BE1032892B1 - Amélioration du traitement par désorption thermique des sols à l'aide d'un système de profilage de la température du sol économe en énergie et adaptatif - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un système qui permet une plus grande flexibilité avec la technique existante de désorption thermique du sol en déplaçant la production de flammes plus près de la zone du sol qui en a le plus besoin. Elle permet d'obtenir un meilleur profil de chauffage et de mieux cibler les contaminants tout en réduisant la quantité d'énergie et le temps habituellement utilisés pour atteindre le même objectif avec la technique de désorption thermique classique. La présente invention concerne l'utilisation de divers combustibles gazeux ou liquides, en particulier les combustibles liquides tels que le diesel, le biodiesel ou les huiles. Cette configuration d'un brûleur à flamme à distance utilise un processus de combustion en deux étapes pour les combustibles liquides, impliquant une vaporisation suivie d'une combustion en présence d'une quantité suffisante d'oxygène. Particulièrement utile dans les situations où les combustibles gazeux ne sont pas disponibles ou sont coûteux à installer et à fournir, ce système optimise l'efficacité de la combustion grâce au préchauffage du combustible liquide, ce qui réduit le temps de vaporisation et minimise la formation de suie et de monoxyde de carbone. Un aspect innovant de cette configuration est l'intégration d'un tube d'alimentation en combustible liquide enroulé dans le tube de chauffage ou à sa sortie, exposé aux gaz de combustion chauds. Cette bobine préchauffe le combustible liquide, améliorant sa vaporisation et assurant une combustion instantanée à la sortie de l'injecteur. En récupérant la chaleur des gaz de combustion et en préchauffant le combustible, cette méthode améliore l'efficacité thermique du système de chauffage, réduit la consommation d'énergie et atténue les émissions de gaz à effet de serre, notamment la production de CO2.

Description

; 1 ; BE2024/5561

AMELIORATION DU TRAITEMENT PAR DESORPTION THERMIQUE DES SOLS

À L'AIDE D'UN SYSTÈME DE PROFILAGE DE LA TEMPÉRATURE DU SOL

ÉCONOME EN ÉNERGIE ET ADAPTATIF

DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention porte principalement sur des systèmes et des méthodes de désorption thermique in situ (« In Situ Thermal Desorption », ISTD) en tant que méthode d'assainissement des sols et des eaux souterraines contaminés. En outre, l'invention concerne des méthodes de traitement des sols excavés par désorption thermique ex-situ (« Ex Situ Thermal Desorption », ESTD), en particulier lorsqu'elle est effectuée dans plusieurs couches de sol ou dans un tas de terre.

Lorsqu'elle est appliquée en mode ISTD, la présente invention concerne un système permettant d'assainir un sol hautement contaminé à des profondeurs importantes.

Plus précisément, l'invention consiste à déplacer la flamme du brûleur à l'intérieur du puits de chauffage afin de créer un profil de température homogène le long de l'élément chauffant dans le sol au niveau de la couche contaminée souhaitée, et de permettre une injection plus intense de chaleur dans la partie concernée du sol.

La présente invention concerne également la possibilité d'adapter la position de la — flamme en fonction de l'humidité et/ou du gradient de polluants et/ou des types de fractions du sol afin de fournir localement plus d'énergie thermique, améliorant ainsi les mécanismes de traitement par désorption thermique dans cette zone spécifique et améliorant la prévisibilité et l'efficacité.

En résumé, cette invention vise à atteindre plusieurs objectifs. Premièrement, elle permet un traitement ciblé à des endroits précis du sol. Deuxièmement, elle vise à minimiser la dispersion thermique en concentrant l'énergie précisément là où elle est nécessaire, ce qui permet de réaliser des économies d'énergie. Par exemple, dans le traitement des eaux souterraines, le système de flamme à distance présente une efficacité thermique du système de chauffage supérieure à 80 %.

CONTEXTE

La contamination des sols représente un défi environnemental important dans le monde d'aujourd'hui, où la préservation des ressources naturelles et le développement durable sont primordiaux. Ce problème omniprésent, souvent invisible mais d'une grande portée, provient d'une myriade de sources, notamment les activités industrielles, l'élimination des déchets dangereux et les déversements accidentels, qui libèrent dans le sol un large éventail de contaminants chimiques,

2 BE2024/5561 biologiques et même radioactifs. En s'infiltrant dans le sol, ces contaminants menacent non seulement l'intégrité de l'environnement, mais aussi la santé humaine et la stabilité des écosystèmes. Si rien n'est fait, la contamination du sol peut se propager, atteindre des réservoirs d'eau souterraine essentiels au maintien de la vie et exacerber les déséquilibres écologiques. Pour répondre à ce problème urgent, il est essentiel de mettre en place des stratégies efficaces d'assainissement des sols.

Parmi les approches disponibles, la désorption thermique se distingue comme une méthode prometteuse pour éliminer les contaminants des matrices du sol. En soumettant le sol contaminé à des températures élevées, la désorption thermique facilite la volatilisation et la dégradation des polluants, les rendant ainsi inoffensifs.

Cette innovation est particulièrement importante car elle permet d'assainir efficacement les sites contaminés tout en minimisant la perturbation de l'environnement et l'épuisement des ressources. Ainsi, la présente invention vise à faire progresser les techniques de désorption thermique en utilisant le chauffage par conduction thermique (« Thermal Conductive Heating », TCH) avec des brûleurs à gaz et à combustible liquide, offrant ainsi une solution durable pour l'assainissement des sols et la gestion de l'environnement.

Outre son impact positif sur l'environnement en réduisant la contamination des sols, cette méthode de traitement thermique offre également des avantages en termes — d'économie d'énergie. En concentrant l'énergie là où elle est nécessaire, cette technologie minimise les pertes et assure une utilisation plus efficace des ressources énergétiques.

La désorption thermique est une méthode d'assainissement utilisée pour nettoyer les sols contaminés. Cette méthode utilise la chaleur pour vaporiser les contaminants. Une fois en phase vapeur, les contaminants peuvent être extraits du sol pour être détruits ou peuvent être récupérés après condensation. La désorption thermique est efficace contre tous les contaminants organiques, ainsi que contre certains polluants inorganiques tels que les cyanures et le mercure. Elle est efficace pour toutes les substances dont le point d'ébullition est inférieur à 550°C, à une pression atmosphérique standard.

Le chauffage par conduction thermique est une méthode employée pour la mise en œuvre de la désorption thermique. Dans cette approche, l'énergie thermique est transférée radialement à partir de tubes chauffants placés à la profondeur souhaitée dans la zone du sol contaminé. Cette méthode présente plusieurs avantages par rapport à d'autres approches de traitement des sols. Elle permet d'atteindre des températures supérieures à 350°C, ce qui n'est pas possible avec des méthodes telles que le chauffage électrique résistif (décrit dans le document US9347302B2)

3 BE2024/5561 ou la méthode d'injection de vapeur actuellement utilisée. Cette capacité à atteindre des températures élevées permet d'assainir rapidement divers contaminants, quelle que soit l'hétérogénéité du sol. Elle est applicable aussi bien en mode ex-situ qu'en mode in-situ. Dans le cas de la désorption thermique ex situ (ESTD), le sol est excavé et disposé en plusieurs couches, formant une pile parsemée de tubes chauffants horizontaux. Cette pile est ensuite traitée. Dans la désorption thermique in situ (ISTD), les tubes chauffants sont directement insérés dans la zone contaminée.

Cette approche minimise la perturbation du site et réduit les défis logistiques liés à la manipulation et au transport des sols, ce qui la rend adaptée au traitement des sols dans des espaces confinés ou des zones d'accès limité, comme les sites éloignés ou urbains, les constructions souterraines, etc. Il en résulte non seulement un gain de temps considérable, mais aussi une réduction de la consommation d'énergie et de l'impact du traitement sur l'environnement.

Dans le traitement par désorption thermique des sols contaminés, un processus complémentaire connu sous le nom de processus d'extraction de vapeur est utilisé pour éliminer les contaminants du sol souterrain. Dans ce processus, un vide est appliqué au sol pour aspirer l'air et la vapeur à travers le sol souterrain. Le vide peut être appliqué à l'interface sol/air, ou par le biais de puits de vide placés dans le sol.

L'air et la vapeur peuvent entraîner les contaminants volatils vers la source de vide.

Les effluents gazeux retirés du sol par le vide, qui comprennent les contaminants présents dans le sol, sont ensuite transportés vers une installation de traitement où ils sont traités pour éliminer les contaminants ou les ramener à des niveaux acceptables. La désorption thermique peut être utilisée pour augmenter l'efficacité d'un processus d'extraction des vapeurs du sol en augmentant la température du sol au-dessus de la température de vaporisation (provoquant la vaporisation du contaminant) tout en éliminant simultanément les effluents gazeux du sol.

Le chauffage par conduction thermique combiné à l'application d'un vide dans un sol contaminé pour éliminer le contaminant est une pratique ancienne.

Le sol est une masse hétérogène composée de différentes fractions d'argiles, de —limons et de sables avec différents niveaux d'humidité. Cette hétérogénéité et la présence d'eau rendent difficile l'obtention d'un profil de chauffage homogène dans le sol lors de l'utilisation de la méthode de désorption thermique.

Le traitement thermique consiste à chauffer les matériaux contaminés pour en — extraire les polluants volatils et semi-volatils en phase vapeur. La présence d'eau rend la désorption thermique plus gourmande en carburant. Par conséquent, le traitement thermique convient mieux à l'assainissement de la zone vadose (non saturée) qu'à celui de la zone saturée.

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En outre, dans les technologies de désorption thermique comme dans les technologies conventionnelles de chauffage par conduction thermique, lorsque le sol est chauffé au moyen de tubes chauffants, la zone chauffée s'étend sur toute la longueur du tube, c'est-à-dire du niveau du sol jusqu'à la profondeur du tube. C'est une limite dans le cas où la pollution ne se trouve que dans les zones profondes du sol : le sol est chauffé dans sa totalité, sur toute la profondeur du tube chauffant. Le sol qui ne contient pas de polluant (sol propre) est chauffé afin d'atteindre les zones plus profondes du sol contenant le polluant.

En outre, l'hétérogénéité du sol due aux concentrations d'eau et de polluants rend la performance du traitement de dépollution plus difficile à prévoir et désavantage donc un schéma de chauffage homogène. Par conséquent, certaines zones et/ou profondeurs d'un même lot en cours de traitement peuvent nécessiter un chauffage plus intense que d'autres zones pour évaporer davantage de polluants et d'eau.

L'invention divulgue également une technologie qui a été conçue pour améliorer la prévisibilité et l'efficacité du chauffage grâce au support de modélisation du chauffage décrit dans les brevets WO2022117634A1 et WO2022263412 afin d'améliorer le processus de chauffage de la désorption thermique mis en œuvre sur le site de traitement en fonction du profil de concentration d'humidité et/ou de polluant(s) dans le sol. L'invention vise à offrir la possibilité de choisir la position de la flamme à l'intérieur des éléments chauffants afin de cibler le traitement de désorption thermique là où il est nécessaire : à une faible profondeur ou à une profondeur importante du système thermique.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION

La présente invention et ses modes de réalisation visent à apporter une solution à un ou plusieurs des inconvénients susmentionnés. À cette fin, la présente invention concerne un système et des méthodes qui améliorent le profil de chauffage et l'adaptabilité des systèmes de chauffage par conduction thermique (WO2016062757A1).

La présente invention consiste à adapter la source de chaleur générant l'énergie nécessaire au chauffage des tubes conducteurs des systèmes de chauffage thermique à une fraction non saturée du sol plus polluée et/ou plus humide. Elle peut également être utilisée pour chauffer en priorité la nappe phréatique lorsqu'elle est impliquée dans le processus de traitement. Cette application de la technologie de chauffage vise à augmenter la température de la nappe phréatique pour faciliter la désorption thermique des contaminants présents dans la zone saturée du sol. De cette manière, il serait possible d'agir directement sur le gradient d'humidité et/ou de polluants dans le but d'améliorer l'apport de chaleur au sol et l'efficacité 5 — énergétique du système.

L'une des principales innovations technologiques est la capacité de minimiser le chauffage inutile de la fraction de sol propre et d'améliorer ainsi l'apport de chaleur au sol en fonction de l'humidité, des concentrations de polluants et du type de sol rencontré. De cette manière, le traitement devient plus flexible et plus spécifique.

La présente invention consiste en un système de support de l'unité de production de chaleur à distance dont la profondeur peut être modifiée pour changer le profil de l'énergie de chauffage le long du tube chauffant extérieur.

La présente invention propose un système de chauffage par conduction alimenté par un brûleur générant une flamme et de l'air chaud circulant dans un réseau de tubes, où la position de la tête de combustion du brûleur peut être adaptée à la profondeur souhaitée afin d'appliquer l'énergie là où elle est le plus nécessaire.

Dans un mode de réalisation, le réseau de tubes chauffants conducteurs est renforcé localement par des supports conducteurs qui augmentent la capacité de conduction.

L'assainissement ciblé facilité par le système "Flamme déportée" s'étend aux contaminants présents dans les nappes phréatiques, avec une efficacité thermique du système supérieure à 80 %. L'efficacité de ce système repose sur l'exploitation de deux propriétés essentielles : la conductivité thermique des sols saturés d'eau et la capacité thermique élevée de l'eau à stocker l'énergie thermique. En effet, l'eau est un excellent conducteur de chaleur par rapport à l'air ou même aux particules minérales du sol. Des études montrent que cette augmentation de la conductivité thermique du sol peut parfois être d'un facteur de 2 à 10, en fonction des propriétés spécifiques du sol et de sa teneur en eau. Lorsque le tube chauffant transmet l'énergie thermique au sol, la présence d'eau renforce ce processus, ce qui augmente considérablement l'efficacité de l'échange de chaleur. En outre, l'adaptabilité du système permet d'ajuster précisément le chauffage aux besoins uniques de la zone — cible, optimisant ainsi l'utilisation de l'énergie.

En outre, la présence de liquides en phase non aqueuse (NAPL), placés à la fois au- dessus de la nappe phréatique (couche flottante) pour les contaminants flottants et

6 BE2024/5561 en dessous pour les contaminants plus denses, peut être chauffée avec précision en conduisant la chaleur directement au niveau du produit pur (flottant sur l'eau) ou au fond de la nappe phréatique. Cette configuration garantit que le processus de chauffage est dirigé précisément là où il est nécessaire, maximisant la mobilisation des contaminants pour une récupération efficace, par exemple par pompage.

Le chauffage localisé fourni par le système "Flamme déportée" offre des avantages multiples. Tout d'abord, il favorise la désorption des contaminants de la matrice du sol, augmentant leur mobilité et facilitant l'extraction. Deuxièmement, il minimise le risque de dispersion thermique, en concentrant l'énergie précisément là où elle est nécessaire, ce qui permet d'économiser de l'énergie et de maximiser l'efficacité opérationnelle.

De plus, l'adaptabilité du système permet des ajustements dynamiques en réponse aux conditions spécifiques du site, ce qui garantit des résultats de traitement optimaux. En ne chauffant sélectivement que la zone cible, la consommation d'énergie est minimisée et l'efficacité du traitement est maximisée, ce qui se traduit par des économies importantes et des avantages pour l'environnement.

En résumé, le système "Flamme déportée" représente une avancée pionnière dans les technologies d'assainissement ciblé, offrant efficacité, adaptabilité et précision.

En exploitant les propriétés thermiques inhérentes au sol et aux eaux souterraines, combinées à des configurations de chauffage stratégiques, il permet une élimination supérieure des contaminants tout en minimisant l'impact sur l'environnement et les coûts d'exploitation.

DESCRIPTION DES FIGURES

La description suivante des figures représentant des modes de réalisation spécifiques de l'invention est de nature purement exemplaire et n'a pas pour but de limiter les présents enseignements, leur application ou leur utilisation. Dans les dessins, les numéros de référence correspondants indiquent des parties et des caractéristiques similaires ou correspondantes.

La figure 1 montre un système de chauffage dont la position de la chambre de combustion est adaptée à la position de la flamme.

La figure 2 montre la tête de combustion du brûleur à distance.

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La figure 3 (a, b) montre l'ensemble du système dans un mode avec rebours (a) ou sans rebours (b).

La figure 4 montre le tube chauffant intérieur composé d'éléments assemblés et reliés par des manchons.

La figure 5 montre le système de chauffage avec tête de combustion à brûleur à distance pour le combustible liquide.

La figure 6 illustre le fonctionnement du système de chauffage avec des produits purs NAPL, représentant à la fois la couche flottante (a) et les produits denses (b).

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

Les termes "sol contaminé" et "matériau contaminé" sont utilisés ici comme synonymes et doivent être compris comme incluant tous les types de sols, boues ou autres matériaux qui peuvent être contaminés par un cocktail de polluants, tels que les contaminants organiques, par exemple les hydrocarbures, et les contaminants inorganiques, dont le point d'ébullition à la pression atmosphérique est supérieur ou égal à 550°C et/ou les métaux lourds.

La chaleur par conduction se produit lorsque deux matériaux ou objets matériels sont en contact direct et que la température de l'un est supérieure à celle de l'autre.

La conduction thermique est le transfert d'énergie cinétique d'un milieu chaud vers un milieu froid. Le terme "conduction", tel qu'il est utilisé dans le présent document, se réfère donc à tous les types de transfert de chaleur dans lesquels la chaleur est déplacée d'un objet (plus chaud) à un autre objet (plus froid) par contact direct. II convient de comprendre que dans la présente invention, lorsque le transfert de chaleur par conduction est mentionné, une petite quantité de chaleur est également transférée au sol par convection (mouvement des fluides) et par rayonnement.

Le terme "flamme à distance" fait référence au déplacement de la chambre de combustion, de la tête du brûleur, et donc de la flamme, à l'intérieur du tube — chauffant (à l'intérieur du sol) plutôt qu'à l'extérieur du sol comme c'est le cas avec le système conventionnel.

Dans un premier aspect, l'invention concerne un système selon la revendication 1.

La présente invention utilise tous les types de combustibles gazeux ou liquides. Dans le cas d'un combustible liquide, l'invention comprend une étape de préchauffage du combustible liquide.

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Dans cette configuration du brûleur à flamme déportée, il s'agit d'utiliser des combustibles liquides tels que le diesel, le biodiesel ou les huiles. La combustion du combustible liquide se déroule en deux étapes : d'abord, une étape de vaporisation, suivie de la combustion des vapeurs générées en présence d'un niveau d'oxygène — adéquat. Cette configuration offre une alternative avantageuse dans les situations où les combustibles gazeux (tels que le gaz naturel, le propane, le butane, l'hydrogène, le méthane et d'autres gaz inflammables utilisés comme sources d'énergie dans diverses applications) ne sont pas disponibles ou lorsque leur installation et leur approvisionnement sont coûteux.

Dans cette configuration d'un brûleur à flamme à distance, la tête de combustion, qui comprend des composants tels que l'injecteur (ou buse), le déflecteur, la chambre de combustion et les sondes d'allumage et de détection de flamme, est insérée dans le tube chauffant à la profondeur requise. Pour optimiser la combustion, le combustible liquide est préchauffé à une température élevée, généralement comprise entre 100 et 300 °C. Ce processus de préchauffage permet au combustible liquide d'atteindre une température plus élevée. Ce processus de préchauffage permet au combustible liquide de se vaporiser rapidement à la sortie de l'injecteur, ce qui améliore l'efficacité et la qualité de la combustion en minimisant la durée de la vaporisation et en réduisant par conséquent la formation de suie et les émissions de monoxyde de carbone (CO) dans les gaz de combustion.

Une autre caractéristique de cette configuration est l'utilisation d'un tube d'alimentation en combustible liquide enroulé d'une longueur définie. Ce serpentin est placé à l'intérieur du tube de chauffage ou à sa sortie, dans les gaz de combustion. Les gaz chauds, dont la température est comprise entre 350 et 450 °C, chauffent la bobine (conduite de combustible liquide) qui, à son tour, préchauffe le combustible liquide lorsqu'il se déplace vers l'injecteur. À l'intérieur du serpentin, le carburant liquide, à une pression élevée comprise entre 7 et 10 bars, subit une augmentation de température depuis la température ambiante jusqu'à une température élevée, comprise entre 100 et 300°C. À la sortie de l'injecteur, le combustible liquide à cette température se vaporise instantanément et brûle immédiatement, entraînant une combustion complète du combustible.

La récupération (ou le recyclage) de la chaleur transportée par les gaz de combustion, grâce au préchauffage du combustible liquide, améliore l'efficacité thermique du système de chauffage. En éliminant l'étape d'évaporation du combustible nécessaire à la combustion mais relativement énergivore pour le

9 BE2024/5561 système de chauffage, il améliore la combustion tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre, y compris la quantité de CO: produite, grâce à une consommation moindre de combustible liquide.

Dans un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé comprenant l'étape consistant à placer un système selon l'une des revendications 1 à 7 dans un forage vertical, horizontal ou incliné, afin de couvrir de manière optimale la zone à traiter.

Dans un troisième aspect, l'invention concerne un procédé comprenant l'étape consistant à placer le système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans une thermopile, Ex-Situ Thermal Desorption (désorption thermique ex situ).

FIGURES

La présente invention est basée sur le principe que le sol est une matière hétérogène (même sans gradient de contamination) et que le profil de chauffage par désorption thermique et son efficacité en dépendent directement. En ce qui concerne l'hétérogénéité des composants (sable, limon ou argile), l'humidité et les profils de concentration des polluants, l'invention crée une capacité d'adaptation pour augmenter l'homogénéité et l'efficacité de la chaleur.

Le système comprend un système de chauffage composé d'un tube externe (3) et d'un tube interne (2). L'emplacement de la chambre de combustion (1) dans le tube interne (2) peut varier en fonction de l'endroit où l'énergie doit être fournie au sol contaminé (6). Il est également possible d'utiliser plusieurs chambres de combustion dans le tube interne (figure 4b), ce qui permet d'acheminer la chaleur de manière plus efficace et mieux contrôlée dans différentes parties du sol. Cette flexibilité dans l'emplacement et le nombre de chambres de combustion améliore l'adaptabilité et l'efficacité du système de chauffage dans le traitement des sols contaminés. Les vapeurs générées par la chaleur sont récupérées par des tubes d'extraction des vapeurs (5), placées dans une masse de gravier (4) à des fins de drainage, ou simplement protégées par une chaussette métallique à mailles fines, et envoyées vers l'unité de traitement en surface ou, en mode de « reburn », envoyées vers la chambre de combustion (1) à travers le flexible reburn (16). Pour éviter les pertes de chaleur, l'isolation thermique (7) peut être placée au niveau du sol.

Plus précisément, le dispositif de la présente invention illustré aux figures 1 à 5 comprend un boîtier de commande du brûleur (8), un corps de combustion (1) vissé au tube interne (2) à la profondeur de traitement souhaitée, une extension de fil électrique avec une résistance (10) ou un allumeur électrique (14) et une extension

10 BE2024/5561 des conduites flexibles de gaz et/ou de combustible liquide (9) avec des tuyaux en acier à l'intérieur du trou de forage jusqu'à atteindre le corps du brûleur proprement dit. Au niveau du corps du brûleur, fixé sur le tube d'extension en acier pour gaz ou liquide (11), se trouve la tête de combustion (12) avec un injecteur de gaz ou de liquide (20), un allumeur à résistance ou électrique (14) et une sonde de détection ou un capteur photoélectrique (13).

La sonde de détection ou capteur photoélectrique (13) permet de déterminer la présence d'une flamme au niveau de la tête de combustion (12). Quant à l'allumeur à résistance ou électrique (10 ou 14), il permet de produire la chaleur nécessaire à l'allumage du gaz ou du combustible liquide utilisé comme combustible pour le type de désorption thermique décrit ci-dessus.

L'air nécessaire à la combustion, ainsi que les gaz qui en résultent, sont aspirés ou poussés par l'extracteur 22 à travers le tube de chauffage. En mode poussé, il est essentiel de régler la position de l'extracteur 22 en amont de la soupape d'admission d'air 23. Cette vanne régule le débit d'air nécessaire à la combustion. Cette configuration assure un contrôle précis du mélange air-carburant, garantissant ainsi des conditions optimales pour une combustion efficace et contrôlée.

Afin d'adapter le profil de température en fonction du chauffage réel et de l'hétérogénéité de la contamination, le tube intérieur (2) est composé d'éléments de longueur fixe (18), filetés (15) et assemblés par des manchons (17), de sorte qu'ils peuvent être adaptés en profondeur et modifiés au cours du chauffage ou pour accueillir plusieurs chambres de combustion, comme illustré à la figure 4b.

Il est essentiel d'adapter la profondeur de la chambre de chauffe en fonction du chauffage en cours pour obtenir un meilleur chauffage conductif global. Compte tenu de l'hétérogénéité du sol et du niveau élevé d'incertitude concernant l'humidité et la contamination du sol, il est presque impossible de prévoir exactement le comportement thermique du sol pendant le chauffage. En combinaison avec la mesure des températures, l'invention permet une meilleure gestion du chauffage en modifiant la profondeur de la tête du brûleur et, par conséquent, le profil de la chaleur dans chaque élément chauffant, ce qui permet d'ajouter plus de chaleur là où c'est nécessaire et de réduire la chaleur là où la température n'augmente pas plus vite que prévu.

Dans le cas d'un brûleur utilisant un combustible liquide, un serpentin métallique (19) est ajouté le long du tube d'extension en acier (11) de la tête de combustion (12). Ce serpentin est conçu pour chauffer le combustible à une température adéquate, généralement comprise entre 100 et 300 °C. II sert d'échangeur de

11 BE2024/5561 chaleur entre les gaz de combustion chauds et le combustible liquide. Il agit comme un échangeur de chaleur entre les gaz de combustion chauds et le combustible liquide. Trois configurations sont possibles pour l'emplacement du serpentin métallique (19) : - À l'intérieur du tube intérieur (3), juste au-dessus de la tête de combustion du brûleur (12) (voir figure 5a). - Autour de la chambre à air (2), à mi-hauteur (voir figure 5b). - Autour de la sortie du tube chauffant (21) (voir figure 5c).

L'objectif principal de cette configuration est d'amener le carburant à la température nécessaire pour qu'il s'évapore instantanément à la sortie de l'injecteur de carburant (20), optimisant ainsi le processus de combustion.

La figure 6 illustre la présence de liquides en phase non aqueuse (NAPL), positionnés à la fois au-dessus de la nappe phréatique (25) (couche flottante (24) ; figure 6a) pour les contaminants flottants et en dessous pour les contaminants plus denses (figure 6b), qui peuvent être chauffés avec précision en conduisant la chaleur directement à la couche de produit pur flottant sur l'eau (24) ou au bas de la nappe phréatique (26). Cette configuration garantit que le processus de chauffage est dirigé précisément là où il est nécessaire, maximisant la mobilisation des contaminants pour une récupération efficace, par exemple par pompage.

LÉGENDE

1. Chambre de combustion 2. Tube chauffant intérieur 3. Tube chauffant extérieur 4. Gravier 5. Tube d'extraction de vapeur 6. Sol propre ou contaminé 7. Isolation thermique 8. Boîtier de commande du brûleur 9. conduites flexibles de gaz et/ou de carburant liquide 10. Câbles résistants aux hautes températures 11. Tube d'extension en acier 12. Tête de combustion 13. Sonde de détection de flamme ou capteur photoélectrique 14. Allumeur électrique 15. Filetage pour tube de chauffage interne 16. Flexible reburn

12 BE2024/5561 17. Manchon 18. Éléments de longueur fixe du tube intérieur 19. Bobine de métal 20. Injecteur de carburant 21. Sortie du tube de chauffage 22. Ventilateur extracteur 23. Soupape d'admission d'air 24. Couche flottante 25. Eaux souterraines 26. Table de la nappe phréatique

Claims (9)

13 BE2024/5561 REVENDICATIONS

1. Un système utilisé pour l'assainissement des sols par désorption thermique comprenant:

a. une unité de production de chaleur comprenant un boîtier de commande de brûleur, une chambre de combustion et une tête de combustion, ladite tête de combustion étant située à l'intérieur de ladite chambre de combustion, et ladite chambre de combustion étant située à l'intérieur d'un tube chauffant interne, ledit tube chauffant interne étant situé à l'intérieur d'un tube chauffant externe, ledit tube chauffant externe étant inséré dans un sol contaminé;

b. un système de ventilation autonome permettant la circulation des gaz de combustion du tube chauffant interne vers le tube chauffant externe,

c. un ou plusieurs flexibles de gaz et/ou de combustible liquide et des tubes d'extension en acier, les flexibles de gaz et/ou de combustible liquide et les tubes d'extension en acier étant reliés à la tête de combustion, et sont configurés pour fournir un combustible à ladite tête de combustion;

d. au moins un élément d'allumage et une sonde de détection de flamme, lesquels élément d'allumage et sonde de détection de flamme sont reliés au boîtier de commande du brûleur et sont fixés à la tête de combustion;

e. optionnellement, un serpentin métallique placé le long d'une ou plusieurs conduites de gaz et/ou de combustible liquide, dans lequel ledit serpentin est configuré pour chauffer un combustible liquide à une température adéquate, de préférence entre 100 et 300°C; et f. un système de support auquel l'unité de production de chaleur est reliée, dans lequel ladite unité de production de chaleur est réglable en profondeur, de préférence en modifiant le profil de l'énergie de chauffage le long du tube chauffant externe.

2. Le système selon la revendication 1, dans lequel un tube réfractaire est ajouté au tube chauffant interne à une profondeur souhaitée pour protéger le tube de la chaleur de la flamme.

3. Le système selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les conduites de gaz et/ou de combustible liquide et les tubes d'extension en acier situés à

14 BE2024/5561 l'intérieur du tube chauffant interne et reliés à la tête de combustion sont prolongés jusqu'à la profondeur souhaitée et fabriqués avec des tubes en acier ou en acier inoxydable.

4. Le système selon l'une des revendications 1 à 3 où un fil électrique provenant du boîtier de commande du brûleur pour alimenter l'élément d'allumage et la sonde de détection de flamme est prolongé par des fils résistants à la chaleur.

5. Le système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel plusieurs chambres de combustion peuvent être placées dans le tube chauffant interne à différentes profondeurs pour faciliter le mouvement de la tête de combustion pendant le traitement, améliorant ou modifiant ainsi le profil de chauffage le long du tube chauffant interne.

6. Le système selon l'une des revendications 1 à 5 inclut un réseau de tubes chauffants où le combustible liquide subit un préchauffage à des températures comprises entre 100 et 300°C, lequel préchauffage étant obtenu par échange de chaleur avec des gaz de combustion à l'intérieur ou à l'extérieur du réseau de tubes chauffants.

7. Le système selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel un tube à vapeur est connecté au tube de chauffage interne, pour acheminer le polluant organique vers la chambre de combustion en vue de sa combustion.

8. Un procédé comprenant l'étape consistant à placer un système selon l'une des revendications 1 à 7 dans un forage vertical, horizontal ou incliné, afin de couvrir de manière optimale la zone à traiter.

9. Une méthode comprenant l'étape consistant à placer un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans ce que l'on appelle une thermopile, désorption thermique ex-situ.