Brevet FR2725643A1 — publié le 19960419

INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT DE DECHETS CONTENANT UNE FRACTION ORGANIOUE. Domaine Technique L'invention concerne un nouveau type d'installation pour le traitement de déchets contenant une fraction organique par dissociation thermique sous pression réduite. L'invention concerne plus particulièrement une installation du type en question pour le traitement de boues pétrolières, de déchets hospitaliers, de produits pétroliers, de boues de station d'épuration, ou de sols contaminés par des produits toxiques. Techniques antérieures La dissociation thermique sous pression réduite à haute température de matières contenant une fraction organique est bien connue (voir notamment documents US-A-4 077 868, 4 839 021 et canadien CA-A-1 163 595). Il n'y a donc pas lieu de la décrire ici en détail. Pour l'essentiel (voir figure 1), une installation de dissociation thermique à pression réduite, de déchets contenant une fraction organique, comprend essentiellement: - une unité de chargement (1) et d'amenée des matières à traiter; - des moyens de mise sous pression réduite (2) de ces matières; - un réacteur (3) de dissociation thermique sous pression réduite à haute température, par exemple à une température comprise entre 400 et 1000 C, notamment aux environs de 500 C, sous une pression comprise entre 0,1 et une atmosphère; dans une forme de réalisation pratique, la chambre (2) et le réacteur (3) peuvent être regroupés en un seul ensemble; - des moyens (4) de récupération des résidus solides formés lors de la dissociation thermique; - des moyens de récupération des vapeurs (5) émises lors de cette dissociation thermique et des moyens de condensation (6) de ces vapeurs, pour récupérer en (7) les liquides formés, et des moyens (8) de récupération des vapeurs résiduelles et de combustion (9) de ces vapeurs par une chaudière, puis rejet dans l'atmosphère. La dissociation thermique à pression réduite des matières contenant une fraction organique a été utilisée notamment pour le traitement des pneumatiques usagés et des ordures ménagères. Toutefois, cette technique présente l'inconvénient de fonctionner de manière discontinue, ce qui oblige à des manutentions excessives et entraîne un coût de main d'oeuvre non négligeable. En outre, dans ce procédé discontinu, on rejette dans l'atmosphère des vapeurs chargées de produits divers, ce qui n'est pas conforme avec la réglementation en vigueur. Par ailleurs, les liquides récupérés en (7) étant riches en produits organiques sont éliminés par combustion, notamment dans la chaudière (9). L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise une installation du type en question qui permette de fonctionner de manière continue, donc automatisable et à moindre coût de fonctionnement, et qui autorise des traitements des résidus aussi bien solides que des vapeurs conformes aux réglementations actuelles et à venir, communautaires notamment. Brève description de l'Invention L'installation selon l'invention pour le traitement de matières contenant une fraction organique par dissociation thermique à pression réduite, qui comprend: des moyens d'amenée des déchets à traiter; des moyens de mise à pression réduite de ces déchets; un réacteur de dissociation thermique à pression réduite à haute température; des moyens pour récupérer les résidus solides formés; 10. des moyens pour récupérer et condenser les vapeurs formées lors de la dissociation thermique; une chaudière pour traiter les vapeurs résiduelles, se caractérise: - en ce que les moyens de mise à pression réduite se composent de deux chambres placées en parallèle, reliées chacune aux moyens d'amenée et au réacteur, chaque chambre comportant au moins deux vannes, respectivement une vanne disposée à l'entrée vers les moyens d'amenée et une vanne disposée à la sortie de la chambre vers le réacteur; - et en ce qu'elle comprend des moyens d'actionnement desdites vannes pour permettre le chargement à pression atmosphérique d'une des deux chambres, pendant que l'autre chambre se décharge à pression réduite dans le réacteur. Ainsi, on peut charger l'une des chambres à pression atmosphérique par des moyens mécaniques traditionnels, pendant que l'autre chambre qui a été préalablement chargée et mise à pression réduite, voit son contenu transféré dans le réacteur pour y être dissocié thermiquement. De la sorte, on opère de manière continue, du moins sans interruption du processus de traitement. Avantageusement, en pratique - les chambres de mise à pression réduite sont chauffées par tous moyens appropriés, tels que notamment par la chaudière de manière à faciliter l'évaporation des liquides contenus dans les déchets à traiter et ainsi les sécher avant de les dissocier thermiquement; les vapeurs ainsi formées sont alors évacuées vers la chaudière; avantageusement, le haut de chaque chambre comporte une troisième vanne disposée sur le circuit d'évacuation vers la chaudière, cette vanne étant également pilotée par les moyens d'actionnement des deux vannes précédentes; - le réacteur se compose d'une chambre dans laquelle le chargement s'effectue par le haut, alors que l'évacuation des résidus solides s'effectue par le bas; dans une variante d'exécution avantageuse, l'évacuation des vapeurs formées dans le réacteur lors de la dissociation thermique s'effectue coaxialement à l'amenée des déchets; le chauffage de la chambre du réacteur est effectué par tous moyens connus, notamment à l'électricité, et pendant la dissociation thermique, les déchets traités sont brassés également par tous moyens connus; comme déjà dit, en pratique, la chambre est chauffée à une température comprise entre 400 et 1000 C, notamment aux alentours de 500 C; la pression dans la chambre de dissociation thermique est maintenue entre 0,1 et une atmosphère, notamment au voisinage de 0,5 atmosphère; cette pression réduite est obtenue par tous moyens connus d'usage courant; - les matières solides formées lors de la dissociation thermique sont évacuées vers un ensemble formé de deux trémies placées en parallèle, également sous pression réduite, à l'instar des chambres de mise à pression réduite, de manière à pouvoir travailler alternativement avec l'une pour récupérer les résidus pendant que l'autre est déchargée vers la zone de stockage; - le déchargement des résidus solides des trémies vers la zone de stockage se fait après remise à la pression atmosphérique par injection dans les trémies d'un gaz neutre, notamment d'azote, conjointement à l'humidification de ces résidus solides; ce qui permet d'éviter tout risque d'auto-combustion au contact de l'oxygène contenu dans l'air ambiant; - les vapeurs formées dans le réacteur lors de la dissociation thermique sont tout d'abord évacuées vers un condenseur, de manière d'une part à abaisser la température de ces vapeurs pour les condenser et d'autre part, récupérer ainsi un condensat liquide que l'on stocke dans un réservoir pour l'envoyer ultérieurement vers la chaudière, et plus précisément dans la chambre de combustion de celle-ci; par ailleurs, les vapeurs résiduelles sont ensuite aspirées et envoyées dans la chambre de combustion de la chaudière; - la chaudière comporte des moyens de combustion des vapeurs et des liquides condensés et des vapeurs formées lors du séchage dans les chambres de mise sous pression réduite, de sorte que cette chaudière fonctionne pour l'essentiel de manière autonome, si ce n'est l'apport initial de combustible pour amener la chaudière à la température de fonctionnement, par exemple à 850 C. De la sorte, on ne rejette aucun déchet liquide. Brève description des Figures La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique d'une installation conforme à l'état actuel de la technique antérieure. La figure 2 est une représentation également schématique de l'installation conforme à l'invention. La figure 3 est une vue générale de dessus de l'installation conforme à l'invention. Les figures 4 et 5 montrent respectivement vues de dessus et vues de côté, les chambres de mise à pression réduite et de séchage, caractéristiques de l'invention. Les figures 6 et 7 représentent respectivement vu de dessus et vu de côté, le réacteur de dissociation thermique. Les figures 8 et 9 représentent également respectivement vu de dessus et de côté, le circuit de récupération des résidus solides. La figure 10 est une représentation vue de côté du circuit de récupération des vapeurs formées lors de la dissociation thermique. Enfin, la figure 11 est une représentation schématique vu de dessus du circuit de traitement des vapeurs par la chaudière recyclée sur les chambres de mise à pression réduite. Manière de réaliser l'Invention En se référant à la figure 2, l'installation conforme à l'invention comprend essentiellement et dans l'ordre de parcours des déchets, une unité de chargement (10) analogue à (1), destinée à amener les déchets à l'installation de traitement; dans une forme d'exécution, l'unité de chargement (10) est formée d'une trémie et d'un convoyeur, par exemple à vis hélicoïdale, amenant les déchets dans un broyeur pour l'amener à la granulométrie voulue, puis de là par un nouveau convoyeur (11) en tête des chambres caractéristiques (20,21). La matière broyée arrive ensuite à (voir figures 4 et 5), deux chambres de mise à pression réduite (20,21) de forme cylindrique en acier inoxydable, comprenant chacune respectivement sur le dessus une vanne (22) et (23) reliée à la tubulure (24) connectée à l'amenée (11) contenant chacune des moyens d'amenée, par exemple à vis hélicoïdale, de manière à remplir alternativement une chambre (20) puis la chambre parallèle (21). Chaque chambre (20,21) présente à sa base une vanne (25,26) reliée par des tubulures analogues à (24) à une tubulure (27) d'amenée au réacteur (30). Les références (28,29) désignent chacune une vanne pour l'évacuation des vapeurs formées lors du séchage de la matière dans les chambres (20,21). Ces chambres (20,21) sont chauffées par tous moyens appropriés, notamment par la récupération de l'énergie de la chaudière (80). La matière séchée amenée par la tubulure (27) (voir figures 6 et 7) dans le réacteur (30), est introduite après avoir été décompactée dans le haut du réacteur (30). Ce réacteur (30) de forme connue est chauffé par tous moyens de dissociation thermique appropriés, notamment à l'électricité. Le réacteur (30) comporte des moyens de brassage des déchets pendant la dissociation thermique. La pression à l'intérieur de la chambre (30) est réglée entre 0,1 et une atmosphère, de préférence au voisinage de 0,5 atmosphère, et ce en fonction de la nature des déchets à traiter. La durée du traitement de dissociation thermique varie également en fonction des conditions opératoires de pression, de température et de la nature des matériaux à traiter. Les résidus solides formés (voir figures 8 et 9) sont évacués par le bas de la chambre (30) au moyen d'une tubulure (32) de convoyage permettant, par un contact indirect avec de l'eau, d'assurer un certain refroidissement des résidus solides. Dans une forme d'exécution, on peut réaliser autour de la tubulure (32) une seconde tubulure coaxiale dans laquelle circule de l'eau à contre-courant. Les résidus solides sont ensuite repris par une autre tubulure (33) de convoyage qui amène ces résidus dans deux trémies (34,35) alimentées par deux vis (36,37) analogues à (24), permettant ainsi de charger à pression réduite une première trémie (35) pendant que l'on décharge l'autre trémie (34) à pression atmosphérique pour assurer l'élimination des matières solides à température ambiante au moyen d'un convoyeur (38) vers la zone de stockage (39). Les matières solides ainsi formées et récupérées lors de la dissociation thermique sont stockées en (39), puis sont régulièrement éliminées de manière connue, notamment vers une décharge. Dans une variante avantageuse (voir figure 9), chaque trémie (34,35) comporte dans sa partie supérierue, une vanne (40,41) analogue à (22, 23), ainsi qu'une vanne (42,43) placée en bas de chaque trémie. Dans une variante pratique, les résidus solides formés sont humidifiés par un moyen classique non représenté juste, avant d'être stockés en (39) et ce pour éviter l'auto-inflammation. Comme précédemment, les matières solides sont convoyées par tous systèmes connus, notamment des vis hélicoïdales actionnées par des moteurs à commande hydraulique. De même, l'actionnement de toutes les vannes (22,23,25, 26,28,29,40,41,42,43) est assuré par des vérins hydrauliques classiques non représentés pilotés par un automate (50) électronique. Les vapeurs formées lors de la dissociation thermique sont évacuées vers le haut du réacteur (30) par une tubulure (60) coaxiale à l'amenée (31) des déchets à traiter. Ces vapeurs sont reprises par une tubulure (61), pour être amenées à un condenseur (62), par exemple un condenseur du type à pulvérisation, également dénommé "condenseur à douche", d'usage courant dans l'industrie. Dans ce condenseur (62), les vapeurs sont entraînées et condensées partiellement par des goutelettes formées par une buse injectant un liquide formé par le condensat lui- même. Le surplus de condensat formé est stocké dans un réservoir (63), relié au moyen d'une pompe (64) et amené dans la chambre de combustion (81) de la chaudière (80). Les vapeurs résiduelles sont envoyées ensuite par la tubulure (65) à un moyen d'aspiration (66) pour être refoulées par la tubulure (67) dans la chambre de combustion (81). Dans la tubulure (65), les vapeurs sont à une pression réduite proche de la pression régnant dans le réacteur (30), alors qu'après passage dans l'aspirateur (66), ces vapeurs sont à pression atmosphérique dans la tubulure (67). Le circuit de traitement des vapeurs formées lors de la dissociation thermique, comprend également un second moyen d'aspiration (70) qui aspire par la tubulure (71,73) les vapeurs formées dans les chambres de mise à pression réduite (20,21) lors du séchage, pour les rassembler avec les vapeurs récupérées dans la dissociation thermique en (67) dans la chambre de combustion (81). Le brûleur (82) de la chaudière (80) fonctionne de manière classique. Pour sa mise en route, on fait appel à toutes sortes de combustibles connus, notamment du gaz. Lors du fonctionnement de l'installation, la chambre de combustion (81) est auto-alimentée, du moins pour partie essentielle. Les conditions opératoires dans la chambre de combustion (81) et dans la chaudière (80) sont telles que les rejets soient conformes aux exigences réglementaires. Par exemple, actuellement, les vapeurs rejetées sont soumises pendant au moins deux secondes, à une température d'au moins 850 C. Dans une variante d'exécution, une partie de l'énergie produite par la chaudière (80) sert à chauffer les chambres caractéristiques (20,21). Dans une variante industrielle, le surplus d'énergie de la chaudière (80) peut être utilisé pour créer de l'énergie électrique, elle-même pouvant être utilisée pour le chauffage du réacteur (30), de manière à assurer une meilleure autonomie énergétique de l'installation. L'installation conforme à l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux installations de dissociation thermique à pression réduite connues à ce jour. On peut citer: - la possibilité d'assurer un fonctionnement continu, donc automatisable grâce aux deux chambres parallèles (20,21) et aux deux trémies (34,35), toutes deux alternativement à pression réduite et/ou à pression atmosphérique, ce qui autorise des opérations continues et automatisables de chargement et déchargement; - des rejets conformes aux normes réglementaires; - une valorisation énergétique par la récupération et l'utilisation de tout ou partie de l'énergie générée lors de l'élimination des vapeurs et condensats; - l'absence de rejets liquides. De la sorte, cette installation peut être utilisée avec succès pour le traitement de déchets contenant une fraction organique, tels que par exemple des déchets pétroliers, des déchets hospitaliers, des déchets urbains, des boues de stations d'épuration, des déchets papetiers, des pneumatiques usagés, des sols contaminés ou des déchets plastiques. REVENDICATIONS 1/ Installation pour le traitement de déchets contenant une fraction organique par dissociation thermique à pression réduite, qui comprend: des moyens (10) d'amenée des déchets à traiter; des moyens (20, 21) de mise à pression réduite de ces déchets; un réacteur (30) de dissociation thermique à pression réduite à haute température; des moyens pour récupérer les résidus solides formés; des moyens (34,35,63) pour récupérer et condenser les vapeurs formées lors de la dissociation thermique; une chaudière (80) pour traiter les vapeurs résiduelles, caractérisée: - en ce que les moyens de mise à pression réduite se composent de deux chambres (20,21) placées en parallèle, reliées chacune aux moyens (10) d'amenée et au réacteur, chaque chambre (20,21) comportant au moins deux vannes (22,23,25,26), respectivement une vanne (22,23) disposée à l'entrée vers les moyens (10) d'amenée et une vanne (25,26) disposée à la sortie de la chambre (20,21) vers le réacteur (30); - et en ce qu'elle comprend des moyens (50) d'actionnement desdites vannes (22,23,25,26) pour permettre le chargement à pression atmosphérique d'une des deux chambres (20), pendant que l'autre chambre (21) se décharge à pression réduite dans le réacteur (30). 2/ Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les chambres (20,21) de mise à pression réduite sont chauffées par tous moyens appropriés, tels que notamment par la chaudière (80) de manière à faciliter l'évaporation des liquides contenus dans les déchets à traiter et ainsi les sécher avant de les dissocier thermiquement, les vapeurs ainsi formées étant alors évacuées vers la chaudière (80). 3/ Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le haut de chaque chambre (20,21) comporte une troisième vanne (28,29) disposée sur le circuit d'évacuation vers la chaudière (80), cette vanne (28,29) étant également pilotée par les moyens (50) d'actionnement des deux vannes (22,23,25,26) précédentes. 4/ Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le réacteur (30) se compose d'une chambre dans laquelle le chargement s'effectue par le haut, alors que l'évacuation des résidus solides s'effectue par le bas. / Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'évacuation des vapeurs formées dans le réacteur (30) lors de la dissociation thermique s'effectue coaxialement à l'amenée des déchets. 6/ Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les matières solides formées dans le réacteur (30) lors de la dissociation thermique sont évacuées vers un ensemble formé de deux trémies (34,35) placées en parallèle, également sous pression réduite, à l'instar des chambres (20,21) de mise à pression réduite, de manière à pouvoir travailler alternativement avec l'une (34) pour récupérer les résidus pendant que l'autre (35) est déchargée vers la zone de stockage. 7/ Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le déchargement des résidus solides des trémies (34,35) vers la zone de stockage (39) se fait après remise à la pression atmosphérique par injection dans les trémies (34,35) d'un gaz neutre, notamment d'azote, conjointement à l'humidification de ces résidus solides. 8/ Installation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les vapeurs formées dans le réacteur (30) lors de la dissociation thermique sont tout d'abord évacuées vers un condenseur (62), de manière d'une part à abaisser la température de ces vapeurs pour les condenser et d'autre part, récupérer ainsi un condensat liquide que l'on stocke dans un réservoir (63) pour l'envoyer ultérieurement vers la chaudière (80), et plus précisément dans la chambre (81) de combustion de la chaudière (80), les vapeurs résiduelles étant ensuite aspirées et envoyées dans la chambre de combustion (81) de la chaudière (80). 9/ Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la chaudière (80) comporte des moyens (82) de combustion des vapeurs et des liquides condensés et des movens de récupération des vapeurs formées lors du séchage dans les chambres (20,21) de mise sous pression réduite. / Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la chambre est chauffée à une température comprise entre 400 et 1000 C, notamment aux alentours de 500 C et en ce que la pression dans la chambre de dissociation thermique est maintenue entre 0,1 et une atmosphère, notamment au voisinage de 0,5 atmosphère.