Brevet FR2799388A1 — publié le 20010413

La présente invention concerne un procédé et une installation d'épuration de fumées contenant polluants organiques. Les fumées industrielles, provenant exemple de l'incinération des ordures ménagères, renferment nombreux polluants organiques, dont certains, tels les dioxines et les furannes, possèdent une toxicité particulièrement elevée. Il faut donc épurer ces fumées avant de rejeter dans l'atmosphère, pour abaisser le taux de ces polluants jusqu'à des valeurs suffisamment basses. On connaît, par EP-A-0 509 258, un procédé épuration de fumées par voie humide, qui consiste à mettre en contact avec un liquide de lavage, dans une enceinte appelée laveur humide. Cette mise en contact provoque condensation des luants organiques qui sont ainsi séparés des fumées. Par ailleurs, ce document enseigne d'introduire, dans le liquide de lavage, des particules adsorbantes, exemple de charbon actif, qui immobilisent les polluants. Ces particules adsorbantes sont ensuite séparées du liquide de lavage, par exemple au moyen d'un filtre à charbon actif, ce qui permet d'évacuer du liquide de lavage les polluants ainsi immobili sés. procédé présente cependant certains inconvénients. En effet les fumées issues du laveur, bien elle soient épurées, contiennent encore des poussières, notamment des cendres volantes qu'il faut éliminer avant le des fumées dans atmosphère, dans la mesure où ces poussières renferment encore des polluants qu'il n'a pas été possible condenser lors lavage humide. De plus, la mise en oeuvre de ce procédé implique une consommation importante particules adsorbantes, étant donné que ces dernières sont périodiquement évacuées du liquide de lavage. Par ailleurs, on connaît des électrofiltres humides, ou encore des modules électrofiltrants, tels que par exemple ceux commercialisés par la société LAB S.A. sous la référence commerciale EDV, permettant de séparer les particules solides contenues dans un écoulement de fumée. De tels dispositifs sont cependant encombrants et induisent des cofts élevés, tant en termes d'investissement que de fonctionnement. Afin de pallier ces différents inconvénients, l'invention se propose de mettre en oeuvre un procédé qui, tout en assurant une épuration poussée des fumées, soit économique en termes investissement et de fonctionnement, et induise une consommation de particules adsorbantes réduite par rapport à l'art antérieur. A effet, elle a pour objet un procédé d'épuration de fumées par voie humide, dans lequel on met en contact les fumées à épurer, contenant des poussières et polluants organiques, avec un liquide de lavage dans un laveur humide, afin de condenser une fraction desdits polluants on intro duit, dans le liquide de lavage, des particules adsorbantes permettant l'immobilisation d'une partie desdits polluants condensés, et on évacue les fumées partiellement épurées, qui contiennent des particules solides, hors du laveur humide, caractérisé en ce qu'on dirige les fumées évacuées du laveur vers au moins un élément filtrant propre à retenir les particules solides, de manière à former un gâteau desdites particules, au travers duquel s'écoule en continu moins une partie fumées issues du laveur. L'invention assure, de façon connue, épuration préalable des fumées au sein du laveur humide Puis, les fumées évacuées du laveur sont dirigées vers un élément filtrant propre à retenir les particules solides. dernier, qui est utilisé de manière habituelle dans le domaine de la filtration des gaz, est par exemple formé d'un tissu de nylon, de matière acrylique ou bien encore de polytétrafluoroéthylène (PTFE). Cet élément filtrant provoque une accumulation des particules solides, qui conduit à la formation d une couche mince, ou gâteau de ces dernières, du côté amont de l'écoule ment des fumées. Ces particules solides comprennent une partie des poussières présentes dans les fumées, ainsi la partie entraînée des particules adsorbantes utilisées pour immobili ser les polluants condensés dans le liquide de lavage. Une partie substantielle, avantageusement totalité des fumées s'écoule au travers de ce gâteau, ce qui induit une épuration supplémentaire. En effet, ces fumées vont notamment circuler au voisinage des particules adsorbantes aptes à immobiliser les polluants et donc à les évacuer fumées. En service, ce gâteau est séparé du filtre, de façon périodi que bien en continu, par exemple par rinçage ou bien encore par mise en vibration de ce filtre. invention permet de réaliser les objectifs precédemment mentionnés. En effet, elle met en oeuvre des éléments filtrants qui possèdent un encombrement réduit, une structure simple et impliquent des coÛts peu élevés. ailleurs, l'utilisation de ces éléments filtrants provoque une épuration additionnelle des fumées, selon deux voies fférentes. En effet, à la sortie du laveur, fumées contiennent des polluants qui sont, soit immobilisés dans les particules solides, soit présents dans la phase gazeuse proprement dite. les éléments filtrants permettent d'éliminer des fumées les particules solides, et donc les polluants qu'empri sonnent ces particules. De plus, le gâteau formé sur les éléments filtrants par les particules solides, en particulier du fait de la présence des particules adsorbantes, entraînées par les fumées et possédant encore une capacité d'adsorption des polluants, induit une immobilisation des polluants initialement présents dans la phase gazeuse, et donc leur séparation des fumées admises en amont des éléments filtrants. L'invention assure également une mise en contact entre les fumées et les particules adsorbantes, qui est bien meilleure au voisinage des éléments filtrants que dans le laveur humide. Ceci permet de conférer aux particules adsorbantes, entraînées par les fumées hors du laveur, une efficacité améliorée et contribue ainsi à en réduire la consommation, par comparaison avec l'art antérieur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la teneur des fumées en polluants organiques, immédiatement en aval du laveur humide, est substantiellement supérieure à la teneur souhaitée en aval de l'élément filtrant. On peut par exemple viser une teneur des fumées en polluants organiques, immédiatement en aval du laveur humide, qui est jusqu' 10 fois, de préférence de 3 à 5 fois, supé rieure à la teneur souhaitée avant le rejet des fumées dans l'atmosphère, savoir en aval de l'élément filtrant. ceci permet de conférer au laveur humide une efficacité d'épuration relativement basse, ce qui est avantageux en termes économi ques. En effet, ce laveur est alors susceptible de présenter des dimensions restreintes et ses coûts d'installation et de fonctionnement peuvent être abaissés. Par ailleurs, réaliser une épuration seulement partielle au niveau du laveur n'est pas préjudiciable à l'obtention de fumées possédant une concentration en polluants compatible avec leur rejet dans l'atmosphère. En effet, lorsque le laveur assure une épuration seulement partielle, les fumées qui en sont évacuées possèdent une concentration en particules solides, et donc en particules adsorbantes, qui est relative ment élevée. De la sorte, ces particules vont être à même, une fois agencée selon un gâteau sur l'élément filtrant, d'opérer une immobilisation supplémentaire des polluants présents dans la phase gazeuse en sortie du laveur. Il pourra également être judicieux, pour l'homme du métier, de faire varier volontaire ment, notamment d'augmenter la concentration des particules solides dans les fumées admises en aval du laveur, en modulant les paramètres de fonctionnement de celui-ci. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'inven tion, l'élément filtrant est constitué d'un matériau propre à retenir les polluants en phase gazeuse. Dans ce cas, cet élément filtrant est par exemple réalisé en fibres de carbone ou en polypropylène. Ceci permet de mener à bien une phase d'épuration ultime, au travers de l'élément filtrant propre ment dit. De la sorte, pour un taux d'épuration donné en aval de l'élément filtrant, l'efficacité du laveur pourra être abaissée, ce qui assure une réduction des coûts, en particu lier de fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, on recycle vers le laveur au moins une partie substantielle des particules adsorbantes appartenant au gâteau de particules solides. Un tel recyclage permet de tirer parti, de façon optimale, des capacités d'adsorption extrêmement élevées que possèdent les particules adsorbantes, telles que le charbon actif ou le coke, et induit une réduction de leur consomma tion. Selon une autre caractéristique de l'invention on induit une réaction de destruction des polluants immobilisés par les particules adsorbantes. Cette destruction, qui décrite dans EP-A-0 585 316, peut notamment être mise en oeuvre par l'injection d'un réactif extérieur, tel que de l'eau oxygénée, ou bien encore en tirant parti de la présence de l'oxygène dans les fumées, qui se dissout dans le liquide de lavage. Cette réaction de destruction contribue à régénérer en continu les particules adsorbantes, par libération de leurs sites actifs, ce qui assure à ces dernières une durée d'utilisation particulièrement élevée et permet d'en réduire la consomma- t- i ni-1 Selon une autre caractéristique de l'invention, on soumet les fumées évacuées du laveur humide à une séparation des gouttelettes de liquide. Cette opération, qui permet d'élimi ner sensiblement toute phase liquide des fumées admises en amont de l'élément filtrant, confère à ce dernier une efficacité optimale. L'invention a également pour objet une installation d'épurat de fumées comprenant des moyens d'amenée de fumées à épurer contenant des poussières et des polluants organi ques, des moyens d'arrivée d'un liquide de lavage, un laveur humide permettant la mise en contact desdites fumées avec ledit liquide de lavage, des moyens d' introduction de particu les adsorbantes dans le liquide de lavage et moyens d'évacuation des fumées partiellement épurées, qui contiennent des particules solides, hors du laveur humide, caractérisée en ce les moyens d'évacuation sont mis en communication avec moins un élément filtrant propre à retenir lesdites particules solides, de manière à former un gâteau de ces particules, interposé au moins partiellement sur trajet d'écoulement des fumées issues du laveur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le ou chaque élément filtrant est constitué d'un matériau propre à retenir les polluants présents dans la phase gazeuse des fumées ; - le ou chaque élément filtrant est réalisé en fibres carbone ou en polypropylène ; - l'installation comprend des moyens de recyclage, vers laveur, des particules adsorbantes appartenant au gâteau - - l'installation comprend en outre un séparateur, interposé entre le laveur et les éléments filtrants, propre à séparer les gouttelettes d'eau présentes dans les fumées. L'invention va être décrite ci-dessous, en référence à la figure unique annexée, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, qui est une représentation schématique d'une installation d'épuration de fumées conforme à l'invention. L'installation illustrée sur cette figure comprend un laveur humide 2, de type connu, alimenté par la ligne-4 en fumées à épurer, qui contiennent des polluants organiques, notamment des dioxines et des furannes. Ce laveur 2 reçoit par ailleurs un conduit 6 de recyclage véhiculant un iquide de lavage, qui est réparti dans le volume intérieur du laveur par l'intermédiaire de pulvérisateurs 8. Il est par ailleurs prévu un appoint et une purge non représentés de ce liquide de lavage. La sortie du laveur est mise en relation, par une ligne 10, avec un bac 12 qui peut être intégré au laveur , bac sur lequel est piquée une arrivée 14 permettant l'alimentation de ce bac en particules adsorbantes, telles que du charbon actif ou du coke de lignite. La sortie de ce bac 12 communique avec la ligne 6 véhiculant le liquide de lavage recyclé en direction du laveur 2. L'arrivée 14 peut aussi être piquée sur la ligne . Deux lignes de recyclage, qui seront explicitées dans ce qui suit, débouchent en outre dans ce bac 12. Le 12 peut également recevoir une arrivée non représentée d'eau oxygénée, de manière à générer une réaction d'oxydation visant à détruire in situ les polluants immobili sés par les particules adsorbantes, conformément à l'enseigne ment de EP-A-0 585 316. Les fumées épurées au sein du laveur 2 en sont évacuées par un conduit 16 relié à un séparateur 18, par exemple à chevrons, permettant la séparation des gouttelettes présentes dans fumées, ainsi que des particules ides de grande dimension. ligne 20 permet le recyclage, vers bac 12, de ce qui été capté par le séparateur 18. Ce dernier est par ailleurs mis en communication, par un conduit 22, avec une enceinte de filtration 24 contenant des éléments filtrants 26, réalisés en fibre de carbone. enceinte de filtration 24 reçoit une arrivée 28 d'eau de rinçage du gâteau formé au voisinage des éléments filtrants 26, comme cela sera explicité dans ce qui suit. Une conduite 30, permettant l'injection de vapeur d'eau est mise en communication avec l'intérieur de l'enceinte filtration 24. Une ligne 32 assure l'évacuation des fumées épurées hors de l'enceinte de filtration 24. Cette dernière par ailleurs mise en relation avec une conduite 34, débouchant dans un bac intermediaire 36, lui-même mis en communication avec le bac 12 par l'intermédiaire d'une ligne 38. fonctionnement de l'installation décrite ci-dessus va être explicité ci-après. fumées à épurer, qui contiennent polluants organiques et des poussières, sont admises dans le laveur 2 par la igne 4. Elles sont mises en contact, dans ce laveur 2, avec le liquide de lavage alimenté par les pulvérisateurs 8, ce assure la condensation, de façon connue, d'une fraction des polluants initialement présents dans ces fumées. Par ailleurs, les particules adsorbantes admises dans le liquide de lavage par l'arrivée 14, immobilisent aussi par adsortion la quasi-totalité de la fraction ainsi condensée de ces polluants. fumées partiellement épurées, évacuées par le conduit 16, contiennent des poussières renfermant des polluants, des particules adsorbantes immobilisant des polluants, des polluants présents en phase gazeuse ainsi que gouttelettes de liquide de lavage. La concentration en polluants de ces fumées immédiatement en sortie du laveur, peut etre maintenue substantiellement plus élevée que la concentration visée avant le rejet des fumées dans l'atmosphère par la ligne 32, étant donné que ces fumées vont être soumises à une épuration supplémentaire, comme cela sera explicité dans ce qui suit. Les fumées provenant du laveur sont admises dans le séparateur 18, qui permet l'élimination des gouttelettes liquide de lavage entraînées. Ces dernières sont renvoyées avec une partie des poussières et des particules adsorbantes, en direction du bac 12, par la ligne 20. Le conduit 22 dirige les fumées séparées des gouttelettes d'eau vers l'enceinte de filtration 24. Cette dernière dimensionnee de façon telle que les fumées passent à travers les éléments filtrants 26 avec une vitesse comprise entre 5 et 5 m/s, préférence entre 1,5 et 3 m/s. Les fumées acheminées par la ligne 22 renferment encore une quantité significative de particules solides, à savoir poussières et de particules adsorbantes, c'est-à-dire entre 5 et 50 mg/Nm3 de fumées et, de préférence, entre 5 et mg/Nm' de fumées. A l'arrivée des fumées au contact des éléments filtrants 26, il se produit une accumulation des particules solides du côté amont de ces éléments 26. Ceci contribue à la formation d'un gâteau 40 de ces particules solides, au travers duquel les fumées sont amenées à cheminer. Ce gâteau 40 provoque une épuration supplémentaire des fumées, étant donné que les polluants sont immobilisés par les particules adsorbantes contient ce gâteau. Par ailleurs, étant donné que les éléments filtrants sont réalisés en fibre de carbone, les polluants présents, en phase gazeuse dans les fumées sont retenues par adsorption par ces éléments filtrants, ce qui induit une épuration ultime des fumées, avant leur rejet dans l'atmosphère par la ligne 32. Etant donné que la formation de ce gâteau est rapide, il n'est pas nécessaire d'augmenter l'efficacité du laveur lors de phase initiale de constitution de ce gâteau. on procède périodiquement à un rinçage de ce dernier la ligne 28, qui peut être alimenté au moins partiellement par le bac intermédiaire 36. Le conduit 34 véhicule des poussiè res, du liquide de rinçage ainsi que des particules adsorban- tes, qui sont enrichies en polluants par rapport aux particu- les alimentées par la ligne 22, à savoir en amont de la filtration. L'intégralité des particules adsorbantes est retournée vers le bac 12, au niveau duquel est prévu une purge non représentée de ces particules, conformément à enseigne ment de EP- -0 585 316. Lorsque leur teneur en polluants adsorbés est trop importante, éléments filtrants 26 peuvent être régénérés, de façon connue, par injection de vapeur d'eau par conduite 30. Un exemple de mise en oeuvre du procédé de invention va être donne ci-après, à titre non limitatif. Des fumées à épurer, contenant environ 2,8 ng TEQ/Nm3 de dioxines et furannes sont admises par la ligne 4, selon un débit d'environ 1,4 m'/s. Le liquide de lavage véhiculé par le conduit 6 contient 20 g/l de particules adsorbantes, constituées de coke de lignite. Ce iquide est pulvérisé à un débit de 9 litres par M' de fumées admises. La température dans le laveur est de É;loc- Les fumées véhiculées par la ligne 22, à la sortie du séparateur , renferment des solides en suspension, à savoir des poussières ainsi que des particules adsorbantes à raison d'environ 3 mg/NM3 . Par ailleurs, les fumées présentes dans cette ligne 22 contiennent 0,14 ng TEQ/Nm' de dioxines et de furannes, soit un facteur d'épuration 20 par rapport à l'entrée du laveur. Les fumées de la ligne 22 sont dirigées vers des éléments filtrants réalisés en fibres de carbone, dont surface filtrante est de 2,9 m'. Les fumées prêtes à être rejetées à l'atmosphère, c'est-à-dire présentes dans la igne 32, possèdent une concentration en solides en suspension infé rieure à 10 mg/NM3 et une concentration en dioxines et furannes de 0,04 ng TEQ/NM3 . Le passage des fumées au travers des éléments filtrants 26 permet donc l'obtention d'un facteur supplémentaire d'une valeur de 3,5 en termes d'épuration des fumées. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épurat de fumées par voie humide, dans lequel on met en contact (par 4) les fumées à épurer, contenant des poussières des polluants organiques, avec un liquide de lavage dans un laveur humide (2), afin de condenser une fraction desdits polluants, on introduit, dans le liquide de lavage, des particules adsorbantes (par 14) permettant l'immobilisation d'une part desdits polluants condensés, et on évacue (par 16) les fumées partiellement épurées, qui contiennent des particules ides, hors du laveur humide, ca ractérisé en ce quFon dirige les fumées évacuées du laveur (par 16) vers au moins élément filtrant (26) propre à retenir les particules solides, de manière à former un gâteau (40) desdites particules, au travers duquel s'écoule en continu au moins une partie des fumées issues du laveur. 2. Procédé d'épurat selon la revendication 1, caractérisé en ce que, immédiatement en aval du laveur humide (2), la teneur des fumées polluants organiques est substan tiellement supérieure à la teneur souhaitée en aval de l'élément filtrant (26). 3. Procédé d'épuration selon la revendication 2, caractérisé en ce que teneur des fumées en polluants organiques, immédiatement en aval du laveur humide (2), est jusqu'à 10 fois, de préférence de 3 à 5 fois, supérieure à la teneur souhaitée en aval l'élément filtrant. 4. Procédé d'épuration selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce l'élément filtrant (26) est constitué d'un matériau propre à retenir les polluants présents dans la phase gazeuse des fumées. 5. Procédé d'épuration selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on recycle (par 34), vers le laveur (2), au moins une partie substantielle des particules adsorbantes appartenant au gâteau (40) des particules solides. 6. Procédé d'épuration selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on induit une réaction de destruction des polluants immobilisés par les particules adsorbantes. 7. Procédé épuration selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soumet les fumées évacuées (par 16) du laveur humide (2) à une séparation (en 18) des gouttelettes de liquide. 8. Installation d'épuration de fumées comprenant des moyens d'amenée (4) de fumées à épurer, contenant des poussières et des polluants organiques, des moyens d'arrivée (6, 8) d'un liquide de lavage, un laveur humide (2) permettant la mise en contact desdites fumées avec ledit liquide de lavage, des moyens introduction (14) de particules adsorban- tes dans le liquide de lavage et des moyens d'évacuation (16) des fumées partiellement épurées, qui contiennent des particules solides, hors du laveur humide (2), caractérisée en ce que les moyens d'évacuation (16) sont mis en communica tion avec au moins un élément filtrant (26) propre à retenir lesdites particules solides, de manière à former un gâteau (40) de ces particules, interposé au moins partiellement sur le trajet d'écoulement des fumées issues du laveur. 9. Installation d'épuration selon la revendication 8 caractérisée en ce que le ou chaque élément filtrant (26) est constitué d'un matériau propre à retenir les polluants présents dans la phase gazeuse des fumées. 10. Installation d'épuration selon la revendication 9, caractérisée en ce que le ou chaque élément filtrant (26) est réalisé en fibres de carbone ou en polypropylène. 11. Installation d'épuration selon l'une des revendica tions 8 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (34, 38) de recyclage, vers le laveur (2), des particules adsorbantes appartenant au gâteau (40). 12. Installation d'épuration selon l'une des revendica tions 8 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un séparateur (18), interposé entre le laveur (2) et les éléments filtrants (26), propre à séparer les gouttelettes d'eau présentes dans les fumées.