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RÉSUMÉ
Cet article décrit les différents procédés et équipements utilisés dans les traitements thermochimiques et visant à l’élimination ou la valorisation de la matière ou de l’énergie des déchets. La mise œuvre de ces technologies de destruction thermique impose au préalable des opérations de préparation et de mise en forme des déchets. Les procédés et leurs installations sont ensuite détaillés, citons les procédés d’incinération (oxydation totale), de pyrolyse (décomposition), de gazéification (transformation thermochimique).
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Gérard ANTONINI : Professeur, directeur du laboratoire UMR 6067 CNRS -Génie des procédés industriels à l’Université de Technologie de Compiègne - Directeur scientifique du GIE Procedis (UTC/Ineris )
INTRODUCTION
Les processus thermochimiques, intervenant dans les opérations visant au traitement thermique des déchets et effluents industriels, ont été décrits dans l’article Processus . Ces processus sont mis en œuvre dans différents procédés et équipements, visant à l’élimination et/ou la valorisation matière/énergie des déchets, décrits dans le présent article.
D’une façon générale, ces procédés et technologies associées imposent, avant traitement, une préparation préalable des déchets à traiter plus ou moins poussée. Les procédés mis en œuvre sont soit des procédés d’oxydation totale (incinération ou oxydation en voie humide), soit des procédés de décomposition et/ou de transformation thermochimique (pyrolyse ou gazéification), imposant différents modes de récupération/valorisation de l’énergie calorifique libérée. Les procédés visant au traitement des effluents gazeux et résidus ultimes sont également décrits.
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2. Procédés d’incinération
Plusieurs technologies sont actuellement disponibles en ce qui concerne les procédés d’incinération des déchets solides : les fours à grilles, les fours tournants et/ou oscillants et les fours à lit fluidisé, dense, rotatif ou circulant.
À ces procédés, il faut adjoindre les installations de co-incinération, dans lesquelles les déchets sont essentiellement :
-
brûlés en présence d’un co-déchet, par exemple boues/déchets industriels solides ;
-
utilisés en tant que combustible d’appoint ;
-
traités thermiquement en vue de leur élimination par combustion simultanée dans la charge d’un procédé industriel de transformation matière et/ou énergie, de type cimentier par exemple.
2.1 Fours à grilles
Dans ce type de four (figure 1), la combustion des déchets a lieu sur un support mobile, en général une grille, constituée soit de barreaux (mouvements de translation du déchet), soit de rouleaux (mouvements de rotation), et/ou de gradins. Les fumées produites sont extraites, en partie haute, vers une enceinte verticale équipée de réfractaires, couplée ou non à une chaudière de récupération.
Les éléments de la grille (barreaux, rouleaux) forment un ensemble de pièces mobiles animées de mouvements alternatifs, permettant l’avancement des déchets, ainsi que leur brassage continuel. Cette grille est soit inclinée (type plan unique pour la grille Martin/CNIM, ainsi que pour la grille Von Roll, et type à gradins pour la grille Volund), soit horizontale (type grille ABB), limitant ainsi les processus de dévalement des déchets le long de la grille [27].
L’épaisseur de la couche de déchets est contrôlée (250-350 kg/m2 de surface de grille/h), afin d’éviter le contact de la flamme avec les barreaux.
L’air primaire de combustion, en excès, est soufflé sous la grille, de façon uniforme ou étagée, via des caissons de distribution. Ce mode d’aération permet non seulement le refroidissement de la grille, mais aussi une aération poussée des déchets en cours de combustion. Cet air peut être préchauffé, afin d’améliorer le rendement global de la combustion, et ce à l’aide d’un échangeur (réchauffeur d’air) disposé en aval du foyer, sur...
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Procédés d’incinération
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MENARD (L.) - Les explosifs occasionnels. - Ed. Tec & Doc. Lavoisier, Paris (1987).
-
(2) - SUSUKI (T.) - Empirical relationship between lower flammability limits and standard enthalpies of combustion of organics compounds. - Fire and Materials, 18, p. 333 (1994).
-
(3) - TEWARSON (A.) - Flammability parameters of materials. - J. of Fire Sciences, 12, p. 329 (1994).
-
(4) - KHAN (M.-M.), BRANDAO (A.-O.) - Method of testing the spray flammability of hydraulic fluids. - SAE Trans., 101, no 2, p. 600 (1992).
-
(5) - NIESSEN (W.-R.) - Combustion and incineration processes. - Ed. Marcel Dekker, New York (1978).
-
(6) - LORENZETTO (G.-E.), LEFÈVRE (A.-H.) - Measurements of drop size on a plain air-blast atomizer. - AIAA J., 15, no 7, p. 1006 (1977).
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...
ANNEXES
Babcock & Wilcox Volund APS
Brightstar Environmentalhttp://www.brightstarenvironmental.com
BTG Biomass Technology GroupCarbona CorporationCarbo-VCompact PowerEbara CorporationEnergy Gasification TechnologiesEnerkem Technologies Inc.Faculty of Engineering Technology, Laboratory of Thermal Engineering (PyRos)FercoFoster Wheeler Energia OyIndustries d’Ube LtdLurgi (CFB)http://www.lurgi.com/deutsch/index1.html
Nippon Steel CorporationNoellOkadora Co. LtdPRM Energy Systems Inc.Resorption Canada LtdShell...
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