Brevet FR2237128A1 — publié le 19750207

L'invention a pour objet un four servant à l'incinération de matières combustibles de rejet ou de rebut de toute nature en vue de les transformer totalement, par conbustion, en gaz non polluants pouvant titre rejetés directement à l'atmosphère. On connait déjà des fours incinérateurs ayant cet usage dans lesquels il existe un foyer équipé d'un brûleur et une chambre de postcombustion également équipée d'un brûleur et où passent les gaz sortant du foyer. Dans le foyer, sous l'action du premier brûleur, les ma- tières sont brûlées ou oxydées et transformées en gaz qui en trament avec eux une grande quantité de particules solides incomplètement brûlées. Dans la chambre de post-cosbustion, sous l'effet de réchauffage du second brûleur, tous les imbrûlés entraînés par les gaz sont oxydés totalement et sont transformés en gaz, en totalité. La post-conbustion ne se produit que lorsqu'il règne une température assez élevée dans la chambre de post-combustion de l'ordre de 850 à 900 C; de plus, pour laisser à la post-combus- tion le temps de se produire, il convient de freiner ou de ralentir le iouveient des gas qui la traversent. On a estimé nécessaire jusqu'à présent, dans les fours classiques d'incinération, de placer dans la chambre de postcombustion une cloison disposée transversalement à la direction des gaz. Cette cloison est une chicane qui est, en général, contournée par les gaz. Le brûleur est monté dans le même plan transversal, ou au proche voisinage, de celui de la cloison. Il échauffe celle-ci ainsi que les gaz quand ceux-ci contournent cette cloison. Cette dernière accumule de la chaleur et contribue aussi à l'échauffe- lent des gaz. Ce mode de construction fait que la cloison est obligatoirement réalisée en briques réfractaires. Son emploi et sa disposition ainsi que celle du brûleur qui lui est associé ont semblé inévitables pour parvenir à la fois à ralentir la vitesse de passage des gaz tout en les échauffant suffissmment. Toutefois, les fours classiques ont un inconvénient qui a paru insurmontable jusqu'à présent. La chambre de post-combus- tion ne joue son rôle efficacement que lorsque la cloison en brique s réfractaires a atteint elle-même la température voulue de 800 à 90000. Par conséquent, à la mise en marche à partir du repos il s'écoule une longue période pendant laquelle on doit attendre que la cloison soit assez chaude. Si l'on n'attend pas assez longtemps, on utilise le four en déversant dans l'atmosphère des gaz qui sont encore chargés d'imbr1és. L'invention a pour but principal de remédier à cet incon voient et d'apporter un four incinérateur dont la chambre de post-combustion atteint rapidement Sa température normale de marche. Il a été constaté d'abord que, contrairement à ce qui a été admis jusqu'à présent, il est avantageux de disposer le brd- leur de la chambre de post-combustion de façon que sa flamme s'étende substantiellement dans la même direction que les gaz qui passent dans cette chambre. Il est apparu ensuite qu'il est possible, à partir de cette position du brûleur, de supprimer la cloison transversale en briques réfractaires et de la remplacer par une pièce tubulaire qui entoure, au moins partiellesent et substantiellement en position coaxiale, la flamme au brûleur. Comme elle est proche de la flamme sans-y titre exposée directement, cette pièce est réalisable, avantageusement, en métal réfractaire. Dans ces conditions, à la mise en route elle s'échauffe rapidement et il a été constaté, pendant le fonctionnement du four, que sa présence suffit à ralentir assez les gaz pour que la post-combustion s'effectue parfaitement. On donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description d'un mode de réalisation d'un four conforme à l'invention pour bien faire comprendre comment elle peut être exé cutée. On se reportera au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation et en coupe d'un four incinérateur selon l'invention, - la figure 2 est une vue en bout, de l'arrière, de la pièce tubulaire seule équipant ce même four. On a représenté sur la figure 1 uniquement les parois en briques ou en béton réfractaires en excluant la charpente, la tôlerie et la tuyauterie qui ne sont pas concernées par l'invention. Le four incinérateur comprend un foyer I équipé d'un brûleur 2 figuré en trait mixte seulenent, et une chambre de post-combustion 3, située en aval du foyer 1 et équipée d'un brûleur de post-combustion 4 également figuré en trait mixte. La paroi inférieure 5 du foyer 1 est inclinée sensible- lent à 300 à partir d'un côté où se trouve une ouverture de chargement 6 en direction du côté opposé où se trouve une ouver- ture 7 d'évacuation des cendres. Le brûleur 2 est monté du c8té que l'ouverture 7 et il est incliné en direction de la paroi inférieure 5. e cette façon, les matières à brûler qui sont introduites par l'ouverture 6 sont exposées au maximum à la flamme ail brûleur et, à chaque chargement, les cendres sont poussées facilement en direction de 1 ouverture 7. Les gaz de combustion chargés de particules imbrûlées quittent le foyer I et entrent dans la chambre de post-combustion 3. Cette dernière est de préférence allongée, c'est-à-dire présentant une dimension longitudinale (se trouvant dans le plan du dessin), avec une ouverture 8 servant d'entrée des gaz à une extrémité et une ouverture 9 à l'extrémité opposée pour l'évacuation des gaz brûlés. Cette dernière ouverture est raccordée à une cheminée (non représentée). La chambre de post-combustion 3 est située au-dessus du foyer 1 et elle en est séparée avantageusement par une plaque 10 en matière réfractaire. Cette plaque est sensiblement horizontale et elle est interrompue à une de ses extrémités pour ménager l'entrée 8 des gaz de combustion. Ees gaz de combustion passent dans la chambre de postcombustion dans le sens indiqué par les flèches sur la figure 1. Le brûleur 4 est monté de telle façon que sa flamme Il s'étend dans la même direction que les gaz. En pratique, le brûleur 4 est monté au voisinage de l'entrée 8 des gaz, dans la paroi extrême adjacente à cette dernière et sa flamme s'étend vers l'extrémité où se trouve l'ouverture 9 d'évacuation des gaz brûlés, Pour parfaire le résultat obtenu, une pièce tubulaire 12 en métal réfractaire est disposée dans la chambre de postcombustion 3. Elle entoure une partie au moins de la flamme il, de préférence coaxialement à celle-ci, sur le traJet comnin de la flamme et des gaz entre l'entrée 8 et la sortie 9. La pièce tubulaire 12 est placée assez près de la flamme pour titre échauffée rapidement et assez loin pour que les gaz passent à la fois en partie à l'intérieur de-cette pièce avec la flamme et à l'extérieur de cette pièce. Les perturbations que cette disposition apporte à l'é- coulement des gaz assurent une post-conbustion pratiquement parfaite. Il est préférable de donner à la pièce tubulaire 11 une ouverture plus grande à son extrémité proche du brûleur qu'à son extrémité opposée. 11. est avantageux et extrêmement simple d'utiliser une pièçe tubulaire 11 constituée par un tronc de cône en métal réfractaire, comme le montrent les figures 1 et 2. Elle peut être réalisée à partir d'une tale ou obtenue par noulage. A titre indicatif, on mentionnera qu'elle peut être de la nuance Z 15 CNS 25-13 définie dans les normes françaises ( C = 0,15 Cr = 23 - Ni = 13). La pièce 11 est Manie à sa partie supérieure d'une patte de scellement 13 par laquelle elle peut être ancrée dans la paroi supérieure de la chambre de post-combustion 3. le est donc simplement suspendue dans cette dernière. Etant donné la disposition et la nature de la pièce tubulaire 12, elle est rapidement échauffée par la flamme de postcombustion de sorte que le fonctionnement normal du four inci- nérateur ne demande qu'une période très courte de mise en marche. Pour bien faire apprécier cet avantage, on rappellera que la durée d'échauffement à sa température normale de marche de la chambre de post-combustion d'un. four classique est de AD minutes environ alors que celle d'un four conforme à l'invention est de 10 minutes environ. Bien entendu, le mode d'ancrage de la pièce 11 indiqué dans la description qui précède n'est pas obligatoire Cette pièce pourrait être supportée par un berceau en matiere réfractaire ou des bras conçus pour ne pas entraver le passage des gaz. R E V E N D I C A T I O N S 1. Four incinérateur comprenant un foyer où sont produits des gaz de combustions une chambre de post-combustion située en aval du foyer et traversée par les gaz de combustion venant du foyer, un brûleur de post-combustion ayant une flamme qui s' é- tend dans la chambre de post-combustion, caractérisé en ce que le brûleur de post-combustion est placé de telle façon que sa flamme s'étend substantiellement dans la même direction que les gaz de combustion qui passent dans la chambre de post-combustion. 2. Four incinérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de post-cosbustion a une dimension longitudinale avec une ouverture à une extrémité servant d'entrée des gaz de combustion, une ouverture à l'extrémité opposee pour l'évacuation des gaz brûlées, le brûleur de post-combustion est monté au voisinage de l'entrée des gaz et Sa flamme s' étend en direction de l'ouverture d'évacuation des gaz brûles. 3. Four incinérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une pièce tubulaire en métal réfractaire entourant une partie au moins de la flamme du brûleur est disposée dans la chambre de post-combustion substantiellement en position coaaiale à cette flamme, sur le trajet commun de ladite flamme et des gaz de combustion entre l'entrée et la sortie de la chambre de post-combustion. 4. Four incinérateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce tubulaire a une ouverture plus grande à son extrémité proche du brûleur qu'à son extrémité opposée. 5. Four incinérateur selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la pièce tubulaire est un tronc de cône. 6. Four incinérateur selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 5, caractérisé en ce que la chambre de post-combustion est située au-dessus ail foyer et séparée de celui-ci par une plaque sensiblement horizontale en matière réfractaire qui est interrompue à une extrémité pour ménager l'entrée des gaz de combustion dans la chambre de post-combustion, la direction des gaz dans celle-ci étant sensiblement horizontale de même que la flamme du brûleur de post-combustion ainsi que l'axe de la pièce tubulaire