Brevet FR2250957A1 — publié le 19750606

La présente invention concerne un procédé d'incinération de déchets par pyrolyse (combustion incomplète) dans une chambre dtincinération primaire et par une combustion complète des gaz qui y sont introduits dans une chambre secondaire de postcombustionO Ttincinération des déchets est souvent effectuée d'apres le procédé décrit dans les brevets des Etats-Unîs d'Amétique N 3 491 707 et N 3 547 056 et suivant lequel, des eham- bres de combustion primaire et secondaire chauffées/pyrolysent bres de combustion primaire et secondaire les déchets et brillent ensuite les gaz qui sten dégagent.La régulation de la température de la chambre de combustion primaire est effectuée dthabitude par le réglage du débit d'oxygène comburant qui règle le régimes de la combustion et en conséquence la température dans iadite chambre. L'oxygène comburant produisant une atmosphère oxydante dans la chambre de pyrolyse, le traitement des clinquants d'aluminium ou d'or, des panneaux de circuits imprimés ou des pellic-iles photographiques non seulement provoque la pyrolyse des éléments organiques des résidus, mais encore produit des oxyde des inétaux qui stéch ppent sous la for me de fumées gazeuses,de sorte que la récupérat on des produits métalliques est réduite à la fois en qualité et en quantité. De ce fait, on ntestime pas que les incinérateurs dits sans air:t sont des appareils appropriés lorsque on désire que les métaux résiduels soient récupérés pour autre recyclés ou lorsque la pollution de ltatmosphère doit Qtre minimale. La présente invention concerne donc un procédé qui permet dtéviter la pollution de l'atmosphère par les vapeurs des éléments minérau , par exemple les oxydes métalliques, et qui améliore la récupération des métaux, à la fois en quantité et en qualité.Le procédé selon l'invention consiste à effectuer la pyrolyse dans la chambre primaire en atmosphère close sensiblement exempte d'oxygène, afin d'éviter l'oxydation des matières minérales et en particulier des métaux et de façon que les gaz chauds provenant d2un brtleur de postcombustion soient renvoyés à la chambre primaire après que leur température a été réglée Lorsque les gaz sont refroidis dans l'appareil selon l'invention2 il est possible de régler très exactement la température de chauffage. La présente invention concerne également un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. I1 comprend un tambour, rotatif autour-de son,axe, fermé à une première extrémité et ouvert à son autre extrémité, destiné au chargement des déchets et à l'évacuation des gaz produits par leur pyrolyse. I1 comprend également un dispositif d'alimentation à vis qui facilite le chargement et forme un sas à air. q L'invention sera-décrite plus en détail en regard dessin annexé à titre nullement limitatif et dont la figure unique est une élévation avec coupe et arrachement partiels de l'appareil selon l'invention. Un tambour cylindrique 10 renfermant une chambre de pyrolyse 11 est rotatif autour de son axe horizontal, sur un arbre central 12. L'arbre 12 est disposé axialement entre une paroi d'extrémité 14 du tambour et un palier étanche 15 monté sur la paroi d'extrémité d'une enveloppe 16 de sorte que l'air ambiant ne peut s'infiltrer et pénétrer à l'intérieur de l'enveloppe. Un dispositif, tel qu'un moteur à vitesse variable 18, imprime un mouvement de rotation à l'arbre 12.L'extrémité opposée du tambour cylindrique 10 est montée sur des roulements de support extérieurs réglables verticalement, représentés par la référence numérique 20, qui permettent au tambour 10 de tourner autour de son axe et dtêtre en m8me temps légèrement incliné sur l'horizontale, de manière que les résidus qu'il contient soient agités doucement et éloignés lentement de la paroi d'extrémité 17. l'extrémité ouverte 22 du tambour cylindrique, située à l'opposé de son extrémité fermée 14, passe par une ouverture. équipée d'une garniture annulaire 24 de l'enveloppe 16 et par une ouverture d'une chambre 28 de postcombustion comprenant une garniture annulaire 26. Be fond de la chambre 28 débou che dans une trémie 32 destinée à collecter les matières résiduelles rej.ettées de la chambre de pyrolyse. Be contenu de la trémie peut être vidé périodiquement par un élément de fermeture 35. Un dispositif d'alimentation cylindrique 36 dont une extrémité 38 est ouverte et dont l'autre extrémité est fermée par une plaque 46, est disposée horizontalement et passe par une paroi de la chambre de postcombustion puis concentriquement dans le tambour 10 Il contient un dispositif 44, du type à vis, rotatif dans un palier monté à l'une de ses extrémités et disposé au centre de la plaque 46. L'extrémité opposée du disposé sitif 44 est supportée par un palier monté sur la paroi d'extrémité 14.Un moteur d'entraînement 50 imprime un mouvement de rotation lent à vis, de sorte que les déchets introduits de la trémie 52 dans le dispositif d t alimentation 36 sont déplacés latéralement à faible vitesse par la vis 44 Jusqutà l'extrémité ouverte du dispositif 36 d'où ils sont évacués dans la chambre concentrique 11. Ie mouvement de rotation lent mais continu du tambour cylindrique déplace alors les déchets en sens inverse, dans la direction de son extrémité ouverte 22 où ils sont introduits dans la trémie 32o Be tambour 10 contient une chambre 1l sensiblement étanche à l'air et ne comportant aucun orifice d'entrée d'oxygène, de sorte que le seul oxygène que contient la chambre est entraîné par les déchets provenant du cylindre 36. Un sas à air, tel qu'une roue étoilée 54 disposée en dessous de la trémie 52, limite encore l'écoulement de l'air dans le dispositif d'alimentation 36, de sorte que l'air que contient celui-ci est l'air qui est entraîné normalement par les déchets. Après leur dégagement des déchets organique s que contient la chambre 11, les gaz pyrolysés s'échappent par l'extré- mité ouverte 22 du tambour 10 et montent de façon à alimenter le brûleur de postcombustion 55 qui les consume totalement, conformément à la pratique normale. Les gaz chauds brûlés provenant du brAleur de postcombustion sont contrôlés continuellement par un thermo-couple 56 comprenant un indicateur 57 et agissant par un dispositif de commande 62 de façon à maintenir à un réglage approprié une vanne 64. La vanne 64 commande l'alimentation du brûleur en carburant et air supplémentairesd'une.source 66, de manière que les gaz soient consummés en totalité. Be disposi -tif 62 est réglé de façon que le brûleur soit alimenté en carburant et en oxygène de manière que la température soit à un niveau approprié compris entre 650 et 8700C dans un conduit d'évacuation 72. La température exacte ddpend du type de déchets traités, de la production voulue et de la durée de séjour des gaz chauds dans le conduit 72. Bes gaz brûlés chauds du brûleur de postcombustion sont dirigés par le conduit 72 vers la surface externe du tambour cylindrique 10 de façon à fournir la chaleur nécessaire à la pyrolyse des déchets que contient la chambre llo Du fait que la temlpérature dans la chambre 11 doit être suffisante pour produire une pyrolyse complète des déchets mais ne doit pas entre excessive au point de liquéfier les résidus métalliques, la température optimale de ladite chambre peut varier de 480 à 595OC environ0 En conséquence, les gaz brûlés doivent être refroidis considérablement avant de pouvoir être utilisés. Dans ce but, de l'air froid de l'atmosphère ambiante est introduit par un orifice d'entrée 74, commandé par une vanne 760 dans les gaz brûlés par le brûleur de postcombustion. Ia vanne 76 est commandée, à son tour, par un thermocouple 78 et par un dispositif de commande 80 tandis qu'un indicateur 79 donne à tout moment la température exacte des gaz à l'intérieur du conduit. Du fait que le thermocouple 78 a pour fonction de maintenir une température de pyrolyse appropriée d.ans la chambre 11, il peut être disposé à divers emplacements dans l'envelop- pe 16 ou même à l'intérieur de la chambre 11, afin de donner une indication rapide et très précise. Un brûleur auxiliaire 84, alimenté par une source de carburant indépendante (non représentée), commandé par une vanne 86 permet d'élever la température des déchets que contient la chambre de pyrolyse 11 à une valeur appropriée. I1 permet de donner rapidement aux déchets de la chambre 11 une température de pyrolyse appropriée..Lorsque cette température a été atteinte, le brûleur peut être éteint complètement et la chaleur cédée par les gaz chauds provenant du brûleur de postcombustion -28 peut être suffisante. Après avoir circulé autour de la surface extérieure du tambour 10 et avoir cédé de la chaleur~aux déchets que contient la chambre 11, les gaz chauds brûlés par le brQ- laur de postcombustion sont alors refroidis et sont évacués à l'atmosphère par une cheminée 88. Pour mettre l'appareil en fonetionnement, on commence par allumer le brûleur 55 de façon à produire des gaz brûlés chauds qui s'écoulent par le conduit 72 vers l'enve- loppe 16 et passent au-dessus du tambour cylindrique 10, avant d'entre évacuée par la cheminée 88. Lorsque les déchets qui contiennent des éléments organiques et métalliques ont atteints une température appropriée, ils sont avancés par le dispositif d'alimentation à vis 44, dans le tube 36, jusqu'à l'intérieur de la chambre 11 où le mouvement de rotation du tambour les déplace latéralement et les renvoie vers l'extrémité ouverte 22. Pendant que la matière est renvoyée lentement vers l'extrémité 33, elle est chauffée indirectement par les gaz brûlés chauds du brûleur 55 jusqu'à la température de pyrolyse à laquelle les éléments gazeux dégagés sortent par l'extrémité ouverte 22 et se mélangent à la flamme du brûleur de postcombustion 55. Du fait que les gaz pyrolysés provenant de la chambre 1l s 'ajoutent aux gaz provenant de la source 66, le thermocouple 56, le dispositif de commande 62 et la vanne 64 modulent le carburant et l'air envoyé au brûleur 55, de manière qu'à mesure qu'augmente le débit de gaz pyrolysés, le débit de gaz par la vanne 64 soit réduit afin de maintenir, dans le conduit 72, une température prédéterminée suffisante pour permettre une combustion complète des gaz envoyés au brûleur de postcombustion. Bien qu'unie température comprise entre 650 et 8700G puisse être avantageuse dans le conduit 72 pour une combustion complète des gaz dans le dispositif de postcombustion 28, il est avantageux qu'une température un peu plus basse comprise entre 480 et 5950C règne dans l'enveloppe 16 afin de ralentir la corrosion du'tambour 10 et de l'arbre 12 et afin que les éléments métalliques des déchets que contient la chambre 11 ne soient pas fondus. En conséquence, le thermocouple 78 commande la vanne de fuite 76 de façon à-maintenir une température appropriée dans l'enveloppe 16. Si le thermocouple 78 détecte une température excessive dans ladite enveloppey la vanne 76 s 'ouvre un peu plus afin de permettre un débit d'air froid ambiant accru et une baisse de température. Du fait que les types de déchets,lèurcomposition, chimique et la production voulue peuvent varier considérablement, chaque cycle de combustion doit être examiné pour voir s'il donne des résultats satisfaisants. Be thermocouple 56 peut Etre réglé par exemple à une température de 7050C et le thermocouple 78 à une température de 4800C pendant un fonctionnement préliminaire. Si 11 observation des résidus métalliques évacués vers la trémie 32 montrent la présence de matières organiques non pyrolysées, la température peut être accrsse dans la chambre 11 par une réduction de la quantité d'air froid ambiant introduit par le conduit 74. De plus, il est possible d'accroître la durée de séjour des déchets dans la chambre 11 par un ralentissement du mouvement de rotation du tambour 10 ou même par une réduction de son angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICAtIONS 1. - Procédé d'incinération de déchets par pyrolyse Combustion incomplète) dans une chambre d'incinération primaire et combustion complète des gaz dégagés dans une chambre de postcombustion secondaire, caractérisé en ce que la pyrolyse est effectuée dans la chambre primaire en atmosphère close sensiblement exempte d'oxygène, afin d'éviter que les matières minérales et en particulier les métaux ne soient oxydés, les gaz chauds provenant du dispositif de postcombustion étant renvoyés à la chambre primaire après réglage de leur température. 2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que de ltair de refroidissement provenant de l'atmosphère ambiante est mélangé avec les gaz du brûleur de postcombustion afin de les refroidir de la façon nécessaire pour permettre un chauffage approprié de la chambre primaire. 3. Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre primaire est un tambour dans lequel des ouvertures permettent le chargement des déchets0 4. - Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le tambour cylindrique est rotatif autour de son axe, l'une de ses extrémités étant fermée, son autre extrémité ouverte permettant le chargement des déchets, et l'évacua- tion des gaz de pyrolyse et des matières résiduelles. 50 - Appareil suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'extrémité ouverte du tambour est reliée par un joint d'étanchéité à la chambre de postcombustion, à la partie inférieure de laquelle est disposée une trémie dans laquelle sont évacuées les matières résiduelles solides, 6. - Appareil suivant l'une des revendications 3 et 5, caractérisé en ce qu'un tube disposé concentriquement au tambour, à l'intérieur de celui-ci, est ouvert à l'extrémi- té fermée du tambour et utilisé pour le chargement des déchets 7. - Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'un dispositif d'alimentation du type à vis, disposé à l'intérieur du tube fait avancer les déchets qui lui sont envoyés par une trémie. 8. - Appareil suivant l'une des revendications 3 et 7, caractérisé en ce que les ouvertures de chargement des déchets sont équipées d'un sas qui empêche l'air de l'atmosphère ambiante de pénétrer à l'intérieur du tambour. 9. - Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'axe de rotation du tambour est horizontal0 10c - Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que des conduits destinés aux gaz relient le brQLeur de postcombustion à l'espace entourant le tambour afin de chauffer les déchets à travers sa paroi jusqu'à la température de pyrolyse. 11. - Appareil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que de l'air de refroidissement, dont la quantité est commandée par un thermocouple,est mélangé avec les gaz provenant du brûleur de postcombustion de manière que la température interne du tambour atteigne la température de pyrolyse