Brevet FR2004603A1 — publié le 19691128

t 2004603 La présente invention concerne un procédé et tua appareil destinés à augmenter le rendement de l'incinération des ordures humides résultant du traitement de déchets domestiques ou industriels. 5 Aux endroits où se trouvent des installations de trai tement de déchets domestiques et/ou industriels, on obtiant nécessairement de grosses quantités d'ordures renfermant un pourcentage élevé d'eau, et il est tout à fait fastidieux de transformer ces ordures en une matière facilement utilisable, au JO moyen de traitements supplémentaires. C'est ainsi, par exemple, que les ordures traitées en chaudière étant assez difficiles à filtrer ou à déshydrater, mâme après avoir été soumises à un traitement de filtration, ne peuvent pas Stre déshydratées de manière suffisante et elles contiennent encore en général 80$ 15 d'eau. Les éléments constitutifs des ordures que l'on traite ainsi en vue de la déshydratation sont essentiellement des matières organiques, de sorte que jusqu'à présent on a essayé de s'en débarrasser par incinération. Toutefois, les procédés d®inciné-20 ration de la technique antérieure consistaient à envoyer les ordures humides directement dans un incinérateur et, par suite, il était très difficile de les brûler de façon efficace en raison de leur forte teneur en eau. La présente invention vise un procédé d'incinération 25 efficace d'ordures à forte teneur en eau, ce procédé étant essentiellement caractérisé par le fait qu'on soumet tout d'abord les ordures à la pression et À un chauffage, qu'on les projette dans une chambre de combustion pour que la majeure partie de l'eau qu'elles renferment s'évapore instantanément au cours de 30 cette projection, et enfin que l'on incinère complètement les matières solides restantes. Conformément à la présente invention, lorsque les ordures dont on a élevé la température au-dessus de 100*C sous une pression de 1 à 5 kg/cm sont projetées dans une chambre de com-35 bustion sous faible pression, la majeure partie de leur teneur en eau s'échappe instantanément sous forme de vapeur en raison de la baisse brutale de pression dans cette chambre, de sorte que les matières solides de ces ordures se séparent à l'état presque 69 08400 2 2004603 sac. Daas un tel état, la combustion a lieu dans la chambre par introduction d'air préalablement chauffé , et les particule© fines et sèches de matières solides qui flottent sont réduites en cendres. 5 Au début de l'incinération de ces ordures^ il est nécessaire d'introduire une certaine quantité complémentaire de carburant, mais une fois que l'incinération a commencé, elle se poursuit d'elle-même grâce à la chaleur produite par les ordures elles-môme en brûlant. Toutefois, il peut se présenter certains 10 cas où une telle incinération spontanée se trouve gênée en raison de la nature des éléments constituant ces ordures ou de leur teneur en eau. Sans un tel cas, on peut introduire dans la chaau» bre de combustion une certaine quantité de carburant complénen-» taire ou on peut encore mélanger un carburant bien défini, tel 15 que l'huile lourde, avec les ordures à incinérer, afin de venir à bout de ces inconvénients. 5n ce qui concerne les moyens pour effectuer le chauffage préliminaire des ordures, on peut soit chauffer pour utiliser les gaz résultant de l'incinération des ordures en installant 20 la tuyauterie d'alimentation en ordures à l'intérieur de la conduite de fumée, soit installer cette conduite d'alimentation des ordures dans la chambre de combustion, de façon à chauffer les ordures que contient cette conduite en utilisant le gaz de combustion et à soumettre les ordures à une pression au moyen de 25 la vapeur sous pression qu'elles fournissent. De plus, on peut accroître le rendement de la combustion en installant une couche compacte de substances réfractaires dans la chambre de combustion, de façon à attraper les matières solides que renferment les ordures sur cette couche compacte et, 30 de la sorte, faciliter l'incinération. De façon plus précise, si la chambre de combustion renferme une couche compacte formée d'une série de blocs d'un matériau réfractaire comme le carborunduœ3 et si l'on projette les ordures sur une telle couche compacte, les matières solides presque sèches adhèrent & cette couche de maté-35 riau réfractaire et se réduisent en cendres, ces cendres tombant ensuite h l'état fondu. Sn d'autres termes, si l'on pose une couche compacte de matériaux réfractaires dans une chambre de combustion, la vitesse du courant d^air & la surface des blocs réfractaires 69 08400 3 2004603 se trouve augmentée, et les fines particules de matières solides qui adhèrent à la surface de ces blocs, du fait de la grande vitesse du courant d'air chaud qui est introduit dans la .chambre de combustion, sont rapidement incinérées» 5 La température de combustion est réglée pour être supérieure & la température de fusion des cendres, et l'on recouvre la surface des matériaux réfractaires avec des cendres fondues, ces dernières facilitant la capture de particules fines de matières solides. Les cendres fondues tombent progressivement 10 pour se rassembler au fond de la chambre de combustion et en sont ensuite retirées. Conformément à la méthode précédente d'incinération, la majeure partie de l'eau contenue dans les ordures s'évapore instantanément au moment où on les projette; de plus, les ordures 15 plutôt humides sont dispersées et adhèrent à la surface de la couche compacte de matériaux réfractaires chauffée par la combustion du carburant, et les stades de déshydratation et d'incinération sont complètement accomplis sur cette surface de la couche; par suit», la durée de l'évaporation de l'eau contenue dans les 20 cendres peut être réduite, et le rendement de la combustion augmenté. Etant donné, que la température defusion des cendres provenant de l'incinération des ordures est relativement Jîasse, on peut fondre celle-ci en maintenant la températurè~d£ la couche compacte de matériaux réfractaires aux environs de 1400 °C et sous 25 une telle température, la couche compacte de matériaux réfractaires ordinaires ne risque pas de se ramqllir ni d'être corrodée par les cendres. D'ailleurs, pour la raison déjà exposée plus haut, la température de combustion nécessaire pour une incinération continue et pour la fusion simultanée des cendres n'est pas assez ' 30 élevée pour que l'on puisse se dispenser de carburant supplémentaire,, D'autres particularités et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins sur lesquels : 35 - la figure 1 est une vue en coupe d'un appareil à incinérer les ordures conforme à l'invention; et - la figure 2 est une coupe d'un autre appareil conforme à l'invention, dans le cas où la chambre de combustion comporte une couche compacte constituée par des matériaux réfractaires. 69 08400 4 2004603 Sur la figure 1, on voit un incinérateur 1, une chambre de combustion 2, et une conduite de chauffage 3 des ordures* L'incinérateur 1 renferme la chambre de combustion et a pour rôle d'assurer la combustion des ordures par application d'une pression 5 voisine de la pression atmosphérique. La conduite 3 de chauffage des ordures pénètre par une paroi latérale de l'incinérateur 1, traverse la conduite 4, et son extrémité munie de la buse 5 débouche à la partie supérieure de la chambre de combustion 2. La conduite 3 de chauffage des ordures comprend la conduite de 10 transmission de chaleur, cette dernière étant munie de la vis d'alimentation 6. La conduite 3 de chauffage des ordures est reliée à la conduite 8 d'alimentation en ordures et à la conduite d'alimentation en huile lourde 9, grâce au dispositif 7 de mise sous pression. De plus, sur cette môme figure 1, on voit une buse 15 10 auxiliaire de brûleur de carburant, une grille 11, une entrée 12 d'air de combustion, tin cendrier 13, un dispositif 14 de chauffage préalable, un collecteur 15 de poussières, et une cheminée 16. Les ordures sont envoyées de la conduite Ô d'alimentation dans la conduite de chauffage 3 des ordures, au moyen du dispositif 20 de mise sous pression 7* A ce stade, l'huile lourde est envoyée par la conduite 9 d'alimentation en huile lourde pour se mélanger aux ordures selon les besoins. La conduite de chauffage 3 des ordures débouche à l'extérieur uniquement par la buse 5 disposée à son extrémitéy et elle est également installée dans la conduite 4 25 qui permet le passage de gas de combustion, de sorte que l'on peut la chauffer pour augmenter la pression qui y règne. En vue d*empêcher la formation d'incrustations à l'intérieur de la conduite 3 de chauffage des ordures et d'agiter les ordures et régulariser leur déplacement, on déplace la vis d'alimentation 6, ce qui 30 assure un chauffage uniforme des ordures. Conformément au présent procédé, si l'on chauffe des ordures à une température de 120 à 150*C sous une pression de 1 à 5 kg/cm dans la conduite 3 et si on les projette par la buse 5 dans la chambre de combustion 2, il se produit dans cette cham-35 bre une baisse brutale de pression, qui provoque l'évaporation instantanée de la majeure partie de l'eau que contiennent les ordures, et cette vapeur s'échappe par la conduite 4 avec les gas de combustion, tandis que les matières solides que renferment 69 08400 5 2004603 les ordures tombent à l'état sec et brûlant tout- ©a flottant. Pour amorcer 1© combustion on brûlo Mae qimatlté supplémentaire de carburant à l'aide du brûleur auxiliaire 10® Une fois la combustion amorcée, la nécessité de continue? â 5 utiliser ce carburant complémentaire dépend de la nature ©u de la qualité des ordures è incinérer, mais, en pratique, on p©ut continuer à faire appel t ce carburant coaplêaeataire pour hâter la combustion. On effectue la combustion en envoyant de l'air préalablement chauffé per 1® dispositif 14 de préeb,auffage9 dans TO l'incinérateur, depuis la conduits 12 d8ai? de eoebustiss, au moyen d'une conduite appropriée (non représenté®)e Avl eou^a de cette opération, les ordures non brûlées azïfasïES-Hït- dos résidus dé carbone en quantité relativaasGat grands sBaec<>aal©at se? la grille 11 puis-sont réduites en cendres sous ls®ff©t àu ©©tarant 15 d'air chaud et descendent dans le cendrisr 13® Sa gas de combustion à température élevée produit das.s la shaiabrs de eoBbustion 2 se déverse dans l'atmosphère, après avoir tra?o"?cv' 1© ôiepositif de chauffage préalable 14» le collecteur de poussières 15s puis la cheminée 16, et après avoir communiqué sa chaleur aux ordures 20 au moyen de la conduite 3 de chauffage des ordures. On mesure la pression interne dans diverses parties de la conduite 3 de chauffage des orderaa @t5 ©n fonction des résultats obtenus, on suspend le déplacement du dispositif 7 de mise sous pression, de façon à régulariser la pression interne 25 de la conduite 3* Si la pression interne ds cette conduite 3 de chauffage des ordures a été réglée à 1 kg/cm s lseau que contiennent les ordurss se transfoma faciiaasnt en vapur lorsque la température de ces ordures dépasse 120®0* Etd si l9©a a mélangé de l'huile lourde aux orduras à int^aduirè daiss l'appareil, ces 30 ordures se déplacent de façga plus régulière,, @n obtient une séparation efficace de l9eau qu'elles renferment et la combustion se trouve accéléréet Le procédé selon l'invention,, en plias dea propriétés indiquées ci-dessus, et comparé aux procédés classiques d'inciné-35 ration suivant lesquels il n'y a pas de stade de préchauffage, présente encore les avantages suivants. Bans le cas des procédés de la technique antérieure, il fallait beaucoup de place et beaucoup de temps pour assécher BAD ORIGINAL, 69 08400 6 2004603 " les ordures ©a w de las rendra combustibles, asaie cela ac& plus lieu dans le cas du procédé selon la présente invention» 'la dans les procédés classiques, du fait que la teneur ©n ©au de© ordures disposées dans la sone de combustion était encore rela= 5 tivep-enô élevée, la combustion asétait pas stable et il était difficile de l'entretenir da façon satisfaisante, lu contraire, les ordures traitées selon la procédé da la présenta intention ne renferment que très peu d'eau résiduelle et sont homogènes, de sorte qu'ailes sont aptea à brûler et peuvent être antreteœasg 10 da-is xm êtet de combustion satisfaisant# Sn outra, le procédé selon la présente invention se caractérise par le fait que, au moment où l'on projette les ordures par la buse dans la cSiaabrs de combustion, le jet se trouve accéléré par la pression d« vapeur et, par suite, le rendement de la combustion augmente* 15 La figure 2 représente un autre appareil df incinération des ordures, cet appareil comprenant une chambre de combustion dans laquelle est disposée une couche compacte de produits réfras-*» taires. Sur cette figure, la référence 1 désigne 1* incinérateur, 2 la chambre de combustion, 3 une couche compacte de matériaux 20 réfractaires, et 4 «ne conduite de chauffage des ordures. La chambre de combustion 2 est installée dans l'incinérateur 1 et l'on maintient sa pression intérieure au voisinage de le, pression atmosphérique; de plus, cette chambre de combustion 2 est jauni» d'une couche compacte de matériaux réfractaires 3. 25 Cette couche compacte 3 est disposée au milieu de la chambre de combustion 2 et l'on utilise la grille 5 refroidie à l'eau; la partie située au-dessous de la couche compact® 3 déb©iv= che dans la chambre d'échappement voisine 7 par l'ouverture de communication 6. 30 La conduite 4 de chauffage des ordures pénètre dans la chambre d'évacuation 7, et son extrémité est munie d'une buse $ ©t débouche au-dessus d'une couche compacte 3 de matériaux réfractaires. Banâ la conduite'4"""de "elmuffags/des ordures, se trouve une vis d'alimentation 9 entraînée par un moteur 10. Les référenças 35 11t 12, 13, 14 et 15 désignent respectivement une conduit© d*alimentation en ordures3 un dispositif de mise sous pression, un dispositif ÔM chauffage préalable de l'air, une conduite de fumée et un collscteiiE' poussières. Il est prévu un brûleur auxiliaire BAD ORIGINAL 69 08400 7 2004603 16 à la partie supérieure de la chambre de combustion 2 qui est également reliée à une entrée 17 d'air de combustion. Le fond de la chambre de combustion 2 comporte une sortie 10 de cendres fondues, et il est maintenu étanche à l'eau; 5 au-dessous de ce fond se trouve un transporteur 19» De l'air est envoyé par l'entrée d'air de combustion 17 et permet au carburant de brûler au moyen du brûleur auxiliaire, de telle manière que la couche compacte de matériaux réfractaires 3 se chauffe et qu'en môme temps les ordures que renferme la con-10 duite 4 de chauffage des ordures s'échauffent également. Pendant toute la durée de la combustion, de l'air chauffé préalablement par le dispositif 13 est fourni par l'entrée d'air de combustion 17, au moyen d'un tubè non représenté. Les ordures sont envoyées, au moyen du dispositif de mise sous pression 12, de la conduite 11 15 d'alimentation en ordures jusque dans la conduite 4 de chauffage des ordures. Etant donné que cette conduite est prévue pour ne déboucher que dans la chambre de combustion 2 à la position de la buse Ô fixée à l'extrémité de la conduite et qu'elle est également installée dans la chambre d'échappement 7 par laquelle passe le 20 gas de combustion, la pression interne augmente au fur et à mesure qu'elle s'échauffe. Four empêcher la formation d'incrustation à l'intérieur de la conduite 4 de chauffage des ordures et éviter leur déplacement précipité, on déplace la vis d'alimentation 9, ce qui assure un chauffage uniforme des ordures. Conformément au 25 procédé de la présente invention, si la couche compacte de matériaux réfractaires est portée à une température d'environ 1400°C, et si l'on chauffe les ordures jusqu'aux environs de 120-150 *C sous une pression de 1 à 5 kg/cm dans la conduite 4 de chauffage, puis si on les projette par la buse Ô sur la couche 3 que contient 30 la chambre de combustion 2, il se produit une baisse brutale de pression dans cette chambre 2, ce qui provoque 1'évaporation instantanée de la majeure partie de l'eau renfermée dans les ordures, cette vapeur s'écoulant dans la conduite 14 en mâme temps que les gaz de combustion, tandis que les matières solides que ren-35 ferment les ordures descendent à l'état sec pulvérulent et viennent se coller sur la couche compacte 3 pour y brûler. Le gaz de combustion s'écoule dans la boîte de fumée 7 par l'ouverture de communication 6, abandonne une partie de sa chaleur en traversant 69 08400 s 2004603 le dispositif 13 de chauffage préalable de l'air et la conduite 4 de chauffage des ordures, pénètre dans la conduite 14 pour se débarrasser de ses poussières àu moyen du collecteur de poussières 15, puis s*échappe. Les cendres tombent à l'état fondu sur le 5 transporteur 19 par la sortie 18 et sont entraînées vers l'extérieur. On mesure la pression intérieure dans les parties convenables de la conduite 4 de chauffage des ordures et, en fonction du résultat de la mesure, on arrête le dispositif de mise 10 sous pression 7 pour régulariser la pression interne de la conduite 4 de chauffage des ordures. Si la pression interne de ce tube de chauffage des ordures a été réglée à 1 kg/cm , l'eau contenue dans les ordures se transforme facilement en vapeur lorsque la température de ces ordures dépasse 120"C. Et, au cas 15 où. l'on a mélangé de l'huile lourde aux ordures à introduire dans l'appareil, le déplacement des ordures dévient régulier, l'eau se sépare bien des ordures et leur combustion se trouve accélérée. En plus des caractéristiques indiquées ci-dessus, le 20 procédé selon la présente invention, qui se caractérise par le fait que la combustion est assurée en appliquant les ordures sur line couche compacte de matériaux réfractaires, présente les avantages indiqués ci-après, par rapport aux procédés classiques d'incinération qui ne comportent pas de stade de chauffage 25 préalableo Conformément au présent procédé, les ordures sont projetées à l'état comprimé et chauffées, de sorte que la majeure partie de l'eau qu'elles renferment se transforme instantanément en vapeur et que les matières solides se séparent facilement à 30 l'état de fines particules sèches. Contrairement aux procédés classiques qui exigent une chambre de combustion très importante, en raison du temps considérable pour la déshydratation des ordures, la chambre de combustion dans le cas de la présente invention peut être très petite, 35 en raison de son pouvoir de combustion extraordinaire. Conformément & la présente invention, suivant laquelle la combustion est assurée au moyen d'une couche compacte de matériaux réfractaires et par la fusion des cendres, le facteur de 69 08400 9 " 2004603 ^ charge au moaoat oû sas cendres traversent les interstices ©ntrs les éléments réfractaires est tel que môm un appareil très petit fonctionne de façon efficace. Lss ceadïaa d® la sesabustion • sonà fondues 5 si compièt&aHsïAÏ que àeiileiseat une touie petit® partie de celles** ai peut s*envoler de l'ineinérateur-j de la sorfee, l5appareil selon la présente invention n*«3t pas gênant pour le milieu enviroimant. Se plus, étant donna que 1ga cendres a1écoulant à 10 l'état fonctu, elle» peuvent ôtre utilisées pour fabriquer des produits secondaires, (par exemple des blocs ou des châssis}« SZEMFLE 1 - L'utilisation de l'apparsil selon la présente invention? 0n effectue 15incinération au moyen de l&appareil d® la figure 1, dans laque! on introduit à la vitesse de 50 kg/hs 15 des ordures r-sult-sut du traiteiaent de déchets, ces ordures ren-fermant eGp d'eau et des aatiëres solides qui contiennent 50$ de produits -soti jus tibias <> 3ana ce cas, on introduit en même temps dans 1:appareil de l'huile lourde à la vitesse de 0,46 l/h. On maintient la pression interne de la conduite de chauffage 20 des ordures à la pression de l kg/'ca , et on chauffe ces ordures jusqu'à 120°C« Puis, les ordures aiaai traitées sont projetées par la buse tans la chambre de combustion en vue d® leur incisê= ration^ Au moyen du brûleur auxilie.îr®, 15huile légère brâle à la vitesse de •; .5 l/h, tandis que l'en envoie de l'air préchauffé à 25 la température de j00-200°C dans la enambre de combustion au aoyen de l'entrée d-air de combustion, de manière que la température interne se maintienne â 800c0 pour assurer la combustion. La capacité calorifique de la chambre de combustion est de 130 000 kc&X/nf'/i, et le facteur à*air en excès est de 192, de 30 sorte que la combustion des ordures ssaceomplit de façon satisfaisante* 73! ■A cffwotue 1incinération au .moyen de l'appareil de j.a figure ici m introduit dans ce dernier, à la vitesse de 100 â 35 150 kg/h, de à ordures obtenues è. partir du traitement de déchets, ces ordures i-enf srmant de 75 t 50fs d'eau, ainsi que des matières solides comprenant jusqu'à 50$ de produits combustibleso Dans ce cas, on procède à la combustion en réglant la pression du jet de BAD ORIGNAL 08400 10 2004603 la bîise eatro 0,2 ©t 0,7 kg/eaf*, ©t la température du jet d© cette buae à une valeur comprise entre 193 ©t 111*G0 B© plus,, au œoyen du brûleur auxiliaire., 1*huile légère brûle â la vitesse de 10 à 20 l/h* En ce qui concerna la couofee cospaet© da produits réfractairess on utilis© du carborunduE ayant une graxi.uloïaêtî?ie de 3 & 5 en, pour constituer une couche d© 0S2 sa d®épaisseur. La grille a une surface de 0,09 m . Lq rendement en dégagement âe chaleur d© la couche compacte ds produits réfractaires ©st ô@ 1,2 i 2 x 10^ kcal/«a^h, et 1© rendGaent en dégagement de ehaleur par unité de surface de la grille est d© 3,0 à 5,0 x 10^ îscBl/afti, la température maximum de la couehe ccap^stû d® produits rôfreetais'ss est do 1500*0 et la quantité Q ** do gsuseières qui s «envole est de 1 è 2 g/a' . 11 va de- soi que la doscrlptlon de la présente iawa» tion n'est nullement limitative et que de nombreuses Eodifie&« tlons feutrent être apportées sans sortir de son saâzfGo BAD QBIG1NAL 69 08400 n 2004603 REVENDICATIONS 1. Procédé d*incinération d'ordures, caractérisé en ce que l'on soumet des ordures organiques humides simultanément à une pression et à un chauffage, et qu'on les projette, ainsi traitées, dans une chambre de combustion dont on maintient la 5 pression interne à une valeur inférieure à celle de la pression désignée ci-dessus, de sorte que la majeure partie de l'eau que renferment ces ordures s'évapore en môme temps qu'on les projette et que les matières solides résiduelles sont brûlées* 2• Procédé d'incinération d'ordures selon la revendica- 10 tion 1, caractérisé en ce que ladite chambre de combustion ren- ferme une couche compacte de matériaux réfractaires et que lesdites matières résiduelles viennent adhérer à cette couche qui les brûle. 3. Procédé d'incinération d'ordures selon les revendica tions 1 et 2, caractérisé en ce que les ordures à projeter dans 15 la chambre de combustion sont soumises à un chauffage préalable au moyen du gas de combustion. 4» Appareil d'incinération mettant en oeuvre le procédé décrit aux revendications 1 à 3, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend line chambre de combustion munie d'un brûleur 20 auxiliaire et d'une entrée d'air de combustion ainsi que d'une sortie pour les cendres fondues à sa.partie inférieure et une chambre d'échappement munie d'un dispositif de chauffage préalable de l'air et reliée à la chambre de combustion au moyen d'une ouverture, ledit appareil comportant également une couche compacte 25 de matériaux réfractaires logée dans ladite chambre de combustion, ainsi qu'une conduite de chauffage des ordures munie d'une vis d'alimentation et conçue pour pénétrer dans ladite chambre d'échappement pour déboucher dans ladite chambre de combustion.