Brevet FR2811742A1 — publié le 20020118

i DESCRIPTION Le but de la présente invention est de réaliser un système destiné à produire des cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose, et de façon davantage détaillée, de réaliser un système destiné à produire de façon efficace les cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose et également de minimiser la génération de combustibles imbrûlés tels que du graphite et une fumée épaisse. Habituellement, des déchets contenant de la cellulose (ce que l'on appelle une boue de papier) sont connus en tant que déchets rejetés par une papeterie. Une telle bouillie de papier est de façon classique déshydratée, séchée et incinérée, et la partie de cendres est abandonnée dans un site de décharge finale de déchets industriels. Cependant, les déchets de ces substances ont rapidement augmenté de volume, ainsi les sites de décharge finale de déchets industriels deviennent pleins, et en outre, il est désavantageux que les déchets soient liés à une grande somme de dépenses. De ce fait, les demandeurs de la présente invention ont mis au point un procédé de combustion de déchets contenant de la cellulose, destiné à malaxer lesdits déchets contenant de la cellulose avec l'huile combustible liquide pour mouler un mélange malaxé, et ensuite, destiné à brûler ledit mélange malaxé (brevet N 2938362). Conformément à ce procédé, il est possible d'incinérer parfaitement les déchets contenant de la cellulose sans sécher les déchets et en outre, il a été découvert que les cendres de combustion, c'est-à-dire le résidu de combustion moulé, est utilisable aussi bien en tant que minéraux tels que de la vermiculite et de la perlite, et par exemple, il est largement applicable en tant que sol pour le jardinage, matériau calorifuge du fer en fusion, matériau en bloc léger, ou analogues. Le but de la présente invention est de réaliser un système destiné à produire les cendres de combustion décrites ci-dessus de façon plus efficace et autant que possible sans laisser de résidus imbrûlés. De manière à résoudre les problèmes ci-dessus, le système destiné à produire des cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose conforme à la présente invention, qui est équipé du dispositif de malaxage destiné à malaxer les déchets contenant de la cellulose avec une quantité donnée d'huile combustible liquide, le réservoir de carburant destiné à stocker ladite huile combustible et fournissant l'huile combustible audit dispositif de malaxage, le dispositif de moulage destiné à mouler ledit mélange malaxé, et le four de combustion destiné à brûler lesdits moulages, est caractérisé en ce que le four de conditionnement de l'humidité destiné à ajuster la teneur en eau desdits moulages est disposé entre ledit dispositif de moulage et ledit four de combustion. De façon préférée le contenu en matières solides desdits déchets contenant de la cellulose comprend 97 à 35 % en poids de cellulose et 3 à 65 % en poids de matières inorganiques, et présente une teneur en eau de 50 à 75 %, par rapport au poids total desdits déchets contenant de la cellulose. De façon encore préférée, la viscosité cinématique de l'huile combustible est de moins de 50 à 170 cSt à 50 OC, et le rapport massique de l'huile combustible sur les déchets contenant de la cellulose, c'est-à- dire huile combustible: matière solide des déchets contenant de la cellulose est égale à 1: 1,5 à 1: 9. En outre, le résidu de combustion contenant des combustibles imbrûlés (y compris les cendres de combustion) produit dans ledit four de combustion est amené à retourner vers le dispositif de malaxage. Encore en outre, la température dudit four de conditionnement de l'humidité est amenée à être réglable en utilisant le gaz de sortie dudit four de combustion, et un dispositif de préchauffage est agencé en vue d'exécuter un échange de chaleur entre le gaz de sortie dudit four de combustion et l'air destiné à la combustion, et de plus ledit four de combustion est muni d'une chaudière et la chaleur générée par la chaudière est utilisée en vue de générer de l'énergie électrique. De façon particulière, un composé de calcium est jeté dans ledit dispositif de malaxage. Conformément à la présente invention, la boue de papier est formée en une pâte pouvant être moulée en ajoutant une quantité donnée d'huile combustible liquide tout en la malaxant, et en malaxant davantage la boue de papier, et aussi du fait que ladite pâte est formée suivant une forme prescrite, par exemple comme une forme de barre et que la teneur en eau desdits moulages est ajustée par le four de conditionnement de l'humidité au moment de la combustion desdits moulages, les substances organiques (cellulose ou analogue) sont brûlées presque parfaitement. Par conséquent, la présente invention présente l'avantage d'être capable de produire des cendres de combustion de bonne qualité sans générer un tel résidu de combustion tel que du graphite une fumée épaisse. La figure 1 est un dessin simplifié d'un dispositif destiné à produire les cendres de combustion des déchets contenant de la cellulose, conforme à la présente invention. La figure 1 se rapporte au système de combustion de boue de papier, et une quantité prescrite de boue de papier rejetée par l'usine de fabrication de papier 1 est fournie au dispositif de malaxage 3 par une trémie 2. Par ailleurs, une quantité prescrite de l'huile combustible est fournie en continu depuis un réservoir d'huile combustible 4 par une pompe 41 ou analogue. Ensuite, elle est versée goutte- à- goutte et ajoutée à la boue de papier malaxée pour être mélangée. Du fait que du kaolin, du talc, de l'oxyde de calcium, du carbonate de calcium, etc... sont ajoutés au papier, en plus de la cellulose en tant que substance organique, on sait que la boue de papier mentionnée ci-dessus contient des matières inorganiques comme la silice, l'alumine, l'oxyde de calcium, l'oxyde de magnésium en tant que composition chimique. Il est préférable que la boue de papier devant être utilisée dans la présente invention comme décrit ci- dessus obtienne 97 à 35 % en poids de ladite cellulose et 3 à 65 % en poids desdites matières inorganiques par rapport à l'ensemble des matières solides représentant 100 % (cellulose + matières inorganiques). La raison est que lorsque la partie cellulose dépasse 97 % en poids (les matières inorganiques sont inférieures à 3 % en poids), il devient difficile de mouler le mélange malaxé, et lorsque la partie de cellulose est inférieure à 35 % en poids, (les matières inorganiques dépassent 65 % en poids), la boue de papier voit sa tendance à brûler réduite. Il est préférable que l'ensemble des matières solides contienne 40 à 60 % en poids de matières inorganiques. Comme énoncé ci-dessus, la boue de papier est malaxée avec l'huile combustible, et cette huile combustible est ajoutée à l'état liquide. Il est préférable d'exécuter le malaxage à une température normale, cependant, le mélange monte en température dans ledit mélangeur en raison du malaxage. De ce fait, une huile combustible à l'état liquide à la température de malaxage énoncée ci-dessus est préférée. A savoir, il est recommandé d'utiliser une telle huile combustible qui est liquide à des températures de 10 à C, de préférence, liquide à une température normale allant jusqu'à 60 C (ce qui correspond à une viscosité cinématique qui sera décrite ultérieurement). En outre, il est préféré que les viscosités cinématiques de l'huile combustible soient de 50 cSt et inférieures à 170 cSt à C (normes industrielles du japon). Lorsque la viscosité cinématique est inférieure à 50 cSt, le mélange malaxé est difficile à former, et lorsqu'elle n'est pas inférieure à 170 cSt, il est nécessaire de chauffer l'huile combustible jusqu'à une température élevée afin d'amener l'huile combustible à être liquide, et ceci n'est pas recommandé du fait que la commande fonctionnelle du système et la commande de qualité de l'huile combustible deviennent complexes. En tant qu'huiles combustibles comme énoncé ci-dessus, un ou plusieurs types d'huiles tels que des fuels lourds A, B, C, de l'huile de tempura et de l'huile de machine usagée peuvent être utilisés. En particulier, il est avantageux dans la présente invention qu'un fuel lourd de type C à faible teneur en soufre puise être utilisé. Une quantité de rejets de SOx peut être réduite au moment de la combustion de la boue de papier en utilisant le fuel lourd de type C à basse teneur en soufre, de ce fait, ceci élimine le besoin d'un équipement de désulfuration pour la combustion. En ce qui concerne un rapport massique de la boue de papier sur l'huile combustible, comme énoncé ci-dessus, il est préféré qu'un rapport de l'huile combustible sur la teneur en matières solides de la boue de papier soit de 1 sur 1,5 à 1,9. Les raisons en sont que lorsque le rapport massique est plus petit que 1 à 1,5, le mélange malaxé est difficile à former, et lorsque le rapport dépasse 1,9 par contre, le mélange malaxé devient difficile à brûler et à enflammer. Un rapport massique entre 1 sur 1,2 et 1 sur 3,5 est le plus préférable. Après que la boue de papier a été malaxée dans ledit dispositif de malaxage 3, comme énoncé ci-dessus, elle est transférée vers un dispositif de briquetage (un dispositif de moulage) et est formée en briquettes (moulages). La boue de papier est ainsi réalisée en briquettes, et ensuite, celles-ci sont automatiquement transportées jusque dans le four de combustion 7 au moyen d'un système de transporteur, par exemple un convoyeur ou analogue. Ensuite, lesdites briquettes passent dans le four de conditionnement de l'humidité 6. La teneur en eau de la boue de papier rejetée par cette usine de fabrication de papier 1 est de 50 à 75 % Pds de la boue de papier totale, approximativement 65 % Pds en moyenne. Comme cela sera évident d'après le mode de réalisation décrit ultérieurement, il est nécessaire de commander la teneur en eau de 30 à 50 % Pds en vue de minimiser le résidu de combustion comme des particules de suie ou analogues. Dans la présente invention, la teneur en eau mentionnée ci-dessus est commandée par le four de conditionnement de l'humidité 6 en vue de commander une telle teneur en eau. Les briquettes de la boue de papier malaxée montent en température pendant qu'elles sont malaxées dans le dispositif de malaxage 3, et il est évident que même si une certaine teneur en eau est éliminée de celles- ci, elle présente fondamentalement une teneur en eau excessive par rapport à la teneur en eau optimale mentionnée ci-dessus, dans de nombreux cas. De ce fait, conformément à la présente invention, la teneur en eau des briquettes est périodiquement mesurée par un capteur de température 61 disposé dans le four de conditionnement de l'humidité 6, et la température est régulée en traitant les données mesurées par une unité centrale (UC) et en maintenant un débit d'air pour le four de conditionnement de l'humidité 6. Fondamentalement, la régulation de la température de ce four de conditionnement de l'humidité 6 peut être exécutée par tout procédé quelconque, par exemple, il est possible de chauffer le four de conditionnement de l'humidité 6 en envoyant le gaz de sortie en dehors du four de combustion 7 décrit ultérieurement dans le four de conditionnement de l'humidité. Dans ce cas, la température du four de conditionnement de l'humidité 6 peut être régulée en commandant un débit dudit gaz de sortie. De préférence, la température de ce four de conditionnement de l'humidité 6 est régulée pour qu'elle soit de 150 à 250 C. Lorsqu'elle est inférieure à 150 OC, la teneur en eau des briquettes risque de ne pas pouvoir être ajustée de 30 à 50 % Pds, et par contre, lorsqu'elle dépasse 350 C, ceci provoque des inconvénients tels que le contenu en huile dans les briquettes peut s'évaporer et également que les briquettes peuvent s'enflammer. De même, un temps de transit pour que les briquettes passent dans le four de conditionnement de l'humidité 6 est de préférence de 3 à 5 minutes. Lorsqu'il est plus court que 3 minutes, la teneur en eau des briquettes risque de ne pas pouvoir être ajustée de 30 à 50 % Pds, et par contre, lorsqu'il est plus long que 10 minutes, l'équipement du four de conditionnement de l'humidité 6 doit être trop grand et n'est pas pratique. Les briquettes dont la teneur en eau est ainsi ajustée doivent être disposées de façon à être alimentées en continu dans le four de combustion 7. Le four de combustion 7 est équipé d'une chaudière 8, et la vapeur générée par cette chaudière 8 est fournie à une turbine de génération d'énergie 9 devant être utilisée pour générer une énergie électrique et est réutilisée en tant que partie de source d'énergie destinée à l'usine. Par ailleurs, après l'utilisation de la chaleur dans la chaudière, le gaz de sortie est en partie utilisé afin de chauffer le four de conditionnement de l'humidité 6, et est également utilisé pour un échange de chaleur entre un dispositif de préchauffage d'air 10 et de l'air primaire (l'air devant être fourni au four de combustion 7), et est rejeté depuis une cheminée 12 par l'intermédiaire d'un dépoussiéreur 11 (un équipement de désulfuration peut également être prévu). Les cendres de combustion sont stockées dans une partie postérieure du four de combustion et sont retirées de cet endroit. Les combustibles imbrûlés tombent sur le fond sous le plancher du four de combustion 7 et s'accumulent sur celui-ci. De tels combustibles imbrûlés sont générés à un niveau de 0,1 à 3 % Pds sur la base des briquettes (combustible solide) en tant que référence, et peuvent être renvoyés vers le dispositif de malaxage 3. Ainsi, en renvoyant les combustibles imbrûlés vers le dispositif de malaxage 3, les combustibles non-brûléss ne sont pas manipulés en tant que déchets, mais l'inflammabilité des briquettes est augmentée et leur rendement de combustion est amélioré, et en outre, les combustibles imbrûlés présentent peu de teneur en eau et sont chauffés à une température élevée, de ce fait, ils présentent l'avantage de diminuer la teneur en eau du mélange malaxé en tant que combustible. D'une telle manière, la teneur en eau de la boue de papier peut être ajustée à un état presque idéal par le four de conditionnement de l'humidité 6 et par l'addition des combustibles imbrûlés au dispositif de malaxage 3, cependant, lorsque la boue de papier présente une teneur en eau très grande, d'excellentes cendres de combustion peuvent être produites en mettant, par exemple, un composé de calcium tel que de la chaux éteinte et du carbonate de calcium dans le dispositif de malaxage 3 à partir d'un réservoir de composé de calcium 14 en vue de diminuer la teneur en eau. Un tel système présente les avantages d'être mis en oeuvre presque automatiquement et également de façon continue, et en permettant qu'une papeterie économise l'énergie de celle-ci en étant combinée avec la papeterie, et en outre, en permettant de brûler de façon efficace la boue de papier. Ainsi, les substances organiques (cellulose ou analogues) dans la boue de papier sont brûlées presque parfaitement. De ce fait, ce système présente l'avantage de produire des cendres de combustion de bonne qualité sans générer de résidu de combustion tel que du graphite et une fumée épaisse. Un mode de réalisation conforme à la présente invention sera décrit dans ce qui suit. Une boue de papier composée d'une teneur en eau de 60 % Pds et d'une teneur en matières solides de 40 % Pds (constituée de 50 % de cellulose et de 50 % de matières inorganiques en poids) est malaxée pendant 5 minutes dans un mélangeur de Banbury. Ensuite, le malaxage est poursuivi de sorte qu'un rapport de l'huile combustible sur la teneur en matières solides de la boue de papier devient égal à 1: 2 tout en ajoutant progressivement du fuel lourd de type C à faible teneur en soufre à la boue de papier pendant 20 minutes. Le mélange malaxé obtenu est moulé en briquettes d'un diamètre de 15 mm et d'une longueur de 50 mm, et celles- ci sont chauffées pendant 3 minutes dans le four de conditionnement de l'humidité régulé à 250 C afin d'ajuster leur teneur en eau à environ 41 % Pds, et ensuite, elles sont jetées dans le four de combustion en vue du brûlage. Il a été découvert que les briquettes peuvent produire approximativement 2 000 kcal/kg d'énergie de combustion et qu'elles sont utilisables en tant que combustible. En outre, le résidu de combustion est presque blanc, et il a été découvert que le résidu de combustion présente une composition de 17,1 % de CaO, 43,2 % de SiO2, 25,7 % de A1203, 10,2 % de MgO, 0,99 % de Fe203 (chaque composé est exprimé en % en poids), et 0,06 % Pds de combustibles imbrûlés, et que les briquettes ont été brûlées presque parfaitement. Ce résidu de combustion est constitué de matières inorganiques poreuses blanc-gris, semblable à du gravier ou semblable à du sable, et présente une faible teneur en combustibles imbrûlés (3 à 5 % Pds dans le cas de la combustion sèche classique), et il a été découvert qu'il est alcalin le pH étant d'environ 12, et qu'il est utilisable en tant que conditionneur de sol ou que stabilisateur de sol du fait qu'il est poreux et présente une propriété d'absorption de l'eau, un caractère hydrophile ou analogues excellents. Ensuite, un test d'inflammabilité est exécuté en faisant varier la teneur en eau desdites briquettes (moulages). La qualité de l'inflammabilité est estimée en vérifiant des éléments tels que la teinte de la flamme, la présence ou l'absence de génération de fumée noire (suie), une vitesse de combustion, ou analogues. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous. Tableau Teneur en 10 à 25 25 à 35 35 à 43 43 à 50 50 à 60 60 à 75 eau: Mélange de boue de papier Fuel lourd de n O coke est générée. L'inflammabilité est mauvaise. restent. È: presque favorable, des combustibles imbrûlés restent en partie. Il existe une variabilité de la vitesse de combustion. E,: La meilleure combustibilité. L'état des cendres de combustion est très bon, et un frittage ainsi qu'une fusion peuvent être observés. 3,: Satisfaisant. Peu de combustibles imbrûlés. Une vitesse de combustion est stabilisée. Le tableau ci-dessus a montré de façon inattendue que pour la teneur en eau inférieure, la meilleure combustibilité ne peut pas toujours être obtenue, mais que la combustibilité est plus satisfaisante avec un certain degré de teneur en eau. Ceci est probablement dû au fait que de l'hydrogène et du monoxyde de carbone sont générés par la production d'une réaction de gaz à l'eau. Comme expliqué ci-dessus, conformément à la présente invention, la boue de papier est formée en une pâte pouvant être moulée en ajoutant une quantité prescrite d'huile combustible liquide tout en la malaxant, en renvoyant le résidu de combustion vers le dispositif de malaxage et en malaxant davantage la boue de papier, et également du fait que ladite pâte est formée suivant une forme prescrite, par exemple, une forme semblable à une barre et que la teneur en eau desdits moulages est ajustée par le four de conditionnement de l'humidité au moment du brûlage desdits moulages, les substances organiques (cellulose ou analogues) sont brûlées presque parfaitement. Par conséquent, la présente invention présente l'avantage d'être capable de produire des cendres de combustion de bonne qualité sans générer le résidu de combustion tel que du graphite et une fumée épaisse. REVENDICATIONS 1. Système destiné à produire des cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose, comprenant un dispositif de malaxage (3) destiné à malaxer des déchets contenant de la cellulose avec une quantité donnée d'huile combustible liquide, un réservoir de combustible (4) destiné à stocker ladite huile combustible et à fournir l'huile combustible auxdits dispositifs de malaxage (3), un dispositif de moulage destiné à mouler ledit mélange, et un four de combustion (7) destiné à brûler lesdits moulages, dans lequel un four de conditionnement de l'humidité (6) destiné à ajuster la teneur en eau desdits moulage de 30 à % en Pds est disposé entre ledit dispositif de moulage et ledit four de combustion (7). 2. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon la revendication 1, dans lequel une teneur en matières solides desdits déchets contenant de la cellulose comprend 97 à 35 % en poids de cellulose et 3 à 65 % en poids de matières inorganiques, et présente une teneur en eau de 50 à 75 %, rapportés au poids total desdits déchets contenant de la cellulose. 3. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la viscosité cinématique de l'huile combustible est de moins de 50 à 170 cSt à 50 C. 4. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon la revendication 1 à 3, dans lequel un rapport massique de l'huile combustible sur les déchets contenant de la cellulose c'est-à-dire, huile combustible: partie de matières solides des déchets contenant de la cellulose est égale à 1: 1,5 à 1: 9. 5. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, o le résidu de combustion contenant des combustibles imbrûlés ( y compris les cendres de combustion) produit dans ledit four de combustion est amené à retourner vers le dispositif de malaxage. 6. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la température dudit four de conditionnement de l'humidité est amenée à être réglable en utilisant le gaz de sortie dudit four de combustion. 7. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel un dispositif de préchauffage est agencé en vue d'exécuter un échange de chaleur entre le gaz de sortie dudit four de combustion et l'air destiné à la combustion. 8. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ledit four de combustion est équipé d'une chaudière et la chaleur générée par la chaudière est utilisée pour générer de l'énergie électrique. 9. Système destiné à la production de cendres de combustion de déchets contenant de la cellulose selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel un composé de calcium est jeté dans ledit dispositif de malaxage.