Brevet FR2714303A1 — publié le 19950630

"PROCEDE ET INSTALLATION DE NEUTRALISATION ET DE FILTRATION DE FUMEES ACIDES" La présente invention concerne un procédé et une installation de neutralisation et de filtration de fumées acides, telles que celles qui résultent, notamment dans les usines d'incinération des ordures ménagères, de la combustion et de la post combustion de déchets contenant des produits, tels que des matières plastiques, en particulier des chlorures de polyvinyle, appelées PVC, qui sont â l'origine de la présence d'acide chlorhydrique, et donc de rejets gazeux de cet acide dans les fumées de combustion. Pour limiter les rejets dans l'atmosphère des gaz acides présents dans de telles fumées de combustion, et afin de protéger l'environnement, des normes, notamment européennes, ont été édictées, et définissent des seuils en poids d'acide a ne pas dépasser par m3 normalisé de gaz a évacuer. A titre d'exemple, la quantité d'acide chlorhydrique tolérée dans les rejets gazeux vers l'atmosphère est limitée à 5 mg/m3 de gaz rejeté, a la pression atmosphérique. Afin de satisfaire a ces exigences, alors que dans les fumées en sortie de combustion et de post combustion, les gaz acides sont présents en quantité de l'ordre de 1,5 g/m3, il a déjà été proposé plusieurs procédés de filtration et de neutralisation de ces fumées acides. On connait ainsi une voie dite "humide", consistant à laver les fumées des gaz acides qu'elles transportent, de préférence en plusieurs étages, a l'aide d'installations de pulvérisation, dans chacune desquelles on pulvérise un mélange liquide d'eau et de lait de chaux, ou eau de chaux, projeté en rideau au travers du flux gazeux à dépoussiérer et neutraliser. Le lait de chaux est utilisé comme réactif basique, réagissant avec l'acide contenu dans les fumées, afin de les neutraliser, pour produire un sel et de l'eau. Ces installations, assez performantes en matière de filtration et de neutralisation, ont pour inconvénient d'imposer la mise en place d'une installation complexe et très couteuse de traitement des effluents liquides récupérés, vers lesquels la pollution basique du lait de chaux utilisé et acide des gaz traités est transférée, si l'on veut respecter l'environnement. Il a également été déjà proposé un traitement " sec", consistant à traiter les fumées acides provenant des combustions, à une température comprise entre environ 850 C et llOOC, qui doivent être refroidies jusque vers 250"C pour etre ensuite envoyées dans un filtre à manches, d'un type bien connu, dans lequel les fumées acides sont mises en présence d'un réactif basique, tel que de la chaux éteinte, de sorte qu'une grande partie des gaz acides soit neutralisée, la sortie du filtre évacuant vers une cheminée des gaz respectant les normes françaises. Ces installations connues ont pour inconvénient non seulement de ne pas respecter les nouvelles normes, plus strictes en matière de rejets acides, mais également de poser le problème du stockage des résidus basiques de filtration recueillis dans les filtres à manches. On connait également un traitement dit "semi-sec", qui consiste, dans une installation telle que présentée cidessus pour un traitement wå sec", à mettre les fumées acides en contact, dans le filtre à manches, avec un réactif constitué d'une chaux pulvérulente injectée, et provenant d'un réacteur, dans lequel du lait de chaux est atomisé. Ce procédé présente sensiblement les mêmes inconvénients que ceux mentionnés ci-dessus, avec en plus un cout élevé de l'installation de mise en oeuvre, en raison de la présence du réacteur d'atomisation. Le but de l'invention est de remédier aux inconvenients précités des procédés et installations connus de filtration et de neutralisation de fumées acides, et de proposer de tels procédé et installation qui conviennent mieux que ceux connus aux divers desiderata de la pratique. A cet effet, l'invention propose un procédé de neutralisation et de filtration de fumées acides, comprenant les étapes consistant à - introduire, à l'entrée d'un premier filtre à manches, un courant gazeux des fumées acides mises en contact avec un agent réactif basique également introduit à l'entrée du premier filtre à manches, et - évacuer du premier filtre à manches les éléments filtrés et essentiellement neutralisés dans ce dernier, et qui se caractérise en ce qu'il consiste de plus à - introduire à l'entrée d'un second filtre à manches, le flux gazeux des fumées acides partiellement neutralisées et partiellement dépoussiérées sortant du premier filtre à manches, - introduire également à l'entrée du second filtre à manches une quantité d'agent réactif basique très supérieure à celle nécessaire à la seule neutralisation chimique des rejets acides encore contenus dans le flux gazeux entrant dans le second filtre à manches, et avec lequel l'agent réactif basique entrant dans ce second filtre à manches est mis en contact, - évacuer, par exemple dans l'atmosphère, le flux gazeux des fumées essentiellement dépoussiérées et neutralisées sortant du second filtre à manches, - collecter l'agent réactif basique et les éléments filtrés dans le second filtre à manches, et en ce que la quantité d'agent réactif basique injecté à l'entrée du premier filtre à manches est au moins en partie constituée par de l'agent réactif basique filtré et collecté dans le second filtre å manches, et ainsi recyclé. Avantageusement, la totalité de l'agent réactif basique et des éléments filtrés dans le second filtre à manches est réinjectée à l'entrée du premier filtre à manches. L'idée à la base de l'invention consiste donc à récupérer l'agent réactif basique retenu par les manches du second filtre à manches pour le réinjecter à l'entrée du premier filtre à manches. En effet, en raison de la grande quantité de cet agent réactif basique introduit à l'entrée du second filtre à manches, par rapport au besoin correspondant à la seule neutralisation chimique des gaz résiduels acides encore présents dans le flux gazeux à l'entrée du second filtre à manches, le matériau récupéré dans le second filtre à manches par filtration est essentiellement constitué de cet agent réactif basique. Ce dernier est pratiquement pur, et est, de plus, facilement récupérable par le second filtre à manches, dont le rendement mécanique de filtration est augmenté par l'injection volontaire, à l'entrée de ce dernier, de l'agent réactif basique, tel que de la chaux pulvérulente, qui est un produit très facilement captable par filtration en ne produisant que très peu de pertes de charge dans les manches. Avantageusement, la quantité d'agent réactif basique injecté à l'entrée du second filtre à manches est au moins cinquante fois supérieure à celle normalement injectée dans un filtre a manches pour neutraliser des fumées acides, et qui est elle-meme supérieure à la quantité nécessaire à la seule neutralisation chimique du poids d'acide transporté dans le flux gazeux. On assure ainsi, simultanément, une excellente amélioration du rendement mécanique du filtre ainsi qu'une neutralisation pratiquement complète de l'acide, et la récupération d'un matériau, retenu par filtration, d'une excellente qualité pour être recyclé par réinjection à l'entrée du premier filtre à manches. I1 est également avantageux que la mise en contact du flux gazeux à neutraliser et dépoussiérer avec l'agent réactif basique ou le matériau de réinjection le comportant s'effectue avant l'entrée du second filtre à manches et/ou avant 1 'entrée du premier filtre à manches, respectivement. Afin de piéger les particules de métaux lourds transportées dans les gaz acides par adsorption par le réactif basique injecté dans le second filtre à manches, on fait de préférence passer le gaz sortant du premier filtre à manches dans au moins un échangeur thermique, afin d'abaisser suffisamment la température du gaz avant sa mise en contact avec l'agent réactif basique et son entrée dans le second filtre à manches. L'installation selon l'invention se caractérise en ce qu'elle comprend deux filtres à manches, reliés par une conduite de flux gazeux raccordant la sortie d'un premier filtre à manches, alimenté en un flux gazeux acide et empoussiéré à traiter, à l'entrée d'un second filtre à manches, ainsi que des moyens d'alimentation de l'entrée du second filtre à manches en un agent réactif basique, et des moyens de recyclage, collectant le matériau récupéré par filtration dans le second filtre à manches et le réinjectant à l'entrée du premier filtre à manches. Bien que l'on ait mentionné précédemment l'utilisation d'un réactif basique tel que de la chaux pour neutraliser des fumées acides contenant du gaz chlorhydrique et provenant de la combustion de déchets dans des usines d'incinération d'ordures ménagères, le procédé et l'installation de l'invention sont également utilisables pour la neutralisation et la filtration de gaz acides provenant d'une origine différente, par exemple dans des verreries, le réactif basique n'étant pas limité aux oxydes de calcium, mais pouvant être de la poudre de verre (des silicates), pour traiter des fumées de verrerie contenant de l'acide sulfurique, ou encore des carbonates, du bicarbonate de sodium, etc.... On comprend que le choix du réactif basique est adapté à la nature de l'acide contenu dans le gaz empoussiégé à traiter, de sorte que le sel résultant de la neutralisation soit facile à récupérer par filtration dans des filtres å manches, de structure bien connue, à manches verticales ou horizontales, et équipés d'une installation de décolmatage. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven tion découleront de la description donnée ci-dessous, a titre non limitatif, d'un exemple de réalisation décrit en référence au dessin schématique annexé. Ce dessin schématique représente une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé de neutralisation et de filtration de l'invention. L'installation représentée sur la figure unique comprend une conduite 1 d'amenée d'un gaz empoussiéré et acide, par exemple des fumées chargées d'acide chlorhydrique sortant de l'étage de post combustion d'une chaudière d'incinération d'ordures ménagères. La conduite 1, dans laquelle circule le gaz empoussiéré chargé d'environ 1,5 g/m3 d'acide, débouche dans l'entrée d'un premier filtre à manches repéré dans son ensemble par la référence 2. Ce filtre à manches 2 peut être de tout type connu, comportant une pluralité de manches de filtration tubulaires, disposées cote-à-cdte dans un caisson de filtre, de sorte que chaque manche de filtration, rectiligne ou en forme de U, débouche au moins par une extrémité dans une ouverture d'une plaque à trous et soit retenue par une partie opposée å celle adjacente å la plaque à trous, sur des moyens de support et de positionnement adjacents à un fond du caisson, du côté opposé à la plaque a trous. Le gaz empoussiéré à traiter pénètre å l'intérieur du caisson de filtre, autour des manches de filtration, et des poussières transportées par le gaz sont déposées sur la paroi tubulaire des manches de filtration, lorsque le gaz pénètre dans ces dernières, dans lesquelles il circule ensuite jusqu'à déboucher par une ouverture dans la plaque à trous, pour être collecté vers la sortie du filtre. Ces filtres à manches, de structure bien connue, sont en général équipés d'une installation de décolmatage des manches, qui permet de souffler cycliquement dans ces dernières, a contrecourant du gaz à traiter, un gaz de décolmatage pulsé ou sous pression, de sorte que les poussières déposées sur les manches soient libérées de ces dernières et se déposent dans une trémie aménagée au fond du filtre, d'où elles sont évacuées par un dispositif d'évacuation, par exemple a vis sans fin. Les manches du filtre 2 peuvent être verticales, mais, de préférence, le filtre à manches 2 est un filtre à manches horizontales, du type décrit dans l'une ou l'autre des demandes de brevet de la demanderesse n" FR 93 10569, FR 93 10570, FR 93 10571, FR 93 10668 et FR 93 10990. En amont de l'entrée du filtre à manches 2, l'extré- mité aval d'une conduite de recyclage 3 débouche dans la conduite d'alimentation 1, de façon à injecter dans le gaz acide, avant son entrée dans le filtre 2, un matériau pulvérulent presque exclusivement constitué d'un agent réactif basique, dans cet exemple de la chaux, et dont la provenance est précisée ci-dessous. I1 est admis que, pour neutraliser un gaz acide dans un tel filtre, il est nécessaire d'y injecter une quantité de réactif basique, par exemple de chaux, qui est supérieure à la quantité strictement nécessaire à la neutralisation chimique de l'acide, par exemple l'acide chlorhydrique. L'installation décrite permet d'injecter plus de dix fois cette quantité minimale de réactif basique. Les sels résultant de la neutralisation des gaz acides, et filtrés dans le filtre a manches 2, ainsi que les particules du matériau injecté par la conduite 3 dans le courant gazeux à l'entrée du filtre 2 et retenues par les manches de ce filtre, sont collectes dans la tremie à la base de ce filtre 2, et évacués, en partie dans un état chimiquement neutre, vers une décharge par la canalisation 4. Le gaz acide partiellement dépoussiéré et neutralisé, charge d'environ 25 mg d'acide par m3 de gaz à la sortie du filtre 2, est conduit de cette dernière à l'entrée d'un second filtre à manches 5 par une conduite de liaison 6, après avoir subi, à la traversée du filtre à manches 2, une perte de charge de l'ordre de 1,2 kP. Peu avant l'entrée du second filtre à manches 5, l'extrémité aval d'une canalisation d'injection d'agent réactif basique pur, dans cet exemple de la chaux pulvérulente, débouche dans la conduite de liaison 6, de façon à mélanger au gaz acide partiellement filtré et partiellement neutralisé sortant du premier filtre à manches 2, une quantité d'agent réactif basique très supérieure à celle nécessaire à la neutralisation chimique du gaz, par exemple au moins cent fois supérieure à celle nécessaire à la seule neutralisation chimique. Cet agent réactif basique provient d'une trémie d'alimentation 8, débouchant dans la partie amont de la canalisation d'injection 7, dans laquelle la circulation est assurée par exemple par une soufflante pneumatique schématisée en 9. Sien entendu, la canalisation 7, la trémie d'alimentation 8 en agent réactif et la soufflante 9 peuvent être remplacées par tout dispositif de convoyage approprié, apte à remplir la même fonction. Le second filtre à manches 5, dont les manches peuvent être verticales, ou qui est un filtre à manches horizontales du même type que le filtre à manches 2, a sa sortie reliée par une conduite d'évacuation 10 à une cheminée de mise à l'air libre 11, pour l'évacuation du gaz dépoussiéré et pratiquement totalement neutralisé, puisqu'il ne transporte plus que moins de 5 mg d'acide (HCL dans cet exemple) par m3 de gaz, en ayant subi une perte de charge de l'ordre de 0,4 kP à la traversée du filtre 5. En effet, l'injection, à l'entrée du second filtre à manches 5, d'une quantité d'agent réactif basique très supérieure au besoin permet d'améliorer considérablement le rendement mécanique et les performances du filtre a manches 5, et de neutraliser pratiquement tous les résidus acides subsistant à ce niveau dans le gaz, la majeure partie de l'agent réactif basique injecté étant récupérée, à l'état quasiment pur, dans la trémie à la base du second filtre à manches 5, d'où cet agent réactif basique pratiquement pur est admis dans l'entrée amont de la canalisation de recyclage 3 et transporté dans celle-ci par un dispositif de convoyage repéré en 12, pour être réinjecté dans la conduite d'alimentation 1 en gaz acide et empoussiéré, à l'entrée du premier filtre à manches 2. La réinjection, dans le premier filtre à manches 2, du matériau collecté par filtration dans le second filtre à manches 5, et essentiellement constitué d'agent réactif, a pour effet d'améliorer l'efficacité de filtration du filtre 2, dans lequel le sel résultant de la réaction chimique de l'agent réactif basique avec l'acide en suspension dans le gaz traité, est facilement séparé par filtration sur les manches, et évacué, après décolmatage de ces dernières, par la canalisation de décharge 4. Entre le filtre à manches 2 et l'injection par la canalisation 7 de réactif basique dans la conduite 6, cette dernière traverse un échangeur thermique 13, prévu dans l'installation pour abaisser suffisamment la température du gaz circulant dans la conduite 6, par exemple jusqu'à 70 à 80-C environ. Il en résulte que la chaux, injectée par la canalisation 7 dans le gaz refroidi, adsorbe alors des particules de métaux lourds, tels que le plomb, le cadmium, le mercure, l'arsenic, le nickel, le thallium par exemple, qui sont ainsi piégées et extraites du gaz évacué par la cheminée Il, ce qui améliore considérablement la qualité de la filtration assurée. REVENDICATIONS 1. Procédé de neutralisation et de filtration de fumées acides, comprenant les étapes consistant à - introduire (1), å l'entrée d'un premier filtre à manches (2), un courant gazeux des fumées acides mises en contact avec un agent réactif basique également introduit (3) à l'entrée du premier filtre à manches (2), et - évacuer du premier filtre à manches (2) les éléments filtrés et essentiellement neutralisés dans ce dernier, caractérisé en ce qu'il consiste de plus à - introduire (6) à l'entrée d'un second filtre à manches (5), le flux gazeux des fumées acides partiellement neutralisées et partiellement dépoussiérées sortant du premier filtre a manches (2), - introduire (7) également à l'entrée du second filtre à manches (5) une quantité d'agent réactif basique très supérieure à celle nécessaire a la seule neutralisation chimique des rejets acides encore contenus dans le flux gazeux entrant dans le second filtre a manches (5), et avec lequel l'agent réactif basique entrant dans ce second filtre à manches (5) est mis en contact, - évacuer (10), par exemple dans l'atmosphère (11), le flux gazeux des fumées essentiellement dépoussiérées et neutralisées sortant du second filtre à manches (5), et - collecter l'agent réactif basique et les éléments filtrés dans le second filtre a manches (5), et en ce que la quantité d'agent réactif basique injecté à l'entrée du premier filtre à manches (2) est au moins en partie constituée par de l'agent réactif basique filtré et collecté dans le second filtre à manches (5), et ainsi recyclé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la totalité de l'agent réactif basique et des éléments filtrés dans le second filtre a manches (5) est réinjectée a l'entrée du premier filtre à manches (2). 3, Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la quantité d'agent réactif basique injecté à l'entrée du second filtre à manches (5) est au moins cinquante fois supérieure à celle normalement injectée dans un filtre à manches pour neutraliser des fumées acides, et qui est elle-même supérieure â la quantité nécessaire à la seule neutralisation chimique du poids d'acide transporté dans le flux gazeux. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la mise en contact du flux gazeux à neutraliser et dépoussiérer avec l'agent réactif basique ou le matériau de réinjection le comportant s'effectue avant l'entrée du second filtre à manches (5) et/ou avant l'entrée du premier filtre à manches (2), respectivement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fait passer le gaz sortant du premier filtre à manches dans un échangeur thermique, afin d'abaisser suffisamment la température du gaz avant sa mise en contact avec l'agent réactif basique et son entrée dans le second filtre à manches (2), de sorte que l'agent réactif basique adsorbe des particules de métaux lourds transportées dans le flux gazeux acide. 6. Installation de neutralisation et de filtration d'un flux gazeux acide et empoussiéré à traiter, caractérisée en ce qu'elle comprend deux filtres à manches (2, 5), reliés par une conduite (6) de flux gazeux raccordant la sortie d'un premier filtre à manches (2), alimenté en flux gazeux à traiter par une conduite (1), à l'entrée d'un second filtre à manches (5), ainsi que des moyens (8, 7, 9) d'alimentation de l'entrée du second filtre å manches (5) en un agent réactif basique, et des moyens (3, 12) de recyclage, collectant le matériau récupéré par filtration dans le second filtre à manches (5) et le réinjectant à l'entrée du premier filtre à manches (2). 7. Installation selon la revendication 6, caractFri- sée en ce qu'elle comprend, entre la sortie du premier filtre à manches (2) et l'injection d'agent réactif basique dans la conduite (6) de raccordement des deux filtres à manches (2, 5), au moins un échangeur thermique (13) abaissant suffisamment la température du flux gazeux acide parcourant la conduite (6) de raccordement, de sorte que des particules de métaux lourds transportées dans ledit flux soient adsorbes dans l'agent réactif basique introduit dans le second filtre à manches (5).