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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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3. Procédés d’oxycombustion
Ces procédés, appliqués en traitement thermique des déchets, sont des procédés d’incinération basés sur l’utilisation d’air enrichi (O2 > 21 %), ou bien d’oxygène pur en tant que gaz comburant dans le processus de combustion du déchet.
La réduction ou la suppression du ballast azote du comburant permet une diminution plus ou moins importante du volume effectif des fumées générées en combustion. Celui‐ci peut passer de 6 500-7 500 Nm3/t à 2 500-5 000 Nm3/t suivant le degré d’enrichissement en oxygène du comburant, par rapport à l’air standard, entraînant une réduction du volume des installations de traitement thermique et des dispositifs avals de traitement des fumées, à temps de séjour identique. Cette réduction de taille peut être mise à profit pour la réalisation d’unités mobiles de traitement d’effluents industriels.
De plus, l’augmentation de la pression partielle en oxygène du comburant améliore les cinétiques de combustion (proportionnellement à la racine de la concentration en O2 ), permettant la combustion de déchets à très faibles teneurs en matière volatiles, difficilement inflammables, tels que les suies, graphite contaminé, catalyseurs usagés… ainsi que, d’une manière générale, une stabilisation des pieds de flamme de déchets à faibles PCI, et une réduction des imbrûlés carbone dans les résidus de traitement thermique des déchets.
La réduction ou la suppression du ballast azote du comburant est accompagnée d’une augmentation de la température de combustion, participant ainsi à l’amélioration des vitesses de combustion. Ceci entraîne également une augmentation de la température des fumées, et donc des rendements de récupération thermique.
Le degré d’enrichissement à utiliser dépend essentiellement du PCI des déchets à traiter et de leur taux de matières volatiles, ainsi que du niveau de température de destruction des espèces récalcitrantes (DRE) contenues dans les déchets.
Ainsi, des déchets ou effluents à très faibles PCI (< 3 000-4 500 kJ/kg) peuvent être incinérés à l’air enrichi (75 % < O2 < 90 %) à des températures conventionnelles (900-1 000 oC), sans nécessité...
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Procédés d’oxycombustion
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - SUSUKI (T.) - Empirical relationship between lower flammability limits and standard enthalpies of combustion of organics compounds. - Fire and Materials, 18, p. 333 (1994).
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(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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