Incinération des évents

Incinération thermique

Le flux gazeux à traiter est introduit dans une chambre de combustion au moyen d'un brûleur après préchauffage éventuel par les fumées.
La température usuelle de traitement est d'environ 700 à 900°C, et le temps de séjour peut varier de 0,25 seconde à quelques secondes.

RENDEMENT THERMIQUE

Assez faible: de 65 à 70%
Pour éviter une température excessive dans le gaz préchauffé et que la combustion des composés organiques ne se produise dans l'échangeur de préchauffe lui-même, son efficacité est volontairement limitée. L'effluent de l'incinérateur est donc chaud. Une récupération énergétique supplémentaire (chauffage d'un autre fluide) est donc recommandée.

RENDEMENT D'EPURATION

Elevé: 99% environ et jusqu'à 99,9%

INVESTISSEMENT ET COUT OPERATOIRE

L'investissement est relativement faible, mais si le gaz est pauvre en combustible, un apport supplémentaire peut être nécessaire.

AVANTAGES ET DOMAINES D'APPLICATION

Cette technique s'accommode bien d'un fonctionnement discontinu.
Recommandé pour des concentrations >2g/m3 en polluant.
L'autothermie est atteinte pour des concentrations >6g/m3

Oxydation catalytique

Le flux gazeux, après préchauffage par les gaz sortants, traverse un lit de catalyseur à une température allant de 300°C à 700°C.
L'utilisation d'un catalyseur permet de réaliser l'opération à plus basse température autorisant l'emploie de matériaux de construction moins nobles, et à vitesse plus élevée, conduisant à des installations moins volumineuses.
Le paramètre couramment employé pour déterminer le volume de catalyseur nécessaire est la GHSV (Gas Hourly Space Velocity) qui est le rapport du débit horaire de gaz mesuré dans les conditions normales (m3/h à 25°C et 1 atmosphère) sur le volume de catalyseur (m3) ; il est généralement compris entre 4000 et 50000 1/h.
Le catalyseur peut être:
- soit à base de métaux précieux (Platine ou Palladium) déposés sur un support céramique
- soit à base d'oxydes métalliques (Oxydes de Chrome, Fer, Molybdène, Tungstène, Manganèse, Cobalt, Cuivre, Nickel) en mélange avec un matériau inerte et formant la matrice du catalyseur.

RENDEMENT D'EPURATION

Plus faible que pour l'incinération dans un four.
Il peut être affecté par l'empoisonnement du catalyseur, dû à:
- des poisons chimiques qui réagissent avec la substance active du catalyseur en la transformant en une substance inactive.
- des poussières qui en se déposant sur la surface du catalyseur empêchent l'accès des réactifs aux sites actifs du catalyseur.
L'empoisonnement chimique est généralement irréversible et nécessite souvent le remplacement du catalyseur, tandis que l'encrassement peut parfois être éliminé par lavage ou par augmentation de la température.

RENDEMENT THERMIQUE

80% environ.
Meilleur que pour l'incinération en four en raison d'une plus faible température opératoire.
L'autothermie (fonctionnement sans apport supplémentaire de combustible) est atteinte pour 3 à 4g COV/m3 de gaz.

INVESTISSEMENT ET COUT OPERATOIRE

L'investissement est supérieur à l'incinération en four, mais le coût en combustible supplémentaire peut être plus faible.

AVANTAGES ET DOMAINES D'APPLICATION

Le flux à traîter doit être continu.

Traitement thermique ou catalytique régénératif

Deux lits garnis de céramique sont utilisés alternativement pour:
- réchauffer le flux entrant avant d'alimenter le foyer d'un four ou le lit de catalyseur
- refroidir le flux sortant avant d'être rejeté.
Lorsque le lit en entrée est devenu trop froid, ou le lit en sortie est devenu trop chaud pour un transfert thermique efficace, les rôles sont inversés.
Les cycles sont de 2 à 3mn.
L'inversion de lit peut être faite grâce à un jeu de vannes, ou bien par un mouvement de rotation du lit garni de céramique. Dans ce cas les lits sont agencés pour former un cylindre et sont séparés par des parois radiales.
Des particules solides peuvent être entraînées dans le flux à traiter, qui seront plus difficiles à détruire dans un système surtout conçu pour détruire des composés gazeux. Ces particules pourront se déposer dans le lit garni de céramique provoquant son encrassement et une augmentation de sa perte de charge. Elles pourront être détruites et le lit de céramique pourra être nettoyé en élevant sa température jusqu'à la température de travail du foyer.

RENDEMENT D'EPURATION

Le rendement d'épuration est relativement faible (97% maxi) pour deux raisons :
- lors de l'inversion des rôles des deux lits, le gaz non épuré emprisonné dans le lit d'entrée, est dirigé vers la sortie sans traverser l'incinérateur.
Une pointe de rejet est donc observée à chaque basculement.
Ceci peut être amélioré en installant un troisième lit.
- d'autre part, des fuites sont toujours possibles au travers des vannes laissant passer du gaz non traité vers la sortie.

RENDEMENT THERMIQUE

Très élevé (98% environ).
L'autothermie est atteinte pour 1 à 2g COV/m3.

INVESTISSEMENT ET COUT OPERATOIRE

Le coût d'investissement est relativement élevé, mais peut être compensé par un plus faible de combustible extérieur.

AVANTAGES ET DOMAINES D'APPLICATION

Adapté aux débits élevés car le surcoût d'investissement doit pouvoir être compensé par l'économie réalisée sur la consommation de combustible.
L'économie de combustible réalisée avec un système régénératif est d'autant plus faible que la température du gaz à traiter est déjà élevée. De plus les vannes destinées à orienter le flux vers le lit en service seront plus difficiles à fiabiliser si elles travaillent à haute température.

Torchères

Les torchères sont des brûleurs placés en hauteur à l'air libre.
Ils sont utilisés pour:
- traiter des débits de gaz importants continus ou intermittents
- détruire un flux gazeux et éviter la formation d'un nuage explosif
Aucune récupération thermique n'est prévue, et le rayonnement thermique important qui peut être émis nécessite parfois des précautions d'installation.

Sécurité opératoire

Retour de flamme

Il est fréquent que les flux à traiter soient variables:
- en débit
- en pression
- en composition
Le risque existe d'observer dans la tuyauterie amenant le mélange gazeux à traiter, un retour d'air ou de flamme.
Pour des gaz à traiter dont la teneur en combustible est supérieure à 25% de la LIE (Limite Inférieure d'Explosivité), il est important de limiter le risque de propagation d'une flamme ou d'une explosion dans les équipements en amont de l'incinérateur en plaçant au choix:
- un arrête flamme
- une garde hydraulique
Ces systèmes demandent un entretien régulier pour éviter le risque de bouchage par encrassement.
Une autre solution est de placer sur cette tuyauterie une vanne de sectionnement à fermeture rapide, déclenchée par un détecteur de flamme.

Emballement thermique

La nécessité de réduire au maximum la consommation de combustible extérieur pousse à optimiser la récupération énergétique entre le flux d'entrée et celui de sortie.
En cas de débit de polluant à incinérer supérieur à ce qui était prévu lors de la conception de l'installation, le régime d'autothermie peut être dépassé et les températures de fonctionnement peuvent croître d'elles-mêmes sans apport de combustible extérieur. Le processus s'emballe.
Pour pouvoir maîtriser la température opératoire en toutes circonstances, un by-pass du récupérateur de chaleur est nécessaire.

Risque de corrosion

Les composés chlorés, bromés ou fluorés, fréquemment rencontrés dans les solvants, forment par incinération de l'acide chlorhydrique, bromhydrique ou fluorhydrique extrêmement corrosif alors que le composé initial ne l'est pas. Les matériaux de construction de l'incinérateur doivent être spécialement choisis pour résister. En cas de forte concentration de ces composés, il peut être préférable d'opter pour une incinération en foyer sans récupération thermique afin de minimiser les surfaces d'échange.