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Unité de traitement de CDD avec la technologie de la Pyrolyse CDD = Combustible Dérivé de Déchets Pyrolyse = Procédé chimique et physique de transformation.

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Présentation au sujet: "Unité de traitement de CDD avec la technologie de la Pyrolyse CDD = Combustible Dérivé de Déchets Pyrolyse = Procédé chimique et physique de transformation."— Transcription de la présentation:

1 Unité de traitement de CDD avec la technologie de la Pyrolyse CDD = Combustible Dérivé de Déchets Pyrolyse = Procédé chimique et physique de transformation moléculaire provoqué par un apport dénergie thermique et mécanique dans un environnement sans oxygène 1

2 Technologies pour le traitement de CDD actuellement disponibles Technologies à Combustion Directe : Incinérateurs avec différentes typologies de chambres de combustion et de combustibles pour assurer la combustion du CDD avec des températures supérieures aux températures de formation de la dioxine et avec des filtres à lixiviat plus ou moins sophistiqués Technologies à Combustion Indirecte: Réacteurs où sont effectués des procédés thermochimiques qui transforment le CDD en dautres substances gazeuses, liquides ou solides. La combustion seffectue sur ces nouvelles substances. Les technologies se basent sur les principes de la gazéification, de la pyrolyse et de la torche à plasma 2

3 Concept théorique Si les molécules complexes qui composent la biomasse, CDD y compris, sont réchauffées et agitées, elles se trouvent dans des conditions dinstabilité. Si des atomes doxygène sont présents, ceux-ci arrachent des atomes de ces molécules, et émettent de lénergie: Procédé de Combustion En absence doxygène, les grandes molécules se cassent successivement en molécules plus petites, jusquà arriver à des molécules plus élémentaires comme les molécules des éléments primaires (C, H, O, N) ou de gaz légers (CH 4, CO, CO 2, H 2 O): Procédé de Pyrolyse Dans la pyrolyse, nous avons aussi une émission dénergie inférieure à celle de la combustion, mais suffisante pour maintenir le procédé en fonctionnement. Le procédé seffectue dans un environnement fermé et imperméable à lextérieur dans lequel ne rentre que la biomasse. 3

4 Application technologique Lunité que nous vous proposons applique ce concept en insérant la biomasse à lintérieur dun réacteur étanche et en remélangeant le matériau, au moyen de vis transporteuses, dans un environnement sous pression à une température comprise entre 500º et 600º. La rupture des molécules est poussée pour obtenir un produit final gazeux et un solide. La vitesse des vis transporteuses (donc le temps de permanence), la pression et la température sont les variables de procédé contrôlées pour obtenir le résultat désiré. Une série de capteurs en mesure de travailler dans un environnement similaire transmettent des informations pour contrôler le procédé aussi bien en mode automatique que manuel. 4

5 Résultat du procédé pyrolytique Un ensemble définit techniquement comme gaz de synthèse se forme dans le réacteur, il est composé dun mélange de méthane, dhydrogène, de vapeur deau, danhydride de carbone, de monoxyde de carbone, dhydrocarbures gazeux et dun résidu de petites parties solides composé de plus de 80% de carbone et pour le reste composé datomes de métaux et dautres substances lourdes. Les substances gazeuses sont filtrées en séparant les combustibles des matériaux inertes et sont envoyées à la chambre de combustion pour produire de la vapeur, à partir de laquelle sera produite lénergie électrique et thermique. A la fin du procédé, les substances solides sont extraites du réacteur et immédiatement placées au contact de loxygène de lair. La poussière de carbone incandescente senflamme à plus de 1.100º en dissolvant les autres substances, mais avant que la réaction de combustion ne puisse se produire, on fait tomber le mélange incandescent dans une cuve de refroidissement, où le composé se vitrifie (phénomène analogue à la lave volcanique lorsquelle rentre en contact avec la mer). Ce composé est pratiquement une roche comme le basalte. 5

6 Quont-ils en commun ? En termes de traction, de force motrice, que peuvent avoir en commun un canot à rames, un bateau à voiles et un yacht à moteur ? Absolument rien, et pourtant tous flottent et naviguent! Exactement comme il est erroné dassimiler la pyrolyse, la gazéification et la thermovalorisation; pourtant toutes ces technologies éliminent des déchets (ou leurs dérivés comme le CDD) et produisent de lénergie! 6

7 Pyrolyse et gazéification (1) Premièrement, pour ne pas confondre: La gazéification est un procédé similaire, même sil nest pas égal à la pyrolyse et est utilisé pour extraire de lénergie à partir de la biomasse, cest-à-dire à partir dune source dénergie renouvelable. La regazéification est le procédé avec lequel le gaz, appartenant aux combustibles fossiles et donc, source dénergie non renouvelable, est ramené à létat gazeux (pour le transporter, il est amené à létat liquide). 7

8 Pyrolyse et gazéification (2) La différence fondamentale entre la pyrolyse et la gazéification est lapport doxygène (ou vapeur deau). La pyrolyse seffectue en labsence totale doxygène. La gazéification prévoit un apport doxygène mesuré et contrôlé. Quest-ce que cela signifie? Dans la pyrolyse, les atomes de C se combinent uniquement avec les quelques atomes de H et de O présents dans les formules du matériau émis dans le réacteur pyrolytique. Cela signifie que la plus grande partie du C présent ne réussit pas à se lier pour former un gaz combustible et par conséquent, il est capturé et inerté avec comme conséquence, une efficacité énergétique basse face à une efficacité environnementale très élevée. 8

9 Pyrolyse et gazéification (3) Dans la gazéification, on introduit O. Cela signifie que tous les atomes de C parviennent à se lier pour former un gaz combustible avec, comme conséquence, une plus petite efficacité environnementale face à une plus grande efficacité énergétique. Laspect fondamental est le calcul exact de lO à apporter, calcul basé sur la formule chimique du matériau introduit; seulement lors du moindre changement de matériau en entrée, la composition du gaz obtenu change inévitablement, en rendant le procédé de gazéification très difficile à gérer. Cest comme un peintre qui crée une couleur: en partant dun blanc de lait et en ajoutant un rouge à 20%, on obtient un beau rose; mais si on part dun blanc crème et si on ajoute le même rouge à 20%, on nobtient plus ce même rose; et si on partait dun gris… 9

10 Comparaison entre le procédé de pyrolyse et l incinération (1) TECHNOLOGIE DE PYROLYSE Impact environnemental minimum et fiabilité dexercice élevée. L'opération dépuration du courant gazeux est extrêmement simple car le flux de gaz de pyrolyse, produit dans un environnement réducteur et non encore sujet à combustion, est caractérisé par des molécules structurellement simples et est absolument exempt de ces composés organiques chlorurés qui, par exemple, peuvent faire fonction de précurseurs à la formation de dioxine. La distillation en absence dair transforme les halogènes et le soufre, principaux responsables de la macropollution, en des composés acides hydrogénés qui sont facilement abattus et éloignés du courant gazeux avant sa combustion. Le cycle thermodynamique de la pyrolyse évite, à tout endroit de lunité, la présence simultanée de ces conditions qui amènent à la formation de dioxines et de furannes. La possibilité de traiter le courant gazeux avant sa combustion, dans une quantité relativement limitée car non encore diluée par lair comburant, facilite remarquablement lenlèvement de composés indésirables et rend lopération économique. La pyrolyse des déchets produit une quantité de gaz environ 10 fois inférieure à celle qui est produite avec les technologies habituelles de combustion directe. Le procédé de pyrolyse, de par sa nature endothermique, est réalisé dans des conditions réductrices à des températures relativement basses, proches de 500° C. Ceci facilite le contrôle de la température et de tout le procédé, réduit de manière drastique la quantité deffluents gazeux produits et évite la formation de produits toxiques indésirables. TECHNOLOGIE DINCINERATION Compatibilité environnementale douteuse, notamment par rapport aux émissions de micropolluants et plus petite fiabilité par rapport aux caractéristiques inhomogènes du déchet. Les complications aussi bien au niveau conception quau niveau gestion, qui surgissent parce que lon travaille avec un flux de matériau inhomogène dans des conditions thermodynamiques difficilement contrôlables, comme les températures élevées, lenvironnement oxydant et la présence de vapeur deau, rendent le contrôle de la formation de composés organiques halogénés ardu et créent des doutes sur la fiabilité du système vis-à-vis des micropolluants organiques et chlorurés. Dans ces conditions, il est difficile de contraster les phénomènes de formation de dioxine et de furannes, composés qui sont ensuite difficiles à enlever des fumées à cause du volume des gaz élevé produit par la combustion. Le traitement des effluents gazeux en aval de la combustion, et donc sur un flux important du point de vue de la quantité, rend le procédé dépuration des fumées très coûteux. Pour obtenir une meilleure combustion des déchets, on travaille en effet avec un excès dair égal à 1,5 - 2,5 fois la quantité strictement nécessaire. Les procédés dincinération sont des procédés exothermiques oxydatifs, caractérisés par des températures supérieures à 1.000° C. Le réglage de la température du procédé de combustion est difficile à gérer car il est principalement influencé par la variation du débit des déchets en alimentation (inertie du système élevée). 10

11 Comparaison entre le procédé de pyrolyse et lincinération (2) TECHNOLOGIE DE PYROLYSE Aucune production de déchets liquides nécessitant ensuite dune section dépuration et dun traitement des eaux, avec les bénéfices économiques et environnementaux évidents. La basse température à laquelle seffectue le procédé de pyrolyse et la quasi absence de turbulences élevées à lintérieur du réacteur réduisent remarquablement lentraînement de poussières et de particules dans le gaz de pyrolyse. Vu que le procédé de pyrolyse a comme produit principal un combustible de forme gazeuse constitué par le gaz de pyrolyse, la gestion du procédé de combustion qui sensuivra est aisée avec une récupération énergétique. La technologie de la pyrolyse constitue un système délimination presque universel, qui peut être appliqué à une vaste gamme de biomasse, déchets y compris. Au niveau résidu solide, le procédé de pyrolyse produit uniquement des déchets vitrifiés qui sont totalement inertes en ce qui concerne la libération déléments toxiques dans lenvironnement et qui, par conséquent, peuvent être utilisés comme couche de fondation; rien ne va donc à la décharge à partir du CDD introduit. Les poussières provenant du procédé dépuration des fumées de combustion, au lieu dêtre libérées dans latmosphère, sont ramenées dans lunité et sont vitrifiées. TECHNOLOGIE DINCINERATION Nécessité dune section importante pour le traitement des déchets liquides, avec tous les problèmes économiques et environnementaux qui y sont liés. A cause du mouvement des déchets sur la grille et des débits dair importants nécessaires à la combustion, on a une présence remarquable de poussières et de particules dans les fumées avec les coûts denlèvements sy rapportant avant lémission dans latmosphère. La combustion directe dun produit hétérogène comme le déchet, avec une formation de produits variés caractérisés par des molécules complexes et par une présence de matériaux imbrûlés, fait que la gestion du procédé de combustion est difficile. Les fours dincinération à grille peuvent être sensibles aux variations de pouvoir calorifique du matériau; notamment, les déchets caractérisés par un pouvoir calorifique élevé (pneus usés) peuvent abîmer les grilles. Les unités dincinération produisent une quantité de déchets élevée, jusquà 30% du déchet introduit, cest pourquoi lélimination devient ensuite un problème (nécessité de décharges). 11

12 Pour ou contre le procédé de pyrolyse pour le traitement de CDD et des déchets en général. Contre Faible rendement énergétique. A partir de la même quantité de déchets, la combustion directe produit plus dénergie électrique et fait en sorte quil y a plus dénergie thermique disponible pour des buts externes Il sagit dune technologie sophistiquée et nouvelle; elle a beaucoup dunités similaires en fonctionnement dans le monde, mais les développements technologiques introduits sont innovants et lunité que nous vous proposons na pas de concurrence ailleurs (à lexception dune à Lecce qui entrera en fonction en septembre et une improductive – utilisée uniquement pour létude du système – qui a fonctionné à Collesalvetti, en Toscane, pendant plusieurs années) Pour Ne produit pas de déchets nocifs Emmagasine du CO 2 Produit une fraction infinitésimale de poussières et de nanopoussières Ne produit pas de cendres Német pas dodeurs ou de bruits, comme sauf léquivalent dune petite unité industrielle normale Les dimensions optimales de chaque réacteur sont réduites et lunité peut être montée dans nimporte quel hangar industriel Permet dobtenir une génération délectricité sur le territoire, sans concentration dimpacts environnementaux élevés. 12

13 Emmagasinement de CO 2 La vitrification finale a une double valence: Il bloque les atomes des éléments lourds plus polluants en les inertant Il englobe un très grand nombre datomes de carbone qui deviennent ainsi incombustibles. Chacun de ces atomes, sil nétait pas renfermé dans ce bloc vitrifié, suivrait le cycle normal du carbone et finirait par former une molécule de CO 2. En général, les technologies qui produisent de lénergie sans augmenter leffet de serre sont considérées positives, comme les biocombustibles et le biogaz, mais dans ce cas, nous faisons mieux, dans le sens que nous empêchons la formation de gaz à effet de serre qui, sinon, se réaliserait avec les atomes de C que nous bloquons. Lorsque lorigine des C nest pas fossile, dans la pratique, nous extrayons du CO 2 de latmosphère, avec un bilan écologique total franchement plus que positif Lorsque lorigine est fossile, nous réduisons limpact en empêchant à certaines parties des atomes de C de former un nouveau CO 2. 13

14 Dimensions Lunité pyrolytique dont nous sommes en train de vous parler a une petite taille, au point de permettre certaines conditions: Petites dimensions: un hangar de 1.500/2.000 m 2 plus une plateforme pour les machines de 300 m 2 avec une hauteur de conduit de cheminée denviron 12 m Répartition sur le territoire, avec des conséquences sur les transports des déchets et sur les politiques dinformation, implication et responsabilisation des citoyens 14

15 15 Produzione Lunité est à cycle continu et travaille pendant heures par an Elle élimine 3,25 t par heure de CDD, égal à t par an Elle produit 3 MWh, égal à MW par an Production

16 16 Gaz pyrolytique et biogaz Le premier tableau montre la composition des deux gaz à partir de laquelle on peut constater quils sont égaux, même sils présentent des pourcentages de poids différents entre les divers composants, à 95-96% Le deuxième tableau (en nm 3 est pour un débit annuel de nm 3 ) montre la composition des fumées des deux gaz après leur combustion (analyse en complément du total de CO 2 ) à partir de laquelle on peut constater que le gaz pyrolytique est totalement en-dessous des valeurs admises contrairement à ce qui arrive pour le CO dans les fumées du biogaz


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