Brevet FR2673174A1 — publié le 19920828

L'invention concerne un procédé auto-entretenu de combustion de boues séchées résultant d'un dépôt de boue et/ou provenant de la clarification d'eaux résiduaires ou d'eaux d'égout, le traitement étant effectué à une tempéra- ture de combustion à laquelle la cendre est produite sous forme liquide. Le pouvoir calorifique d'une telle boue, même séchée, n'est pas toujours suffisant pour auto-entretenir une com- bustion à de telles températures Les procédés antérieurs ajoutaient donc des combustibles coûteux aux boues à traiter. L'invention part d'un procédé suivant lequel les boues en cause (dites ci-après: boues de clarification), débarrassées de leur eau, sont séchées par contact avec un gaz chaud puis brûlées à une température comprise entre 1 300 et 1 600 OC, dans un cylindre de fusion, avec une alimen- tation en air comburant préchauffé Le laitier fondu qui s'en dégage coule dans un dispositif de séparation de scories par voie humide,o il se fige en prenant l'état visqueux On obtient un produit fini dense, résistant au lessivage, qui peut être utilisé en tant que matériau de construction, ou bien qui peut être mis à la décharge sans problème. On sait que le pouvoir calorifique de la boue de clarification, séchée, suffit en général à maintenir une combustion auto-entretenue à basse température -par exemple en lit fluidisé Aux températures élevées qui sont néces- saires pour produire une cendre en fusion, les pertes de chaleur constituées par la chaleur nécessaire à la fusion, par la chaleur évacuée par les gaz de fumée, et par le rayonnement, sont très élevées Comme cette boue est produite dans un dispositif de clarification de dimension courante, à raison d'au plus quelques tonnes par heure, l'installation nécessaire pour la combustion a, de façon correspondante, de petites dimensions Le rapport élevé qui en résulte entre la surface et le volume de la chambre de combustion conduit à des pertes par rayonnement, de gran- deur correspondante Pour ces raisons, on prévoit dans le procédé connu des brûleurs d'appoint alimentés au moyen d'un combustible supplémentaire, lesquels sont mis en marche selon le pouvoir calorifique de la boue de clarifi- cation qui doit être brûlée, en vue d'assurer le maintien de la température élevée. Il est également connu -comme déjà évoqué brièvement de brûler les boues de clarification en lit fluidisé Dans ce cas, la température de combustion se situe entre 800 et 900 O C La cendre produite est fluide et poreuse Elle contient, en mélange, des matières toxiques lessivables et doit, de ce fait, ou bien être traitée à grands frais ou bien être déposée dans des décharges spéciales. Il est en outre connu de soumettre des boues de clarification séchées et moulues à une combustion, effec- tuée en même temps que du charbon, dans des foyers de chambres de fusion de grandes usines de production d'énergie La cendre produite se présente, comme dans le procédé évoqué au début, sous forme de granulés vitreux Ce procédé ne présente en lui-même pas de problèmes techni- ques, mais ne peut naturellement être utilisé que lorsque les boues de clarification ne sont pas produites à trop grande distance d'une usine de production d'énergie En outre, il peut y avoir des problèmes liés à l'obtention d'une autorisation administrative ou légale. L'invention a pour objet de créer un procédé de traitement de boues de clarification, séchées, à une tempé- rature de combustion à laquelle la cendre produite est sous forme liquide, procédé dans lequel, sans combustible d'appoint, une combustion auto-entretenue des boues de clarification est garantie. Ce problème est résolu selon l'invention grâce à l'enrichissement en oxygène de l'air comburant La dépense supplémentaire nécessitée par l'enrichissement en oxygène de l'air comburant est au moins partiellement compensée par le fait que les dispositifs d'épuration des gaz de fumées peuvent avoir des dimensions considérablement plus réduites en raison de la moindre quantité de gaz de fumées à traiter. L'invention propose également d'utiliser les gaz de fumée pour produire de la vapeur d'eau, et d'utiliser cette vapeur d'eau comme fluide caloporteur pour le séchage indi- rect des boues de clarification Cela permet d'intégrer le séchage à un procédé auto-suffisant en énergie Le séchage in- direct présente ici l'avantage qui consiste en ce que les quantités de gaz dégagées sont relativement faibles. En outre, l'ammoniac gazeux contenu dans les vapeurs du dispositif de séchage peut en être isolé Cet ammoniac peut servir avantageusement à une élimination non catalytique des dérivés de l'azote des gaz de fumée, si l'on ajoute l'ammoniac à ces gaz, refroidis à 870-1100 'C (c'est-à- dire pour effectuer une dénitruration non catalytique de ces gaz). Le dessin sert à expliquer l'invention et représente schématiquement un dispositif ou une installation destiné à exécuter le procédé selon l'invention. Les boues humides liquides sont débarrassées mécani- quement de leur eau dans un dispositif 1, qui peut par exemple être une centrifugeuse ou un filtre-presse, jusqu'à obtenir un produit à 20 à 30 % environ de substance sèche, puis les boues sont séchées dans un sécheur 2 à contact, jusqu'à ce que l'on obtienne un produit contenant 90 à 95 t de substance sèche. La boue séchée parvient dans un silo 3 et, de là, elle est amenée, le cas échéant en même temps que des addi- tifs, tels que de la chaux,dans un broyeur 4 La matière sèche broyée est ramenée pour partie dans le sécheiur 2 à contact, et pour partie elle est insufflée dans une instal- lation appropriée de combustion, notamment un brûleur 5 à poussière Dans le brûleur 5 est maintenue une température à laquelle la cendre est produite sous forme fondue La gamme de températures appropriée se situe entre 1 300 et 1 600 'C La cendre liquide s'écoule dans un dispositif 6 de séparation de la crassefonctionnant par exemple par voie humide Dans ce dispositif 6, la crasse se fige en se transformant en un granulé vitreux. Le courant de gaz de fumée qui sort de l'installa- tion 5 de combustion,ou du brûleur 5,est refroidi dans un dispositif 7 de production de vapeur jusqu'à atteindre une température située entre 870 et 1 100 O C A cette tempéra- ture, une injection par pulvérisation d'ammoniaque provoque la décomposition des oxydes de l'azote qui sont présents, par entraînement, dans les gaz de fumée Le courant de gaz de fumée, débarrassé des oxydes de l'azote, est ensuite amené, par l'intermédiaire d'un échangeur 8 de chaleur et/ou d'un dispositif 9 de préchauffage de l'air, dans un autre dispositif 10 d'épuration qui comprend en particulier un dépoussiéreur et un dispositif de désulfuration De là, le gaz de fumée épuré est rejeté dans l'atmosphère. A partir du dispositif 7 de production de vapeur, de la vapeur est amenée en tant que fluide caloporteur au sécheur 2 Dans l'échangeur 8 de chaleurde la vapeur peut être également produite, laquelle, selon le bilan thermique est également amenée dans le sécheur 2 par contact ou dans un autre appareil utilisateur de chaleur Dans le dispo- sitif 9 de préchauffagel'air comburant, enrichien oxygène, est préchauffé pour le brûleur 5 En vue du maintien d'une combustion auto- entretenue à une température à laquelle la cendre est produite sous forme fondue, la teneur en oxygène est réglée à une valeur supérieure à 30 %, de préférence à une valeur comprise entre 40 et 60 %. Les vapeurs qui s'échappent du sécheur 2 par contact sont condensées dans un condenseur 11 Les gaz non conden- sables sont aspirés et insufflés au brûleur 5, en vue d'une désodorisation Le condensat est acheminé au récipient 12 de traitement Là, l'ammoniac qui est dissous dans le con- densat est transféré en phase gazeuses, par exemple par augmentation du p H jusqu'à une valeur supérieure à 10 et par chauffage à 60 OC au moins Le liquide restant est amené dans un dispositif d'épuration L'ammoniac gazeux est extrait par lavage de la phase gazeuse dans un laveur 13 extracteur d'ammoniac L'ammoniaque ainsi obtenue est stockée dans un récipient 14 intermédiaire Elle est prélevée à nouveau à partir de ce dernier et injectée dans le courant de gaz de fumée,entre le dispositif 7 de produc- tion de vapeur d'eau et l'échangeur 8 de chaleur pour réa- liser un enlèvement non catalytique des dérivés de l'azote présents dans le courant de gaz de fumée (ou pour réaliser une dénitruration non catalytique des gaz de fumée). REVENDICATIONS 1 Procédé de combustion de boues séchées, provenant d'une clarification ou d'un dépôt de boue d'eaux rési- duaires à une température de combustion à laquelle la 5 cendre est produite sous forme liquide, procédé caractérisé en ce que l'air comburant est enrichi en oxygène. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz de fumée est utilisé pour la production de vapeur d'eau et en ce que la vapeur d'eau est utilisée en tant que fluide caloporteur pour le séchage indirect des boues de clarification. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que de l'ammoniaque est isolée à partir des vapeurs du dispositif de séchage et en ce que celle-ci est ajoutée au gaz de fumée, refroidi à une température de 870 à 1 100 OC, en vue d'une dénitruration non catalytique des gaz de fumée.