Décomposition : le rôle que jouent les broyeurs dans les déchets

La valorisation énergétique des déchets joue un rôle important dans la gestion des déchets en raison de sa capacité à prendre des matériaux mis au rebut qui ne seraient normalement pas réutilisés et à les transformer en quelque chose qui peut, comme le combustible dérivé des déchets (RDF).

Le broyage de ce matériau joue un rôle essentiel dans le processus de valorisation énergétique des déchets, car la qualité du produit final dépend souvent de la matière première introduite dans le système. Compte tenu de la variété des matériaux qui peuvent entrer dans une installation de conversion, il n'existe pas de méthode unique pour le broyage des déchets avant le traitement. Les opérateurs doivent porter une attention particulière aux spécifications d'un broyeur pour trouver celui qui correspond à leurs besoins.

Waste Today s'est récemment entretenu avec Hartmut Bendfeldt, fondateur et président d'eFactor3 à Charlotte, en Caroline du Nord, et Dana Darley, responsable des systèmes complexes pour Vecoplan à Archdale, en Caroline du Nord, qui fournissent tous deux des broyeurs pour les applications RDF. Les deux experts discutent dans les questions et réponses suivantes de ce que les opérateurs doivent prendre en compte lors de l'achat d'un broyeur.

Waste Today (WT) : que doivent rechercher les opérateurs lorsqu'ils envisagent un broyeur pour les applications de valorisation énergétique des déchets ?

Hartmut Bendfeldt (HB): [Les opérateurs doivent envisager] une déchiqueteuse robuste capable de traiter des contaminants tels que des métaux, des roches ou d'autres formes de débris. Ils doivent tenir compte du fait qu'aucun flux de déchets ne sera exempt de contaminants à 100 % à moins qu'il ne provienne directement d'une chaîne de production. Il est important que la conception du broyeur, en particulier à l'avant, puisse traiter les contaminants sans arrêter l'équipement ou la ligne.

Dana Darley (DD) : Certaines des choses qu'un opérateur devrait considérer sont une déchiqueteuse avec une sortie élevée et constante. De cette façon, le matériel qui en sortira sera toujours le même. Ils doivent également envisager un système robuste qui tolère la ferraille et d'autres matières étrangères, afin qu'il puisse les filtrer et avoir un besoin réduit de temps d'arrêt. Cela m'amène à mon dernier point : les opérateurs doivent envisager une machine facile à entretenir, car des temps d'arrêt courts peuvent parfois faire la différence entre une entreprise et ses concurrents. Nous pouvons faire beaucoup de choses sur un broyeur pour le rendre tolérant, mais nous ne pouvons pas le rendre à l'épreuve des balles, il est donc nécessaire de s'assurer qu'il est aussi durable que possible.

WT : Quels types de broyeurs sont particulièrement efficaces dans ces applications et pourquoi ?

HB : Je suis partial, mais pour le pré-broyage, nous recommandons un broyeur à double arbre pour la taille et la qualité des matériaux. Ce qui en sort peut ensuite être trié avant la deuxième étape de déchiquetage, de sorte que le matériau est plus pur.

Pour le broyage secondaire, nous pensons qu'un broyeur à arbre unique est la meilleure solution pour la plupart des flux. Un broyeur à arbre unique utilisé comme broyeur secondaire a un coût de possession plus contrôlable et est plus cohérent lors de la coupe du matériau.

Les broyeurs à quatre arbres sont soumis à des coûts d'usure élevés [et] à des coûts d'exploitation élevés. Le coût total de possession de ces machines est très élevé en raison d'une facture d'entretien importante sur les pièces et de longs temps d'arrêt. Je ne recommanderais pas un quatre arbres car je connais des clients qui dépensent environ 250 000 $ par an en pièces de rechange pour ces machines. C'est, à mon avis, beaucoup trop élevé.

JJ : Nous recommandons une déchiqueteuse à double arbre comme première étape de réduction de la taille pour ouvrir le matériel pour la séparation et le tri. Ils peuvent manipuler certains des matériaux les plus difficiles car la première étape rend le matériau gérable pour la séparation.

Ensuite, lors de la deuxième étape, les opérateurs pourraient envisager un broyeur à arbre unique pour un contrôle précis de la taille des particules pour des applications telles que la combustion ou la gazéification.

WT : Quelle est la différence entre le broyage à basse vitesse et à grande vitesse et comment devrait-elle être prise en compte dans le broyage des déchets en énergie ?

HB : La différence entre le broyage à basse vitesse, à vitesse moyenne et à grande vitesse est, bien sûr, la vitesse du rotor. Plus la vitesse est lente, moins il y a de prise de température dans le matériau. Il y a également moins de risques de dommages car les contaminants peuvent être capturés et éliminés en toute sécurité du processus.

Une vitesse plus élevée vous donne plus de capacité ; cependant, plus la vitesse de la machine est élevée, plus le risque d'introduction de matériaux non déchiquetables est élevé. Par conséquent, des vitesses plus élevées entraînent un risque accru de dommages à la machine.

JJ : Pour nous, pendant le processus de pré-déchiquetage, nous recommandons une [broyeuse] à basse vitesse et à couple élevé pour un broyage grossier de 6 pouces à 8 pouces. De cette façon, vous pouvez traiter les matériaux efficacement et attraper tous les gros contaminants ou objets dangereux comme les réservoirs de propane.

Pendant le processus de broyage, les opérateurs pourraient envisager d'utiliser une vitesse élevée, ce qui donne autant de coupes par minute pour les petites tailles de particules de 1 pouce moins.

WT : Y a-t-il des avantages à utiliser plusieurs déchiqueteuses dans le processus ?

HB : Oui, il est avantageux d'utiliser plusieurs étapes pour le processus de déchiquetage. Notre expérience a montré que si vous avez un pré-broyeur qui produit une taille de particules de 10 pouces à 12 pouces, il est facile d'éliminer mécaniquement les métaux et autres contaminants du flux de déchets.

Par exemple, certains combustibles ont des restrictions sur la teneur en chlore des matériaux utilisés dans le RDF. Cela signifie que les opérateurs veulent prendre des matériaux comme le PVC (chlorure de polyvinyle) et les retirer du flux avant que l'opérateur ne les déchiquette davantage.

Ensuite, une déchiqueteuse secondaire peut ramener le matériau à la taille préférée du produit final. S'il doit être plus petit, il pourrait y avoir une troisième étape dans le processus.

JJ : Oui, tout à fait. Un broyage préalable est nécessaire pour éliminer les grosses contaminations et préparer le matériau pour un broyage final. Une fois cela fait, le deuxième broyeur transforme le flux en un matériau final qui doit être de petite taille et constant pour une combustion efficace.

WT : Dans quelle mesure le type et le volume de matériaux traités par un opérateur influencent-ils le choix d'un broyeur ?

HB : Le volume est très important à connaître car, dans ces applications, on parle de livres par heure. Ainsi, généralement, ces opérations envisagent 10 à 20 tonnes par heure dans la production de carburant alternatif ou peut-être même plus.

Dans les lignes d'incinération RDF, on parle de 80-90 ou 120 tonnes par heure.

Ainsi, connaître le volume d'un opérateur est essentiel pour dimensionner l'équipement de manière appropriée. En fin de compte, les broyeurs sont des appareils volumétriques, ils ne peuvent obtenir qu'un certain volume de matériaux via un équipement spécifique.

JJ :C'est l'un des principaux facteurs qui jouent un rôle important dans le dimensionnement et la sélection du broyeur.

La composition des matériaux détermine le style et les caractéristiques de la déchiqueteuse, et le volume détermine la taille de la déchiqueteuse. Cela a à voir avec le type de matériaux qui se trouvent dans le flux. Par exemple, si nous savons qu'il y aura une certaine quantité de métal, il y aura des dispositions supplémentaires qui protégeront l'équipement de déchiquetage du métal.

Si nous connaissons la composition du matériau, les opérateurs peuvent se préparer en obtenant une machine qui peut traiter cette composition plus efficacement.

WT : La méthode de valorisation énergétique des déchets utilisée joue-t-elle un rôle dans les broyeurs à utiliser ? Si oui, pourquoi?

HB : Oui, car la méthode… que l'entreprise utilise a certaines exigences qui doivent être respectées. S'il s'agit d'incinération, les opérateurs n'ont [généralement] pas besoin de trop s'inquiéter de ce qui entre dans leur usine. L'ensemble du tas de déchets solides municipaux est déchiqueté pour le rendre gérable pour le système RDF. Ils doivent le réduire à 6 pouces moins à 8 pouces moins et le système utilisera [généralement] des aimants pour éliminer autant de métal ferreux que possible, mais le reste va simplement dans les brûleurs.

Cependant, selon le type de carburant qu'une entreprise fabrique - quelque chose comme le carburant de procédé - le processus est différent. En effet, ils doivent vendre ce carburant à l'industrie du ciment, qui a généralement l'obligation d'obtenir un carburant exempt de contaminants. Par exemple, ils n'aiment pas avoir de métal dans les fours et ils ne peuvent pas tolérer plus de 0,2 % de PVC entrant dans les fours en raison de problèmes liés aux normes d'émission.

JJ : Savoir quel processus est utilisé est nécessaire pour déterminer quels broyeurs doivent être utilisés dans une opération. Les différentes méthodes de valorisation énergétique des déchets ont leurs spécifications, et il est important que le système puisse répondre à ces spécifications.

La gazéification a généralement une spécification de matériau plus stricte que l'incinération en ce qui concerne la pureté du matériau et la distribution de la taille des particules. Tout dépend de ce que l'opérateur veut que le produit final soit.