BE1008915A3 - Procede et dispositif de sechage de boues de clarification mecaniquement presechees. - Google Patents

Abstract

Procédé de séchage de boues mécaniquement préséchées dans un séchoir dont les gaz d'échappement sont divisés en deux courants partiels, dont le premier est chauffé à la température de décomposition des gaz organiques provoquant des odeurs en passant par un échangeur de chaleur puis un brûleur, les gaz d'échappement de ce dernier étant divisés en deux courants partiels, l'un d'eux étant dégagé dans l'atmosphère et l'autre refroidi dans un condenseur, le deuxième courant partiel étant brûlé avec les gaz du condenseur de façon à permettre un ajustement des données caractéristiques souhaitées des gaz d'échappement de cette dernière combustion.

Description

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   "Procédé et dispositif de séchage de boues de clarification mécaniquement préséchées". 



   La présente invention concerne un procédé et un dispositif    de séchage   économique et sans odeur de boues de clarification mécaniquement préséchées. 



   Les boues de clarification sont le résidu solide, obtenu en grande quantité au cours de la clarification d'eaux usées, en particulier des eaux usées communales. 



   Par sa teneur en substances organiques, combustibles, elles peuvent être utilisées comme combustible de coût favorable. Pour cela elles doivent être séchées. Cela se produit généralement en deux étapes. 



  Dans la première étape, les boues sont aussi largement que possible mécaniquement déshydratées, notamment dans des filtres-presses. Dans la deuxième étape, les boues sont ensuite thermiquement séchées. La présente invention concerne un perfectionnement économique du séchage thermique. 



   Au cours de celui-ci il faut veiller à ce que des boues séchées, sous forme de poussières, ne puissent former avec l'air un mélange explosif. Par conséquent, des mesures de sécurité concernant la protection contre l'explosion sont à prévoir. Celles-ci consistent en particulier en ce que la teneur en   O2   est maintenue en dessous de limites connues dans le circuit de séchage. Ces limites dépendent de la température à laquelle des gaz chauds pénètrent dans le séchoir. 



   En ce qui concerne le séchoir on connaît différentes formes de construction. On utilise fréquem- 

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 ment des séchoirs à tambour rotatif à l'aide desquels l'invention va être décrite. 



   Les boues mécaniquement préséchées, par exemple sous la forme de gâteaux de filtration, sont amenées au séchoir à tambour, à la même extrémité que le gaz chaud de séchage. 



   Pour obtenir la rentabilité la plus élevée, on recherche des températures d'entrée aussi élevées que possible pour le gaz de séchage. Les teneurs en   O2   admissibles du gaz de séchage dépendent à leur tour de cela. Comme coordinations de ce genre on peut citer par exemple : - gaz de séchage :   650 C,   teneur en   O2 : 6 %,   - gaz de séchage :   450 C,   teneur en   O2 : 10 %.   



   Plus la température du gaz de séchage est élevée, plus faible est la quantité du gaz de séchage nécessaire pour l'évaporation d'une quantité d'eau déterminée dans le séchoir. Certes cela augmente la rentabilité, mais cela a pour conséquence que, une fois l'évaporation effectuée, la fraction de vapeur d'eau ainsi formée est d'autant plus élevée dans le gaz d'échappement du séchoir que la température de séchage est plus élevée et que le courant volumique du gaz du séchoir est plus petit. 



   Etant donné la fraction de vapeur d'eau plus élevée, le point de rosée et la pression partielle de la vapeur d'eau dans le gaz d'échappement du séchoir augmentent. Plus ceux-ci sont élevés, plus le séchage est entravé. Certes, on pourrait éviter cette entrave par le fait qu'on élève de manière correspondante la température de sortie du séchoir, par exemple à   120-140 C.   Cependant cela donne un produit de séchage de température analogue. D'une manière correspondante, le danger d'auto-inflammation croît dans les appareils montés en aval du séchoir, par exemple des filtres ou des silos. Ici, pour des raisons de sécurité, des 

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 limites sont donc posées au niveau de température et avec cela à la rentabilité. 



   Un pas essentiel en direction d'une rentabilité élevée est réalisé suivant l'invention par le procédé décrit ci-après. 



   Le procédé suivant l'invention va être expliqué dans la suite à l'aide de deux exemples de réalisation. 



   L'un des exemples de réalisation est représenté sur la figure 1. 



   Les boues de clarification préséchées 1 sont amenées d'une manière connue à un séchoir 2 où on obtient partiellement des grenailles, celles-ci étant fragmentées en poussière dans le broyeur 3. Par les gaz d'échappement du séchoir la poussière est guidée vers le séparateur de poussière 4 à environ 1100C et, en tant que produit final 5, elle est amenée à son utilisation comme combustible. 



   Les gaz d'échappement dépoussiérés quittent le dépoussiéreur 4 à environ   105 C,   et ils sont répartis dans les courants partiels 6 et 9. Le courant partiel 6 est amené à une chambre de combustion 7 dans laquelle du combustible 8 est brûlé avec une quantité d'air ici non représentée. L'autre courant partiel 9 est amené à un échangeur de chaleur 10 où il est préchauffé aussi largement que possible à proximité de la température à laquelle les gaz organiques provoquant les odeurs se décomposent thermiquement dans le gaz d'échappement. Dans le présent exemple, on applique 9000C comme température de décomposition. D'une manière correspondante, le courant partiel 9 est, dans le présent exemple, chauffé à 8000C dans l'échangeur de chaleur 10.

   Avec cette température, il pénètre dans la chambre de combus- 
 EMI3.1 
 tion 11 où, par combustion du combustible 12, et de la quantité d'air correspondante ici non représentée, il est chauffé à 9000C. Avec cette température, le courant 

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 partiel 9 pénètre à nouveau dans l'échangeur de chaleur 10 par l'intermédiaire d'un conduit de retour, conjointement aux gaz d'échappement de la combustion de la chambre de combustion 11. Après la sortie de l'échangeur de chaleur 10, le courant partiel 9 est à son tour divisé en deux courants partiels 13 et 18. Le courant partiel 18 est le gaz d'échappement de l'installation et il est guidé vers la cheminée à environ   200 C,   sans odeur et dépoussiéré.

   La quantité de gaz d'échappement 18 se compose des gaz d'échappement de la combustion des combustibles 8 et 12, contenant l'excès d'air, y compris la quantité de vapeur d'eau libérée dans le séchoir 2, et déduction faite de la quantité de vapeur d'eau 16 soutirée sous forme liquide dans le condenseur 14 décrit ci-après et y compris les autres quantités d'air entré accidentellement de l'extérieur dans le processus et les autres quantités de gaz. 



   Le courant partiel 13 subsistant ainsi est amené à un condenseur 14 dans lequel une partie de l'humidité du séchage est condensée en eau liquide à l'aide d'eau froide 15. Ce produit de condensation quitte, conjointement à l'eau froide 15, le condenseur 14 sous la forme d'une quantité d'eaux usées 16. Les gaz d'échappement 17 subsistants, refroidis et maintenant contenant peu de vapeur d'eau quittent le condenseur à par exemple   450C   et, par approximation, avec un point de rosée identique et ils sont amenés à la chambre de combustion 7 dans le but d'ajuster la température finale et le point de rosée des gaz chauds 19 sortant de la chambre de combustion 7.

   Dans le présent exemple, ceux- 
 EMI4.1 
 ci quittent la chambre de combustion 7 à 650 C, avec une teneur en O2 de 6 % et un point de rosée de 650C et ils sont amenés comme milieu de chauffage au séchoir 2, par l'intermédiaire d'un conduit de retour. 

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   Dans le cas d'autres teneurs en   O2   d'autres températures du gaz chaud 19 peuvent conformément être ajustées, comme expliqué précédemment. 



   Une autre variante du procédé suivant l'invention est représentée sur la figure 2. 



   Les références sont identiques à celles de la figure 1. La différence par rapport à la figure 1 réside uniquement dans le fait que le courant partiel 9 sortant de l'échangeur de chaleur 10 à 8000C est amené à la chambre de combustion 7. 



   La raison de cette mesure est que la puissance de chauffage de la chambre de combustion 7 est toujours un multiple de celle de la chambre de combustion 11 et qu'on a donc une flamme conformément plus grande dans la chambre de combustion 7. Si, à présent, le courant partiel 9 préchauffé à   800 C   est mis en contact avec cette flamme, les éléments organiques des gaz d'échappement du séchoir, qui provoquent les odeurs des gaz d'échappement du séchoir, adsorbent avantageusement le rayonnement de la grande flamme dans la chambre de combustion 7. 



   Sous l'incidence du rayonnement thermique de la grande flamme dans la chambre de combustion 7, les molécules d'hydrocarbure à longue chaîne provoquant les odeurs des gaz d'échappement se décomposent, ce qui permet d'éviter les odeurs. Cette mesure est très efficace parce que les autres gaz d'échappement du séchoir n'adsorbent que dans une faible mesure la chaleur de rayonnement, c'est-à-dire CO2 et H2O, tandis que les molécules organiques à longue chaîne absorbent totalement le rayonnement thermique et se décomposent aussitôt. 



   Du point de vue de la construction, l'amenée du courant partiel 9 à la grande flamme dans la chambre de combustion 7 est produite de telle façon que le courant partiel 9 soit guidé autour de la grande flamme 

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 de la chambre de combustion 7 comme un écoulement de type annulaire. 



   A la chambre de combustion 7 est ici également amené le courant partiel 13 auquel l'humidité a été prélevée dans le condenseur 14 par injection d'eau froide 15, dans le présent exemple par refroidissement à   45 C.   



   Une quantité de gaz chaud correspondant au courant partiel 9 est à nouveau prélevée de la chambre de combustion 7 à 9000C et elle est amenée à l'échangeur de chaleur 10 par un conduit de retour, comme sur la figure 1. 



   La mise en oeuvre du procédé suivant la figure 1 offre l'avantage d'une conduite plus simple du processus, tandis que, dans la forme de réalisation suivant la figure 2, la chambre de combustion 11 est économisée et les pertes de chaleur de la combustion du combustible 12 sont évitées. 



   Pour la mise en oeuvre du procédé, cela ne dépend pas du type de construction des différents appareils. Ainsi, le condenseur 14 peut fonctionner avec la fine atomisation de l'eau froide 15, avec un garnissage de corps de remplissage ou avec des surfaces d'échange thermique. 



   Des mesures de détail conformes à l'état de la technique peuvent aussi servir à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Par exemple une petite partie du courant partiel 13 ou 17 peut être amenée au séchoir 2 comme gaz d'arrêt, pour éviter aux organes d'étanchéité des éléments de construction rotatifs la pénétration d'air atmosphérique ou la sortie de gaz d'échappement à mauvaise odeur. 



   L'installation peut aussi être pourvue des éléments de construction courants de la protection contre l'explosion, par exemple de clapets de détente. 

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   La chambre de combustion 7 peut, à l'arrêt de l'installation, être utilisée pour ce que l'on appelle l'inertisation à l'arrêt. Comme l'installation globale est plus ou moins remplie d'une fine poussière sèche et par conséquent susceptible d'une explosion, il est nécessaire de maintenir le contenu gazeux de l'installation, les réservoirs et les conduits, à une teneur en   O2   inférieure à une limite critique, très souvent de 10 %, et à une température supérieure au point de rosée, pour éviter la condensation d'eau liquide. 



   Dans ce but, le ventilateur, ici non représenté, qui produit la circulation du contenu gazeux de l'installation tourne au débit minimal. La chambre de combustion 7 fonctionne avec un débit conformément très faible du combustible 8, simplement le fonctionnement du brûleur d'allumage, ici non représenté, du combustible 8 suffisant selon la grandeur de l'installation. Pour redémarrer l'installation, du combustible 8, la quantité d'air de combustion ici non représentée, correspondante et les autres gaz en circulation sont augmentés par une ouverture contrôlée des organes de réglage et respectivement une augmentation du nombre de tours du ventilateur, et cela de manière continue jusqu'à l'état de fonctionnement, les limites en 02 correspondant à chaque température étant respectées.

   De cette manière, une transition sûre, totalement inerte, de l'état d'arrêt à celui de fonctionnement est possible. 



   Le procédé prescrit peut avantageusement être utilisé économiquement également pour le séchage d'autres boues, par exemple pour les boues résiduaires de l'industrie papetière.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage économique et sans odeur de boues de clarification mécaniquement préséchées et de produits analogues, caractérisé par les étapes suivantes : un séchage thermique des boues de clarification (1) à l'aide d'un gaz d'échappement du processus, éventuellement un broyage des boues de clarification thermiquement séchées, une séparation des particules de boues de clarifiation (5) et du courant de gaz d'échappement du processus, un partage du courant de gaz d'échappement du processus, libéré des particules de boues de clarification, en des premier et deuxième courants partiels (6, 9), un préchauffage du premier courant partiel (9)

   dans un échangeur de chaleur à une température qui est au maximum de 2000C en dessous de la température de décomposition des fractions organiques provoquant les odeurs du gaz d'échappement du processus, avantageusement à une température de 800 C, un chauffage du premier courant partiel préchauffé dans un premier brûleur par la combustion d'un combustible, à la température de décomposition des fractions organiques provoquant les odeurs du gaz d'échappement du processus, avantageusement à environ 900 C, un retour des gaz d'échappement de combustion dans l'échangeur de chaleur, un partage du courant de gaz d'échappement quittant l'échangeur de chaleur en des troisième et quatrième courants partiels (13,18), un dégagement du quatrième courant partiel (18) sous la forme de gaz d'échappement dans l'atmosphère,

   <Desc/Clms Page number 9> un refroidissement du troisième courant partiel (13) dans un condenseur et une condensation d'une partie de la vapeur d'eau contenue dans ce dernier, une introduction du troisième courant partiel (17) refroidi dans un deuxième brûleur dans lequel le deuxième courant partiel (9) est également introduit, et un chauffage par la combustion d'un combustible, et un retour des gaz d'échappement de combustion du deuxième brûleur sous la forme de gaz d'échappement du processus pour le séchage thermique des boues de clarifiction, procédé dans lequel le deuxième courant partiel (6) amené au deuxième brûleur et le troisième courant partiel (17) refroidi sont mesurés, en tenant compte de leur température,

   de façon que le gaz d'échappement du processus formé présente des données caractéristiques prédéterminées en ce qui concerne la température, la EMI9.1 teneur en O2 et le point de rosée, de préférence une température de 650 C, une teneur en O2 de 6 % et un point de rosée de 65 C.
2. 2. Procédé de séchage économique et sans odeur de boues de clarification mécaniquement préséchées et de produits analogues, caractérisé par les étapes suivantes : un séchage thermique des boues de clarification (1) à l'aide d'un gaz d'échappement de processus, éventuellement un broyage des boues de clarification thermiquement séchées, une séparation des particules de boues de clarification (5) et du courant de gaz d'échappement du processus, un partage du courant de gaz d'échappement du processus, libéré des particules de boues de clarification, en des premier et deuxième courants partiels (6, EMI9.2 9), <Desc/Clms Page number 10> un préchauffage du premier courant partiel (9)

   dans un échangeur de chaleur à une température qui est au maximum de 2000C en dessous de la température de décomposition des fractions organiques provoquant les odeurs du gaz d'échappement du processus, avantageusement à une température de 800 C, un partage du courant partiel quittant l'échangeur de chaleur en des troisième et quatrième courants partiels (13,18), un dégagement du quatrième courant partiel (18) sous la forme d'un gaz d'échappement dans l'atmosphère, un refroidissement du troisième courant partiel (13) dans un condenseur et une condensation d'une partie de la vapeur d'eau qu'il contient, une introduction du premier courant partiel préchauffé, du deuxième courant partiel (6) et du troisième courant partiel refroidi (17)

   dans un brûleur et un chauffage de ceux-ci par rayonnement thermique à la température de décomposition des fractions organiques provoquant les odeurs du gaz d'échappement du processus, avantageusement à environ 900 C, un retour d'un courant partiel chauffé à la température de décomposition depuis le brûleur dans l'échangeur thermique, et un retour des gaz d'échappement de combustion du brûleur comme gaz d'échappement du processus pour le séchage thermique des boues de clarification, procédé dans lequel le deuxième courant partiel (6) amené au brûleur et le troisième courant partiel (17) refroidi sont mesurés, en tenant compte de leur température, de façon que le gaz d'échappement du processus formé présente des données caractéristiques prédéterminées en ce qui concerne la température,

   la teneur en O2 et le point de rosée, de préférence une température de 650oC, une teneur en O2 de 6 % et un point de rosée de 65OC. <Desc/Clms Page number 11>
3. 3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le troisième courant partiel (13) est refroidi dans le condenseur (14) par de l'eau froide injectée (15).
4. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une partie du troisième courant partiel (13) est utilisée comme gaz d'arrêt pour des éléments de construction rotatifs du séchoir (2) ou pour le broyeur (3).
5. 5. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le premier courant partiel (9) est introduit dans le brûleur autour des flammes du brûleur (7 ; 11) sous une forme annulaire.
6. 6. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par son utilisation pour d'autres boues à sécher que des boues de clarification.
7. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par un séchoir thermique (2) présentant un dispositif d'alimentation pour les boues de clarification (1), auquel un gaz d'échappement du processus est amené comme source thermique, et un dispositif de transport pour les boues de clarification séchées, un séparateur (4) pour séparer le produit final séché des gaz d'échappement du processus, un dispositif pour partager le gaz d'échappement du processus, libéré des particules de boues de clarification, en des premier et deuxième courants partiels (9, 6), un échangeur de chaleur (10) pour préchauffer le premier courant partiel (9) du courant de gaz d'échappement du processus, libéré des particules de boues de clarification, un premier brûleur (11) pour brûler du combustible (12)

   avec de l'air et avec un apport du courant partiel préchauffé (9), les gaz d'échappement du premier brûleur <Desc/Clms Page number 12> (11) étant guidés en contre-courant à travers l'échangeur de chaleur, un dispositif pour partager les gaz d'échappement, refroidis dans l'échangeur de chaleur (10), du premier brûleur (11) en des troisième et quatrième courants partiels (13,18), un dispositif pour dégager le quatrième courant partiel (18) dans l'atmosphère comme gaz d'échappement, un condenseur (14) pour le refroidissement du troisième courant partiel (13) des gaz d'échappement, sortant de l'échangeur de chaleur, du premier brûleur (11), un deuxième brûleur pour brûler un combustible (8) avec de l'air, auquel sont amenés le deuxième courant partiel (6) et le courant partiel refroidi (17) issu du condenseur (14),

   et un conduit de retour qui amène au séchoir thermique (1) les gaz d'échappement du deuxième brûleur sous la forme de gaz d'échappement du processus, et des dispositifs pour l'ajustement du deuxième courant partiel (6) amené au deuxième brûleur (7) et du troisième courant partiel refroidi (17), en tenant compte de leur température, de façon que le gaz d'échappement du processus formé présente des données caractéristiques prédéterminées concernant la température, la teneur en O2 et le point de rosée, de préférence une température de 650 C, une teneur en O2 de 6 % et un point de rosée de 65 C.
8. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 2, caractérisé par un séchoir thermique (1) pour le séchage des boues de clarification (1) à l'aide d'un gaz d'échappement du processus, un séparateur (4) pour séparer les particules de boues de clarification (5) et le courant de gaz d'échappement du processus, <Desc/Clms Page number 13> un dispositif pour le partage des gaz d'échappement du processus, libérés des particules de boues de clarification, en des premier et deuxième courants partiels (9,6), un échangeur de chaleur (10) pour préchauffer le premier courant partiel (9) au moyen d'un courant de gaz chaud guidé en contre-courant, un dispositif pour partager le courant de gaz chaud, refroidi dans l'échangeur de chaleur (10), en des troisième et quatrième courants partiels (13,18),

   un dispositif pour dégager le quatrième courant partiel (18) dans l'atmosphère sous la forme de gaz d'échappement, un condenseur (14) pour refroidir le troisième courant partiel (13) et pour condenser une partie de la vapeur d'eau qu'il contient, un brûleur (7), dans lequel un combustible (8) est brûlé avec de l'air et où le premier courant partiel préchauffé, le deuxième courant partiel (6) et le troisième courant partiel refroidi (17) sont amenés et sont chauffés à l'intérieur par rayonnement thermique à la température de décomposition des fractions organiques, provoquant les odeurs, du gaz d'échappement du processus, un conduit de retour pour recycler un courant partiel, chauffé à la température de décomposition et provenant du brûleur (7), dans l'échangeur de chaleur (10) à titre de courant de gaz chaud,

   et un conduit de retour pour recycler les gaz d'échappement de la combustion du brûleur (7) dans le séchoir thermique (2) à titre de gaz d'échappement du processus pour le séchage thermique des boues de clarification (1), et des dispositifs pour ajuster le deuxième courant partiel (6) amené au brûleur (7) et le troisième courant partiel refroidi (17) en tenant compte de leur tempéra- <Desc/Clms Page number 14> ture de façon que le gaz d'échappement du processus formé présente des données caractéristiques prédéterminées en ce qui concerne la température, la teneur en 02 et le point de rosée, de préférence une température de 650 C, une teneur en 02 de 6 % et un point de rosée de EMI14.1 65OC.
9. 9. Dispositif suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'un broyeur (3) pour fragmenter les boues de clarification est agencé entre le séchoir thermique (2) et le séparateur (4).
10. 10. Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le premier courant partiel préchauffé est amené à un dispositif de mélange du brûleur (12 ; 7) qui introduit le courant partiel sous forme annulaire autour d'une flamme brûlant dans le brûleur (12 ; 7) et parallèlement à celle-ci dans la chambre de combustion du brûleur.