Brevet FR2393235A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne un four d'incinération de déchets combustibles, comprenant une insufflation d'air primaire à travers les grilles de combustion des déchets, une insufflation de comburant secondaire a' la sortie de la chambre de combustion, une chambre de mélange des gaz de combustion avec un fluide plus froid, une chaudière de récupération de la chaleur sensible des gaz de combustion, et un dispositif de dépoussiérage des fumées évacuées de la chaudière de récupération. Les déchets combustibles sont le plus souvent des ordures ménagères, mais peuvent être aussi des déchets industriels. De tels fours d'incinération sont connus et commercialisés notamment par la demanderesse. Le comburant secondaire utilisé est de l'air frais, en proportion de l'ordre de 5 à 10 % de l'air total, dont le rôle est de former un barrage de gaz à forte pression, assurant le brassage et l'homogénéisation du mélange de gaz et amenant la combustion des matières volatiles imbrûlées, et particulièrement des matières malodorantes, telles que gaz sulfhydrique, mercaptans, etc.Le fluide plus froid mélangé aux gaz de combustion a pour rôle de ramener la température de ceux-ci a une valeur comprise entre 8000 et 850 OC environ à l'entrée des. échangeurs pour permettre un bon fonctionnement de ceux-ci en limitant le disque d'encrassement et de corrosion sans devoir procurer cet abaissement de température par échange indirect de chaleur avec de l'eau circulant dans des tubes tapissant la paroi d'une chambre de refroidissement, qui nécessite l'installa- tion coûteuse de tubes d'échange de chaleur, par ailleurs exposés à la corrosion. Le refroidissement est le plus souvent assuré par de l'air froid bien que de liteau puisse aussi être utilisée, avec des risques de bouchage et de corrosion. Les deux injections d'air, d'une part comme comburant secondaire, d'autre part comme agent de refroidissement des gaz de combustion avant leur passage dans la chaudière de récupération, présentent cependant l'inconvénient d'augmenter le débit de gaz passant par la chaudière de récupération, puis évacués, et de ce fait la perte de chaleur sensible dans les gaz évacués de l'installation, généralement à une température de l'ordre de 300 OC, et par conséquent de réduire le rendement thermique de celleci. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus, et dtobtenir un ensemble four-chaudière d'incinération de déchets dans lequel le traitement et le refroidissement des gaz de combustion soient réalisés de façon simple et peu coûteuse, sans risque de corrosion, tout en assurant un très bon rendement thermique, Le four d'incinération selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage d'une partie des fumées dépoussiérées. Ce recyclage peut s'effectuer en premier lieu à l'entrée de la chambre de mélange du gaz de combustion avec un gaz plus froid, de façon que ce dernier soit constitué au moins en partie par lesdites fumées. Ce recyclage peut s'effectuer également vers l'insufflation de comburant secondaire, de façon que celui-ci soit constitué au moins en partie par lesdites fumées. De préférence, on abaisse alors l'excès d'air de combustion primaire et éventuellement secondaire par rapport à la quantité de combustible contenue dans les déchets, à un rapport d'environ 1,7 vis-à-vis de la quantité stoechiométrique, le complément de comburant étant apporté par les fumées. I1 est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la figure unique du dessin annexé, un four d'incinération d'ordures ménagères selon l'invention. Dans cette figure, le four proprement dit est représenté de façon très schématique, avec sa surface de combustion 1, sa trémie d'introduction des ordures ménagères 2 et un extracteur à mâchefers 3. Ce four schématisé ici avec un type de grille peut être équipé de tout autre modèle de grille. I1 est surmonté d'une zone d'introduction de comburant secondaire 4, alimentée soit en 4A par le conduit 21 de recyclage de fumées dépoussiérées et des busettes d'injection de celles-ci, de type connu (non représenté), soit par de l'air frais injecté en 23 à l'aide d'un ventilateur 24.Cette zone d'introduction de comburant secondaire est surmontée d'une chambre de refroidissement 5 garnie de matériaux réfractaires, relativement haute, à la partie inférieure de laquelle est relié le conduit 19 de recyclage des fumées, par l'intermédiaire de busettes d'injection non représentées. La partie supérieure de la chambre de refroidissement 5 est reliée à la chaudière de récupération permettant de produire de l'eau chaude ou de la vapeur dause décomposant dans l'exemple choisi de la façon habituelle en un surchauffeur 7, un faisceau vaporiseur 8 et un économiseur 9. Le fluide chaud produit dans cette chaudière peut être utilisé de toute manière appropriée, soit pour alimenter un réseau de chauffage urbain ou industriel, soit pour produire de l'énergie électrique par détente dans un turbo-alternateur. A la sortie de l'économiseur, les fumées refroidies passent dans un dépoussiéreur 10, de préférence du type électrostatique. Les fumées dépoussiérées, aspirées par le ventilateur 12, sont envoyées par le conduit 13 à la cheminée 14. Une partie cependant de ces fumées est recyclée, soit par le conduit 15 en amont du ventilateur, soit par le conduit 16 en aval de celui-ci. Les fumées recyclées par le conduit ISA relié aux conduits 15 et 16 sont introduites en débit réglable, soit par le conduit 19 et la vanne 20 en 6 dans la partie inférieure de la chambre de refroidissement, soit dans la zone d'introduction de comburant secondaire 4 par le conduit 21 et la vanne 22. En admettant que le refroidissement des gaz de combustion soit assuré par les seules fumées recyclées au lieu d'air frais, on obtient une augmentation du débit de vapeur produit par la chaudière de récupération d'environ 5 %, sans augmentation du débit des fumées évacuées à la cheminée. En utilisant par ailleurs comme comburant secondaire à la partie supérieure du four d'incinération des fumées recyclées, on peut diminuer l'exces d'air par rapport à la quantité théorique. On évite la perte de chaleur sensible qui correspondrait à l'évacua- tion à la cheminée de ces fumées recyclées, et on améliore de façon correspondante le rendement thermique de l'ensemble four-chaudière. On comprendra que diverses modifications peuvent être apportées à l'ensemble d'incinération qui vient d'être décrit en référence au dessin sans sortir du cadre de l'invention. En particulier le type et la disposition relative de la chaudière par rapport à la chambre de refroidissement peuvent être différentes. Par exemple, la chambre de refroidissement peut être moins haute, mais allongée, et la chaudière disposée à son extrémité opposée à celle de l'alimentation du four d'incinération proprement dit. Dans le cas d'une chambre de refroidissement haute, la chaudière de récupération peut être disposée à côté de celle-ci, les gaz de combustion redescendant pour pénétrer dans la chaudière, pour réduire l'encombrement de l'installation. REVENDICATIONS 1/ Four d'incinération de déchets combustibles, comprenant une insufflation d'air primaire à travers les grilles de combustion des déchets, une insufflation de comburant secondaire à la sortie de la chambre de combustion, une chambre de mélange des gaz de combustion avec un fluide plus froid, une chaudière de récupération de la chaleur sensible des gaz de combustion, et un dispositif de dépoussiérage des fumées évacuées de la chaudière de récupération, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recyclage d'une partie des fumées dépoussiérées (15, 16, 15A, 19, 21) . 2/ Four d'incinération selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (19) de recyclage des fumées à l'entrée de la chambre de mélange des gaz de combustion avec un gaz plus froid, de façon que celui-ci soit constitué au moins en partie par lesdites fumées. 3/ Four d'incinération selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qulilcomporte des moyens (2f) de recyclage des fumées vers l'insufflation de comburant secondaire, de façon que celui-ci soit constitué au moins en partie par lesdites fumées. 4/ Four d'incinération selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'excès d'air de combustion primaire plus secondaire est diminué par le remplacement d'une partie de l'air secondaire par des fumées recyclées.