Brevet FR2261478A1 — publié le 19750912

La présente invention se rapporte à des incinérateurs de produits combustibles fragmentaires, agencés de façon à permettre une récupération de la chaleur dégagée par la combustion. Elle a pour but de créer un appareil de ce genre qui soit efficace, sir, autonome et monobloc. Le foyer est étanche et fonctionne sous pression, sans grille et sans ventilateur de tirage. L'ensemble est conçu de manière à ce que l1on puisse l'installer directement à l'extérieur, sans construire de locaux. Cette solution supprime la chaufferie. La construction étant monobloc et comportant tous les organes nécessaires au fonctionnement, l'installation sur chantier est facile puisque l'appareil peut être entièrement terminé en usine et essayé avant de l'expédier. l'appareil est autostable et permet de supporter une grande cheminée métallique sans haubanage Selon l'invention, le foyer de l'incinérateur, qui présente une forme sensiblement cylindrique, est disposé verticalement, les matières à incinérer y étant injectées tangentiellement et obliquement vers le bas avec de l'air primaire. le fond du foyer comporte une sole réfractaire de rayonnement et le foyer présente une double paroi dans laquelle on peut faire circuler un fluide de récupération de chaleur tel que de l'eau ou un autre liquide thermique. Avantageusement, une arrivée d'air secondaire combinée avec un brûleur de démarrage ou d'appoint est prévue au voisinage de la sole. Ce brdleur peut fonctionner avec des combustibles liquides ou gazeux. De préférence, de l'air tertiaire réchauffé est injecté dans le foyer, au-dessus de l'arrivée d'air primaire et de matières à brûleur, grâce à un noyau central qui crée une chambre périphérique supérieure de finition de la combustion gazeuse. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une élévation de face dtun incinérateur récupérateur conforme à 11 invention. La figure 2 est une vue de dessus. La figure 3 est une vue de l'arrière avec coupe médiane partielle selon III-III de la figure 2. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, l'incinérateur comporte un corps cylindrique 1, par exemple métallique, monté verticalenent sur un socle 2 et qui peut être revêtu d'une enveloppe 3 (en traits mixtes) contenant un produit calorifuge ou permettant une circulation d'air soufflé en vue de l'obtention d'air chaud. Le long du corps 1 est fixée une échelle 4 dont les robustes montants font saillie par rapport aux autres accessoires de l'appareil (voir par exemple-la figure 2) de façon à pouvoir servir de berceau lors du transport de l'incinérateur couché. L'incinérateur est surmonté d'une buse 5, fixée et soudée dans l'axe de l'appareil, destinée à son raccordement avec une cheminée et séparée par une cloison médiane en deux compartiments auxquels aboutissent respectivement les conduites 6 de sortie de gaz de deux cyclones latéraux 7 terminés à leur partie inférieure par un pot 7a de détente et de décantation servant d'extracteur de fines. Ce pot est raccordé à une borts à poussières 8.La buse et les cyclones constituent ainsi un ensemble très stable. A leur partie supérieure, les cyclones 7 sont alimentés par des conduites tangentielles 9 qui partent du corps I en des endroits diamétralement opposés (figure 2). les conduites 6 et 9 de l'un des cyclones sont divisées en 6a et 9a de façon à permettre le démontage de ce cyclone lors du transport de l'incinérateur. les cyclones 7 sont à haut rendement et à haute efficacité. leur partie supérieure est conformée en spirale sur 3600 de façon à constituer une rampe d'amorçage facilitant le mouvement cyclonique. On peut ainsi obtenir un pouvoir de rétention granulométrique allant jusqu'à quatre mIcrons. Comme le montre la figure 3, le corps 1 contient une chemise interne 10 qui forme double paroi le long du fond ainsi que sur la quasi-totalité de la surface latérale du corps. Dans l'espace qui sépare le corps et la chemise est disposée une chicane hélicoidale 11. Cet espace communique à sa partie inférieure avec une tubulure 12 d'introduction d'eau, ou autre liquide de transport de calories, refoulé par une pompe convenable, non représentée. Cette eau sort par une tubulure 13 partant du sommet du corps 1. ta chi -cane hé licoida le Il contribue à augmenter la vitesse du liquide et la surface de contact. Elle améliore l'échange de chaleur. A-sa partie supérieure, la chemise 10 est raccordée à un noyau 14 en forme de godet tronconique coaxial au corps 1 et que traversent diverses tuyauteries qui seront décrites dans la suite du présent mémoirc. Ce godet est ouvert à-sa partie supérieure mais il ne communique pas avec l'intérieur du corps. Une tubulure incurvée 15 part de son point le plus bas et traverse la chemise 10 pour permettre la vidange. Dans le godet 14 plonge une chicane tronconique 16, ouverte à sa partie inférieure mais raccordée tout le long de son bord supérieur au couvercle 17 du corps 1. La chicane 16 entoure les diverses tuyauteries que contient le godet. Le liquide qui arrive par la tubulure 12 circule entre le corps 1 et la chemise 10 en suivant la chicane hélicoidale puis il passe entre le godet 14 et la chicane 16 pour finalement sortir par la tubulure supérieure 13 après avoir réchauffé les diverses tuyauteries. Les tuyauteries qu'enveloppe la chicane 16 partent d'un caisson formant distributeur d'air 18 constitué par le couvercle 17 du corps 1, une paroi latérale soudée å ce couvercle et une plaque fixée sur ladite paroi. A chacune desdites tuyauteries est adjoint un robinet 19 permettant de régler le débit d'air. Cet air est fourni par un-ventilateur 20 monté sur le distributeur 18 et entrarné par un moteur 20a (figure 2). Parmi les tuyauteries, on distingue une tuyauterie centrale 21 qui aboutit verticalement au fond du godet 14 et des tuyauteries latérales 22 dont les extrémités inférieures sont raccordées à la paroi du godet pour former des orifices 22a de sortie disposés selon une configuration hélicoidale. Toutes ces tuyauteries servent à infecter de l'air réchauffé dans l'espace délimité, à l'intérieur du corps 1, par la chemise 10 et le godet 14. Cet espace constitue le foyer 23 de l'ínciné- rateur (figure 3). Â sa partie inférieure, il contient une sole 24 en béton réfractaire dont la surface libre concave a la forme d'un cône assez plat, coaxial au corps 1 et qui assure un chauffage par rayonnement, contribuant ainsi à la qualité de la combustion. Cette sole est munie d'une sonde de température 25. Â sa partie supérieure, ledit espace communique avec les conduites 9 d'alimentation des cyclones latéraux 7. L'une de ces conduites est munie d'une autre sonde de température 26. Une troisième sonde 27 est prévue vers la sortie de la conduite 6 correspondante, qui mène à la cheminée. Pans la double paroi du foyer 23, nettement audessous du godet 14, est encore ménagé un orifice 28 auquel aboutit une tubulure 29, tangentielle et dirigée obliquement, par exemple d'une quinzaine ou vingtaine de degrés, vers le bas (figure 3). la tubulure 29 est raccordée à un ventilateur 30 destiné à injecter les matières à brûler dans l'incinérateur, en meme temps que de l'air primaire. Ce ventilateur est muni de clapets de sécurité non représentés, dont un anti-souffle disposé à l'amont. I1 est entraîné par un moteur 31. I1 est fixé au corps 1 ainsi qu'une armoire 92 contenant les divers accessoires de régulation et de commande de l'incinérateur. Â un niveau inférieur à celui de l'orifice 28, est prévue une porte pivotante 33 permettant le passage d'un homme pour l'inspection du foyer. Cette porte est combinée avec un ventilateur 34 permettant d'injecter de l'air secondaire tangentiellement dans le foyer dans le même sens giratoire que l'air primaire. Ce ventilateur est entraîné par un moteur 35 (figure 2). Il est associé à un brûleur à mazout ou à gaz combustible 36 destiné à ne servir qu'au démarrage ou en appoint, en cas de température insuffisante pour l'inflammation. Ce brûleur est automatique et temporisé. Le moteur 35 est asservi à l'injection de matière à brûler dans l'incinérateur. L'ouverture de l'électro-vanne du brûleur est asservie à la température résultante dans le foyer. le foyer comporte encore trois regards 37 qui sont reliés, comme le montre la figure 1, par des tubulures 38, à une conduite 39 partant du distributeur supérieur 18, ce qui permet d'insuffler de 1'air par ces regards afin d'éviter leur colmatage. l' 'incinérateur qui vient d'être décrit peut fonctionner comme suit au premier démarrage, le brûleur 36 est allumé et commence à impartir aux gaz un mouvement tourbillonnaire dans le foyer 23. Bes matières à brûleur, par exemple des copeaux, des sciures de bois ou du charbon pulvérulent sont injectées avec l'air primaire parla tubulure 29. De l'air tertiaire, réchauffé est injecté en trois endroits Verticalement vers le bas par la conduite centrale 21 ; selon une configuration hélicoldale de meme sens que le mouvement tourbillonnaire général, par les orifices 22a des tuyauteries 22; par les regards d'inspection 37. Dès que la sonde inférieure 25 détecte une température suffisante de la sole 24, le brûleur est arrêté et le ventilateur 34 ne refoule plus que de l'air secondaire. Les autres sondes permettent la régulation de la marche de l'appareil par action sur les injections d'air primaire d'air secondaire d'air tertiaire de mazout ; de matière à incinérer L'ordure de démarrage est le suivant hu premier démarrage à froid, le ventilateur 34 injecte de l'air et assure un prébalayage du foyer, la tette de combustion située dans le nez du brûleur 7 > 6 injecte du combustible qui s'enflamme par électrodes.Ce brûleur est dit "brûleur pilote", la sole et le corps réchauffent le mélange sous le contrôle des trois sondes, simultanément, de l'air primaire et de la matière à incinérer sont injectés dans le foyer par le ventilateur 30, la température monte et atteint une valeur de réglage, à ce moment, l'injection de matière (assurée en amont par un extracteur de silo avec variation de vitesse permettant un dosage) est arrentée, le ventilateur 30 continue à injecter de l'air froid pour permettre de descendre la température dans une fourchette de 2000, par exemple entre 1300 et 11000C.Si la température descend en dessous de 1100 C, des matières à incinérer sont de nouveau injectées, mais ceci n'est qu'une sécurité, car La sonde 26 agit d'une manière progressive et proportionnelle sur le dosage de matière à incinérer, de manière à réguler la température dans le foyer entre 1100 et 15000; la sonde 25 a une action sur l'injection de mazout ou de gaz; la sonde 27 agit en sécurité (arret impératif de l'injection mais continuation des soufflages par les ventilateurs 34 et 30). Le vaste espace inférieur assure un début de combustion avec distillation à la base et la chambre annulaire supérieure qui entoure le godet 14 permet la finition de la combustion en phase gazeuse. L'air primaire entrai ne la matière à incinérer au milieu de la chambre, L'àir secondaire est soufflé entas de chambre. Dans cet air, du mazout ou du gaz enflammé peut entre injecté. L'air tertiaire est réchauffé. I1 a une action d'injection violente par la tubulure centrale verticale qui attaque par sa puissance de jet, le centre de la sole 24 ce qui détruit en finition de combustion, les particules lourdes pouvant tomber sur cette sole. C'est gr ce à cela qu'on peut se dispenser de grille et c'est parce qu'il nly a pas de grille que le foyer peut fonctionner sous pression. Du fait que le foyer est sous pression, les vitesses de gaz donc d'échange sont très grandes et le ventilateur de tirage assurant d'habitude une dépression dans le foyer, peut être supprimé. Donc, un gain sous l'aspect constructif et en avantages, une simplification : - pas de grille - pas de ventilateur de tirage. L'air tertiaire est injecté aussi en mouvement hélicolcal par les tuyauteries 22 pour terminer la combustion dans sa phase gazeuse. C'est une combustion cyclonique violente à flamme très chaude et à haut pouvoir d'échange par rayonnement intense sur les parois 10 et c'est pour cela que la circulation de fluide doit etre intense à l'extérieur de la paroi 10 notamment par l'action hélicoldale de la chicane 11. La majorité de l'échange calorifique s'opére de ce fait dans la chambre et la surface de l'échangeur de fin de parcours peut Qtre réduite. L'échangeur peut produire de l'eau ou un autre liquide thermique chaud, de la vapeur d'eau ou encore-de l'eau surchauffée et de la vapeur. En outre le corps 1 et même les cyclones, peuvent être enfermés dans une jaquette soufflée pour produire simultanément de l'air chaud. On peut alimenter l'incinérateur avec des matières fragmentaires diverses, notamment des copeaux ou de la sciure de bois, du charbon pulvérulent ou autres matières combus tibles. les divers moteurs 20a, 31 et 35, ainsi que l'armoire 32 sont étanches. I1 va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'hêtre décrits, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Incinérateur récupérateur comportant un foyer sensiblement cylindrique dans lequel les matières à incinérer sont injectées tangentiellement avec de l'air servant à leur combustion, caractérisé en ce que le foyer (23), qui est étanche et fonctionne sous pression, est disposé verticalement, les matières à incinérer étant injectées obliquement vers le bas avec de 11 air primaire, le fond du foyer comportant une sole réfractaire rayonnante (24) et le foyer présentant une double paroi (1, 10, 14, 16) dans laquelle on fait circuler un fluidede-récupération de chaleur. 2.- Incinérateur récupérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au voisinage de la sole (24), est prévue une arrivée d'air secondaire combinée avec un brûleur (36) pouvant votre utilisé pour la mise en route de l'incinérateur ou en appoint pour l'entretien d'une température minimum d'enflammation. 3.- Incinérateur récupérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arrivée d'air secondaire s'effectue tangentiellement, dans le même sens que l'arrivée d'air primaire. 4.- Incinérateur récupérateur selon l'une des revencations 2 ou 3, caractérisé en ce que l'arrivée d'air secondaire est combinée à une porte (33) permettant l'inspection du foyer (23). 5.- Incinérateur récupérateur selon l'une quelconque des revendications 2 A 4, caractérisé en ce que de l'air tertiaire peut votre injecté dans le foyer au-dessus de l'arrivée (28) d'air primaire et de matières à incinérer. 6.- Incinérateur récupérateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'injection d'air tertiaire s'effectue à la partie inférieure d'un noyau central (14) partant de la partie supérieure du foyer (23) et parcouru par le fluide-de récupération de chaleur. 7.- Incinérateur récupérateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'injection d'air tertiaire s1 effectue au moyen d'une conduite (21) centrale et de conduites (22) latérales logées dans le noyau (14), réchauffées par le fluide de récupération de chaleur et alimentées par un distributeur (18) prévu au-dessus du foyer (23). 8.- Incinérateur récupérateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les orifices de sortie (22a) des conduites latérales (22) sont disposés sur le noyau, selon une configuration hélicoIdale de mEme sens que la circulation tourbillonnaire créée à l'intérieur du foyer (23). 9.- Incinérateur récupérateur selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le noyau (14) a la forme d'un tronc de cône dont le sommet est dirigé vers le bas, les diverses conduites (21,22) étant disposées à l'intérieur d'une chicane tronconique (16) sensiblement parallèle à la paroi du noyau (14), et qui force le fluide récupérateur à suivre ladite paroi pour s1 échapper par le centre, vers le haut, en léchant les conduites d'air (21, 22). 10.- Incinérateur récupérateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le distributeur d'air tertiaire (18) dessert une conduite (39) assurant une injection d'air par des regards (37) d'inspection du foyer (23). 11.- Incinérateur récupérateur selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que l'évacuation des gaz brûlés s'effectue à la partie supérieure du foyer (23), au voisinage de la naissance du noyau central (14). 12.- Incinérateur récupérateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que ltévacuation des gaz brûlés s1effec- tue au moyen de conduites (9) alimentant des cyclones (7) assurant le dépoussiérage des fumées. 13.- Incinérateur récupérateur selon la revendication 12, caractérisé en en ce que les enduites (9) sont régulièrement réparties autour du foyer, les cyclones (7) étant disposées le long de celui-ci et desservant une tubulure centrale (5) permettant le raccordement à une cheminée. 14.- Incinérateur récupérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la double paroi comporte une chemise (70) qui s1 étend le long du fond et des parois latérales du corps (1) de l'incinérateur et autour de laquelle est prévue une chicane hélicoidale (11), l'arrivée du fluide récupérateur (12) étant située à la partie inférieure de l1incinérateur et le départ (13) de ce fluide à la partie supérieure. 15.- Incinérateur récupérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte un berceau (4) pour le transport de l'appareil en position couchée, agencé de raçon à pouvoir servir d'échelle extérieure. 16.- Incinérateur récupérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par une jaquette extérieure (3) pouvant contenir un calorifuge ou être soufflée pour ltobtention d'air chaud.