particulièrement avantageux d'éliminer par séchage autotherme l'excès d'eau existant dans les poussières volantes après l'hydratation, afin d'obtenir ainsi des poussières volantes capables de s'écouler. Si on soumet un mélange pulvérulent à un criblage, il en résulte alors des fractions granulométriques dans lesquelles des particules déterminées se trouvent enrichies ou appauvries. Pour cette raison, il peut être Judicieux d'obtenir le courant partiel à recycler par criblage avant et/ou après l'hydra- tation, de sorte que l'oxyde de calcium ou l'hydroxyde de calcium se trouve en proportion enrichie dans le courant partiel considéré. On accroît encore de cette manière le degré d'exploitation de l'additif ou le taux de purification. Il est par ailleurs particulèrement Judicieux d'utiliser, en tant qu'ad- ditif basique pulvérulent, de l'hydroxyde de calcium ou du carbonate de calcium. Il s'avère par ailleurs particulièrement avantageux de mélanger le cou- rant partiel recyclé de poussières volantes à l'additif frais à envoyer au foyer. On va maintenant exposer de manière plus détaillée, en regard du dessin annexé, une aise en oeuvre préférée du procédé: A partir d'un réservoir de stockage d'additif 5 et en se servant d'air en tant que flux porteur, on introduit, dans un courant chaud de gaz de fumée 6 contenant des cendres volantes et des composés de soufre et d'halogènes, un additif basique pulvérulent, de préférence de l'hydroxyde de calcium, cette introduction, qui s'effectue dans des conditions optimales de mélange et de répartition, étant réalisée en au moins un emplacement d'alimentation 4, au- dessus d'un foyer à grille 1 d'une installation de production de vapeur 2 et de façon séparée par rapport à l'alimentation en combustible 3. L'emplacement d'alimentation 4 se trouve situé en un endroit du foyer 1 o le courant de gaz de fumée possède déjà unme température qui évite un frittage de la surface active, sur le plan réactionnel, de l'additif, ainsi qu'un encapsulage des cendres volantes qui l'accompagnent. On envoie ensuite les gaz- de fumée contenant des poussières sur les surfaces de chauffe de l'installation de production de vapeur 2, de sorte que ces gaz se refroidissent tout d'abord Jusqu'à environ 750C en moins de une à deux secondes. Après un refroidissement supplémentaire, le courant de gaz de fumée 6 parvient à une séparation de poussières 7, par exemple un filtre texturé, dans laquelle s'effectue une séparation des poussières et des gaz de fumée. Grâce à un ventilateur de tirage par aspiration 9, les gaz de fumée pratiquement exempts de poussières 8 sont envoyés à l'extérieur par une cheminée 10. Le mélange cendres volantes-additif 11 qui se forme daos le séparateur de poussières 7 est envoyé à un premier crible 12 à partir duquel se sépare une fraction 13 enrichie en oxyde de calcium qui est alors soumise à un trai- tement à l'eau. Dans ce traitement à l'eau, on humidifie dans un mélangeur 15 le courant partiel 13, constitué par la fraction enrichie en oxyde de calcium, à l'aide d'eau finement atomisée 14 en proportion faiblement surstoechiométrique. Le mélange cendres volantes-additif ainsi humidifié 16 parvient alors dans une cuve de réaction 17 dans laquelle a lieu une hydratation pratiquement totale de ce mélange cendres volantes-additif. Etant donné que l'hydratation est un pro- cessus exathermique, l'eau en excès dans le mélange cendres volantesadditif 16 se vaporise dans cette cuve de réaction 17. La vapeur qui se forme à cette oc- casion s'échappe de la cuve de réaction 17 par une tuyauterie d'échappement de vapeur 18. Conformément au procédé, on réalise l'hydratation de façon qu'il res- sorte de la cuve de réaction 17 un mélange cendres volantes-additif 19 qui est sec et capable de s'écouler et qui est envoyé à un autre crible 20. Le courant partiel 21 qui est constitué par la fraction sortant de ce crible et dans le- quel l'hydroxyde de calcium se trouve enrichi est stocké dans un réservoir in- termédiaire 22 à partir duquel au moins un courant partiel 23 du mélange cendres volantes-additif traité est mélangé, dans un dispositif de mélange et d'alimentation situé avant l'entrée dans le foyer à grille 1, à de l'additif frais provenant du réservoir de stockage 5. En fonction de la nature du mélange cendres volantes-additif séparé 11 ou de la méthode d'exécution de l'hydratation dans la région du mélangeur 15 ou de la cuve de réaction 17, il est possible de renoncer au premier crible 12 ou à l'autre crible 20, ou encore totalement à ces deux cribles. Un courant partiel du mélange cendres volantes-additif traité 25, cou- rant partiel qui n'est pas renvoyé à la désulfuration directe, est envoyé à partir du réservoir intermédiaire 22 à un dispositif de mélange 26 o, en vue d'un rejet ultérieur 27, il est à nouveau traité à laide d'eau 28. Il est à cette occasion prévu que, dans le dispositif de mélange 26, on puisse mélanger au mélange cendres volantes-additif à rejeter 25, des cendres de foyer 29 se formant sous le foyer à grille 20, un courant partiel 30 constitué d'une frac- tion appauvrie en oxyde de calcium et se formant à la sortie du crible 12 et/ou un courant partiel 31 constitué par une fraction appauvrie en hydroxyde de calcium et se formant à la sortie du crible 20. Conformément à l'invention, il est encore possible, en renonçant au dispositif de mélange et dalimentation 24 et en utilisant un dispositif propre d'introduction, d'introduire dans le foyer le courant partiel de mélange cendres volantes-additif traité qui est renvoyé au foyer à grille 1. BI CA Iole 1. Procédé de purification des gaz de fumée du foyer (1) d'une installation d'incinération contenant des composés gazeux polluants, notamment d'unm foyer à alimentation en combustible pauvre en cendres ou d'un foyer à grille à taux élevé d'évacuation des cendres, cette purification s'effectuant au moyen d'un addtitf (5) basique pulvérulent sur lequel sont absorbés les compo- sés gazeux polluants se formant dans le foyer, ce procédé consistant à séparer (7) des gaz de fumée les poussières volantes entraînées dans ces gaz, no- tannent un mélange cendres volantes-additif, à hydrater (15) au mains une par- tie des poussières volantes séparées et à la cribler (20), puis à recycler (23) vers la purification des gaz de fumée au mains un courant partiel des pous- sières volantes séchées, caractérisé en ce que lhydratation (15) s'effectue en mélangeant de manière homogène les poussières volantes non pulvérisées (13) avec de l'eau finement atomisée (14) et en ce que le recyclage (23) du courant partiel de ces poussières volantes s'effectue dans le foyer (1) de l'installa- tion d'incinération (2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lhydratation s'effectue à l'aide d'eau en quantité sur-stoechilométrique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, après l'hydratation, on élimine par séchage un excès d'eau présent dans les poussières volantes. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caracté- risé en ce que, après l'hydratation, on élimine par séchage autotherme un excès d'eau existant dan les poussières volantes. 5. Procédé selon l'unme quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on obtient le courant partiel à recycler par criblage avant et/ou après l'hydratation. 6. Procédé -selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise, en tant qu'additif basique pulvérulent, de l'hydroxyde de calcium ou du carbonate de calcium. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on mélange le courant partiel recyclé de poussières volantes à l'additif frais à envoyer au foyer.