Brevet FR2803369A1 — publié le 20010706

présente invention concerne un procédé de traitement de déchets par combustion. connaît des procédés de traitement déchets par combustion consistant à assurer une combustion des déchets en disposant ceux-ci selon un lit fluidise, ce qui a pour effet de provoquer la formation d'une quantité importante de cendres en suspension dans les fumées de combustion. Dans les procédés existants on cherche à récupérer les cendres en vue d'une utilisation de celles- ' dans la construction des routes ou la réalisation de remblais. Afin d'éviter une pollution des cendres par produits toxiques contenus dans les fumées de combustion, en particulier les métaux lourds tels que le plomb, le cadmium ou le mercure, on prévoit dans les procédés existants de récupérer les cendres volantes le plus rapidement possible après la combustion. A cet effet, un équipement de récupération des cendres tel qu'un appareil cyclonique est disposé aussi près que possible de la sortie du four de combustion. Les fumées débarrassées de la majeure partie des cendres doivent ensuite être traitées dans un dispositif de traitement de fumées destinée en particulier à supprimer les métaux lourds et neutraliser les éléments acides des fumées avant de rejeter celles-ci dans l'atmosphère. Selon l'invention on prévoit au contraire d'utiliser les cendres en suspension dans les fumées pour assurer une partie au moins du traitement de ces fumées. cet effet on propose selon l'invention un procédé de traitement de déchets par combustion comportant les étapes - assurer une combustion des déchets tout en provoquant la formation d'une quantité importante de cendres en suspension dans les fumées de combustion, et - provoquer une accumulation des cendres et un passage des fumées à travers les cendres accumulées de façon à maintenir les fumées en contact avec les cendres pendant un temps suffisant pour provoquer une purification des fumées par les cendres. Ainsi, au moins la majeure partie du traitement des fumées est effectuée par les cendres elles-mêmes de sorte que l'on diminue considérablement les quantités de produit de traitement nécessaires pour le traitement des fumées. Selon une version avantageuse de l'invention, les fumées de combustion sont refroidies préalablement 1 accumulation des cendres. I1 est ainsi possible de fixer dans les cendres la partie la plus volatile des éléments toxiques se trouvant à l'état de vapeur à la sortie du four combustion. Selon un autre aspect de l'invention, les cendres sont vitrifiées, de préférence en incluant les résidus combustion des déchets. On réalise ainsi une passivation définitive des éléments toxiques contenus dans les cendres. D'autres caractéristiques et avantages l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif du procédé selon l'invention, en référence à la figure unique ci-jointe qui est une représentation schématique d'une installation mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. En référence à la figure, le procédé selon l'invention comporte tout d'abord l'étape d'assurer une combustion des déchets tout en provoquant la formation d'une quantité importante de cendres en suspension dans les fumées de combustion. A cet effet l'installation comporte de préférence un four à lit fluidisé 1 qui assure transformation de la plus grande part des déchets introduits dans le four de combustion sous forme de cendres finement divisées, c'est-à-dire ayant un diamètre moyen l'ordre de 100 à 300 micromètres, qui sont entraînées par fumées gazeuses produites simultanément par la combustion. Pour cette première étape, on utilisera de préférence des fours à lit fluidisé circulant qui sont les mieux conçus pour assurer une production de cendres finement divisées. I1 est toutefois possible d'utiliser également des fours à lit fluidisé dense, cendres finement divisées pouvant alors être obtenues par l'utilisation d'une sole de fluidisation à jets. Contrairement aux procédés de traitement existants, les cendres ne sont pas extraites des fumées mais les fumées chargées de cendres en suspension, représentées par une flèche en trait épais doublée d'une flèche en trait fin, sont dirigées vers un dispositif de récupération de chaleur 2 ayant une structure adaptée à minimiser l'extraction des cendres du flux de fumées, c'est-à-dire une structure favorisant un écoulement aussi régulier que possible du flux de fumées en minimisant les zones mortes dans lesquelles les cendres sont susceptibles de s'accumuler. La capacité de refroidissement du dispositif de récupération de chaleur est en outre déterminée pour que les fumées soient maintenues à une température suffisante pour éviter la condensation des éléments corrosifs tels que les acides contenus dans les fumées, et éviter également une adhérence des cendres. Après ce refroidissement, on provoque une accumulation des cendres et un passage des fumées à travers les cendres accumulées, par exemple en envoyant le flux de fumées chargé de cendres vers un filtre à manches 3 de façon à maintenir les fumées en contact avec les cendres pendant un temps suffisant pour provoquer une purification des fumées par les cendres. Cette purification comprend d'une part une neutralisation des éléments acides contenus dans les fumées par les éléments basiques contenus dans les cendres et une retenue de certains éléments toxiques tels que les métaux lourds soit par adsorption soit par fixation réticulaire dans les sels en formation résultant la réaction des éléments acides avec les éléments basiques. Dans cas d'une utilisation d'un filtre à manches pour provoquer l'accumulation des cendres, on prévoit de préférence d'assurer dans le dispositif de récupération de chaleur 2 un refroidissement suffisant pour éviter la détérioration des manches. En pratique il est donc souhaitable que la température à la sortie du dispositif de récuperation de chaleur 2 soit comprise entre environ C et environ 220 C. Afin de permettre une neutralisation des éléments acides contenus dans les fumées par les éléments basiques contenus dans les cendres, il est nécessaire d'assurer un temps contact suffisant entre les fumées et les cendres. A cet effet il est donc nécessaire de prévoir une vitesse des suffisamment faible pour obtenir ce temps de mise en contact des fumées avec les cendres. Dans le cas un filtre à manches, il est toutefois nécessaire de prevoir simultanément une vitesse suffisamment élevée à travers manches pour maintenir la cohérence du gâteau formé les cendres accumulées autour des manches. En pratique une vitesse des fumées d'environ un mètre par minute à travers les manches est satisfaisante. Des dimensions appropriées du filtre à manches en fonction du débit de fumées sont donc de préférence déterminées pour obtenir cette vitesse. Lors du démarrage d'un cycle de traitement de déchets, les manches sont de préférence revêtues d'un agent de protection pulvérulent tel que de la chaux ou du calcaire broyé pour protéger les manches des particules incandescentes qui pourraient être transportées par les fumées. L'accumulation de cendres peut également être réalisee par une série de chicanes très rapprochées provoquant une sédimentation intense des cendres contenues dans flux de fumées jusqu'à ce que les cendres accumulées obturent totalement la section de passage du flux de fumées de sorte que le gâteau ainsi réalisé est nécessairement traversé par le flux de fumées. Selon le mode de mise en oeuvre préféré illustré, les fumées débarrassées de la majeure partie des cendres et des éléments polluants sont dirigées vers un dispositif de traitement de finition des fumées 4 avant d'être évacuées par une cheminée 5 comme représenté par des flèches en trait fin double sur la figure. Dans le dispositif de traitement de finition des fumées 4, on prévoit de préférence 'injecter des agents neutralisants, par exemple de la chaux ou du bicarbonate de soude, et/ou des agents sorbants, par exemple du charbon actif ou du lignite activé, qui sont mis en contact avec les fumées et assurent d'une part une neutralisation des acides résiduels contenus dans les fumées et d'autre part une absorption ou une adsorption des autres éléments polluants résiduels tels que les métaux lourds volatils comme le cadmium ou le mercure. Les agents neutralisants et sorbants sont récupérés dans un filtre 7 avant la sortie du dispositif de traitement de finition des fumées. De façon connue en soi, la quantité d'agents neutralisants et sorbants est commandée en continu en fonction des informations données par un capteur disposé dans la cheminée de sortie des fumées. On peut également effectuer cette étape de traitement de finition par voie humide, semi-humide ou mixte. La circulation des fumées, chargées ou non de cendres, est de préférence assurée par un ventilateur de tirage placé immédiatement avant la cheminée 5. Par ailleurs, comme représenté par des flèches en traits épais sur la figure, les cendres accumulées dans le dispositif d'accumulation des cendres 3 ainsi que des cendres inévitablement retenues dans le dispositif de récupération de chaleur 2 et des résidus produits dans la chaudière de combustion 1 sont prélevés à intervalles réguliers et sont envoyés à un four de fusion 6 dans lequel ils sont portés à haute température pour former un bain liquide qui est soutiré et refroidi pour obtenir des résidus et des cendres vitrifiés. En raison de l'introduction dans le four de fusion de l'ensemble des composants résultant de la combustion des déchets, le bain liquide dans le four de fusion contient une proportion suffisamment faible de sels (inférieure 5 U pour que ceux-ci n'aient pas tendance à surnager et restent au contraire incorporés au liquide en fusion. A ce propos on notera que les cendres elles-mêmes ne contiennent que peu de sels et peuvent donc être vitrifiées sans qu'il soit necessaire d'utiliser les résidus du four de combustion. Afin d'obtenir une meilleure encapsulation des éléments polluants dans le solide vitrifié obtenu à la sortie du four de fusion, on peut prévoir d'introduire dans le four fusion des additifs favorisant la vitrification, par exemple du verre broyé de médiocre qualité mis de côté à l'occasion d'un traitement de recyclage de verre. Le mode d'alimentation en énergie du four de fusion dépendra des disponibilités énergétiques liées au site d'implantation. Les gaz issus du four de fusion sont de préférence renvoyés au dispositif de récupération de chaleur 2 afin de capter à nouveau les éléments polluants qui se seraient échappés sous l'effet des hautes températures du four de fusion. A ce propos on utilisera de préférence un four de fusion à voûte froide qui favorise l'incorporation des éléments volatiles dans le solide vitrifié. On peut également renvoyer les gaz du four de fusion dans le four de combustion 1, en particulier pour transformer des chlorures très volatils en oxydes moins volatils et donc susceptibles d'être captés par les cendres accumulées. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de 'invention tel que défini par les revendications. En particulier on peut remplacer vitrification cendres polluées par tout autre moyen de stockage d'éléments polluants autorisés par les normes en vigueur. De même, dans le cas où les déchets traités sont faiblement polluants et les fumées sortant du dispositif d'accumulation des cendres 3 sont suffisamment purifiés, il est possible de supprimer le traitement finition des fumées. En fonction des déchets traités, est également possible de rajouter certaines étapes appropriées, par exemple la récupération en vue de leur valorisation de déchets métalliques parmi les résidus de combustion avant d'envoyer ces résidus dans le four de fusion. Afin de permettre un déroulement en continu du procédé selon l'invention même en cas d'arret momentané du four de fusion, il sera souhaitable de prévoir dans le dispositif de récupération de chaleur 2 le dispositif d'accumulation des cendres 3, deux circuits parallèles permettant de maintenir la température la vitesse des fumées à des valeurs appropriées telles mentionnées ci- dessus. Le dispositif de récupération chaleur 2 peut être remplacé par tout autre moyen permettant de refroidir le flux des fumées chargé de cendres, par exemple une dilution du flux par de l'air froid ou par injection d'eau. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de déchets par combustion comportant l'étape d'assurer une combustion des déchets tout en provoquant la formation d'une quantité importante de cendres en suspension dans des fumées de combustion, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape de provoquer une accumulation des cendres et un passage des fumées à travers les cendres accumulées de façon à maintenir les fumées en contact avec les cendres pendant un temps suffisant pour provoquer une purification des fumées par les cendres. . Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que préalablement à l'accumulation cendres, les fumées combustion et les cendres sont refroidies à une température comprise entre environ 140 C environ 220 C. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que 'accumulation des cendres est réalisée par un passage des fumées de combustion à travers un premier filtre (3 . . Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que passage des fumées est effectué à travers un filtre à manches. . Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lors d'un démarrage du procédé les manches du filtre à manches sont recouvertes d'un agent de protection. 6. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre à manches à une surface filtrante déterminée par rapport à un débit des fumées pour que la vitesse des fumées à travers le filtre à manche soit de l'ordre de un mètre par minute. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape de soumettre les fumées à un traitement de finition comprenant une mise en contact avec des agents neutralisants et/ou des agents sorbants puis un passage à travers un second filtre (7). 8. Procédé selon lune des revendications précédentes, caractérisé en que les cendres accumulées sont soumises à un traitement de vitrification. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que des résidus solides la combustion des déchets sont ajoutés aux cendres pendant le traitement de vitrification. 10. Procédé selon revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que du verre broyé est ajouté aux cendres pendant le traitement de vitrification.