Brevet FR2296144A1 — publié le 19760723

L'incinération de déchets, notant de déchets industriels, pose des problèmes très difficiles à résoudre. C'est le cas en particulier de l'incinération de déchets caoutchouteux, notamment de pneux, tuyaux et autres objets, oui dégagent en brûlant des fumées nauséabondes et particulièrement polluantes. La présente invention crée un nouveau procédé d'incinération qui permet de brûler de grandes quantités de dechets tout en éliminant les inconvénients existants jusqu'à présent et en permettant également de récupérer un grand nombre de calories dues à cette combustion et notamment de produire une quantité de vapeur apprécitble pouvant servir à des fins diverses telles que l'entraînement de générateurs électriques. Conformérent à l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'on déchiquette les déchets, en ce qu'on les amène dans une enceinte formant chambre de combustion dans laquelle on les maintient en état de fluidisstion par des jets de gaz comburant et éventuellement combustible, lesdits déchets à l'état fluidisé étant toujours mainterus à une température au noins égale à leur température d'allumage. L'invention s'étend, aussi, à un dispositif pour sa mise en oeuvre. suivant cette seconde disposition de l'invention Se dispositif conDorte un for délimitant à sa base une chambre de précombustion fermée par un plateau perforée de fluidisation constituant le fond d'une chambre de combustion menant à une cheminée d'evacuation, ladite chambre de pré-coLbustion étant relIée à une buse d'amenée d'air sous pression et à un brûleur. diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent a'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une fore de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexe. La fig. 1 est un schéma du dispositif d'incinération et de chauffage de l'invention. La fig. f est une coupe, en partie schématique, illustrant de façon plus détaillée un ode ae réalisation d'une partie du dispositif de la fig. 1. Le dispositif d'incinération et de chauffage de l'invention comporte un four dési;-rné dans son ensemble par 1 qui comporte une chambre inférieure 2 , par-exemple de section circulaire, dont la partie supérieure est fermée par une plaque perforée 3 dénomme dans ce qui suit plateau de fluidisation. Au-dessus de ce plateau, le four délimite une chambre de combustion 4 dont une partie contient des tubes 5 d'un échangeur, lesdits tubes 5 étant par exemple parcourus par de l'eau ou un autre fluide à chauffer. Au moins un conduit d'alimentation 6 débouche dans la chambre de combustion 4 et ce conduit d'alimentation est'con- trôlé par des vannes 7 , 8 délimitant entre elles un sas 9 Une trémie 10 contient la matière à brûler, désignée par 11, qui se présente sous la forme de granulés ou au moins en petits morceaux. La matière 11 à brûler est ici représentée comme une matière solide et peut par exemple dans une application importante de l'invention être constituée par des déchets broyés de caoutchouc, notamment de pneus usagés. A sa partie supérieure, la chambre 4 communique avec une cheminée 12 ouvrant sur un conduit d'aspiration 13 qui forme avantageusement un venturi 14 en amont d'une turbine d'aspiration 15 disposée au-dessus d'une nappe d'eau 16 servant à récupérer les suies. Une cheminée d'évacuation 17 com runique avec l'enceinte , qui contient la nappe d'eau 16 et 1n turbine 15, ladite cheminée 17 pouvant être réglée par une vanne 20 L'enceinte 19 contenant la turbine 15 et la nappe d'eau 16 constitue un épurateur à voie humide qui peut, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacé par tout autre dispositif épurateur de fumée tel qu'un cyclone ou un épurateur électrostatique, plusieurs types d'épurateur pouvant d'ailleurs être combinés les uns avec les autres, leur nature dépendant essentiellement de celle du produit combustible Il devant être incincré. La chambre 2 communique avec une buse de soufflage 21 reliée par des conduits 22 , 23 , d'entrée d'air primaire et secondaire, a un ventilateur de soufflage 24 . Un ou des brûleurs 5 , par exemple à fuel, débouchent également dans la buse de soufflage 21 formant chambre de précombustion. La fig. 2 illustre une réalisation pratique du four comportant trois élé,-ents ou troncons principaux A, B, C autoassemblables, ce qui permet des interventions faciles pour l'en tretlen et les réparations éventuelles. La chambre infcrieure 2 , de même que la buse de soufflage 21 formant chambre de pré-combustion sont formées par l'élément inférieur A qui comporte un chemisage intérieur 26, par exemple en flue d'acier inoxydable ou en une autre matière appropriée, à l'extérieur duquel est disosé un isolant 27 en matière réfractaire contenue dans une enveloppe 28 , de préférence métallioue. A sa Dartie supérieure, l'ensemble li forme un berceau 29 dans lequel est logé et centré le bord périphérique du plateau de fluidisation 3 dont la partie surplombant la chambre inf rieure 2 présente des canaux 30 en forme de venturi qui font communiquer la chambre inférieure 2 avec la chambre de combustion 4 il est avantageux pour éviter toute fuite de gaz entre les chambres 2 et 4 coite cela est illustré en 2oa . suivant la fig. 2, la chambre 4 est délimitée par un fourreau métallique 31 rAccorde par une bride annulaire 32 au troncon B cui est constitué de façon analogue au tronçon h nar une chenise interne 33 entourée de matière isolante réfractaire 34 maintenue dans une enveloppe 35 Le dessin montre que le fourreau 31 et la chemise 33 délimitent une chambre annulaire 36 à la base de laquelle débouche tangentiellement une conduite 37 et à la partie supérieure de laquelle ouvre, également tange-^tiellerent, une seconde conduite 38 . a chambre annulaire 36 est destinée à la circulation d'un fluide de réglage de la tempérautre devant régner dans la chambre 4 , ce fluide étant pulsé depuis la conduite 37 à travers ladite chambre annulaire 36 , puis repris par la conduite 38. Le mouvement hélicoïdal cue doit suivre le fluide dans le chambre 78 facilite I 'échange thermique et celui-ci peut encore être amélioré si on le désire en prévoyant des ailettes forme ou rapportées sur le fourreau 31 Le troisième tronc on C forme en quelque sorte la chinée 12 décrite en référence à la fig. 1 et est constitué comme les deux tronçons précédents par une chemise interne 39 entourée de matière isolante réfractaire 40 maintenue dans une enveloppe 41 . Le dessus du tronçon C est percé de lumières 42 , 43 et 44 .La lumière 42 sert, par exemple, à la mise en place du conduit 6 destiné à amener la matière combustible, la lumière 43 pouvant être utilisée pour le renouvellement d'une matière inerte dont il est parlé dans ce qui suit, et les lumières '44 servir à la mise en place de détecteurs de température. A titre d'exernple, la liaison entre les tronçons A B, C est représentée à la fig. r par une ceinture 45 pour réunir les tronçons h et B et par un bridage 46 et des boulons 47 pour réunir les tronçons 3 et C . Il est évident que de nombreux autres modes de liaison peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. Le plateau de fluidisation 3 est percé à sa partie centrale et communique avec un tube 48 dont la partie dépassant du four est contrôlée par une vanne 4t Le dispositif fonctionne de la façon suivante La chambre de combustion 4 est tout d'abord, de préférence, chargée de poudre ou granulés d'une matière inerte ou tout au moins non combustible. Far ailleurs, le brûleur 25 est aimanté et la soufflerie 24 mise en action. Les gaz chauds ainsi produits ont pour effet simultanément de chauffer la masse de matire inerte et de la maintenir dans un état fluidisé, c'està-dire dans un état tout à fait comparable à celui d'une eau en tu in de bouillir. Lorsque la température de la masse de matière inerte atteint un seuil déterminé, de la matière combustible Il est amenée par le conduit 6 dans le lit fluidisé de matière inerte. Ainsi, cette matière combustible est elle-même mise en état de lévitation et brûle dans cet état au sein du lit fluidisé de matière inerte en tendant à élever sa température. Il devient alors possible de réduire le débit du brûleur 25 , voire d'interrompre son fonctionner!ent si le pouvoir calorifique des ma tières à brûler est suffisant comme c'est le cas en particulier des déchets de caoutchouc. La disposition des conduits échangeurs 5 pour le chauf fagne d'un fluide, notaient d'eau, est choisie pour que ces conduits soient de préférence complètement noyés dans le lit de entière fluidisé, ce qui permet d'obtenir un chauffage des con duits 5 à la fois par rayonnement et par conduction. Dans la réalisation de la fig. ., la chambre annulaire 36 vermet, d'une port, de faciliter l'allumage du four en faisant circuler de l'air chaud dans ladite chambre 36 et ensuite de contrôler lç combustion au fur et à mesure de l'amenée du produit corbustible 1 tout en préchauffant de l'air qui peut ensuite être insufflé par la buse 2{1 pour assurer la fluidisation par une veine d'air déjà chaud. Les cendres légères produites par la combustion au sein du lit fluidisé sont entrPinées avec les gaz chauds vers la cheminée 12 et par le conduit ,3 pour être épurés et finalement les gaz épurés sont rejetées à l'atmosphère par la cheminée 17 dont le débit peut être rtxlé par la vanne 20 Les produit combustibles 11 , notaient des déchets de pneuratiques, peuvent produire égaiement des cendres lourdes, par exemple des déchets métalliques, provenant des armatures des pneus.Ces cendres lourdes sont alors recueillies dans le conduit 48 g1i est normalement maintenu toujours plein et dont la vanne 49 permet de faire couler une partie es cendres qu'il contient de sorte que les cendres lourdes tombent spontanément dans le conduit d'évacuation 48 et sont ainsi progressivement évacuées en ême temps éventuellement que des résidus lourds calcinés de la matière inerte qu'on peut souhaiter voir évacuer.Gette matière inerte peut d'ailleurs facilement être renouvelée en prévoyant qu'un conduit d'amenée débouche dans la lumière 43 de la fig. 2, tandis çue la lunière 4 est alors utilisée pour l'amenée de façon continue ou discontinue de la matière combustible. Les fumées produites par la plupart des matières combustibles, notamment les caoutchoucs, étant des fumées acides, il est avantageux que la matière inerte que contient le lit fluidisé soit une base et notamment il est possible d'iitiliser de la chaux ou des carbonates divers ui sont ensuite récupérés or le conduit 48 pour pouvoir être réutilisés après séparation éventuelle des déchets de combustion lourds. Le lit fluidisé peut lui-même être utilisé pour servir de four à chaux en même tenps qu'il consume les produits å brûler et lu'il chauffe éventuellement le fluide circulant par les tubes 5 L'épaisseur du lit fluidisé peut varier dans de notables proportions suivant la nature des produits à traiter.On fait en sorte cependant dans tous les cas que le débit d'air amené par la buse 21 soit tel que la densité de ce lit empêche que des particules de fuel puissent traverser complètement le lit lorsque le brûleur 5 est aluné. dien c'il soit-avantageux, comme expliqué ci-dessus, c'utiliser une masse de produits inertes pour la formation du lit fluidisé, dans de nombreux cas il est possible que ce soit simplement les matières à brûler non encore consumées et/ou leurs cendres oui constituent ce lit fluidisé et, dans ce cas, il est important que lesdites matières à brûler soient amenées audit lit fluidisé sous forme de granulés ou de petits morceaux présentant des dimensions aussi régulières que possible. Il est important que le réglage de la turbine ou ventilateurde soufflage 24 , de même que la dépression produite par la turbine d'aspiration 15 , lorsque celle-ci est utilisée, soient choisis pour qu'il n'existe pratiquement aucune pression ou dépression à la surface du lit fluidisé. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation, représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier la nature des matériaux constitutifs des différentes parties du dispositif dépend essentiellement de celle des matières à brûler et donc de la nature des produits de combustion qui en résultent ainsi que de la température de combustion. R E V E N D I C A T I O N S I - bn procédé pour l'incinération de déchets combustibles divers, caractérisé en ce qu'on déchiquette lesdits déchets, en ce qu'on les amène dans une enceinte formant cbre de combustion dans laquelle on les maintient en état de fluidisation par des jets de s-az comburant et éventuellement combustible, lesdits déchets à l'état fluidisé étant toujours maintenus à une température au moins gale à leur température d'allumage. 2 - procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce cu'on tablit une circulation d'un fluide à chauffer à l'intrieur du lit fluidisé. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 4 et 2, caractérisé en ce qu'on établit le lit fluidisé au moins par- tiellement à partir de matières non combustibles ou inertes, les matières combustibles à incinérer étant amenées dans ledit lit fluidisé de façon continue ou discontinue. 4 - procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, ca ractérisé en ce qu'on établit autour de l'enceinte contenant le lit fluidisé une cellule de circulation d'air chauffé par la combustion des tires en cours d'incinération dans le lit fluidisé, ledit air chauffé étant repris et pulsé à travers ledit lit pour en maintenir l'état fluidisé. 5 - procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on choisit les matières autres que les produits combustibles qui sont amenés dans le lit fluidisé parmi des matières de traitent des produits de combustion résultant de l'incinération, notamment des matières basiques pour le traitement de fumées acides, ou parmi des produits à traiter par la chaleur dégagée par la combustion. 6 - Un dispositif pour l'incinération de déchets combus tires comportant un four déli.-itant à sa base une chambre de précombustion fermée par un plateau perforé de fluidisation cons tituant le fond d'une chambre de combustion minant à une cheminée d'évacuation, ladite chambre de précombustion étant reliée à une buse d'amenée d'air sous pression et un brûleur. 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par au moins un serpentin échangeur parcouru par un fluide à chauffer dispos au-dessus du plateau de fluidisation à l'inté térieur de la chambre de combustion. 8 - Dispositif suivant lune des revendications 6 et 7 , caractérisé par un conduit communiquant avec la chambre de combustion et menant à un ensemble épurateur de fumées. c - dispositif suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par une chambre annulaire entourant au moins en partie la chambre de combustion et par des conduits d'amenée et de reprise d'un fluide mis en circulation dans ladite chambre annulaire. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par au moins un conduit prévu dans le plateau de fluidisation, ledit conduit étant contrôlé par une vanne, de sorte que les cendres lourdes issues du lit de fluidisation se trouvant au-dessus du plateau de fluidisation sont récupérées dans ledit conduit en dépendance de l'ouverture de la vanne qui le contrôle. Il - dispositif suivant l'une des revendications 6 à 10, caractérisé par au moins un conduit débouchant dans la chambre de combustion et par des moyens associés audit conduit pour l'amenée des déchets à incinérer conduits ainsi directement au lit fluidisé et pour l'amenée éventuelle de produits de traite et, ou à trC3iter.