Brevet FR2265039A1 — publié le 19751017

La pré ente invention concerne les fors destinés réduire la pollution et plus précisément des dispositifs destinés à brûler des produits combustibles humides tels que les ordures, les boues d'eaux usées et les déchets, de façon ;pratiquement totale Les municipalités mettent en oeuvre en général des décharges pour se débarrasser des ordures et des déchets solides et liquides Les municipalités disposées le long des côtes mettent aussi en oeuvre la décharge ds ces matières dans la mer.Ces procédés sont non seulement inefficaces et coûteux, mais provoquent une-pollution des mers, du sol et de l'air. De plus, les zones de décharge diminuent constamment du fait de leur prix et de leur emplacement par rapport aux concentrations de population dans les diverses zones géographiques du monde. De plus, les décharges ne peuvent plus autre utilisées avant de nombreuses années après leur fermeture. On connaît déjà la combusion en fours ouverts pour réduire la masse de volume des déchets ou ordures Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 465 696 décrit une chambre de combustion associée à plusieurs uses planes et séparées de proJection d'air. Cependant ces buses ne permettent pas la formation d'un rideau d air sensiblement continu au-dessus de la partie supérieure d'un incinérateur ouvert et sur toute sa largeur. Dans certains cas les buses peuvent se boucher et ne répartissent pas uniformément l'air au-dessus du four.Il reste donc des espaces dans le rideau d'air et les produits de combustion incomPlète peuvent stérvna;- per et Denétrer dans l'atniosphère. De plus, on ne connat pas d'er.semDle global de traitement des ordures comprenant un traitement préliminaire dez ordures ou des déchets permettant un fonctionnement très effi- cace d'un incinérateur couvert. L'invention concerne essentiellement un incinérateur ou four ouvert qui met en oeuvre un rideau sensiblement continu d'air à grande vitesse au-dessus de toute la largeur de l'ouverture de l'incinérateur, de manière que la combustion des produits formés par les ordures et les décrets soit totale, ou de manière que les matières non brûlées soient réduites à une très faible quantité de matières solides incombustibles qui est retirée et qui a un volume trèslfaLble, si bien que sa décharge peut autre efficace, la pollution étant réduite au minimum. L'invention concerne aussi un ensemble global de traitement des ordures et des déchets, comprenant un dispositif destiné à rassembler les matières de déchets à pulvériser ou déchiqueter la matière de manière qu'elle une petite dimension, à séparer les métaux et autres matières incombustibles ou à température élevée de fusion et qui peuvent être réutilisées, le reste étant injecté dans l'inciné- rateur ou four ouvert selon l'invention. De plus, un dispositif placé au fond de l'incinérateur retire les particules qui ne peuvent pas briser complètement. L'invention concerne un incinérateur ouvert comprenant une chambre allongée en acier de section sensiblement en U et recouverte sur toute sa face interne d'une matière réfractaire. Les ordures ou les matières qui doivent être brûlées sont déversées dans le four à la partie supérieure de la paroi de l'embouchure de 1E; chambre allongée. Un rideau ou feuille continu d'air à grande vitesse est formé par une buse ayant une fente allongée et montée sur la paroi opposée de la chambre en U.Ce rideau est dirigé vers le bas et transversalement de manière qu'il vienne heurter l'autre paroi du U et forme ainsi un recouvrement total à l'aide d'une feuille d'air à grande vitesse si bien que tous les produits de combustion incomplète qui peuvent avoir tendance à remonter dans la chambre sont piégés dans ce courant d'air et renvoyés directement dans la partie inférieure de la chambre dans laquelle un tourbillon rotatif de flammes, d'air chaud et de matière combustible présente une activité turbulente. Selon l'invention, la section de la chambre de combustion est telle qu'elle crée une action tourbillonnaire importante et assure un bon recouvrement et une bonne étan chéité au niveau de l'embouchure de la chambre. Celle-ci a une forme allongée en U incliné. La partie inférieure de la chambre est sensiblement hémicylindrique et les deux parois tui remontent sont inclinées et forment un angle compris entre 30 et 60". La paroi inférieure est plus courte que la paroi supérieure et délimite un orifice longitudinal destiné au déversement dans la chambre de la matière à briser par un convoyeur qui est disposé le long du borde la paroi.Au-dessus de l'orifice d'entrée des déchets, une buse longitudinale en forme de fente, par laquelle est chassé de l'air sous pression élevée, forme une feuille continue d'air à grande vitesse disposée transversalement et vers le bas, vers la paroi opposée de la chambre, si bien qu'il se forme un tourbillon hé licoIdal dans la partie cylindrique de la chambre. Une grille placée au fond de la chambre permet le passage des matières qui ne peuvent pas brûler complètement, vers un convoyeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, fuite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe de la chambre de combustion selon l'invention - la figure 2 représente une partie d'une installation de traitement des ordures, dans laquelle deux chambres de combustion sont disposées en parallèle ; et - la figure 3 est un diagramme synoptique d'une installation complète de traitement des ordures. Sur les dessins, la figure 1 est une coupe d'une chambre de combustion ou d'un dispositif d'oxydation thermique selon l'invention. Ce dispositif comprend une chambre inclinée en U de longueur considérable, ayant des parois qui ferment les extrémités. La partie supérieure ouverte de la chambre porte la référence 13. La chambre est en ttle épaisse 12 qui forme une partie sensiblement cylindrique 17 dans la partie inférieure, àeuxparois latérales 16 et 18 parvenant à l'embouchure 13 placée à la partie supérieure. La paroi 12 est portée par une armature convenable non représentée en détail, et elle est revêtue de matière réfractaire 14 de manière qu'elle puisse résister aux températures élevées, de l'ordre de 11000C, au centre de la chambre de combustion. Une paroi d'extrémité porte la référence 37. La configuration de la chambre est sensiblement cylindrique dans la zone repérée par la référence 17, une partie rectiligne 16 de paroi remontant vers le haut au-dessus de la chambre alors qu'une autre partie 28 est plane et remonte en direction sensiblement parallèle à la paroi 16. Un convoyeur 36 est disposé le long de la partie supérieure de la paroi 28 et déplace les ordures qui doivent être incinérées le long de la partie supérieure de la paroi 28, pour les décharger comme indiqué par la flèche 38, dans la chambre de combustion. Une autre partie de la paroi longitudinale 15 remonte au-dessus de l'orifice du convoyeur et supporte un distributeur 40 dans lequel une tuyauterie 42 souffle de l'air comprimé.Le distributeur 40 a un orifice longitudinal 46 en forme de fente, dirigé en direction légèrement inclinée au-dessous du plan horizontal, dtun angle de tordre de 300, si bien que la buse forme une feuille conti niie d'air qui se déplace rapidement entre la paroi 15 et la paroi 16 vers laquelle il descend, l'air suivant alors la courbure de la partie cylindrique inférieure et tournant vers le point 48 où est disposée une partie rentrante'de la surface 14. Cette partie rentrante retient toute la matière et la met sous forme d'un tourbillon rapide de matière combustible, de flammes et d'air en excès, comme indiqué de façon générale par les flèches 31, 33 et 35. Le tourbillon lui-même tend à s'opposer au passage des produits de combustion vers le haut, vers l'embouchure de la chambre.De plus, le rideau d'air disposé sur toute la longueur de la buse 46 constitue une fermeture totale si bien que les particules de cendres volantes, les gaz, les fumées et autres produits de combustion ne peuvent pas s'échapper par l'embouchure de la chambre. La vitesse de l'air est de l'ordre de 95 à 200 km/h. Les produits de combustion sont retirés aux deux extrémités de la chambre par un orifice 21 et un conduit 23, comme indiqué par la flèche 41. Les produits de combustion passent dans un échangeur de chaleur décrit en référence à la figure 2. Une grille est disposée longitudinalement, à la partie inférieure de la chambre de combustion, si bien que les matières qui ne peuvent pas brûler complètement tombent finalement au fond de la chambre et à travers la grille, sur une courroie 34 de -convoyeur, avant stockage et décharge. Lors de la mise en route de la combustion, des buses 19 destinées à brûler du gaz sont disposées axialement dans chacune des parois d'extrémité de la chambre et sont tournéesl'une vers l'autre suivant l'axe 20 de la chambre. Elles chauffent la chambre jusqu'à une température à laquelle la matière humide introduite est immédiatement incinérée. La chaleur dégagée par l'incinération maintient la température à une valeur telle que les flammes des brûleurs peuvent être éteintes. En général, la chaleur dégagée est considérable, et elles est entraînée hors de la chambre par le conduit 23. Com me-représenté sur la figure 2, les produits chauds de combustion parviennent à un échangeur 25 de chaleur où la chaleur retirée des produits de combustion est utilisée pour la création de vapeur d'eau utile dans diverses applications.Les produits de combustion passent alors dans le conduit 39, vers un précipitateur électrostatique 27 et la cheminée 29. Etant donné la température élevée, la turbulence et le recyclage dus à l'action tourbillonnaire, tous les produits combustibles sont totalement brûlés et les matières polluantes dégagées dans ltatmosphère par la cheminée sont en quantités minimales. La figure 2 représente une installation qui comprend deux chambres du type représenté surla figure 1, placées côte à côte, un convoyeur commun 36 les alimentant en matière combustible. Deux distributeurs 40 d'air alimentent les buses qui forment les rideaux d'air sur les embouchurss des chambres. La figure 3 représente sous forme d'un diagramme synoptique, une installation complète de traitement des ordures. Elle comprend d'abord un poste 50 de pesée au niveau duquel la matière pénètre. La matière peut suivre un ou plusieurs trajets dans l'installation, par exemple conprenant des postes récepteurs 51 et 52. Cependant, l'installation n1 est décrite qu'avec une seule ligne de traitement, comprenant un ensemble complet d'éléments. La matière qui pénètre passe au poste 51 de réception puis dans une déchiqueteuse 53 où elle est brisée en un grand nombre de petites particules. La matière passe alors dans un séparateur magnétique 56 dans lequel les matières ferreuses sont séparées et iransmises à un stockage 58. Les matières restantes de nature non magnétique parviennent à un stockage 60. Elles sont retirées par le dispositif 68 et transmises à la chambre de combustion 62 ou 64, ou aux deux.Les chambres de combustion sont alimentées par un ventilateur 66.Les gaz qui s'échappent zarviennent à un échangeur de chaleur 70 qui reçoit de l'eau et transmet de la vapeur. Les gaz s'échappent alors en 72 et parviennent au précipitateur électrostatique 74 puis à la cheminée par l'intermédiaire du conduit 76. De plus, les matières incombustibles restant après la combustion et provenant de la chambre de combustion peuvent passer par le conduit 77 vers un récipient 80 de stockage général et un récipient 79 de stockage de matières non ferreuses, c'est-à-dire de verre, de céramique, etc. Lorsque la matière introduite est humide, des déchets liquides sont pompés par la pompe 78 dans la chambre de combustion et s'évaporent immédiatement, les produits étant ainsi incinérés.Dans une installation de ce typez les matières magnétiques peuvent être séparées et vendues sous forme de métaux usagers. Les matières non ferreuses, contenant les métaux non ferreux, le verre, des céramiques, etc., peuvent être utilisées pour la construction des routes. Les matières restantes peuvent être utilisées dans les décharges ou autres. La référence 18 repère l'angle formé par la paroi supérieure 16 et la verticale, et cet angle est compris entre 30 et 60". De manière analogue, l'angle 30 placé entre la paroi inférieure et l'horizontale est aussi compris entre 30 et 600. L'angle 45 formé par le plan du rideau d'air provenant de la buse 46 et lthorizontale est compris entre 20 et 400. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éIémenL; constitutifs sans pour autant sortir de son cadre qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Incinérateur ouvert destiné au traitement des ordures et déchets, caractérisé en ce quril comprend une chambre longitudinale formée par une partie longitudinale hémi-cylindrique ayant des parois sensiblement parallèles et inclinées vers le haut, une partie supérieure ouverte et des extrémités longitudinales fermées, la chambre étant en matière réfractaire et comprenant un dispositif placé au fond et destiné à retirer les produits résiduels qui ne peuvent pas brûler complètement, un orifice longitudinal analogue à une fente et disposé pratiquement sur toute la longueur de la paroi inclinée inférieure de la chambre, le plan de ltorifice faisant un angle aigu avec lihori- zontale et descendant vers la paroi inclinée opposée sur toute la largeur de la chambre, en formant un rideau continu d'air à grande vitesse pratiquement sur toute l'embouchure de la chambre, un dispositif d'introduction de la matière à incinérer par une fente longitudinale formée dans la paroi inférieure et au-dessous du rideau d'air, un dispositif d'introduction dans orifice d'une quantité d'air suffisante pour que l'air se déplace à une vitesse relativement élevée, et un dispositif placé le long de l'axe d'une paroi d'extrémité au moins et destiné à retirer les produits chauds de combustion. 2. Incinérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à l'introduction de l'air comprend un compresseur ou un ventilateur alimentant une chambre longitudinale sous pression auquel est raccordé orifice, la pression étant suffisante pour que la vitesse de l'air chassé par l'orifice soit comprise entre 95 et 200 km/he 3. Incinérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parois inclinées forment avec la verti cale un angle compris entre 3C et 600. 4. Incinêrateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ltangle formé par orifice de la fente est compris entre 20 et 400, an-dessous de l'horizontale. 5. Installatior de traitement des ordures et de- ciiets solides5 comprenant une première trémie conleetrice pri maire destinée à recevoir les ordures et les déchets, une déchi qtieteuse destinée à briser la matière des ordures et des déchets en petits morceaux, un premier dispositif destiné à transmettre des parties des déchets et des ordures de la trémie à la déchi queteuses une chambre de combustion, un second dispositif destiné à transmettre les particules de la déchiqueteuse à la chambre de combustion, caractérisé en ce que la chambre de combustion est un incinérateur selon ltune quelconque des revendications précé- dentela. 6. Installation comprenant une première trémie collectrice primaire destinée à recevoir les ordures et les déchets, une déchiqueteuse destinée à briser la matière des ordures et des déchets en petits morceaux, un premier dispositif destiné à transmettre des parties des déchets et des ordures de la trémie à la déchiqueteuse, une chambre de combustion, un second dispositif destiné à tra-nsmettre les particules de la déchiqueteuse à la chambre de combustion, un échangeur de chaleur et un dispositif destiné à transmettre les produits chauds de combustion de la chambre à 1! échangeur, caractériséien ce que la chambre de combustion est un-incinérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 7. Installation comprenant une première trémie collectrice primaire destinée à recevoir les ordures et les de- chets, une déchiqueteuse destinée à briser la matière des ordures et des déchets en petits morceaux, un premier dispositif destiné à transmettre des parties des déchets et des ordures de la trémie à la déchqueteuse, une chambre de combustiora un second dispositif destiné à transmettre les particules de la déchiqueteuse à la chambre de combustion, une grille placée au fond de la chambre longi-tudinale, et un convoyeur destiné à transmettre les particules provenant de la grille et qui ne peuvent pas brûler totalement, carac-térisée en ce que la chambre de combustion est un incinérateur selon Itune quelconque des revendications 1 à 4. 8. Installation comprenant une première trémie collectrice primaire destinée à recevoir les ordures et les 3t > - chetsS une déchiqueteuse destinée à briser la matière des ordures et des déchets en petites morceaux, un premier dispositif destiné à transmettre des parties des déchets et des ordures -de la trémie à la déchiqueteuse, une chambre de combustion, un second dispositif destiné à transmettre les particules de la déchiqueteuse à la chambre de combustion, un dispositif destine' à retirer les déchets et ordures réutilisables avant introduction dans la chambre de combustion, caractérisée en ce que la chambre de com bastion est un incinérateur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4. 9. Installation comprenant une première trémie collectrice primaire destinée à recevoir les ordures et les déchets, une déchiqueteuse destinée à briser la matière des ordures et des déchets en petits morceaux, un premier dispositif destiné à trans- mettre des parties des déchets et des ordures de la trémie à la déchiqueteuse, une chambre de combustion, un second dispositif destiné à transmettre les particules de la déchiqueteuse à la chambre de combustion, un séparateur magnétique destiné à séparer les matières ferreuses, caractérisée en ce que la chambre de combustion est un incinérateur selon l'une quelconque des revenu dications 1 à 4 10. Installation comprenant une première trémie collectrice primaire destinée à recevoir les ordures et les dé chets, une déchiqueteuse destinée à briser la matière des ordures et des déchets en petits morceaux, un premier dispositif destiné à transmettre des parties des déchets et des ordures de la trémie à ia déchiqueteuse, une chambre de combustion, un second dispositif destiné à transmettre les particules de la déchique- teuse à la chambre de combustion, un échangeur de chaleur relié à la sortie de la chambres caractérisée en ce Que la chambre de combustion est un incinérateur selon lrune quelconque des revendications 1 à 4.