Brevet FR2264248A1 — publié le 19751010

l'invention concerne un foyer à grille mobile pour la combustion de déchets, tels que des ordures ménagères, des feuilles de papier, des déchets textiles, des écorces, que leur texture, leur caractère hétéroclite, leur humidité rendent difficilement combustibles. Dans le cas des ordures ménagères, on trouve aussi bien des produits secs à haut pouvoir calorifique, tels que des matières plastiques, que des déchets très humides à pouvoir calorifique très faible tels que des fanes ou déchets de légumes Si le foyer comporte une grille fixe, les matières plastiques brûlent sans assurer la combustion des fanes, et si l'on n'effectue pas un brassage des déchets, il reste beaucoup d1îmbruAlés dans les cen drues. Dans le cas des feuilles de papier, des revues, annuaires, etc., si l'on ne sépare pas les feuilles les unes des autres, les bords seuls brtlent? le centre reste imbrûlé, l'air ne pouvant pas circuler. Dans un foyer à grille fixe, on constate souvent une forte température dans une zone où se trouvent des déchets secs et à haut pouvoir calorifique, et une température plus faible avec dégagement de fumées et de vapeur là où se trouvent des déchets difficilement combustibles. On a donc proposé de doter les foyers de grilles mobiles, mais les résultats obtenus jusqu'à présent n1 ont pas été entièrement satisfaisants. L'invention a donc pour objet un foyer de combustion de déchets, qui assure une combustion parfaite des déchets solides de toutes sortes à pouvoir calorifique faible ou moyen tels qu'ordu- res ménagères, papiers, cartons, déchets de tissus naturels ou synthétiques, écorces. À cet effet, le foyer selon l'invention comprend une--grille constituée d'une succession de lignes parallèles de barreaux jointifs, l'ensemble des lignes formant un plan incliné s'abais- sant vers le-lieu a'évacuation des cendres, chacune des lignes de barreaux étant montée pivotante autour d'un axe et munie de moyens permettant de la faire pivoter de façon limitée et indépendamment des autres lignes, la distance entre deux lignes adja- centes étant telle qutil existe un faible åeu entre les barreaux de deux lignes adjacentes et des moyens étant prévus pour assurer une arrivée d'air sur la face des barreaux en contact avec les déchets à brtlere Les déchets arrivant sur le haut de la grille, progressent ensuite d'une ligne de barreaux à l'autre en direction de l'évacuation qui se trouve au bas de la grille. Cette progression est assurée par le pivotement des barreaux, et le retournement des déchets lors du pivotement produit également le brassage de ceux-ci, favorisant la combustion. Le nombre de lignes que doit comporter la grille dépend bien évidemment de la difficulté de combustion des déchets.On peut n'en compter que quatre dans le cas de produits secs à haut pouvoir calorifique, alors qu'il en faut une douzaine pour des ordures ménagères très humides et à faible pouvoir calorifique. Les barreaux d'une même ligne sont avantageusement tous montés sur un meme axe, de préférence tubulaire et solidaire en rotation avec lui; le pivotement de l'axe, qui provoque celui des barreaux, étant commandé par exemple par un système bielle et vérin, la bielle étant fixée en bout de l'axez l'eus barreaux de deux lignes adjacentes sont de préférence sensiblement en contact, afin d'empêcher les déchets de tomber sous la grille, et le faible jeu ménagé entre les barreaux ne laisse passer que les cendres fines.Pour maintenir cette étanchéité lors du pivotement, les barreaux peuvent comporter des parois latérales longitudinales antérieure et postérieure, semi-cylindriques et coaxiales à l'axe de pivotement, ce qui permet le maintien du contact entre barreaux de lignes adjacentes lors du pivotement. Les barreaux sont constitués de préférence de deux parties creuses fixées l'une à l'autre. Pour permettre le passage de l'air et activer ainsi la combustion des déchets, les barreaux comportent avantageusement des trous sur leurs faces orthogonales à l'axe de pivotement, disposés en regard de conduits ménagés dans la paroi de la chambre de combustion. L'air arrivant ainsi à l'intérieur du barreau passe à travers des trous percés dans la paroi du barreau en contact avec les déchets et peut ainsi activer la combustion. Les trous sont de préférence tronconiques, le plus petit diamètre se trouvant à l'extérieur, ce qui orée un véritable effet de chalumeau car l'air est accéléré et assure ainsi une combustion à haute température. Dans le foyer selon l'invention, il est possible en outre de régler le débit d'air arrivant au contact des déchets, et donc d'agir sur la température de la combustion, au moyen d'organes d'obturation placés à l'entrée des conduits. Il est avantageux, en effet, de régler la combustion en fonction ae la progresslon des déchets sur la grille : on règle le débit d'air au maximum pour les lignes de barreaux situées au milieu de la grille, afin que la combustion s'effectue à haute teeperature, et on diminue le débit d'air-pour les lignes situées près de l'évacuation, qui correspondent à la fin de la combustion. De foyer selon l'invention présente donc des avantages essentiels par rapport aux foyers classiques à grille fixe et aux foyers connus a grilles mobiles : les déchets sont brassés, à chaque pivotement des barreaux, la combustion est considérablement activée par la circulation d'air dans les barreaux et peut être réglée à volonté, par conséquent le foyer selon l'invention réunit toutes les conditions permettant une combustion parfaite des déchets. L'invention sera bien comprise à la lecture de la descrip- tion suivante, faite en se référant au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'un foyer selon l'invention, adapté pour des déchets à faible pouvoir calorifique - la figure 2 est une vue en coupe d'un autre exemple de réalisation de foyer selon l'invention, mais adapté pour des déchets à haut pouvoircalorifique - la figure 5 est une vue en coupe d'un barreau - la figure 4 est une vue en coupe, partiellement en éléva- tion du raccordement d'une ligne de barreaux sur la paroi de la chambre de combustion - la figure 5 est une vue de détail schématique de la commande de pivotement d'une ligne de barreaux, et - les figures 6a, Gb, Go et 6d illustrent le processus adopté pour la progression des déchets sur la grille. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 Le foyer comprend une trémie d'enfournement composée d'un caisson I et de deux registres 2 et 3 coulissant horizontalement qui forment sas. Le volume du caisson correspond à la quantité de déchets à enfourner dans un temps donné. Les mouvements alternés des deux registres 2 et 5 permettent de ne pas mettre ltintérieur du foyer en communication avec l'extérieur. Les déchets tombent dans la chambre de combustion 4 sur une grille inclinée vers l'évacuation, composée de plusieurs lignes parallèles de barreaux Sa Les barreaux d'une même ligne sont jointifs, leur forme sera décrite en détail plus loin. Les li gnes 5 sont espacées de-telle sorte qu'il n'existe qu'un faible jeu entre les barreaux de deux lignes adjacentes0 Ce faible jeu entre barreaux ne laisse passer que les cendres très fines, qui tombent dans un cendrier collecteur 12 et de là sont acheminées au moyen d'une vis sans fin 6 dans un cendrier d'évacuation 7. La grille est complétée par une grille d'évacuation basculante 8 dont les parties mobiles s'abaissent, lorsqu'une quantité suffisante de déchets brdlés s t est amassée sur la grille basculante 8, pour faire tomber les déchets dans le cendrier 7. De-là, les déchets sous forme de scories et de cendres sont évacués par une channe racleuse 9 (figure 1) ou une benne sur wagonnet 10 (figure 2) ou tout autre moyen de transport de matières, tel que bande transporteuse ou moyen hydraulique. la grille basculante 8 peut, dans une forme de réalisation particulière, être disposée sous l'arrivée de la vis 6 transportant les cendres fines, afin d'assurer leur combustion au contact des scories encore enignition, ce qui peut être nécessaire pour détruire les germes pathogènes qu'elles pourraient contenir. Le nombre de lignes 5 de la grille est choisi en fonction de la nature des déchets à brtler.Dans le cas de déchets secs à haut pouvoir calorifique, la grille pourra ne comprendre que 4 lignes de barreaux; s'il s'agit au contraire de déchets très humides, à pouvoir calorifique faible, il faudra par exemple 12 lignes de barreaux, la combustion étant plus difficile et donc la durée de passage des déchets dans le foyer devant être plus lon gue. Le foyer comprend en outre un brûleur d1allumage Il disposé au-dessus de la grille qui assure l'inflammation des déchets. Cet amorçage de la combustion peut également être réalisé au moyen de déchets secs et combustibles. Dans la forme de réalisation de la figure 1, le foyer com porte également une voûte 19 dont les dimensions sont adaptées à la nature des déchets et qui a pour fonction de ramener la chaleur sur les déchets pour assurer leur séchage et leur in flammation. Dans cette forme de réalisation, le foyer comprend aussi des chambres de fin de combustion 14, et un brtleur de post-combustion 15 peut etre disposé à l'entrée des chambres pour achever la combustion des fumées. les gaz sont ensuite re froidis par mélange d'air dans une chambre de refroidissement 16, d'où ils sont évacués par une sortie 17 pour être dépoussie- rés dans un dépoussiéreur et évacués par une cheminée (non re présentée). Dans la forme de réalisation de la figure 2, le foyer est conçu pour la récupération de calories, Comme il s'agit dans ce cas de déchets dont le pouvoir calorifique est tel que la récupération de calories est possible, donc qui sont à inflammation spontanée, la voute de la figure 1 est supprimée, et une chaudière assurant la récupération des calories est placée directement à la suite de la chambre de combustion 4. On peut disposer par exemple une chaudière multitubulaire schématisée en 18, et une chaudière à tubes de fumées, représentée en 19. On se réfère maintenant à la figure 3, qui est une vue en coupe d'un barreau selon l'invention. Le barreau est fixé sur un arbre tubulaire 20 par clavetage et boulons, et est constitué de deux pièces creuses 21 et 22, ce qui rend le montage et le démontage plus faciles. La partie supérieure 21 comporte une face plane 23 qui supporte les déchets, et des faces semi-cylindriques 24 et 25 sensiblement coaxiales à'arbre 20. Cette for- me particulière permet d'éviter la création de cavités entre barreaux lors du pivotement d'un barreau, le contact de celuici avec les barreaux des lignes adjacentes étant maintenu.Les parois latérales du barreau1 orthogonales à l'axe de l'arbre 20/ sont percées d1un trou 26 permettant le passage de l'air à ltintérieur du barreau. En outre, les faces supérieures du barreau, en contact avec les déchets, sont percées de trous tronconiques 27, ménagés dans la paroi, qui vont en se resserrant vers l'extérieur. Ces trous-27 font arriver l'air dans la zone de combustion des déchets et leur forme tronconique accroît la vitesse de l'air, leur donnant un effet de chalumeau. L'arbre tubulaire 20 est également percé de trous tronconiques 28 ouverts vers 11 extérieur pour faire communiquer lrair circulant à l'intérieur de l'arbre 20 avec l'intérieur du barreau. Un volant d'obturation pivotant 29 est ménagé dans la partie inférieure 22 du barreau, et s'ouvre lors du pivotement dn barreau, de façon à évacuer les cendres fines qui sont passées par les trous 27 et se sont accumulées dans l'intérieur du barreau. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 représentant le raccordement d'une ligne de barreaux aux parois de la chambre de combustion. L'arbre tubulaire 20 est porté à chacune de ses extrémités par un palier 30 qui peut comporter des roulements à billes. Une bielle 31 est fixée en bout de l'arbre 20 et son extrémité libre est reliée à un vérin 32 qui peut être hydrauli que, pneumatique ou électrique. Le vérin 32 actionne la bielle 31 pour provoquer une rotation d'angle limité de l'arbre 20 et donc le pivotement de la ligne de barreaux solidaire de l'arbre 20.Un trou 33 est ménagé à l'extrémité de l'arbre 20 et permet le passage d'air soufflé à l'intérieur de l'arbre 20, Les parois 34 de la chambre de combustion comportent des conduits 35 disposés en regard des trous 26 qui font communiquer l'intérieur des barreaux avec des caissons de distribution d'air 36 disposés à l'extérieur des parois 34. Le débit d'air entrant par les conduits 35 peut etre réglé au moyen d'un obturateur 37, ce qui permet de régler la température de combustion en fonction de la position des déchets sur la grille. Le fonctionnement de la grille est représenté aux figures 6a à 6d. La grille basculante 8 supporte les scories ammassées à la suite d'un certain nombre de mouvements de pivotement des lignes de la grille (figure 6a). Dans cette position, l-a combustion des scories peut se terminer et le refroidissement peut commencer, lorsque la quantité de scories est suffisante, la grille basculante s'ouvre, les scories tombent dans le cendrier d'évacuation (figure 6b).La ligne 50, qui est la dernière de la grille, pivote et les scories qu'elle supportait sont retournées pour tomber sur la grille basculante 8 (figure 6). La ligne 50 se trouve ainsi libérée, la ligne 51 qui est immédiatement en amont de la ligne 50, pivote i son tour pour acheminer les scories sur les barreaux de la ligne 50, et le mouvement se poursuit ainsi de proche en proche pour les lignes 52, 53, etc., jusqu'en haut de la grille. Â la suite d'un certain nombre de pivotements, une quantité suffisante de scories recouvre la grille 8 et celleci pivote pour évacuer les scories. La combustion se produit pendant l'intervalle de temps qui sépare deux pivotements, les cycles de pivotement sont commandés par un programmeur automatique qui permet par conséquent de régler la durée de la combustion. REVENDICATIONS 1 Foyer de combustion de déchets, du type à grille mobile, caractérisé par le fait que sa grille est constituée d'une succession de lignes parallèles de barreaux jointifs, l'ensemble des lignes foinant un plan incLiné s'abaissant vers le lieu dtévacua- tion des cendres, chacune des lignes de barreaux étant montée pivotante autour d'un axe et munie de moyens permettant de la faire pivoter de façon limitée et indépendamment des autres lignes, la distance entre deux lignes adjacentes étant telle qu'il existe un faible jeu entre les barreaux de deux lignes adJacen- tes, et des moyens étant prévus pour assurer une arrivée d'air sur la face des barreaux en contact avec les déchets à brumer. 2.- Foyer selon la revendication 1, dans lequel les barregur dtune même ligne sont solidaires en rotation dtun mtme arbre tubulaire. 3.- Loyer selon la revendication 2, dans lequel les moyens permettant le pivotement limité d'une ligne de barreaux sont constitués d'une bielle fixée en bout de l'arbre tubulaire et dtun vérin actionnant ladite bielle. 4,- Foyer selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel chacue barreau comporte deux parois latérales cylindriques coaxiales à son axe de pivotement et sensiblement diamétralement opposées. 5.- Foyer selon l'une des revendications là 4, dans lequel chaque barreau est constitué de deux pièces creuses. 6.- Foyer selon l'une des revendications i à 5, dans lequel chaque barreau comporte sur sa face en contact avec les déchets à brdler une pluralité de trous tronconiques traversant sa paroi et qui vont en se resserrant vers l'extérieur. 7± Foyer selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'arrivée d'air à l'intérieur des barreaux est assurée par des orifices ménagés dans leurs faces orthogonales à l'axe de pivotement, disposés en regard de conduits ménagés dans les parois de la chambre de combustion. 8.- Foyer selon la revendication 7, dans lequel des moyens de réglage du débit d'air sont prévus à l'entrée desdits conduits. 9.- Foyer selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel chaque barreau comporte un volet 'obturation pivotant qui s'ouvre lors du pivotement du barreau.