Brevet FR2382648A1 — publié le 19780929

a presente invention concerne d'une façon générale les incinérateurs et plus particulièrement un four du type à lit fluidisé. On connatt depuis longtemps les avantages théoriques de la "combustion" par pyrolyse des détritus. Un incinérateur à lit fluidise qui contient du sable maintenu à ltétat fluidisé par circulation dSair ou d'oxygène et d'un gaz combustible, consume entièrement la plus grande partie des matières combustibles à une température d'environ 927 C, en engendrant ainsi une faible quantité de gaz nocif ou autres polluants dans les gaz d'échappement évacués.Toutefois, ces incinérateurs sont motteux du fait qu'ils comportent notamment des chambres spéciales résistant à la chaleur qui doivent eAtre étanches à la pression interne, qui nécessitent un débit constant de gaz et qu sont équipées de dispositifs mécaniques dtalimentation en détritus. De plus, ces incinérateurs ne peuvent normalement pas récupérer efficacement 12 énergie calorifique engendrée et nécessitent des opérations conteuses de maintenance pour entretenir la chambre de chauffage et la débarrasser des résidus métalliques et autres déchets incombustibles. L'invention a principalement pour objet un four qui consume des matières par pyrolyse et qui est dlun type à lit fluidisé, mais qui est beaucoup moins coQ'ceux à construire et à utiliser qu'un incinérateur classique à lit fluidisé. Dtune façon plus détaillée, le four selon l'invention n'a besoin ni de gaz de fluidisation en circulation, ni de dispositif spécial d'alimentation en détritus, ni de garniture étanche au gaz et,de plus,récupère efficacement 11 énergie de combustion sous forme de vapeur d'eau. L'invention a encore pour objet un four qui n'utilise pas de matériaux réfractaires, ce qui réduit à la fois le prix initial de l'appareillage et les frais de maintenance. Be four est d1un type qui peut être facilement construit, sa taille pouvant autre facilement déterminée en fonction de 11 application à laquelle il est destiné.Il est tout aussi facile de réaliser un tel four pour brayer des souches d'arbores entières que pour réa liser un petit appareil destiné à être monté à bord d'un bateau ou à être utilisé dans un pétit hôpital. Be four à lit fluidisé selon l'invention est capable d'éliminer sans pollution des matériaux tels que les déchets d'exploitation forestière, les boues résiduaires de bateaux transportant du pétrole, les déchets de papiers contaminés d'h8pitaux et résidus analogues difficiles à éliminer. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale, en partie schématique, d'une installation utilisant un four selon la présente invention la figure 2 est une vue en bout du four représenté sur la figure I ; et les figures 3, 4 et 5 sont des coupes à une échelle légèrement plus grande suivant les lignes 3-3, 4-4 et 5-5, respectivement de la figure 1. Bien que 12 invention soit décrite ci-après en se ré férant à une forme de réalisation préférée, il est bien entendu qu'elle nty est pas limitée. On va examiner les dessins qui représentent un four 10 selon l'invention comprenant un tambour 11, une goulotte 12 d'admission des déchets, une chambre 13 collectrice de cendres et de gaz d'échappement et des canalisations 14 de vapeur d'eau et d'eau représentés schématiquement. En fonction, les déchets combustibles sont simplement versés par l'intermédiaire de la goulotte 12, sont noyés dans un lit fluidisé de sable chauffé 15 contenu dans le tambour 11, sont progressivement refoulés de gauche à droite en observant la figure 1, tout en étant consumés par pyrolyse, et les cendres résultantes tombent dans une fosse 16, tandis que les gaz s'échappent par une cheminée 17. Selon une caractéristique de l'invention, le lit fluidisé de sable chauffé 15 est créé en faisant tourner une charge de sable dans le tambour cylindrique 11 qui est sensiblement horizontal et en soulevant et en faisant retomber le sable du lit à travers la partie libre du tambour qui est chauffé. Le sable a donc tendance à être transporté de bas en haut d'un cSté du tambour jusqu'à ce que la surface soit inclinée d'un angle d'environ 300 (voir figures 3 à 5), après quoi le sable retombe, en provoquant ainsi un mouvement continu de roulement du lit 15 qui n1 est pas très différent de lteffet de fluidisation obtenu en refoulant l'air ou autre gaz à travers un lit de sable. Une vitesse de rotation du tambour d'environ 3 tr/min est satisfaisante pour obtenir 11 effet voulu. Le sable est soulevé et déversé par des chicanes 21 longeant la face interne du tambour 11, ces chicanes passant en fait à travers le lit de sable au fur et à mesure que le tambour tourne, soulevant le sable hors du lit pour le faire ensuite retomber à travers la région libre du tambour lorsque les chicanes tournent au-dessus du lit Le sable est tout d'abord chauffé par la flamme d'un brûleur à gaz 22, mais dès que la pyrolyse a commencé, les gaz dégagés par les déchets qui sont consumés sont brtlés juste au-dessus de la surface du lit 15, de sorte que le lit se chauffe de lui-mme, le brûleur 22 servant en fait de veilleuse. Selon une autre caractéristique de llinvention, le tambour se compose d1un écran d'eau cylindrique constitué de conduits adjacents 23 communiquant avec une source d'eau 24 et avec une sortie pour la vapeur d'eau qui, dans le présent cas, est représentée sous la forme d'un collecteur de vapeur d'eau 25. Le tambour 11 présente des plaques extrêmes annulaires 26 et 27 contenant les extrémités du lit de sable 15 et définissant des orifices d'entrée et de sortie 28 et 29, respectivement. La goulotte 12 et le bradeur 22 traversent ltorifice d'entrée 28 qui, par ailleurs, est fermé pàr un couvercle 31 pour minimiser les pertes de chaleur, bien qu'il ne soit pas nécessaire de fermer hermétiquement les orifices 28, 29. L'écran bateau est constitué de préférence en repliant les conduits 23 en accordéon de façon que les brins adjacents soient reliés par des membrures 32, comme pour un écran d'eau d'une chaudière classique, bien que l'écran du tambour Il ait la forme d'un cylindre et soit maintenu par plusieurs cercles 33 constitués d'une poutre en I supportés par des galets 34, sensiblement de la même façon que le four refroidi par eau décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 822 651. Cependant, l'écran d'eau du tambour Il se distingue du four décrit dans ce brevet par le fait qu'il nrest pas perforé. Dans le tambour représenté, trois sections de tubes pliées en accordéon couvrent chacune 1200 de la périphérie du cylindre et chaque section se termine par des tronçons de tubes d'alimentation 35 aboutissant à un raccord 36 et à un conduit 37 comportant des canaux concentriques interne et externe rejoignant un raccord 38 permettant un mouvement rotatif entre le tambour 11, les conduits d'alimentation 35 et le conduit 37 et des conduits 39 reliant le raccord 38 à la source d'eau 24 et au collecteur de vapeur d'eau 25. te raccord 38 est un dispositif classique et une forme de conduit à double canal et de joint rotatif est décrite plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 3 822 651 précité. Pour faire tourner le tambour 11, une couronne dentée 41 fixée à la périphérie du tambour est entratnée par un pignon 42 mis en rotation par une chatne 45 à partir d'une source d'énergie convenable. Eventuellement, une fosse à sable séparée 44 peut être ouverte par un couvercle mobile 45 pour séparer des cendres évacuées, en vue de sa reutilisation, le peu de sable qui passe par l'orifice de sortie 29. Bien que l'écran d'eau récupère la plus grande partie de la chaleur de combustion sous la forme de vapeur d'eau, tout en maintenant le tambour bien au-dessous des températures dommageables en l'absence des matériaux réfractaires, il est également possible d'utiliser une simple chaudière à déchets (non représentée) dans la cheminée 17. Selon l'invention, les chicanes 21 présentent de petites sections curvilignes définissant de longs godets qui ramassent au fond du lit le sable qui est le plus froid pour le soulever et le réchauffer. Les petits godets sont rapidement remplis de sable, ne soulèvent pas de grande quantité des déchets à consumer, de sorte que lesdits déchets restent enfouis pour & re pyrolysés. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu des conduits 47 et un collecteur 48 pour introduire l'air dans le lit 15 afin de faciliter l'élimination des déchets qui sont particulièrement difficiles à brûler. Les conduits 47 sont percés et fixés derrière les chicanes 21, les extrémités des conduits débouchant à travers la plaque 26 de l'extrémité d'entrée. Le collecteur 48 est curviligne et occupe une position qui correspond approximativement à la section transversale prévue du lit lorsque le four est en fonctionnement, de sorte que l'air provenant de la source 49 est réparti par le collecteur 48 entre les conduits se trouvant alors dans le lit 15. Lorsque cet air est introduit, l'effet est pratiquement le même que dans un incinérateur classique à lit fluidisé, bien que le débit d'air, qui n'est pas nécessaire pour la fluidisation, puisse être sensiblement moindre. Une autre soufflante 51 destinée à introduire une quantité d'air supplémentaire est montée sur le couvercle 31 de l'orifice d'entrée. tes spécialistes se rendront compte des avantages du four 10. La combustion par pyrolyse des déchets est obtenue dans un type de lit fluidisé sans qu'il soit nécessaire d'engendrer ou d'introduire un gaz de fluidisation ou d'assure la maintenance dlune chambre de combustion hermétique. tes déchets sont simplement versés et aucun dispositif d t alimentation compliqué n'est nécessaire, les cendres résultantes, qui sont plus légères que le lit de sable, flottant d'une façon inhérente et étant évacuées par l'orifice 29. te four proprement dit est essentiellement du type constitué de tubes qui peuvent etre réalisés d'une façon économique et qui n'exigent pas de matériaux réfractaires qui sont particulièrement motteux à assembler et à entretenir. ta chaleur de combustion est efficacement récupérée sous la forme de vapeur d'eau et, comme on l'a indiqué plus haut, le four 10 est susceptible de nombreuses applications, par exemple, dans l'industrie forestière, à bord dtun bateau ou dans des htpitaux, dans lesquels un appareillage adjacent a besoin de vapeur d'eau. Il est également évident que la dimension et donc la capacité du four 10 peuvent varier dans une large mesure et il est ainsi tout à fait possible de réaliser un petit appareil ramassé pour éliminer efficacement les déchets contaminés d'un petit hôpital ou de construire un beaucoup plus grand appareil destiné à brayer les débris d'une exploitation forestière lors d'une opération à grande échelle. Le bradeur 22, la soufflante auxiliaire 51, les conduits 47 et le collecteur 48 assurent au four une très grande souplesse de fonctionnement. il va de soi que le four décrit peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à créer un lit fluidisé chauffé pour consumer des déchets combustibles par pyrolyse, caractérisé en ce qu'il consiste à faire tourner un lit de sable dans un tambour cylindrique horizontal, à soulever le sable et à le faire retomber du lit dans la partie libre du tambour et à chauffer la région dans laquelle le sable retombe. 2. Four rotatif à lit fluidisé, caractérisé en ce qu'il comporte un tambour cylindrique monté pour tourner autour de son axe qui est sensiblement horizontal, ledit tambour présentant des plaques extrêmes annulaires délimitant des orifices d'entrée et de sortie, une charge de sable dans le tambour formant un lit s'étendant entre lesdits orifices, un dispositif destiné à faire tourner lentement le tambour pour remuer et donc fluidiser le sable, un dispositif pour enflammer des déchets et le gaz engendré par pyrolyse desdits déchets introduits par l'orifice d'entrée dans le lit de sable fluidisé, et un dispositif destiné à collecter les cendres et les gaz d'échappement passant par l'orifice de sortie. 3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie cylindrique du tambour est définie par un écran d'eau constitué de conduits adjacents communiquant avec une source d'eau et avec une sortie de vapeur dteau. 4. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs chicanes sont fixées à l'intérieur du tambour pour soulever le sable au fur et à mesure que le tambour tourne et pour répandre ensuite le sable soulevé dans la région de combustion située au-dessus du lit de sable. 5. Four selon la revendication 4, caractérisé en ce que les chicanes présentent de petites sections transversales curvilignes de façon à soulever le sable le plus froid se trouvant au fond du lit pour le réchauffer, mais pas les particules de déchets contenues dans le lit. 6. Four selon la revendication 4, caractérisé en ce qu:il comporte plusieurs conduits d'air perforés disposés derrière les chicanes et un collecteur à l'extérieur du tambour pour distribuer sélectivement une quantité d'air supplémentaire dans les conduits lorsque ceux-ci passent dans le lit de sable.