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RÉSUMÉ
Le traitement thermique des déchets et des effluents industriels utilise différents processus de transformation thermochimique de la matière et de l’énergie. Un prétraitement peut préparer les déchets aux traitements. Puis les traitements en eux-mêmes reposent sur l'inflammation, l'oxydation, la pyrolyse, la solvolyse ou la gazéification. Ces traitements sont à l’origine de divers produits de transformation, à traiter avant rejet à l’atmosphère.
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Gérard ANTONINI : Professeur, Directeur du laboratoire UMR 6067 CNRS : Génie des procédés industriels à l’Université technologique de Compiègne - Directeur scientifique du GIE Procedis (UTC/Ineris)
INTRODUCTION
Le traitement thermique des déchets et effluents industriels repose sur différents processus de transformation thermochimique de la matière et de l’énergie. Ces processus mettent en œuvre des transferts de masse et de chaleur, associés à la réactivité de la matière à traiter dans les différents environnements réactionnels créés soit pour l’oxydation, la pyrolyse ou la gazéification de leur fraction organique, soit pour la fusion des résidus minéraux formés. Ils sont à l’origine de divers produits de transformation, à traiter avant rejet à l’atmosphère.
Ces processus thermochimiques sont mis en œuvre dans des procédés et équipements visant à l’élimination et/ou la valorisation matière/énergie des déchets ; ceux-ci seront décrits dans l’article
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2. Processus d’inflammation/ combustibilité des déchets
Des gaz ou des vapeurs peuvent être émis par :
-
les liquides (pression de vapeur saturante à la température ambiante, ou bien vaporisation par chauffage) ;
-
les solides (gaz émis lors de la dégradation thermique du solide par chauffage).
En présence d’air, ces gaz ou vapeurs peuvent conduire à l’apparition de mélanges air/gaz inflammables [20]:
-
soit en présence d’une source extérieure d’énergie (flamme pilote, étincelle…) dans le mélange ;
-
soit en l’absence d’apport d’énergie complémentaire : c’est le processus d’auto-inflammation, qui nécessitera des températures plus élevées, afin de permettre un emballement réactionnel des réactions d’oxydation.
-
Lorsque des gaz sont émis par un processus de type évaporation, vaporisation, ou par réaction chimique ou thermochimique, à partir d’un substrat liquide ou solide, ils peuvent former, au voisinage du substrat, un mélange combustible avec l’air, c’est‐à‐dire un mélange correspondant à au moins 50-55 % de la proportion stœchiométrique nécessaire à la combustion complète du composé gazeux, à pression atmosphérique et, en présence d’une source localisée de chaleur. Un tel mélange, à sa concentration seuil minimale, est dit à sa limite inférieure d’inflammabilité L i .
Si le processus d’enrichissement en gaz se poursuit, l’atmosphère devient localement sous stœchiométrique et il y a arrêt des conditions de propagation de la flamme. Ce seuil maximal de concentration est désigné par la limite supérieure d’inflammabilité L s . Il correspond à trois ou quatre fois la concentration stœchiométrique dans l’air.
Ces deux concentrations de mélange dans l’air définissent l’intervalle d’inflammabilité du mélange (L i –L s ). Elles sont, en général, exprimées en pourcentage volumique (%) du volume d’air dans des conditions normales.
Une corrélation détaillée [2] entre la limite inférieure d’inflammabilité
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