Brevet FR2837495A1 — publié le 20030926

revendications 1 à 23 autour de ladite âme pour former ladite gaine. INSTALLATION MODULABLE' DEMONTABLE, TRANSPORTABLE, POUR LE TRAITEMENT PAR THERMOLYSE ET POUR LA VALORISATION ENERGETIQUE DES DECHETS Dom?ine techn/que L'invention concerne une installation modulaire, démontable et transportable par route de préférence ou par tout autre moyen de transport, pour le traitement par thermolyse, simultanément pour la valorisation énergétique des déchets contenant une fraction organique, ainsi qu'un traitement des fumées, intégré au procédé. Techniques antérieures Le traitement des déchets contenant une fraction organique est bien connu, notamant pour le traitement des déchets aussi divers que les résidus de broyage automobiles (RBA), les déchets hospitaliers dits egalement d'activité de soins, les pneumatiques usagés, les déchets verts résultant de biomasse, les déchets urbains ou ménagers, les farines de viande, les boues de station d'épuration et les boues de produits pétroliers divers. Le traitement de ces déchets devient de plus en plus préoccupant par suite des quantités toujours plus importantes à traiter ainsi que l'augmentation du coût de ces traitements. La dissociation thermique des déchets sous pression réduite et à haute température de matière contenant une fraction organique, est bien connue (voir notament document US-A- 4 077 868, 4 833 021 et CA-A- 1 163 595). Pour l'essentiel, une installation de dissociation thermique à pression réduite de déchets contenant une fraction organique, comprend essentiellement: - une unité de chargement et d'amenée des déchets à traiter, - un réacteur de dissociation thermique sous pression réduite et à haute température comprise entre 400 et 1000 C, notament aux environs de 500 C, sous pression comprise entre 500 à 40000 Pascals en dessous de la pression atmosphérique. Dans le brevet n 94 12574 du 17/10/1994, le demandeur à décrit une instailation type en question, dans laquelle entre les moyens d'amenée et le réscteur; on dispose deux chambres, placées en parralèles, reliées chacune aux moyens d'amenée du réacteur permettant ainsi le chargement à pression atmosphérique dans l'une des deux chambres pendant que l'autre se décharge à pression réduite dans le réacteur. Cette installation discontinue / continue bien adaptée au traitement de grosses quantités, présente toutefois l'inconvénient de nécessiter un investissement important par le fait de mettre deux chambres qui peuvent servir de séchage. Par ailleurs, la production d'huiles par contensation au cours du traitement est sur le plan pratique difficile à gérer industriellement. L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise une installation pour le traitement par thermolyse des déchets et pour la valorisation énergétique de ces déchets, qui soit bien adaptée au traitement des déchets les plus divers, en petite et moyenne capacités, avec un bon rapport entre l'investissement et le fonctionnement. Elle vise plus particulièrement une installation de type en question qui soit fiable et robuste et dont les conditions opératoires respectent scrupuleusement l'environnement. L'invention se réfère au brevet n 97 05 426 du 25/04/1997 qui décrit une installation pour le traitement par thermolyse et pour la valorisation énergétique des déchets. L' invention est un nouveau développement technique du brevet n 97 05 426 du 25104/1997, adapté aux déchets secs, semi-humides ou humides se présentant sous forme de boues, farines ou produits de petite granulométrie. Elle vise une installation du type modulaire, démontable, transportable par route de préférence ou tout autre moyen de transport, comprenant les étapes du procédé décrites dans le brevet n 97 05 426 plus un traitement de fumées. Dans cette installation, on récupère l'énergie produite pendant le traitement pour faire fonctionner en partie l' installation el le-même et éventuellement partie de l'unité susceptible de produire ces déchets. Cette instaliation de type modulaire permet d'intégrer toutes les étapes du procédé de thermolyse et du traitement des fumées dans l'ensemble de modules facilement démontables et transportables par route comme moyen de préférence ou tout autre moyen de transport. La mise en place et la disposition de ces différents modules permet avantageusement, une fois assemblés, de simplifier certaines étapes du procédé. Description sommare de l'invention L'invention concerne une installation pour le traitement par thermolyse de déchets comportant une fraction organique et présentant une granulométrie contrôlée et simultanément pour la valorisation de ces déchets, installation du type comprenant essentiellement: A / - un module (1) de chargement et d'amenée des déchets à traiter, - un module (5) de séchage des déchets, - un module (2) réscteur de dissociation thermique sous pression réduite et à haute température ou de thermolyse, - un module (3) d'aspiration des gaz de thermolyse, - un module (4) de valorisation de l'énergie récupérée dans la fraction organique du déchet traité, - un module (8) de traitement des fumées, Cette installation par combinaison des paramètres opératoires du procédé (temps de séjour, température, dépression) mis en oeuvre par cette installation et en mode de traitement sans combustion des résidus solides issus de la thermolyse, permet de faire le piégeage des métaux lourds dans la partie carbonnée des résidus solides issus de la thermolyse, principalement lors du traitement des boues de station d'épuration. Pour permettre son transport et sa mise en place aisée, I'installation, selon l' invention, est constituée, essentiellement par: B/ Une structure modulaire dont chaque module (1 à 8) comporte le moyen de réal isation de l'une des phases du traitement visé par l' installation de l' invention. Cette structure étant agencée pou être transportable par route comme moyen de préKrence ou tout autre moyen de transport et les organes de liaison par raccordements rapides aux modules amont et / ou aval. En d'autres terme, I' invention consiste à disposer, dans une structure modulaire compacte et transportable, non seulement les équipements nécessaires à chauffer les déchets présentant une granulométrie et une siccité contrôlées dans des conditions aptes à dissocier ces déchets. La dissociation se fait essentiellement en deux phases, respectivement gazeuse et solide et ce en quasi-absence d'oxygène, mais sous pression réduite, voire sous atmosphère gazeuse. L'invention consiste également à disposer aussi les équipements nécessaires à récupérer les phases gazeuse et solide pour les valoriser en produisant de l'énergie dans une chambre de combustion destinée à chauffer la vapeur qui alimente à son tour, un appareil de séchage préalable des déchets entrant en amont du réscteur. De préférence, cette installation, selon l'invention, comprend en outre, les équipements (8) nocessaires au traitement et à l'épuration des fumées extraites de l'installation, aux fins de respecter ies normes de rejet à l'atmosphère en vigueur. Dans l'installation objet de la présente invention, comme dans celle précitée connue par le document FR 97 05 426, la thermolyse, désignse également sous le terme de " pyroiyse ", est effectuée à une température comprise entre 400 et 1000 C, notament au voisinage de 500 C, avec une pression dans le réscteur de 500 à 40000 Pascals, de préférence 10000 Pascals en dessous de la pression atmosphérique. La durée de séjour des déchets dans le réacteur est de l'ordre de plusieurs dizaines de minutes, par exemple de l'ordre de quarante minutes. Dans cette installation, comme celle précitée déjà connue, les déchets à traiter peuvent être préparés pour présenter une granulométrie, une siccité et une consistance physique controlées, voire homogènes. De même, ils peuvent subir un séchage préalable destiné à abaisser la teneur de ces déchets en eau. Ce chauffage effectué dans une enceinte appropriée peut, selon leur nature être effectué de deux manière; à savoir direct ou indirect. Dans le séchage direct, ia masse des déchets est chauffée par une circulation d'air chaud ou de vapeur recyclée à partir du générateur caractéristique de l'invention ou d'air chaud recyclé depuis la chambre de combustion. Ce mode de séchage préalable est particulièrement approprié pour les déchets dont la fraction solide volatile (poussières) est faible. Lorsque l'on traite des boues de station d'épuration, il est préférable de procéder à un chauffage indirect, c'est à dire de chauffer l'enceinte par l'extérieur, tout en assurant un certain malexage destiné à brasser le produit pour augmenter la surface de contact avec l'air. Suivant une forme d'exécution particulière de l'invention, les modules assemblables et démontables, sont disposés de manière à assurer: - Un recyclage gravitaire des déchets en cours de séchage jusqu'à ce que le produit séché ainsi obtenu présente une siccité suffisante pour être traité dans le réscteur de thermolyse (2), - L'acheminement des buées et condensats de séchage par conduit gravitaire (35) vers la chambre de combustion (313 pour y être brulés, - L'acheminement des condensats de la vapeur alimentant le sécheur (13), par conduit gravitaire vers le générateur de production de la vapeur (34). Brève description des figures jointes Fig 1 est une vue de côté en élévation de cette installation; Fig 2 montre une vue de côté en élévation, le module comprenant la trémie de réception des déchets et les moyens de leur convoyage vers le module suivant de séchage; Fig 3 est une vue de côté en élévation montrant le module de séchage des déchets ou sécheur; Fig 4 est une vue de côté en élévation montrant le module comprenant une trémie tampon entre le sécheur et le réscteur de thermolyse; Fig 5 montre une vue de côté en élévation, le module comprenant le réacteur de thermolyse avec son sas d'entrée, son sas de sortie et moyens de convoyage associés; Fig 6 montre une vue de côté en élévation, le module comprenant les moyens d'extraction et de transfert des gaz depuis le réacteur jusqu'à la chambre de combustion Fig 7 est une vue de côté en élévation montrant un, module vide intercalé entre d'autres modules pour en faciliter l'accès; Fig 8 montre une vue de côté en élévation, la chambre de combustion des gaz de thermolyse et des buées ainsi que le générateur de production de vapeur; Fig 9 montre une vue de côté en élévation du module d'épuration des fumées. Manière de réaliser l'invention En se referant à la figure 1, la disposition des modules de (1) à (8) dans l'installation est représentée de manière conforme à l'invention, à savoir: - un niveau inférieur: module de (1) à (4) - un niveau supérieur: module de (5) à(8) Comme le montre notament la figure 2, le module (1) comprend les moyens de la réception des déchets à traiter par la trémie (9) et de pompage (10) et d'expédition vers le sécheur par tuyauterie (11). S Comme le montre la figure 1, la figure 3 et la figure 8, le module (5) comprend les moyens de séchage des déchets. Les déchets arrivent par la tuyauterie (11), rentrent par l'orrifice d'entrée tournant (12) placé au centre du sécheur rotatif (13). Le déchet avance dans ce sécheur puis est évacué du sécheur par l'orifice de sortie (14). Les condensats et les buées de séchage sont expédiés par pente naturelle par une tuyauterie (15) vers la chambre de combustion (31). Comme le montre notament la figure 1, la figure 4 et la figure 5, le module (6) comprend les moyens de stockage tampon des déchets séchés. Il est composé d'une entrée des déchets secs (16) alimenté par l'orifice de sortie des déchets du sécheur (14) d'une trémie tampon (17) vidangée par un extracteur (18) alimentant de façon régulière le réacteurdethermolyse(19). Comme le montre notament ia figure 1, la figure 4, la figure 5 et la figure 6, le module (2) comprend les moyens de thermolyse composé d'une arrivée des déchets secs par un conduit (20) reliant la trémie tampon et le sas d'entrée (21). Le sas d'entrée est vidangé par une vis d'archimède (22) alimentant par le haut le réacteur de thermolyse (19). Le réacteur de thermolyse est vidangé par le bas par une vis d'archimède (23) alimentant un sas de sortie (24). Le ses de sortie est vidangé par les vis d'archimède (25) et (26) qui convoyent les résidus solides issus de la thermoiyse vers un stockage en big beg ou en container pour être expédié vers une décharge. Les gazs issus de la thermolyse des déchets sortent du réacteur (19) par un conduit (27) situé en haut du réacteur de thermolyse pour être dirigés vers le groupe d'aspiration et d'extraction des gazs de thermolyse (28). Comme le montre notament la figure 1, la figure 6 et la figure 8, le module (3) comprend les moyens de l'extraction et le pompage de la fraction organique des déchets sous forme de gazs. Leur extraction et leur pompage se fait par le haut du réacteur de thermolyse par les conduits (27) et (29) et le groupe d'aspiration et d'extraction des gazs (28) qui les envoie par le conduit (30) dans la chambre de combustion (31). Comme le montre notament la figure 1, la figure 3, la figure 8 et la figure 9, Je module (4) comprend les moyens pour la combustion des gazs de thermolyse, des buées et des condensats de séchage ainsi que la production de vapeur pour assurer le séchage. Les gazs de thermolyse arrivent dans la chambre de combustion (31) par le conduit (30) pour y être brûlés. Les buées et les condensats de séchage des déchets viennent du sécheur (13) par un conduit (15) pour être brûlés dans la chambre de combustion (31). S Les gazs de combustion sont pompés par un aspirateur extracteur de fumées (32) et acheminés par un conduit (33) dans la générateur de production de vapeur (34) pour récupérer l'énergie contenue dans le gaz de combustion et produire de la vapeur. La vapeur produite par le générateur de vapeur (34) est acheminée vers le sécheur de déchets (13) par le conduit (35). Après récupération de l'énergie par le générateur de vapeur (34), les gazs refroidis partent par le conduit (36) dans le module de traitement des fumées (8). Comme le montre notament la figure 1, la figure 8 et la figure 9, le module (8) comprend les moyens de traiter les fumées. Le traitement des fumées est composé d'un réacteur de neutral isation (37) ou sont dosés et injectés les réactifs afin de neutral iser les particules nocives de ces fumées, un filtre (38) à manches ou céramique à décolmatage par contre pression fonctionnant à sec. une extraction (41) des résidus d'épuration de filtration avec leur évacuation vers l'extérieur, un aspirateur / extracteur (32) des fumées vers une cheminée (39) de rejet des gazs épurés, un système de contrôle des fumées rejetées vérifiant en continu le respect des normes de rejets à l'atmosphère (40). 8 2837495 Revendications 1. Installation pour le traitement par thermolyse des déchets comportant une fraction organique et présentant une granulométrie contrôlée et7 simultanément, pour la S valorisation de ces déchets comprenant essentiellement: - un module (1) de chargement et d'amenée des déchets à traiter, - un module (5) de séchage des déchets, - un module (2) réacteur de dissociation thermique sous pression réduite et à haute température ou de thermolyse, - un module (3) d'aspiration des gaz de thermolyse, - un module (4) de valorisation de 1'énergie récupérée dans la fraction organique du déchet traité, - un module (.8) de traitement des fumées. 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, les équi pements nécessai res au tra itement et à l' épuration des fumées extra ites de 1'7nstallation, aux fins de respecter les normes de rejet à 1'atmosphére en vigueur. 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (5) pour traiter les déchets de manière à ce qu'ils présentent une siccité suffisante. 4. Instatlation selon -I'ensemble des revendications précédentes caractérisées en ce qu'el.le co.mp.rend.un géné.rateur de uapeur (4) d.ont la vapeur est envoyée.dans le module de séchage (5). 5. Installation selon ltune quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que les modules assemblables et démontables, sont disposés de manière à assurer: - un recyclage gravitaire des déchets en cours de séchage jusqu'à ce que le produit séché ainsi obtenu présente une siccité suffisante pour être traité dans le réscteur de thermolyse (2), - I'acheminement des buées et condensats de séchage par conduit gravitaire (15) vers la chambre de combustion (4) pour y être brulés, 9 2837495 --I'acheminement-des condensats-de la vapeur alimentant le sécheur (5), par conduit gravitaire v.ers le générateur de productio.n d.e l.a vapeur (4). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que le module de séchage (5) est disposé au niveau supérieur de l'installation permettant ainsi le recyclage par gravité du déchet jusqu'à ce que le produit obtenu obti en ne un sicci té suffi ante pour le traitement par thermolyse. À 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les moyens pour récupérer la fraction gazeuse des déchets qui est collectée par le module d'extraction (3) sont disposés en partie supérieure du réacteur (2). 8. Installation selon l'une quelconq.ue d.es reve.ndications précédentes carac.té.risée en ce que les moyens pour récupérer la fraction solide des déchets sont disposés en partie inférieure du réacteur (2). 9. lnstallation selon -I'une que-lconque des revendications précédentes caractérisoes en Àce que des ryens sont prévus en partie-haute clu sécheur {13) pour acheminer les buées et condensats de séchage, par écoulement en pente naturelle, vers la chambre de combustion (31). 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour acheminer les gaz de la chambre de combustion (31) et la vapeur produite par le générateur de vapeur disposé au niveau inférieur de l'installation alimentant ie module de séchage (5) des déchets entrant. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte un module de traitement et épuration des fumées (8). 12. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle est caractérisée en ce que les sas sont choisis dans le groupe constitué