Brevet FR2170998A1 — publié le 19730921

L'invention concerne un procédé d'incinération sur grille et des installations pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle concerne en particulier l'incinération de matières payeuses, visqueuses, agglutinantes, voire même de matières liquides ou encore de matières se décomposant sous 12 effet de la chaleur avec formation de noir de carbone. Dans l'état actuel de la technique, il est très difficile, voire impossible d'incinérer de telles maties sur une grille les matières liquides s'écoulent à travers les orifices de la grille sans brdler, les matières payeuses ou visqueuses obturent les orifices de la grille, les matières agglutinantes forment des blocs agglomérés imperméables à l'air, les matières émettant du noir de carbone donnent lieu à la formation de gaz de combustion chargés de noir de carbone difficile à éliminer. Le procédé selon l'invention vise en premier lieu à incinérer sur grille des matières pâteuses, visqueuses, agglutinantes, voire m8me liquides, ou encore des matières solides qui passent par un ou plusieurs de ces états sous l'effet de la chaleur. Pour atteindre ce résultat, l'invention consiste à charger sur la grille d'un four ou d'un foyer des matériaux réfractaires incombustibles en morceaux et les matières à incinérer. Par matériaux réfractaires incombustibles, on entend tous matériaux artificiels ou naturels ayant une température de début de fusion supérieure à la température de combustion atteinte dans le four ; à titre d'exemples non limitatifs, on utilisera des matériaux en vrac tels que : briques réfractaires façonnées à cet effet, éléments en béton réfractaire moulés à cet effet, débris de briques réfractaires, débris de béton réfractaire, morceaux de chamotte, sous-produits tels que scories, mâcheferst matériaux naturels tels que certaines sortes de schistes réfractaires. Les matériaux réfractaires incombustibles en morceaux chargés dans le four forment dans celui-ci un lit perméable dont la perméabilité est fonction de la granulométrie : on utilisera de préférence des morceaux de dimensions inférieures à 160 mm et, plus particulièrement, des morceaux de 5 à 10 mm pour former un lit très peu perméable, des morceaux de 10 à 20 mm pour former un lit peu perméable, des morceaux de 20 à 40 mm pour former un lit moyennement perméable, des morceaux de 40 à 80 mm pour former un lit très perméable. Dans le cas où l'on désire constituer un lit de faible perméabilité sur une grille à orifices de grandes dimensions, on constituera le lit en disposant sur la grille une couche de matériaux de dimensions supérieures à celles des orifices de la grille puis en utilisant des matériaux plus fins pour les couches supérieures du lit. L'épaisseur du lit perméable mentionné ci-dessus et comprenant les matériaux réfractaires incombustibles en morceaux est comprise entre 20 et 500 mm ; elle est de préférence comprise entre 30 et 250 mm. Dans un mode de réalisation de l'invention, les matériaux. réfractaires incombustibles en morceaux sont chargés sur la grille formant ainsi un lit perméable inférieur sur lequel sont chargées les matières à incinérer. Si ces matières ont ou acquièrent un état pâteuse visqueux ou liquides, ces matières sont retenues par effet de tension superficielle dans les interstices étroits entre les morceaux réfractaires ainsi que sur les faces supérieures de ces morceaux ; dans les interstices plus larges, elles s'écoulent en ruisselant d'un morceau sur un autre tout en laissant passer l'air ou les gaz de de combustion ; le lit perméable inférieur a donc pour effet de ralentir l'écoulement des matières fluides et de les étaler en les exposant à l'air sur une grande étendue superficielle ce qui favorise et accélère le processus de combustion. Dans une autre mode de réalisation de l'invention, les maté en morceaux riaux réfractaires incombustibles/sont melangés aux matières à incinérer pour former un lit complexe perméable. Le mélange peut être réalisé au moment du chargement dans le four en opérant le chargement simultané ou le chargement alterné de petites quantités- des deux sortes de produits : matériaux réfractaires incombusti- bles et matières à incinérer.Toutefois, dans certains cas, notamment lorsque les matières à incinérer ont la propriété de stagglu- tiner à la température ambiante, (en particulier dans le cas de déchets de latex), il sera avantageux d'effectuer le mélange avec les matériaux réfractaires préalablement au chargement sur la grille, par exemple lors du stockage des matières à incinérer. Pour obtenir la perméabilité voulue du lit complexe formé par le mélange ci-dessus, on utilisera une granulométrie et une proportion de matériaux réfractaires telles que, en divers endroits au sein du lit, des matériaux réfractaires se trouvent en contact sans interposition de matières à incinérer ; cette condition sera réalisée en utilisant de préférence des matériaux réfracta ires de granulométrie voisine de celle des matières à incinérer et en employant un volume de matériaux réfractaires compris entre 50 % et 200 % du volume des matières à incinérer. On pourra, dans le cas de matières à incinérer encombrantes, les fragmenter (par broyage, tronçonnage ou tout autre moyen connu) pour les réduire à des dimensions convenables. Si les matières à brtler mélangées avec les matériaux réfractaires selon cet autre mode de réalisation de l'invention ont ou acquièrent un état pâteux ou visqueux, ou si elles ont des propriétés agglutinantes, celles de ces matières qui sont en contact s'agglomèrent mais, à d'autres endroits au sein du lit, ce sont des matériaux réfractaires qui sont en contact ; les interstices qui séparent ces derniers restent libres et maintiennent ainsi la perméabilité du lit complexe. Cette perméabilité permet à l'air et aux gaz de combustion de traverser le lit complexe et au processus de combustion de poursuivre son cours normal. Lorsque les matières à incinérer ne sont pas autocombustibles, voire lorsqutelles sont incombustibles, elles peuvent outre incinérées selon l'invention avec utilisation d'un combustible d'appoint. L'incinération de certaines matières est également améliorée si on charge dans le four, au-dessus des matières à incinérer, des matériaux réfractaires incombustibles en morceaux formant ainsi un lit perméable supérieur. C'est notamment le cas pour les matières ayant la propriété de se décomposer à la chaleur avec formation de noir de carbone en effet, ce dernier est entratné par les gaz de combustion à travers le lit perméable supérieur qui est porté à haute température par la chaleur rayonnante du foyer et par les gaz de combustion eux-m & es. les particules de noir sont soumises à de nombreux chocs et changements de direction au sein de ce lit, ainsi qu'au rayonnement intense provenant de la grande étendue superficielle des matériaux réfractaires constituant ce lit. les conditions de forte turbulence et haute température ainsi réalisées, jointes à la présence de l'excès d'air provenant des couches inférieures provoquent une combustion efficace du noir de carbone. On notera que ce dernier mode de réalisation peut autre utilisé avec chargement direct sur la grille des matières à brayer. On utilisera à volonté sans sortir du cadre de l'invention chacun des trois modes de réalisation ci-dessus décrits (incinération avec lit perméable inférieur, incinération avec lit com plexe perméable, incinération avec lit perméable supérieur) sdpa- rément ou en combinaison avec les deux autres modes de réalisation ou avec l'un d'entre eux. L'invention s'applique aux divers types de grilles connus, notamment aux divers types de grilles mécaniques. Dans un four à grille mécanique utilisant l'invention, les résidus de la combustion (cendres et imbralés) se trouvent déversés à l'extrémité de la grille en même temps que les matériaux réfractaires incombustibles ; ces derniers sont repris par des moyens appropriés pour être rechargés à ltentrée de la grille ; si une fraction de ma tières imbrûlées est restée adhérente aux matériaux réfractaires, elle sera donc recyclée sur la grille avec ceux-ci et elle aura ltoceasion autre brée au cours de ce recyclage ; il en résulte une réduction de la proportion dtimbrdlés et une combustion à haut rendement.Avant de recycler ainsi les matériaux réfractaires, il sera avantageux de les soumettre à un criblage qui éliminera les cendres fines et les petits grains qui ont pu se détacher des matériaux réfractaires. En variante, l'opération de criblage peut être remplacée par une opératioide lavage. Lorsque les résidus de combustion comportent des métaux ferreux tels que des armatures métalliques de pneus, on pourra également les séparer des maté rivaux réfractaires par séparation magnétique. les opérations de criblage ou de séparation magnétique pourront entre complétées par une opération de refroidissement. L'opération de recyclage des matériaux réfractaires s2ap- plique également à l'incinération sur grille fixe ; on entend ici par grille fixe toute grille sur laquelle les matières ne sont pas propulsées mécaniquement d'un bout à l'autre de la grille et méme toute grille comportant un dispositif de basculement ou autre pour l'élimination périodique des résidus de combustion. Lorsque lson applique l'invention à l'incinération sur grille fixe de matières à faible taux de cendres, par exemple les boues d'égout, les opérations d'élimination des résidus de combustion accompagnées du déversement et, éventuellement, du recyclage des matériaux réfractaires pourront n'être faites qu'à des intervalles de temps éloignés, à savoir lorsque l'accumulation des ré sidis de combustion devient gênante pour le bon déroulement du processus de combustion. Les applications industrielles sont l'incinération de nom- breux types de déchets parmi lesquels on noterat à titre d'exemples non limitatifs - des matières plastiques, telles qué-ernballages,bouteilles vides, garnitures de sièges ou de véhicules, rebuts ou déchets de fabrication d'objets en matières plastiques, débris de tels objets - des matières caoutchouteuses, telles que pneumatiques, chambres à air, déchets de caoutchouc, de latex, d'ébonite, débris d'objets comportant de telles matières - des boues provenant du traitement d'eaux usées domestiques ou industrielles, des solutions aqueuses industrielles constituant des déchets à détruire par le feu. L'invention vise également les installations pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit ; ces installations peuvent comporter notamment : fours d'incinération à grille, appareils de chargement du four, cribles, séparateurs magnétiques, laveurs, transporteurs, appareils de mélange, etc. REVENDICATIONS I. Procédé d'incinération sur grille, caractérisé en ce que lton charge sur la grille d'un foyer des matériaux réfractaires incombustibles en morceaux et des matières à incinérer. 2. Procédé d'incinération sur grille selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matériaux réfractaires incombustibles en morceaux sont chargés sur la grille et les matières à incinérer sont chargées sur le lit perméable formé par lesdits matériaux réfractaires incombustibles. 3. Procédé d'incinération sur grille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les maté rivaux réfractaires incombustibles en morceaux sont mélangés aux matières à incinérer. 4. Procédé dtincinération sur grille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les maté riaux réfractaires incombustibles en morceaux sont chargés sur les matières i incinérer. 5. Procédé d'incinération sur grille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les matériaux réfractaires incombustibles en morceaux forment un lit d'une épaisseur comprise entre 20 et 500 mm, de préférence comprise entre 30 et'250 mm. 6. Procédé d-2incinération sur grille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ee que les maté rivaux réfractaires incombustibles sont en morceaux de dimensions inférieures à 160 mm, de préférence comprises entre 5 et 80 mm. 7. Procédé d'incinération sur grille selon L-iune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on décharge les résidus de la combustion en même temps que les matériaux réfractaires incombustibles en morceaux. 8. Procédé d'incinération sur grille selon la revendication 7, caractérisé en ce que les matériaux réfractaires incombustibles en morceaux déchargés avec les résidus de combustion sont réutilisés et rechargés dans le four. 9. Procédé d'incinération sur grille selon la revendication 8, caractérisé enlace que les matériaux réfractaires incombustibles en morceaux déchargés avec les résidus de la combustion subissent un traitement pour les débarrasser de ces derniers, de préférence un criblage, un lavage ou une séparation magnétique avant d'être rechargés dans le four. 10. Installation d'incinération sur grille, caractérisée en ce que la combustion des matières à brdler sur la grille s'effectue en présence de matériaux réfractaires incombustibles en morceaux.