Brevet FR2013515A1 — publié le 19700403

La présente invention concerne un procédé et en même temps une installation pour l'incinération des ordures ménagères. La technique de l'incinération des ordures ménagères s'est très largement développée au cours de ces dernières années. On connatt toute une gamme de systèmes les plus divers d'incinération, dans lesquels des installations sont mises en oeuvre, comportant une grille basculante étagée, une grille à mouvement vers l'avant, une grille à mouvement vers l'arrière, une grille étagée à mouvement alternatif ou une grille cylindrique. On connatt également des fours à tambour, présentant une longueur relativement grande par rapport à leur diamètre et dans lesquels les immondices traversent le tambour. Toutes ces installations dtincinération-connues ont en commun cette caractéristique que les ordures ménagères y sont transportées de haut en bas, sous un certain angle, pendant l'incinération. Simultanément, elles sont soumises à une combustion et transformées en cendre et en mâchefer, qui sont évacués à l'état solide, ou à l'état liquide. On sait également qu'avant ces installations d'incinération, -il est prévu dans le circuit des soutes ou silos pour entreposer les immondices, des ensembles de répartition et de dosage, des dispositifs magnétiques pour éliminer les pièces de fer et des groupes de concassage, tels que broyeurs ou similaires. Fréquemment, on ajoute à la suite d'une installation d'incinération déjà en activité une chaufferie pour la production de vapeur. I1 est alors plus avantageux, en particulier pour les grandes installations, d'utiliser la chaleur produite par l'incinération des immondices au moyen d'échangeurs correspondants. Dans tous les procédés d'incinération connus jusqu'à présent, les ordures sont obligatoirement utilisées pour garantir un apport d'oxygène suffisant pour alimenter la combustion. Pendant cette opération, ces ordures se trouvent en mouvement permanent, ce qu'on a constaté le plus souvent comme préjudiciable. Ce mouvement permanent provoque en fait la dispersion des foyers de combustion intensifs, qui sont ainsi étouffés. Or il faut, ensuite, rallumer ces foyers séparés pour permettre à l'incinération de se poursuivre. I1 est avéré en outre que ce déplacement continu des ordures est nuisible, du fait qu'il produit des quantités relativement considérables de poussière, qui doit entre expulsée de l'installation d'incinération et envoyée dans une installation de dépoussiérage. Ces grandes quantités de poussière entraient la nécessité de procéder à des nettoyages et des révisions fréquents de l'installation de dépoussiérage. En conséquence, l'invention a pour but de créer un procédé et une installation d'incinération des immondices grâce auxquels les foyers intensifs de combustion ne sont pas interrompus de façon intempestive. Les ordures traitées ne doivent se déplacer et être aérées qu'à bon escient. En outre, l'installation doit être conformée de telle sorte qu'on puisse faire repasser les ordures une seconde fois, ou plusieurs fois de suite, par la zone de combustion sans devoir recharger en tête de l'installation les ordures partiellement incinérées. D'autre part, il est nécessaire que-l'installation n'occupe qu'une place relativement limitée, afin de pouvoir aussi être ajoutée à de petits ensembles ; cette condition se po sant de manière primordiale pour l'incinération des déchets industriels. Selon l'invention, on résoud ce problème en amenant les ordures sur une voie circulaire, dans un circuit passant successivement par une zone de séchage, une zone de combustion et une zone de refroidissement, tout en les exposant de manière continue à l'air pour la combustion. Pendant la phase de combustion, les ordures sont en plus, avantageusement, soulevées et aérées de façon supplémentaire. Cette opération intervient de préférence en bout de la zone d'incinération. Suivant l'invention, le cas échéant, les immondices sont ramenées plusieurs fois de suite à travers cette zone d'incinération, sans qu'on ait à opérer un nouveau chargement. L'installation pour l'application de ce procédé est équipée d'un four ne présentant qu'une seule grille et pourvu d'orifices pour le chargement des ordures et pour I'extraction des cendres et du mâchefer, ainsi que de brtleurs de renfort. L'installation est caractérisée en ce que le four affecte la forme d'un tunnel circulaire, que parcourt une grille également circulaire.Un poste d'alimentation, une zone de séchage, une zone de combustion et une zone de refroidissement, ainsi qu'un poste de vidange sont prévus dans le tunnel, l'un derrière l'autre dans le sens de la circulation, ainsi qu'une arrivée d'air de combustion sous la grille circulaire. le four circulaire présente en son milieu une chambre de surcombustion, qui communique par une ouverture pour les gaz åté- chappement avec la chambre de combustion, une installation de dépoussiérage et, le cas échéant, dss échangeurs de chaleur pouvant être raccordés à la chambre de sur combustion. Il est bien entendu poss-ible aussi de prévoir la chambre de surcombustion à'l'extérieur du four circulaire. Il est prévu, de préférence a lsextrémité de la zone de combustion, un ou plusieurs dispositifs de levage pour lever et aérer les ordures en combustion. Chaque dispositif de levage consiste en un support garni de dents de fourche, qui pénètre à travers la paroi du four dans la chambre de combustion et qui peut être déplacé radialement au-dessus du plan de combustion ou de la grille circulaire. Le support est pourvu à cet effet de cylindres de le- vage actionnés pneumatiquement ou hydrauliquement de préférence. Selon l'invention, un dispositif d'enlèvement pour débarrasser la grille annulaire des cendres et du mâchefer est prévu devant le poste de chargement à proximité de la grille. Un concasseur de scories, réglable en hauteur est avantageusement placé après le dispositif d'enlèvement, pour nettoyer continuellement la grille. Dans une forme particulière de réalisation, le dispositif d'enlèvement est constitué par une vis d'Archimède, pouvant être amenée à hauteur réglable. Une cloison de séparation, réglable en hauteur, séparant la zone de refroidissement de la zone de chargement, est prévue entre le dispositif d'enlèvement et le poste de chargement. la grille annulaire est avantageusement prévue mobile dans les deux sens de rotation et sa vitesse réglable de façon continue. Cette grille est constituée par un assemblage d'anneaux séparés, coniques en soi et formés de segments. Les anneaux séparés de la grille présentent entre eux un écartement tel que le total des surfaces libres correspond à la section de passage de l'air nécessaire à la combustion. La grille aunullaire est équipée d'un système de support à galets et pourvue, des deux cotes, d'obturateurs étanches à l'eau. Le procédé selon l'invention et l'installation pour son application apportent différents avantages par rapport aux procédés d'incinération des ordures connus jusqu'ici. Le transport des immondices est effectué sur un système d'alimentation sans fin, qui les entrasse sur son parcours. Le long de ce circuit fermé, on peut soumettre, de manière simple, les ordures encore incomplètement incinérées, à un nouveau trajet4 Le chargement spécial des ordures, tel qu'il est pratiqué couramment dans les installations connues jusqutà présent, est ainsi supprimé. Il suffit de soulever la cloison d'une hauteur déterminée. Le dispositif d'enlèvement se trouve, naturellement, soulevé également.Cette opération peut aussi être exécutée partiellement, de sorte que la portion d'immondices s'étalant au-dessus, déjà bien incinérée, est évacuée sous forme de mâchefer, tandis que celle qui se trouve au-dessous, et non encore incinérée, est soumise à un nouveau processus d'in cinération. Par le réglage continu de la vitesse de la grille annulaire, ou par la possibilité d'inverser le sens de sa rotation, on peut laisser séjourner plus longtemps en certaines zones, déjà pendant un parcours, les portions d'ordures mal incinérées, ou les ramener dans ces zones. On évite ainsi souvent de soumettre les immondices à un parcours supplémentaire complet dans l'installa- tion. Grâce au procédé selon l'invention, le processus de combustion continue n'est en outre nullement gêné.Les quantités de poussière entraînées par les gaz d'échappement s'en trouvent relavivement réduites. Le dispositif de levage selon l'invention pour soulever et abaisser les ordures les soulève doucement afin de les aérer et de laisser l'oxygène leur parvenir Les ordures retombent alors par portions dans la position haute du support garni de dents sur la grille annulaire. Ainsi, les immondices viennent régulièrement, une ou plusieurs fois, en contact avec le support à dents, et elles sont soulevées et' aérées puis rabaissées dans le plan de combustion. Ce mouvement de levage est également à vitesse réglable. On a de ce fait la possibilité de laisser arriver aux ordures une quantité d'oxygène exactement dosée, nécessaire à leur combustion. La disposition de la grill annulaire et des bradeurs de renfort ainsi que l'échappement des gaz brillés permet de suivre le procédé à contre-courant, de sorte que les gaz chauds balaient les ordures déposées et les sèchent. Àu contraire des installations d'incinération ordures courantes, l'installation suivant Invention n'exige relativement que peu de place. Dans les installations courantes, il est nécessaire de prévoir, pour un rendement déterminé, une surface de grille déterminée. Suivant le mode de construction, une grille a 8 m de long et 1,2 m de large, par exemple, ce qui correspond à une longueur de foyer de 10 m au moins. La même surface de grille, en utilisant une grille annulaire, ne demande qu'un diamètre extérieur de 4,5 m. Le procédé selon l'invention admet la combinaison de différentes opérations. De manière analogue, il est également possible de faire varier la construction de l'installation sans sortir du cadre de l'invention. les dessins joints représentent une possibilité de réalisation, soit Figure 1, une coupe suivant l'axe I-I de la figure 2 de l'installa tion selon l'invention, Figure 2, la vue en plan, en coupe suivant l'axe II-II de la figure I de l'installation, Figure 3, un détail de la vue en coupe suivant III-III de la figure 2, Fi'ure 4, une coupe de la grille annulaire et du dispositif de dé chargement, Figure 5, une coupe suivant l'axe V-V de la figure 2 du dispositif de levage, Figure 6, une vue en plan du dispositif de levage. L'installation d'incinération des ordures les transporte et les brûle en les soumettant à un déplacement horizontal et non à un déplacement vers le bas. Les immondices reposent sur une grille annulaire 1, entourée d'un tunnel 2 formant un four comportant une voûte 3. Celle-ci présente des hauteurs différentes, établies suivant les diverses zones du traitement subi par les immondices. il est prévu un poste de chargement 4 (voir figure 2), auquel les ordures sont amenées par une hotte ou autre organe similaire. le déchargement des ordures peut être dosé et préalablement préparé de manière connue en soi. Au poste de déchargement 4 se rattache, sur la grille annulaire 1 ou dans le four, une zone de séchage, dans laquelle les ordures sont débarrassées de l'eau qu'elles contenaient.Un ou plusieurs brûleurs de renfort 5 sont prévus dans le tunnel 2 ou dans la paroi du four, pour enflammer les ordures et déterminer le commencement de la zone d'incinération. le, ou les bradeurs 5 s'éteignent après que la température de combustion a été atteinte, c'est-à-dire, dans une phase de l'allumage initial. Les fumées et gaz chauds produits par les brûleurs balaient les immondices en plus dans la zone de séchage quand on applique le procédé à contre-courant. Un orifice d'échappement des gaz brulés 6 est prévu, celui-ci communiquant avec une chambre de surcombustion 7. il est particulièrement avantageux de prévoir cette chambre 7 à l'intérieur du four. Il est cependant possible de prévoir aussi la chambre 7 à l'extérieur. Le four d'incinération est partagé en une zone de séchage, une zone de combustion et une zone de refroidissement, que traverse la grille annulaire 1. Â l'extrémité de la zone de refroidissement est prévu un dispositif de déchargement 8, grâce auquel la grille 1 est débarrassée des ordures transformées en cendres et en mâchefer. la cendre ou le mâchefer arrivent dans le canal 9. Après le dispositif de déchargement 8 se présente une cloison de séparation 10. Le dispositif de déchargement 8 et la cloison 10 sont réglables en hauteur. Différentes ouvertures de contrôle il - réparties sur le pourtour de l'installation - permettent de surveiller ou d'intervenir dans les processus de combustion et de circulation. Un système de levage 12 est prévu, de préférence à la fin de la zone de combustion, ce système présentant un support 14, garni de dents de fourche. La paroi du four porte, à cet endroit, des ouvertures 13, par lesquelles ces-dents pénètrent dans la chambre de combustion. Les ouvertures 13 affectent la forme de fentes allongées, permettant aux ordures d'être déplacées dans le sens perpendiculaire à la grille annulaire 1. Cette grille est composée d'anneaux séparés 15, laissant libres entre eux des espaces annulaires 16. Ces anneaux peuvent être constitués par des segments. Comme le montre la figure 3, un brisemâchefer 17 est monté derrière le dispositif de balayage 8, l'organe 17 pénètre dans les écartements 16 des anneaux de la grille 1 et les nettoie, afin qu'après un nouveau chargement d'ordures, l'arrivée du vent par dessous ne soit pas gênée. les particules de cendre et de mâchefer qui passent à travers la grille annulaire 1 pendant le processus de combustion, ou au cours du trajet circulaire, tombent dans un dispositif diévacuation 18. Une tuyère 19 amenant le vent par dessous la grille dans le but de fournir l'alimentation en air nécessaire à la combustion est prévue. Cette tuyère 19 est raccordée au dispositif d'évacuation 18, de sorte que par le procédé à contre-courant, le vent peut arriver par le dispositif 18 aux ordures en combustion. Ce dispositif présente une partie inférieure 27, à proximité de laquelle un circuit d'eau de lavage 29 est installé. L'eau chasse les particules de cendre et de mâchefer. Des orifices supplémentaires de nettoyage 28 permettent de contrôler ou d'intervenir à tout instant dans le dispositif d'évacuation 18. la grille annulaire I présente un soubassement 20, constitué de préférence par un bâti de fers profilés. La grille 1 possède un système de support à rouleaux 21, ces derniers étant de préférence fixes. À droite et à gauche sont prévus, sur les côtés extérieurs de la grille 1, des obturateurs étanches à l'eau 22, qui s'avancent dans les rebords 23 de la grille 1, assurant ainsi une liaison hermétique. On peut faire couler l'eau des obturateurs 22 dans une gouttière 24. Les particules de mâchefer et de cendre qui sont tombées de la grille 1 pendant la combustion, sont ainsi emportées hors des obturateurs 22 et évacuées. Dans la chambre de surcombustion 7 est prévu un bradeur 25, qui est constitué de préférence comme un brûleur de fond. Au-dessus est disposé un écran, qui protège le bradeur de la chute de particules volantes. Dans l'installation d'incinration ordures selon l'invention, les ordures sont transformées, dans un plan horizontal, en cendres et en mâchefer. La grille annulaire 1 est un anneau sans fin et sa vitesse de rotation est réglable de façon continue. Les immondices à incinérer sont chargées au poste de chargement 4. Elles traversent une zone de séchage et arrivent ensuite dans une zone de combustion, dans laquelle un brûleur 5 les enflamme. la chaleur produite par la combustion se répand lentement sur la grille 1 et va, d'autre part, à la rencontre des ordures nouvellement déchargées. les gaz et les fumées chauds balaient et sèchent les ordures. Par l'orifice d'echappenent 6 ces fumées et ces gs pénètrent dans la chambre de surcombustion 7. Ils quittent ensuite cette chambre à laquelle est éventuellement reliée une installation de dépoussién rage et aussi, le cas échéant, une installation dléchangeurs de chaleur. Dans les installations importantes en particulier, on a inté rêt à rendre utilisable la chaleur provenant de la combustion des ordures. Cela peut se réaliser en introduisant une centrale à la suite dans le circuit. Quand les ordures ont été consumées et transformées en cendres, le dispositif de déchargement 8, qui consiste, par exemple,en une vis dlArchimède faite d'une matière résistant à la chaleur, les enlève de la grille 1 et les transporte dans le canal 9. De là, les cendres sont transférées plus loin mécaniquement ou hydrauliquement. la chambre de combustion proprement dite, ou le four, est partagée par une cloison de séparation 10 située entre le poste de chargement 4 et le dispositif d'évacuation 8. Cette paroi est de préférence mobile et, en cas de besoin, elle peut être tirée vers le haut.On a de mtme la possibilité de faire monter la vis d'8rchimède résistant à la chaleur, ce qui permet de remettre en circuit les ordures qui ne sont pas encore entièrement consumées. Ce processus peut être répété plusieurs fois, le cas échéant, jusqu'à ce que les immondices soient totalement incinérées. La grille annulaire 1 est mobile en rotation dans les deux sens. Cela permet de faire séjourner plus longtemps dans la zone de combustion. certains déchets, difficiles à incinérer, ou de faire passer plusieurs fois ces matières dans certaines zones. Pendant le processus de la combustion, les ordures reposent sur la grille annulaire et peuvent brûler sans encombre. Pour assurer l'arrivée d'une quantité suffisante d'oxygène, les ordures sont soulevées par portions et abaissées à nouveau pendant la combustion, à l'aide d'un ou de plusieurs systèmes de levage 12, qui peuvent être disposés à l'intérieur ou à l'extérieur du four annu laire. Le levage B s'étend de préférence sur 90 à 50 cm environ. Le système de levage 12, représenté dans les figures 2, 5 et 6, pour l'aération des ordures peut être déplacé vers l'avant et vers l'arrière et permet en même temps de lever et d'abaisser son chargement au moyen dsdents, dont l'ensemble constitue le support 14. Ces dents sont disposées à une certaine distance l'une de l'autre.Pendant que la grille 1 se déplace lentement en transportant les immondices, le système de levage 12 avec son support 14 pénètre dans la chambre de combustion. Les dents s'élèvent alors à faible hauteur au-dessus de la grille 1 et s'enfoncent dans la voie suivie par les ordures. Les dents du support 14 sont faites d'une matière résistant aux hautes températures et se terminent en pointe. On parvient ainsi à accrocher les bottes de conserves vides et autres pièces en tôle se trouvant dans les ordures, de sorte qu'elles n'y restent pas enfouies. Quand le support 14 a atteint sa position finale, il est soulevé par le système de levage 12. La distance de levage est de 20 à 60 cm environ. Les ordures sont ainsi soulevées et aérées. L'oxygène et les gaz chauds de combustion peuvent arriver de partout sur les ordures.Quand le processus de levage est terminé, le support est ramené dans sa position de départ, c'està-dire, retiré à travers la paroi du four. Les immondices se trouvant alors sur les dents, ainsi que les boues de conserves et autres pièces en tale, rencontrent la paroi du four. La bordure supérieure des ouvertures 13 pratiquées dans cette paroi et qui s'é terdent verticalement en longueur, sont recouvertes à cet effet d'un revêtement spécial. Le système de levage 12 fonctionne dans un certain intervalle de temps, qui est réglable, de sorte que chaque charge d'ordures se trouvant sur la grille 1 est soulevée et aérée par le système de levage 12,éventuellement en plusieurs fois ou avec recouvrement. La zone de refroidissement est située à la suite du système de levage 12. C'est dans cette zone que s'accomplit l'incinération complète, c'est-à-dire, la transformation totale des immondices, par combustion, en cendres et en mâchefer. REVENDICÀTION8 1. Procédé d'incinération des ordures ménagères, caractérisé en ce que ces ordures, circulant sur une voie circulaire, passent suc cessivement par une zone de séchage, une zone de combustion et une zone de refroidissement, tout en étant continuellement ex posées au courant d'air alimentant la combustion. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que pen dant la phase de combustion, les ordures sont soumises en outre à une opération de levage et d'aération. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, sans avoir à procéder à un nouveau chargement, on peut éventuel lement faire passer plusieurs fois les ordures par la zone de combustion. 4. Installation pour l'application du procédé suivant les revendi cations 1 à 3, cette installation, qui comprend un four présen tant une grille et pourvu d'ouvertures pour l'introduction des ordures et pour la vidange des cendres et du mâchefer ainsi que de brûleurs de renfort, étant caractérisée en ce que le four affecte la forme d'un tunnel annulaire que suit une grille, sur la longueur de laquelle sont répartis, à la suite l'un de l'au- tre, un poste de chargement, une zone de séchage, une zone de combustion et une zone de refroidissement ainsi qu'un poste de vidange et, sous la grille annulaire, une arrivée d'air pour alimenter la combustion. 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le four annulaire présente en son milieu une chambre de surcom bustion, en communication avec la zone de combustion par un ori fice d'évacuation des gaz brûlés, une installation de dépous- siérage et, le cas échéant, des échangeurs de chaleur, pouvant être reliées à la chambre de surcombustion. 6. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'il est prévu, de préférence à l'extrémité de la zone de com bustion, un ou plusieurs systèmes de levage afin de soulever et d'aérer les ordures en combustion. 7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que chaque système de levage consiste en un support garni de dents de fourche, qui pénètre dans la zone de combustion à travers la paroi du four et peut être déplacé radialement au-dessus du plan de combustion, ou de la grille annulaire9 sur ne chem-l suivi par les ordures, le support tant pou u de préférence de cylindres moteurs pneumatiques ou hydrglliquesO 3. Intallation su-varlt la revendication 4, caractérisée en ce qu'avant le poste de chargement est prévu, à proximité de la grille annulaire, un dispositif d'enlèvement pour évacuer de la grille les cendres et le mâchefer. 9. Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'après le dispositif d'enlèvement, le circuit comporte un brise-msschefer réglable en hauteur, et qui nettoie continuelle ment la grille. 10. Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif d'enlèvement est constitué par une vis d'Archi mède, réglable en hauteur. 11. Installation suivant les revendications 4 et 8, caractérisée en ce qu'il est prévu, entre le dispositif d'enlèvement et le poste de chargement, une cloison de séparation, réglable en hauteur, qui sépare la zone de refroidissement de la zone de chargement. 12. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la grille annulaire est mobile dans les deux sens de rotation et sa vitesse est réglable de façon continue. 13. Installation suivant les revendications 4 et 12, caractérisée en ce que la grille est composée d'anneaux coniques séparés et constitués de segments. 14. Installation suivant les revendications 4, 12 et 13, caractéri sée en ce que les anneaux séparés de la grille présentent entre eux un écartement tel que le total des surfaces libres corres pond à la section de passage de l'air nécessaire à la combus tion. 15. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la grille annulaire est pourvue dtun système de support à ga lets et d'obturateurs étanches à l'eau disposés des deux cotées.