Brevet FR2750197A1 — publié le 19971226

PROCEDE D'AMELIORATION DE LA QUALITE DES MACHEFERS PRODUITS PAR UNE INSTALLATION D'INCINERATION DE DECHETS ET INSTALLATION D'INCINERATION POUR SA MISE EN OEUVRE. La présente invention se rapporte à un procédé d'amélioration de la qualité des mâchefers produits par une installation d'incinération de déchets et à une installation d'incinération pour sa mise en oeuvre. Elle concerne plus précisément un procédé de traitement des mâchefers produits par une installation d'incinération dans laquelle les fumées sortant d'une chambre de combustion sont évacuées vers un ensemble de traitement de fumées et selon lequel les mâchefers issus de la chambre de combustion sont refroidis dans un bac de refroidissement rempli d'eau dit décrasseur.15 Un exemple d'une telle installation comporte une grille d'incinération des déchets. Dans une telle installation, les déchets sont déversés dans une trémie et tombent dans un puits sensiblement vertical sur une surface sensiblement horizontale o ils20 sont poussés par un poussoir sur une grille de combustion inclinée. Cette grille est constituée de barreaux fixes et mobiles alternés et pourvus d'orifices de passage d'air de combustion et les déchets y sont brûlés et progressivement translatés jusqu'à l'extrémité de la grille o ils tombent25 dans le décrasseur et sont refroidis. Ils sont ensuite évacués pour leur valorisation. Les fumées de combustion quant à elles s'échappent au-dessus de la grille dans un conduit vers un ensemble de traitement de fumées pouvant comporter une chaudière de récupération, un filtre, un30 dispositif d'élimination des émissions d'acide chlorhydrique et/ou de dioxyde de soufre. Les fumées sont ensuite évacuées par une cheminée. L'invention peut cependant être appliquée à toute installation d'incinération de déchets comportant un décrasseur, quelle que soit le type de chambre de combustion produisant les mâchefers, qu'il soit à grille comme précédemment décrit ou à four tournant, à lit fluidisé ou autre. Les mâchefers produits par une telle installation, après déferraillage, sont constitués en grande partie d'éléments majeurs tels que du SiO2, A1203, Fe203, CaO, Na2O, K20, MgO. Ces éléments sont le plus souvent combinés entre eux et forment la matrice minérale des mâchefers. A l'intérieur de cette matrice, l'on trouve à l'état de traces des métaux lourds comme le plomb, le mercure le cadmium ou10 le chrome sous différentes formes notamment des oxydes, des chlorures, des hydroxydes, des sulfates ou des carbonates liés chimiquement ou non à la matrice minérale. Depuis longtemps, ces mâchefers sont utilisés pour leurs qualités mécaniques en technique routière comme matériaux de sous-couche ou de remblai. Dans ce cas, il est indispensable, afin de préserver l'environnement, que l'eau de pluie n'entraîne pas par percolation les métaux lourds contenus dans les mâchefers. Pour prédire le comportement des mâchefers relativement à ce phénomène, des tests de laboratoire ont été développés. En France, le test de lixiviation selon la norme NFx31.210 est utilisé par la réglementation pour fixer des seuils de teneurs dans le lixiviat permettant de définir la qualité des mâchefers selon le tableau ci-après:25 VALORISATION MATURATION STOCKAGE (V) (M) (S) IMBRULES % 5 FRACTION SOLUBLE 10 POTENTIELS POLLUANTS: mg/kg de mâchefer sec Hg 0,4 Pb 50 Cd 2 As 4 Cr6 3 so4 15000 COT 2000 Dès leur production, si les mâchefers présentent des teneurs toutes inférieures aux seuils de la catégorie V (valorisation), ils sont immédiatement valorisables. Si les teneurs sont telles que les mâchefers sont classés dans la catégorie intermédiaire M (maturation), ils nécessitent un traitement de maturation sur parc jusqu'à ce qu'ils présentent les caractéristiques de la catégorie V. Lors de cette maturation sur parc, la carbonatation progressive des certains éléments comme la chaux ou de certains métaux lourds joue un rôle essentiel en réduisant la fraction lixiviable. Si les mâchefers sont classés dans la catégorie S (stockage), ils sont stockés en décharge contrôlée, ce qui représente un coût important. Les mâchefers produits par les installations d'incinération de déchets sont classés le plus souvent dans la catégorie M et parfois dans la catégorie S. La fraction soluble et la teneur en plomb du lixiviat sont les critères20 les plus difficiles à respecter pour atteindre la catégorie V. La présente invention permet de produire des mâchefers directement valorisables en sortie de l'installation d'incinération, en réalisant une carbonatation intégrée à25 cette installation, c'est-à-dire sans dispositif de carbonatation spécifique ajouté. Pour ce faire, conformément à l'invention, des fumées sont prélevées dudit ensemble de traitement et sont recyclées par bullage dans l'eau du décrasseur.30 Il est ainsi réalisé une carbonatation accélérée des mâchefers de façon continue, sans emploi de substance chimique additionnelle. Ce traitement par bullage dans l'eau du décrasseur permet une réaction en trois phases, solide, liquide et gazeuse. Le C02 dissout pénètre rapidement dans les pores des mâchefers et le temps de carbonatation est particulièrement court. Selon un mode de réalisation préféré, l'ensemble de traitement des fumées comportant en aval de la chambre de combustion une chaudière de récupération, un filtre, un dispositif d'élimination des émissions d'acide chlorhydrique et/ou de dioxyde de soufre et une cheminée, lesdites fumées sont prélevées à la sortie dudit dispositif d'élimination. En variante, lesdites fumées peuvent être prélevées à la sortie dudit filtre ou à la sortie de ladite chaudière de récupération.15 Avantageusement, le rapport du débit de fumées recyclées et du débit de fumées produites est compris entre 2 et 15%. De préférence, les fumées s'échappant du décrasseur sont renvoyées dans la chambre de combustion. Ces fumées contribuent alors à réduire la formation d'oxydes d'azote. L'invention concerne également une installation d'incinération pour la mise en oeuvre de ce procédé dont le décrasseur est équipé de moyens d'injection de fumées recyclées prélevées de son ensemble de traitement des25 fumées. Lesdits moyens d'injection peuvent être des rampes disposées dans l'eau du décrasseur ou des buses d'injection disposées sur les parois du décrasseur. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide d'une figure ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. Dans une installation d'incinération de déchets, ceux- ci sont déversés dans une trémie 1 et tombent dans un puits 2 sensiblement vertical sur une surface sensiblement horizontale o ils sont poussés par un poussoir 3 sur une grille de combustion 4 inclinée dans une chambre de combustion 7. Cette grille 4 est constituée de barreaux fixes et mobiles alternés et pourvus d'orifices de passage d'air de combustion provenant des chambre de soufflage. Les déchets y sont brûlés et progressivement translatés jusqu'à l'extrémité de la grille 4 o ils tombent dans le décrasseur 6 et sont refroidis pour constituer les mâchefers. Ils sont ensuite évacués pour leur valorisation. Les fumées de combustion quant à elles s'échappent au- dessus de la grille 4 dans un conduit vers un ensemble de traitement de fumées comportant en série une chaudière de récupération 9, un filtre à manches ou un dépoussiéreur électrostatique 10, un dispositif d'élimination des émissions d'acide chlorhydrique et/ou de dioxyde de soufre 11, par exemple par lavage humide, et un ventilateur 12. Les fumées sont ensuite évacuées par une cheminée 13. Dans certaines installations, le filtre 10 et le dispositif d'élimination 11 peuvent être intégrés. Selon l'invention, des fumées sont prélevées dudit ensemble de traitement et sont recyclées par bullage dans l'eau du décrasseur 6. De préférence, ces fumées sont prélevées à la sortie dudit dispositif d'élimination 11 en aval du ventilateur 12 par une conduite 14 à l'aide d'un ventilateur 15. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'utiliser des fumées très25 peu chargées en acide chlorhydrique et en dioxyde de soufre et en conséquence les teneurs en chlore et en sulfate dans l'eau du décrasseur n'augmentent pas significativement par rapport à l'art antérieur. En variante, ces fumées sont prélevées à la sortie dudit filtre 10 par une conduite 14' ou à la sortie de ladite chaudière de récupération 9 par une conduite 14". Le débit de fumées recyclées dépend en particulier de la quantité de mâchefers produits, de la teneur en CO2 dans les fumées, des caractéristiques chimiques des mâchefers35 comme par exemple la teneur en chaux et en plomb. En pratique, le rapport du débit de fumées recyclées et du débit de fumées produites est compris entre 2 et 15%. Des essais réalisés sur une installation de laboratoire simulant les conditions de fonctionnement d'une installation d'incinération à grille de déchets urbains ont montré qu'avec un taux de recirculation des fumées d'environ %, il est possible de réduire la lixiviation du plomb d'un facteur supérieur à 10 et de réduire la fraction soluble dans une moindre mesure.10 Dans une installation telle que décrite, les fumées s'échappant du décrasseur 6 sont directement renvoyées dans la chambre de combustion 7 par le puits séparant celle-ci du décrasseur. Le décrasseur 6 est équipé de moyens d'injection de fumées qui peuvent être des rampes disposées dans l'eau du décrasseur ou des buses d'injection disposées sur les parois du décrasseur. REVENDICATIONS 1) Procédé de traitement des mâchefers produits par une installation d'incinération dans laquelle les fumées sortant d'une chambre de combustion (7) sont évacuées vers un ensemble de traitement de fumées, selon lequel les mâchefers issus de la chambre de combustion sont refroidis dans un bac de refroidissement rempli d'eau dit décrasseur (6), caractérisé en ce que des fumées sont prélevées dudit ensemble de traitement et sont recyclées par bullage dans l'eau du décrasseur (6). 2) Procédé de traitement des mâchefers produits par une installation d'incinération dont l'ensemble de traitement des fumées comporte en aval de la chambre de combustion (7) une chaudière de récupération (9), un filtre (10), un dispositif d'élimination (11) des émissions d'acide chlorhydrique et/ou de dioxyde de soufre et une cheminée selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites20 fumées sont prélevées à la sortie dudit dispositif d'élimination (11). 3) Procédé de traitement des mâchefers produits par une installation d'incinération dont l'ensemble de traitement des fumées comporte en aval de la chambre de25 combustion (7) une chaudière de récupération (9), un filtre (10) et une cheminée selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites fumées sont prélevées à la sortie dudit filtre. 4) Procédé de traitement des mâchefers produits par une installation d'incinération dont l'ensemble de traitement des fumées comporte en aval de la chambre de combustion (7) une chaudière de récupération (9) et une cheminée selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites fumées sont prélevées à la sortie de ladite35 chaudière de récupération (9). ) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport du débit de fumées recyclées et du débit de fumées produites est compris entre 2 et 15%. 6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fumées s'échappant du décrasseur (6) sont renvoyées dans la chambre de combustion (7). 7) Installation d'incinération pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que son décrasseur (6) est équipé de moyens d'injection de fumées recyclées prélevées de son ensemble de traitement des fumées. 8) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens d'injection sont des rampes disposées dans l'eau du décrasseur. 9) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens d'injection sont des buses d'injection disposées sur les parois du décrasseur.