Brevet FR2695985A1 — publié le 19940325

DESCRIPTION L'invention se rapporte à un procédé et à une installation conjointe de post-combustion. La post-combustion de gaz et en particulier de résidus d'incinération ou de pyrolyse nocifs qu'il convient de détruire est habituellement effectuée en insufflant un combustible dans une enceinte ou en chauffant le contenu de l'enceinte par des résistances, pour réaliser l'oxydation des gaz. On constate que la combustion ne s'effectue pas facilement et qu'il faut donc introduire un gros excès d'oxygène, de l'ordre de 150X de la quantité théoriquement suffisante pour réussir une combustion complète, dans l'enceinte. Elle est de plus lente, ce qui impose de laisser les gaz séjourner pendant un temps relativement long dans l'enceinte, qui est ainsi chauffée au point de devoir être construite en matériau réfractaire pour devenir lourde et volumineuse, sans qu'on puisse éviter de grosses pertes d'énergie calorifique. D'autres inconvénients particuliers peuvent aussi apparaître : une corrosion de l'enceinte à cause du long temps de séjour des gaz, ou au contraire des dépôts de suies qui peuvent être toxiques ou contaminées. Or le poids de l'enceinte rend les manipulations nécessitées par l'entretien ou l'inspection difficiles. Selon l'invention, on préconise d'insuffler de l'oxygène sous forme de plasma : la combustion est a lors infiniment plus rapide et facile de sorte qu'on peut se contenter d'un excès d'oxygène inférieur à 100X et d'un temps de séjour très court, de l'ordre de quelques millisecondes, ce qui conduit à un appareil de taille réduite. L'installation qui devient possible avec ce procédé est essentiellement composée d'une enceinte tubulaire dans laquelle des gaz circulent selon l'axe entre une extrémité d'introduction et une extrémité d'évacuation le le plasma est introduit par une torche orientée dans l'axe du tube devant l'extrémité d'introduction. Le tube ne subit qu'un échauffement modéré malgré la température élevée du plasma, car il est construit en métal (en acier par exemple) et entouré d'un canal de refroidissement ou d'un moyen semblable. Un revêtement de produit résistant à la corrosion peut être ajouté sur sa face interne. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide de la figure suivante annexée à titre i Ilustratif et non limitatif et qui représente une installation de l'invention. Un tube 1 constituant une enceinte de postcombustion est composé d'une double paroi interne 2 et externe 3, celle-là étant recouverte d'une pellicule 4 de métal résistant à la corrosion sur sa face interne. Les deux parois 2 et 3 délimitent un canal 5 annulaire de circulation d'eau entre une conduite inférieure d'alimentation 6 et une conduite supérieure de collecte 7. Le tube 1 est représenté vertical et ouvert en bas à une extrémité d'évacuation 8 et en haut où un raccordement 9 horizontal permet d'y introduire des gaz à brûler dans la direction de la flèche ; ces gaz circulent ensuite suivant l'axe X du tube 1 et subissent la combustion ; les produits de combustion sortent du tube 1 et aboutissent par l'extrémité d'évacuation 8 à des filtres ou d'autres moyens de purification et de traitement avant d'être rejetés. Une torche à plasma d'arc 10 est établie devant le raccordement 9 et est orientée dans l'axe X du tube. Elle comprend une électrode 11 devant laquelle aboutissent des conduits 12 d'alimentation en oxygène pur ou non, qui est ionisé, transformé en plasma et projeté dans les gaz à brûler auxquels il se mélange pour provoquer leur combustion dans le tube 1. Cette torche à plasma d'arc pourrait être remplacée par une torche inductive. Dans un exemple particulier, on doit brûler 35 Nm 1h de gaz, provenant d'une pyrolyse de déchets organiques à un débit de 15 kgîh ; la combustion nécessite théoriquement 6 Nm /h d'oxygène : on utilise en fait 9 Nm /h, soit un excès de 50X. La chambre enclose par le tube 1 à soixante millimètres de diamètre intérieur et le tube 1 est en métal refroidi à l'eau. La température dans la zone de combustion est à 25000C environ et le temps de séjour de dix millisecondes environ, la torche 10 apporte une puissance thermique de t rente kilowatts et les gaz produits par la combustion ont un débit total de 39 3 Nm /h. Le volume externe de la chambre est d'environ trois litres : le dispositif est donc léger et maniable. La chambre de post-combustion utilisée auparavant fonctionnait à 1 2000C avec un 3temps de séjour de deux secondes et un débit de 75 Nm /h d'air 3 pour produire finalement 105 Nm /h de produits de combustion. Le volume interne de la chambre était égal à trois cents litres, le volume externe à trois mille litres et l'excès d'oxygène de 150X. On constate donc que l'élévation de la température de combustion dans l'invention n'implique pas d'échauffement supplémentaire de l'enceinte. C'est même le contraire qui est observé, grâce au système de refroidissement mis en place et au temps de séjour bien moindre des gaz. Une des raisons de ce temps de séjour réduit et cependant suffisant est l'affinité excellente des ions d'oxygène avec de nombreux gaz, notamment ceux qui résultent de la pyrolyse de corps organiques (plastiques, tissus, etc.). On s'efforce, par un choix judicieux du débit ou d'autres caractéristiques du liquide réfrigérant, de ne pas refroidir excessivement la paroi du tube 1 pour éviter des condensations de produits corrosifs tel que l'acide chlorhydrique si les gaz résidus de pyrolyse sont chlorés. La température du tube 1 peut être stabilisée si elle coïncide avec l'ébullition du liquide réfrigérant, dont on peut d'ailleurs choisir la pression pour régler la température d'ébullition. On peut aussi remplacer le canal 5 par d'autres moyens, tels qu'un caloduc, qui amortissent bien les variations de température. Les gaz sont introduits par le raccordement 9 à une pression inférieure à la pression atmosphérique pour éviter les fuites éventuelles vers l'extérieur. REVENDICATIONS 1. Procédé de post-combustion de gaz, caractérisé en ce que de l'oxygène est insufflé dans les gaz sous forme de plasma. 2. Procédé de post-combustion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxygène est introduit avec un excès de quantité inférieur à 100X. 3. Procédé de post-combustion suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les gaz sont chlorés. 4. Procédé de post-combustion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les gaz sont des résidus de pyrolyse. 5. Procédé de post-combustion suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les gaz sont introduits à une pression inférieure à la pression atmosphérique. 6. Installation de post-combustion pour mettre en oeuvre un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte tubulaire (1), les gaz circulant selon l'axe du tube entre une extrémité d'introduction (9) et une extrémité d'évacuation (8) et le plasma étant introduit par une torche (10) orientée dans l'axe du tube devant l'extrémité d'introduction (9). 7. Installation de post-combustion suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le tube est composé d'une paroi (2) entourée par un moyen (5) de refroidissement. 8. Installation de post-combustion suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le tube est en métal. 9. Installation de post-combustion suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la température de la paroi interne (2) est choisie pour éviter toute condensation de produits corrosifs.