Brevet FR2220752A1 — publié le 19741004

L'invention concerne un incinérateur de déchets ou sous-produits tels que immondices, détritus, décharges, ordures, etc.... Ltinvention concerne plus spécialement des perfectionnements aux incinérateurs du type décrit et spécialement adaptés à la destruction de détritus ou déchets thermofusibles tels que les déchets en matière plastique ; dans le dispositif de l'invention, l'incinérateur est divisé en une chambre de combustion primaire et une chambre de combustion secondaire, cette dernière étant disposée en position inclinée par rapport à la première et étant surmontée par un conduit vertical ; en outre, la chambre secondaire permet de recevoir les détritus à traiter sur sa paroi inclinée. Ces dernières années, l'attention de l'opinion publique mondiale a été attirée sur le problème de l'envi- ronnement et de la pollution ; de nombreux problèmes à cette solution ont été proposés et mis en pratique.Toutefois, il est bien connu que les matières synthétiques sont une cause sérieuse et complexe de pollution car elles ne permettent pas une combustion complète en raison notamment de ce qu'elles forment une masse pâteuse et visqueuse à température élevée, ce qui devient alors une cause secondaire de contamination de l'air. Il est donc essentiel pour remédier au problème de la pollution d'aboutir à une combustion totale, et dans des conditions saines des rejets et détritus en matière plastique. L'invention vise à réaliser cet objectif et permet notamment de provoquer une combustion complète des matières plastiques en utilisant une chambre primaire de combustion et une chambre secondaire; cette dernière sert à recevoir et à préchauffer les détritus qui sont introduits par un conduit débouchant dans la chambre secondaire, la chambre primaire comportant une porte de décharge des résidus de combustion. L'invention sera plus clairement exposée et décrite à la lumière de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe d'un incinérateur selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe prise selon la ligne I - I de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe à échelle agrandie d'un détail montrant le dispositif d'injection d'air dans la chambre de combustion. La figure 4 est une vue schématique montrant un exemple d'une variante de l'invention. La figure 5 est une vue en coupe d'un exemple de disposition des tuyaux d'injection d'air selon une variante. La figure 6 est une vue en cape d'une autre variante du dispositif d'injection d'air. La figure 7 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de l'invention. La figure 8 est une vue en coupe selon la ligne VII - VII de la figure 7. Dans l'ensemble des dessins, les mêmes références seront utilisées pour les organes identiques. En se référant aux figures 1 et 2, on voit que la chambre de combustion primaire 1 est en communication avec la chambre de combustion secondaire 2 qui est inclinée par rapport à la première ; les deux chambres communiquent de façon à former ensemble une chaudière unique. La chambre primaire 1 comporte une porte 3 pour l'évacuation des résidus de combustion et la chambre secondaire 2 comporte une porte 4 pour l'introduction des produits à brûler ; le tout est prolongé par la cheminée 5. Les deux chambres ont chacune un jeu de tubulures 6 qui sont solidarisées par soudure sur les parois de la chambre comme les côtes entourent la poitrine d'un homme chaque tubulure comporte des ouvertures d'insufflation d'air 7 et ces tubulures 6 sont en communication~avec les conduites de distribution 8 alimentées par la soufflerie 9.Les conduits sont noyés dans la maçonnerie en matériau réfractaire qui entoure l'ensemble des chambres. La chambre de combustion 1 peut également être disposée selon un angle faible par rapport à l'horizontale et inférieur à l'angle que forme la chambre de combustion secondaire 2. Les chambres de combustion 1 et 2, la porte d'évacuation 3, la cheminée 5 et la chambre d'alimentation sont reliées ensemble de façon étanche, de façon à pouvoir être immergées dans le réservoir 10 qui entoure l'ensemble formé par les chambres de combustion et les conduits. Le réservoir 10 permet d'emmagasiner de l'eau et il joue ainsi le-rôle d'enceinte de refroidissement. Dans ces conditions, les deux chambres de combustion 1 et 2 et le conduit 5 ainsi que la porte d'évacuation 3 et la porte d'alimentation 4 sont tousnréfroidis par l'eau qui est amenée dans le réservoir, ce dernier étant surmonté par une évacuation de vapeur 11 à la partie supérieure du réservoir. La vapeur peut ainsi s'échapper par l'ouverture 12. On peut prévoir d' autres formes d'enveloppe de refroidissement et l'on pourrait ainsi prévoir une chemise cylindrique qui entourerait de façon concentrique les chambres de combustion ; cependant, dans le dispositif de l'invention qui permet de brûler des quantités importantes de détritus et déchets, on dégage une quantité élevée de calories et, dans ces conditions, l'eau qui entoure la chaudière est rapidement vaporisée ; il est donc nécessaire quand on adopte une chemise cylindrique concentrique à la chaudière, de prévoir un réservoir d'eau voisin qui alimente l'enveloppe de refroidisse ment, le tout étant associé à des conduits d'alimentation; tout cela conduit à des dispositifs mécaniques compliqués et à des prix de revient élevés.Par contre, la forme de réalisation qui est représentée a la figure 1 permet de disposer d'un espace relativement large pour les chambres de combustion tout en permettant de disposer d'une réserve d'eau importante qui constitue en même temps le milieu de refroidissement; cette construction est. avantageuse car elle élimine la nécessité d'un réservoir annexe et d'un réseau de circulation. Dans l'exemple qui est représenté à la figure 1, des conduites de distribution d'air seront noyées dans la maçonnerie sur laquelle reposent les chambres de combustion. La disposition de ces conduites n'est pas impérative et l'on pourra sur place adopter tout aménagement et dispo position convenables de façon à éviter que ces conduites ne soient surchauffées. Dans l'exemple de la figure 4, les conduits de distribution d'air sont disposés à l'intérieur du réservoir d'eau et ils sont totalement entourés par l'eau; en variante, les conduits pourraient être maintenus en con'niu ation avec l'eau du réservoir, que ces derniers soient faits sous la forme d'un réservoir de grande dimension comme prévu dans les diff6Pentes figures ou sous la forme d'une chemise concentrique comme dans la variante qui a été envisagée ci-dessus Comme on l'a déjà indiqué, la chambre de combustion primaire 1 et la chambre de combustion secondaire 2 sont entourées par des conduits d'injection d'air ; pour éviter que ces conduits ne soient détériorés à température élevée, on a proposé selon l'exemple de la figure 3 de disposer les conduits de façon à ce qu'ils fassent corps avec la paroi de la chaudière, les conduits étant cependant disposés pour la plus grande partie de leur périphérie à l'intérieur de l'eau de refroidissement; dans ces conditions, la surface soumise à refroidissement est plus importante que la surface soumise à échauffement ce qui permet d'obtenir des conditions de fonctionnement satis faisantes. Dans les exemples qui ont été évoqués ci-dessus, les ouvertures pour l'injection d'air depuis les conduits 6 sont disposées selon le plan même de la paroi de la chambre de combustion ; il peut cependant arriver que ces ouvertures viennent à s'encrasser ou soient bouchées par des résidus ou des corps résultant de la combustion des produits amenés dâns la chaudière, ce qui empêcherait l'introduction de l'air dans les chambres de combustion. Cet inconvénient vient surtout de ce que la paroi des tubulures d'injection d'air est maintenue à une température inférieure à celle des parois à proprement parler de la chambre de combustion, ce qui pourrait permettre à des substances telles que la suie de se rassembler et de se condenser sur la paroi des tubulures d'injection d'air; pour éviter cet inconvénient, on a proposé selon les figures 5 et 6 de disposer des buses d'injection sur les tubulures d'arrivée d'air, les buses pouvant notamment traverser la paroi de la chaudière ; dans ces conditions, on évite des dépôts parasites qui viendraient obturer les ouvertures d'arrivée d'air. Dans ces conditions, les ouver -tures d'arrivée d'air par les buses 2 sont maintenues en bon état de marche. Au lieu d'utiliser les tuyaux d'arrivée d'air comme on l'a décrit cidessus, les chambres 1 et 2 de la chaudière peuvent être réalisées en ma çonnerie à partir de matériaux réfractaires. On pourrait ainsi prévoir un double manteau dans lequel serait insufflé de l'air, des ouvertures 27 permettant de communiquer avec l'intérieur des chambres et la soufflerie 9 (figure 6) permettant d'acheminer ainsi par la tubulure 92 de l'air enfermé sous le manteau extérieur 13, l'air s'échappant par les buses 27 vers l'intérieur de la chambre 1. D'autres variantes et modifications peuvent être apportées aux élé- ments décrits ; par exemple, dans l'exemple qui est représenté aux figures 7 et 8, la porte de chargement des détritus est disposée dans la chambre de combustion primaire au lieu de déboucher à la base du conduit 5 comme on le voit à la figure 1. Cette formule vise à remédier à l'inconvénient de la construction de la figure 1 et selon laquelle les déchets introduits dans la chambre de combustion secondaire peuvent etre très rapidement transformés en gaz par les flammes provenant de la chambre de combustion primaire, cela avant que les produits à brûler n'atteignent cette chambre primaire ; dans ces conditions, le gaz inflammable ainsi produit peut provoquer un retour de flamme dans le conduit 5.En outre, la chambre de combustion secondaire peut rapidement etre encombrée avec les détritus accumulés et frafchement amenés par la porte d'alimentation ce qui diminue alors considérablement le rendement de l'installation. Normalement, la température des flammes est à son point maximum dans la zone située entre la chambre secondaire et le conduit d'évacuation et dès lors une température élevée peut rayonner dans la zone constituée par la porte d'alimentation 4, ce qui risque de constituer un handicap pour l'opération de chargement. Occasionnellement, des flammes à température élevée peuvent s'échapper par la porte d'alimentation lorsqu'elle est ouverte. C'est pourquoi dans l'exemple qui est illustré aux figures 7 et 8, la chambre de combustion primaire 31 a une section en forme de voute et elle est prolongée par la chambre secondaire qui est inclinée d'environ 30 vers le haut. La cheminée 35 prolonge l'extrémité terminale de la chambre secondaire 32. La chambre primaire 31 et la chambre secondaire 32 sont entourées par un jeu de tubulures d'injection d'air 36 prévues avec des ouvertures 37 débouchant dans les chambres de combustion et alimentées par les canalisations 38 amenant l'air depuis la soufflerie 39 par le conduit 392. Une tour d'alimentation 34 débouche au sommet de la chambre de combustion primaire 31 cette tour est inclinée et elle rejoint un plateau 44 sur lequel la masse de détritus à évacuer et a brûler est amenée depuis une trémie (non représentée) par tout moyen approprié. La tour d'alimentation en détritus 34 comporte deux portes 45 et 46 ; la première porte 45 est disposée à l'embouchure de la tour 34 et la seconde porte 46 est mise en place à l'intérieur meme de cette tour ; ainsi entre les deux portes un réservoir de stockage de produits à brûler peut être constitué.La première porte 45 est manoeuvrée par un dispositif de channes mû électriquement tandis que la seconde porte 46 est manoeuvrée par un vérin pneumatique 49. Le fonctionnement de l'incinérateur de détritus selon l'invention peut être décrit comme suit. En se référant à la figure 1, on voit qu'unie certaine quantité de détritus est amenée dans la chambre secondaire par la porte 4; les détritus s'empilent sur le fond incliné de la chambre secondaire et ils sont représentés par une ligne en tirets et pointillés sur la figure 1.Ultérieurement, la porte d'évacuation 3 est ouverte et la mise k feu des produits à brûler est provoquée par un brûleur (non représenté) alors que dans le même temps de l'air est insufflé à travers les ouvertures 7 par la soufflerie 9 ce qui permet à l'air frais de pénétrer et d'alimenter les chambres de combustion. Quand les détritus sont en cours de combustion, ils commencent à fondre et ils forment une masse qui descend vers la chambre de combustion primaire en suivant le plan incliné forme par le fond de la chambre de combustion secondaire ; la combustion se poursuit jusqutà ce que les produits ne forment dans la chambre de combustion primaire qu'une masse de cendres.A partir du moment où les détritus ont commencé à brûler, la combustion peut se produire sans utiliser l'action d'un brûleur, celle-ci étant nécessaire pour le départ.Les flammes provoquées par la combustion de la première charge de détritus peuvent être utilisées pour réchauffer et amener à l'état liquide ou piteux la. charge ultérieure qui a été amenée par la porte 4 dans là chambre de combustion secondaire. Pendant tout cela, les parois des chambres de combustion sont amenées à température élevée mais on sait que dans le même temps ces chambres seront refroidies par l'eau de refroidissement disposée dans le réservoir 10. L'eau se vaporise et la vapeur ainsi produite peut s'échapper dans l'atmosphère par la tour 11 ; les dimensions du réservoir 10 assurent une réserve d'eau suffisante qui permettent de maintenir pendant une période suffisamment longue l'effet de refroidissement souhaité. De. pubs, les chambres de combustion sont totalement entourées d'eau et on obtient ainsi un effet de refroidissement maximum. La variante représentée sur 7 et 8 fonctionne comme on va le décrire ci-après. Les détritus sont empilés au départ sur la plateforme 44 et de la ils sont amenés dans la chambre de stockage 47 à travers la porte 45. Lorsque la seconde porte 46 est ouverte, les détritus sont amenés directement à la chambre de combustion primaire ; les portes 46 et 45 ont été entre-tem ps refermées. La combustion démarre avec l'aide d'un brûleur auxiliaire et grace à l'insufflation de l'air de combustion par la soufflerie 39. Une partie des flammes s'élève dans la chambre secondaire de combustion 32 où elles se transforment en gaz chauds rapidement aspirés par la conduite 35. Dans ces conditions, l'air est régulièrement alimenté depuis la chambre primaire jusqu'aux conduits d'évacuation et on obtient ainsi les conditions optimum de combustion. Lorsqu'unie nouvelle quantité de détritus est amenée, les portes 45 et 46 sont ouvertes l'une après l'autre de façon à éviter un retour de flamme depuis la chambre de combustion vers l'extérieur par les portes d'alimentation ; les détritus soumis à combustion sont ainsi amenés sur le fond de la chambre primaire de combustion et ils ne risquent donc pas de s'accumuler et d'encombrer la chambre secondaire.Selon l'invention, les détritus sont ramollis et rendus totalement -combustibles dèsle départ du processus et ils sont soumis a une combustion régulière, les détritus se répandent rapidement selon la zone de combustion qui s'étend sur tout le plancher de la chambre de combustion primaire. De plus, les flammes qui sont ainsi produites s'élèvent dans la chambre de combustion secondaire et provoquent la une combustion plus complète des produits qui sty trouvent. Le processus peut ainsi être répété successivement; les cendres produites s'accumulent à l'entrée de la chambre primaire et elles sont évacuées par la porte de sortie. On évite ainsi comme dans les incinérateurs de types connus de boucher et de bloquer le tirage de ltincinérateur par l'accumulation de produits à brûler. Comme on le voit aux figures 1 et 7, la chaudière formée par les chambres de combustion est entourée de toutes parts par 11 eau du réservoir ce qui permet au réservoir de fonctionner, d'une part, comme moyen de refroidissement et, d'autre part, de réaliser une circulation régulière d'eau de refroidissement par suite des courants de convection à l'intérieur du ré réservoir en régularisant ainsi la température des différents points de la chaudière. Dans ces conditions, les différents organes de la chaudière sont protégés contre une surchauffe accidentelle. La perte d'eau résultant de la vaporisation est compensée par un afflux d'eau fraiche et la quantité d'eau en réserve dans le réservoir permet à l'incinérateur de fonctionner pendant une période de temps relativement longue sans risquer de se trouver à court d'eau de refroidissement.De plus, cette réalisation n'exige pas d'installation extérieure constituant réservoir d'eau et des aménagements pour mettre en communication la chaudière avec ce réservoir ce qui est une source d'économies et de simplifications dans la construction. Dans l'exemple représenté à la figure 3, la tubulure d'insufflation d'air est protégée contre les dégradations et les dommages qui seraient dus à une surchauffe grace à la zone des conduits qui est entourée par le liquide de refroidissement et qui assure par conséquent la protection thermique de ce conduit; en outre, les conduits soudés sur la paroi- de la chambre de combustion permettent de réaliser un renforcement mécanique de cette paroi. Dans l'exemple représenté aux figures 5 et 6, les ouvertures d'air sont sous la forme de buses ce qui permet de les maintenir en bon état de marche en évitant tout risque d'obturation par des produits parasites. Dans ltexemple des figures 7 et 8, où la chambre secondaire forme une chambre de post-combustion pour les gaz provenant de la chambre primaire et évacués par le conduit d'évacuation, on obtient un rendement de combustion considérablement amélioré. La disposition des portes de chargement permet en outre de contrôler l'alimentation de la chaudière tout en évitant les risques de retour de flamme, de surcharge ou d'élévation excessive de température au niveau de la porte d'alimentation. REVENDICATIONS 1 - Incinérateur de détritus et déchets, du type comportant une enceinte communiquant avec une arrivée d'air insufflé depuis une soufflerie, l'enceinte comportant une partie inclinée apte à recevoir les matières en attente et soumises à une pré-combustion, caractérisé en ce que ladite enceinte comporte une chambre primaire de combustion et une chambre secondaire d'attente ou de pré-combustion communiquant avec la chambre primaire, la chambre primaire de combustion étant disposée selon un axe horizontal et la chambre secondaire lui étant raccordée en formant un angle et étant disposée en position inclinée et s'élevant vers le haut depuis son raccordement avec la chambre primaire, la chambre primaire comportant une ouverture d'évacuation des chambres du côté oppose à son raccordement à la chambre secondaire, ladite chambre secondaire comportant a son sommet une cheminée d'évacuation des fumées et une porte de chargement située en dessous de ladite cheminée. 2 - Incinérateur selon la revendication 1 ci-dessus, caractérisée en ce que les chambres de combustion primaire et secondaire sont entourées par des tubulures d'injection d'air soudées sur les parois desdites chambres, ces tubulures comportant des ouvertures débouchant à l'intérieur des chambres, respectivement primaire et secondaire, et réparties sur toute la surface des parois desdites chambres, les tubulures étant en communication avec un conduit d'alimentation raccordé à une soufflerie. 3 - Incinérateur de déchets tel que décrit dans la revendication 2 ci-dessus, caractérisé en ce que les conduits d'amenée d'air sont noyés dans la maçonnerie sur laquelle reposent les chambres de combustion primaire et secondaire. 4 - Incinérateur de déchets comportant une chambre de combustion primaire, une chambre de combustion secondaire, cette dernière étant disposée en position inclinée par rapport à la première, ladite chambre de combustion primaire comportant une porte d'évacuation des résidus de combustion à son extrémité terminale, ladite chambre de combustion secondaire comportant une porte d'alimentation et communiquant avec une cheminée d'évacuation disposée au-dessus de la porte d'alimentation, l'ensemble formant une enveloppe étanche noyée à l'intérieur d?un réservoir d'eau de refroidissement, le réser voir comportant à son sommet une ouverture pwr l'évacuation du gaz de vaporisation. 5 - Incinérateur de déchets, tel que décrit dans la revendication 4 ci-dessus, caractérisé en outre en c e que lesdites chambres de combustion respectivement primaire et secondaire sont entourées par des tubulures d'injection d'air comportant des ouvertures débouchant à l'intérieur des chambres de combustion, les tubulures étant alimentées par des conduits d'amenée d'air noyés au sein de l'eau contenue dans le réservoir. 6 - Incinérateur de déchets selon la revendication 4 ci-dessus, caractérisé en ce que les conduits d'arrivée d'air de combustion sont soudes sur la paroi des chambres de combustion, la partie de ces conduits en contact avec la paroi des chambres de combustion étant inférieure à la paroi desdits conduits noyée dans l'eau de refroidissement contenue dans le réservoir. 7 - Incinérateur de déchets selon la revendication 2 ci-dessus, caractérisé en ce que les ouvertures d'arrivée d'air au sein des chambres de combustion sont constituées par des buses d'éjection pénétrant à l'intérieur des chambres de combustion. 8 - Incinérateur de déchets selon la revendication 1 ci-dessus, caractéri sé en ce que les parois desdites chambres de combustion sont réalisées en matériau résistant à la chaleur et sont entourées par une paroi extérieure, ltensenible formant une enveloppe alimentée en air comprimé, débouchant à l'intérieur des chambres de combustion par des ouvertures. 9 - Incinérateur de déchets comportant une chambre de combustion primaire et une chambre de combustion secondaire, cette dernière s'élevant vers le haut à partir de la chambre de combustion primaire, la chambre de combustion primaire comportant une porte d'évacuation des résidus, la chambre d'évacuation secondaire étant en communication avec une cheminée, ladite chambre de- combustion primaire étant en communication avec une voie de chargement des produits soumis à combustion et qui débouche sur une paroi de la chambre de combustion primaire opposée à la paroi recevant la porte d'évacuation des résidus, lesdites chambres de combustion primaire et secondaire étant entourées par des tubulures d'injection d'air soudées sur les parois desdites chambres et comportant des ouvertures débouchant à l'intérieur des chambres de combustion, ces tubulures étant reliées à des conduits d'arrivée d'air alimentés depuis une soufflerie.