Brevet FR2696472A1 — publié le 19940408

l PROCEDE POUR REDUIRE LES EFFLUENTS POLLUANTS CONTENUS DANS LES GAZ DE COMBUSTION D'UNE UNITE DE FOUR. L'invention concerne un procédé pour réduire les effluents polluants contenus dans les gaz de combustion, qui sont classiquement libérés dans une unité de four au cours d'un procédé pyrotechnique. Selon la nature et la quantité des matières traitées, comme celles des produits de combustion et selon les condi- tions de combustion, sont libérés et transportés avec les gaz de combustion, les effluents polluants contenus dans les produits de combustion etc, comme 502, H Cl, N Ox, HF ou des acides organiques. Pour réduire les effluents polluants des gaz de com- bustion, de nombreuses solutions ont été proposées depuis ces dernières années Une partie essentielle de celles-ci concerne un procédé de désulfuration qui procède majoritai- rement en milieu humide Ainsi, on connaît le procédé par voie humide à partir de calcium, selon lequel les effluents polluants à l'état gazeux sont extraits par lavage des gaz de combustion et sont combinés chimiquement, par addition de chaux calcinée ou de carbonate de calcium à titre d'agent d'absorption Comme produit final, il est obtenu du gypse dont une partie est mise en décharge et l'autre est utilisée dans l'industrie du bâtiment Les procédés par désulfuration sont utilisés dans les centrales électriques et les grosses installations de combustion Ils sont très coûteux en appa- reils et en génie chimique et sont extrêmement sensibles aux variations de composition des gaz de combustion Alors que la purification des gaz de combustion des grosses installations classiques est essentiellement résolue du point de vue tech- nique, il est ressenti un besoin pressant d'un procédé pour dépolluer les gaz de combustion applicable aux petites ins- tallations, qui puisse être mis en oeuvre de manière efficace également pour des émissions fluctuant fortement, qui ne nécessitent pas des coûts d'investissement très élevés, qui permette l'application d'un génie chimique simple et qui puisse être intégré facilement dans la structure d'une installation. Dans ce sens et selon l'invention, on a mis de côté le procédé par voie humide et on a reconnu que le procédé par voie sèche et d'additifs était particulière- ment avantageux Concrètement, l'invention concerne, dans sa forme la plus générale, un procédé pour réduire les effluents polluants contenus dans les gaz de com- bustion d'une unité de four, comprenant les étapes sui- vantes le four est alimenté en un agent d'adsorp- tion inorganique agissant par voie d'oxyda- tion en combinaison avec du carbonate de sodium (Na 2 Co 3) ou de l'hydrogenocarbonate de sodium, à titre d'additif, les particules pulvérulentes de l'agent d'ad- sorption et de l'additif, enrichies en effluents polluants (et celles des poussières du four) sont évacuées du four en même temps que les gaz de combustion et alimentent un filtre ayant au moins deux ni- veaux pour séparer les poussières du four en fraction de granulométrie différente, la fraction la plus grosse des poussières du four, séparée dans le premier niveau du filtre est au moins partiellement réintro- duite en circulation dans le four, tandis que la fraction fine des poussières du four enri- chie en effluents polluants et séparée dans le deuxième niveau du filtre est prélevée et traitée. Le procédé de dépollution des gaz est mis en oeuvre avec un agent d'adsorption sec en combinaison avec du (hydrogéno) carbonate de sodium, à titre d'additif Les effluents polluants en particulier le dioxyde de soufre et l'hydrochlorure gazeux, mais aussi HF, N Ox ou les acides organiques sont extraits des gaz de combustion par addition d'un agent d'adsorption solide Le produit de réaction contaminé et sec ainsi obtenu est séparé au moyen d'un filtre. Outre l'utilisation d'un agent d'adsorption combiné, il est essentiel de disposer un filtre ayant deux niveaux, dans lequel les poussières du four seront séparées en frac- tions de granulométrie différente (une plus grosse et une plus fine) On a en effet, mis en évidence que, en parti- culier avec des caractéristiques des gaz combustion varia- bles, une combinaison efficace entre les effluents polluants et l'agent d'adsorption, dépend des paramètres suivants: les effluents gazeux se déposent, en concentration plus forte, sur les particules des poussières du four, les plus fines (en vertu du principe selon lequel elles possè- dent une plus grande surface spécifique), le pouvoir d'adsorption dépend aussi fortement de la durée de séjour de l'agent d'adsorption et de l'additif dans le four. Dans ce sens, la séparation par le filtre d'une frac- tion plus grosse et d'une fraction plus fine, ainsi que la réintroduction au moins partiellement de la plus grosse fraction dans le four, améliore, en le multipliant par deux, le rendement du procédé décrit. Un avantage particulier réside dans le fait que les poussières du four déjà contaminées et prélevées du premier niveau du filtre pour être réintroduites dans le four, sont régénérées grâce à un composé pulvérulent analogue (produits par exemple, par une installation de four en parallèle). Dans cette mesure, l'agent d'adsorption peut consister lui- même, en une matière déjà contaminée. Un mode de mise en oeuvre du procédé prévoit que l'agent d'adsorption agissant par voie d'oxydation soit rem- placé, jusqu'à un pourcentage en poids de 50 %, par un matériau carbonaté correspondant, et préférentiellement ce dernier se trouve dans une fraction de granulométrie inférieu- re à 6 mm. Selon l'invention, l'agent d'adsorption agissant par voie d'oxydation utilisé est le Mg O et/ou le Ca O. Dans le cas de la dépollution des gaz de combustion produits dans un four rotatif, pour la fabrication de magnésite frittée, l'agent d'adsorption peut consister, par exemple, en Mg O caus- tique pulvérulent, qui est remplacé jusqu'à un pourcentage en poids de 50 % par de la magnésite brute Les granulométries différentes (Mg O caustique des gaz de combustion. L'additif utilisé (carbonate de sodium ou hydrogénocarbona- te de sodium) est, selon un mode de mise en oeuvre, ajouté en une quantité comprise entre 0,5 % et 2,0 % en poids par rap- port au poids total des déchets solides produits par le four. Normalement, une quantité de 1 % est suffisante L'additif peut présenter une granulométrie inférieure à 100 {im. Suivant le rapport local, l'agent d'adsorption peut alimen- ter le four, sous la forme d'une poudre plus fine ( Il s'est avéré avantageux de choisir la température à une valeur telle que, par rapport à un fonctionnement normal, il se forme une phase de fusion plus élevée dans les matériaux frittés Ceci est notamment valable pour les applications con- nues à la fabrication de magnésite frittée,,de dolomite frittée ou similaire, car la transformation en boulette/formation de grenaille est favorisée. La maille de séparation dans le filtre à plusieurs niveaux est également déterminée en fonction des conditions du milieu. Elle est en tout cas inférieure à la valeur limite supérieure de la granulométrie de l'agent d'adsorption introduit et s'élève par exemple, à 150 um ou moins. La partie de l'agent d'adsorption qui est prélevée au premier niveau du filtre pour être réintroduite dans le four est déterminée de telle sorte que les particules solides, à chaque fois, séjournent dans le four pendant une durée suffisamment longue, jusqu'à ce que le taux de décon- tamination souhaité des gaz de combustion soit atteint. Ainsi, avec de multiples mouvements circulaires de la fraction pulvérulente la plus grosse et avec une durée de séjour élevée de l'agent d'adsorption dans le four, une optimisation croissante de la dépollution des gaz de com- bustion est atteinte. Selon l'invention, les matières pulvérulentes contami- nées formant la fraction fine et retirées du deuxième niveau du filtre, sont mises en décharge. Il faut 's'assurer que la quantité d'additif introduit est fixée de telle manière que les produits de combustion prélevés à la sortie du four présentent une faible teneur alcaline qui, dans le cas de la fabrication de magnésite frittée, ne doit pas dépasser 0,2 % en poids Bien que le mécanisme réactionnel chimique au cours de l'application du procédé décrit n'ait pas été encore définitivement élucidé, les essais ont montré qu'en utilisant de la magnésite caus tique comme agent d'adsorption et de l'hydrogénocarbonate de sodium comme additif, les réactions chimiques suivantes avaient lieu avec l'agent d'adsorption Mg O caustique SO 2 * Mg O = Mg 503 Mg SO 3 + '02 = Mg SO 2 H Cl + Mg O = Mg Cl 2 + H 20 avec l'additif bicarbonate de sodium 502 10 + 2 Na HC O -Na SO + HO 2 C O 2 2 2 3 2 4 2 2 H Cl + Na HC 03 Na Cl * 20 + CO 2 L'excellent effet combinatoire obtenu repose, entre autres, également sur la forte basicité de l'additif, fa- vorisant l'adsorption ainsi que la propriété d'aire de surface particulière de l'agent d'adsorption utilisé. Le procédé décrit peut être mis en oeuvre sans grande dépense en construction Il est en particulier applicable aux petites installations telles que les fours de frittage, les installations d'incinération des ordures Les coûts d'exploitation sont moindres En particulier, quand l'agent d'adsorption sert également à la fabrication d'un produit final calciné, les coûts sont négligeables Mais avant tout, le procédé est également prévu pour les émissions fortement variables de gaz de combustion, ce qui permet de mesurer en continu la concentration des effluents polluants et d'ajus- ter, en fonction des valeurs ainsi obtenues, la quantité de l'agent d'adsorption, de l'additif à ajouter et/ou la quantité de matière pulvérulente du premier niveau du filtre à recycler. Le procédé peut être mis en oeuvre aussi bien dans des conditions en continu ou discontinu. Des essais ont montré que les valeurs d'émission de 532 présent dans des gaz de combustion en quantité allant de 1320 à 1830 mg/Nm, atteignent un maximum à 6000 mg/Nm 3 et descendent en dessous de 250 mg/nm 3 avec le procédé de l'invention Pour H Cl des valeurs d'environ 200 mg/Nm 3 (avec un maximum à 1700 mg/Nm) peuvent être réduites en dessous de 30 mg/Nm 3 Ces données se rapportent à un four pour la cuisson de magnésite frittée en utilisant Mg O caus- tique comme agent d'adsorption, qui remplace pour 20 % en 7. poids par de la magnésite ( de bicarbonate de sodium pulvérulent. REVENDICATIONS - 1 Procédé pour réduire les effluents polluants con- tenus dans les gaz de combustion d'une unité de four, carac- térisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: 1 1 Le four est alimenté en un agent d'adsorption inorganique agissant par voie d'oxydation en combinaison avec du carbonate de sodium ou de l'hydrogénocarbonate de sodium, à titre d'additif, 1.2 les particules pulvérulentes de l'agent d'adsorp- tion et de l'additif, enrichies en effluents polluants (et celles des poussières du four) sont évacuées du four en même temps que les gaz de combustion et 1.3 alimentent un filtre ayant au moins deux niveaux pour séparer les poussières du four en fraction de granulométrie différente, 1.4 la fraction la plus grosse des poussières du four, séparée dans le premier niveau du filtre est au moins partiellement réintroduit en circulation dans le four, tandis que 1.5 la fraction fine des poussières du four, enrichie en effluents polluants et séparée dans le deuxième niveau du filtre est prélevée et traitée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'adsorption-agissant par voie d'oxydation utilisé est le Mg O et/ou le Ca O. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agent d'adsorption utilisé présente une granulo- métrie inférieure à 500 pm. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'agent d'adsorption utilisé présente une granulométrie inférieure à 200,um. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la part de (hydrogène) carbonate de sodium est comprise entre 0,5 et 2,0 % en poids, par rapport au poids total des déchets solides produits par le four. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le (hydrogéno) carbonate de sodium utilisé présente une granulométrie inférieure à 100,um. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'agent d'adsorption agissant par oxydation est remplacé par un matériau carbonate cor- respondant, jusqu'à un pourcentage en poids de 50 %. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau carbonaté utilisé se trouve dans une fraction de granulométrie inférieure à 6 mm. 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la température est choisie à une valeur telle que, par rapport à un fonctionnement normal, se forme une phase de fusion plus élevée dans le matériel de travail. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la maille de séparation entre le premier et le deuxième niveaux du filtre est fixée à une valeur qui est inférieure à la valeur limite supérieure de granulométrie de l'agent d'adsorption fraichement introduit. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la maille de séparation entre le premier et le deu- xième niveaux du filtre est fixée à une valeur inférieure ou égale à 150 >um. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que à chaque fois, les poussières du four présentes dans le premier niveau du filtre sont réintroduites dans le four et en ce que les particules solides séjournent dans le four pendant une durée suffisam- ment longue jusqu'à ce que le taux de décontamination sou- haité des gaz de combustion soit atteint. 13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que à chaque fois les poussières 1 Q O du four présentes dans le premier niveau du filtre sont réintroduites dans le four et caractérisé en ce que la quantité de (hydrogène) carbonate de sodium introduite, est fixée à une valeur telle que les produits de combus- tion prélevés à la sortie du four ne présentent pas une teneur alcaline supérieure à 0,2 % en poids. 14 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 13, caractérisé en ce que les matières pulvé- rulentes contaminées, formant la fraction fine et reti-10 rées du deuxième niveau du filtre sont déchargées.