Brevet FR2425032A1 — publié le 19791130

L'invention concerne un procédé drincineration ae déchets, en particulier industriels, dans un four rotatif alimenté par une soute grâce à une vis transporteuse et chauffe par un bruleur à lance à contre-courant du sens d'alimentation, l'incinération des déchets étant préparée par le fait que ceux-ci sont préchauffés, par l'intermédiaire de la vis débouchant par une partie de sa longueur dans le four rotatif, par apport de chaleur venant des gaz de chauffage qui baignent cette région de sortie de la vis. Liinvention concerne aussi une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Un four rotatif atincinération d'ordures approprié à la mise en oeuvre d'un procédé de ce genre est connu par le brevet DE 1 526 119. La particularité du four selon le brevet cité est que le brûleur est disposé de telle sorte que dans le tiers moyen du tambour tournant, la flamme du bruleur est dirige sur la région inférieure du tambour. Toutefois, une installation de ce genre ne peut pas être utilisée de façon satisfaisante pour l'incinération de déchets industriels, car les déchets ne sont pas suffisamment prese' chés lorsqu'ils sont amenés au four rotatif et le point d'allumage relativement éloigné de la matière ne permet le plus souvent qu'une incinération incomplète de celle-ci pendant le passage à travers la longueur restante du four. Il existe encore autres procédés d'élimination de déchets portant en général principalement sur les ordures ménagères. Pour limiter le plus possible les frais de fonctionnement, à la suite de la combustion proprement dite viennent une série d'installations annexes dans lesquelles on tire parti de la chaleur libérée lors de la combustion pour produire de l t eau chaude ou de la vapeur. On peut actuellement évaluer le pouvoir calorifique des ordures ménagères entre 5028 et 8380 kJ/kg. La scorie peut servir d'additif dans la construction de routes ou servir à fabriquer des briques moulées. Structuralement, ces installations se distinguent essentiellement par la constitution différente des chambres de combustion. Il existe des installations comportant des tambours de combustion et dans lesquelles laitière, en passant par un puits, une grille de séchage, et une grille de combustion, est amenée au tambour de combustion proprement dit. Dans ces installations, la combustion c'est-à-dire 17incinération s'effectue habituellement dans le sens de deplacement de la matière. Les installations à grille de combustion sont pratiquement conçues de façon similaire et comportent, au lieu d'un tambour-tour- nant, une grille principale placée obliquement. Ces installations ne conviennent pas non plus à I'inciné- ration de déchets industriels dont le pouvoir calorifique dépasse 10 000 x 4,19 x 10 J et présente une dispersion d'environ 1:50 et un inconvénient réside dans le fait que 1 t incinération s'effectue dans le meme sens que le dôplacement relativement faible de la matière, ce qui apparat approprié aux ordures ménagères, vu la grande quantité de papier et de matériaux d'emballage qu'elles renferment actuellement. La destruction de déchets industriels formés de constituants divers, organiques et minéraux, semi-liquides ou solides, ne peut pas non plus être effectuée, du moins de façon optimale, par ce procédé. Les procédés de fusion d'ordures, également connus, prévoient bien I'incinération d'ordures ménagères et industrielles mélangées, mais à part les moyens techniques qutils nécessitent, il faut les considérer comme extrtmement coûteux car il faut en principe opérer à des températures de 1600 à 18000 c. Pour récapituler, on peut retenir que les procédés et installations connus pour la combustion ou 1'incinération de déchets sont essentiellement conçus pour l'alimentation par des déchets formés principalement d'ordures ménagères. Pour l'incinération des constituants organiques des déchets industriels, les conceptions qui s'imposent sont différentes car - comme on l'a dit - les substances facilement combustibles ne se trouvent le plus souvent qu'en proportion relativement faible dans la matière d'alimentation, mais inversement, dans des cas extremes, il faut s'attendre à un pouvoir calorifique particulièrement grand de la matière d'alimentation, par exemple lorsqu'il y a mélange avec des cambouis ou autres produits contenant des hydrocarbures. Dans ces conditions, la structure ou le procédé de fonctionnement doivent être orientés non pas vers l'exploitation de chaleur libérée, mais simplement vers la destruction des déchets. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un procédé du type défini plus haut qui tienne compte des problèmes spécifiques qui se posent danyS'incinération de déchets essentiellement industriels. Il reste spécialement à mettre au point un procédé qui permette, sans moyens techniques importants, un meilleur préséchage des déchets avant leur entrée dans le four rotatif et leur inflammation qui se produit déjà au bout d'un petit parcours à travers le four, de manière à assurer une combustion complète sur la longueur résiduelle du four rotatif. I1 faut aussi assurer ltétanchéité de lapone d'alimentation aux gaz de combustion en reflux, dans toutes conditions de service, sans moyens techniques importants, car spécialement dans l'incinération de ces matières, il faut s'attendre dans une mesure croissante à la présence de résidus d'hydrocarbures et donc à une tendance accrue aux explosions. En outre, par des mesures appropriées, il faut réduire à un minimum les facteurs de perturbation possibles résultant du défaut d'homogénéité de la matière, en particulier la formation de poussière dans l'amenôe de matière, la combustion insuffisante de la matière etc., et permettre une mise en oeuvre du procédé sans problèmes. I1 s'agit également de fournir une installation convenant à la mise en oeuvre du procédé. En partant de ce qu'on a dit plus haut, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que dans la région enveloppée de la vis transporteuse, s'étendant sur la majeure partie de sa longueur, on comprime les déchets introduits dans la soute, saisis par la vis et transportés en direction du four rotatif, dans une mesure telle que la vis devienne hermétique vis-à-vis de la soute, que l'on préchauffe les déchets, pendant leur transport à travers la région enveloppée dont la longueur représente plusieurs fois le diamètre de la vis, dans une chambre de post-combustion pouvant eAtre chauffée séparément et présentant un volume au moins égal à celui du four rotatif et qu'une fois que les déchets préchauffés sont entrés dans le four rotatif, on amorce leur incinôration de manière en elle-meme connue, au moyen d'une flamme dont le centre est dirigé sur la base du premier tiers de la partie du four rotatif qui est tournée vers le côté d'alimentation et/ou que - la flamme étant déplacée vers l'arrière - on amorce l'incinération en allumant la matière au même endroit au moyen des gaz de combustion formés. Grace à ce procédé, qui prévoit de faire passer la vis à travers une chambre de post-combustion adjointe au côté d'alimentation et servant à brayer complètement les gaz de combustion, avec en outre une possibilitô de chauffage séparé, on communique de la chaleur par l'intermédiaire du tube de vis à la matière d'alimentation dans une mesure telle que dans le premier tiers de son parcours à travers le four rotatif, elle peut déjà etre allumée de sorte que toute la longueur résiduelle du four rotatif est disponible pour la combustion complète. La longueur relativement grande de la région enveloppée de la vis permet de remplir le tube de vis de façon suffisamment hermé- tique et donc de l'isoler de l'atmosphère et bien entendu, la vitesse de rotation de la vis doit pouvoir être adaptée à la puissance et à l'ôtant de fonctionnement du four rotatif. Un mode d'exécution est caractérisé par le fait que l'on élimine la formation possible de poussière dans la vis en inversant le sens de transport du courant de matière, cette inversion steffec tuant par établissement d'un sens de rotation inverse de la vis. L'inversion peut être établie soit manuellement soit par émission d'une impulsion lorsque l'entraînement de vis atteint une absorption maximale de puissance qui peut etre préréglée. Dans cet ordre drivées, un mode d'exécution avantageux est caractérisé par le fait qu'en même temps qu'est engendrée ltimpulsion de commutation pour le transport inverse de la vis, un relais temporisé réglable est actionné, l'expiration de celui-ci assurant l'impulsion de rétablissement du transport en direction du four rotatif et/ ou que la commutation pour le rétablissement du transport de la matière en direction du four rotatif se produit seulement, chaque fois, lorsque le moteur d'entraînement de la vis atteint une absorption minimale de puissance préréglable. Un mode d'exôcution qui assure une bonne puissance dtinciné- ration est caractérisé par le fait que le temps de passage de la matière à incinérer à travers le four rotatif est d'environ 30 minutes, pour une vitesse circonférentielle de 6 à 12 m/mn rapportée à la périphérie intérieure du four rotatif et que le four fonctionne dans des conditions où la charge de la chambre de combustion est de 580 à 840 MJ/m3/h L'.Rpplication de ce procédé permet d'éliminer économiquement les déchets, en particulier industriels, dans le sens d'une solution du problème posé.L'invention a encore pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisée par le fait qu'elle comprend de manière en elle-même connue un four rotatif chauffé à contre-courant, une vis transporteuse enveloppée, une chambre de post-combustion pouvant être chauffée èt une soute, que le four rotatif est formé d'une enveloppe extérieure d'acier, d'un garnissage céramique et d'un tube intérieur d'acier, que des feutres isolants ou matières similaires sont prévus au moins partiellement pour compenser avec peu de contraintes les dilatations axiales et radiales différentes dues aux températures et aux matières, et que le tube intérieur, sous forme de tube articulé, est formé d'anneaux tubulaires et parties d'anneaux tubulaires interchangeables se chevauchant comme des écailles en direction de la sortie et mobiles relativement en direction axiale dans le sens de sortie de la matière. Grâce à cette structure, dtune part on arrive à ce que la température du tambour diminue de l'intérieur vers l t extérieur environ 90 % ou davantage, lorsque l'espacement entre tubes intérieur et extérieur est par exemple de 70 à 80 mm, de sorte que l'usure par dilatation des paliers de tambour et de l'entrainement est réduite à un minimum, en comparaison d'un tube connu formé d'un matériau homogène. Du fait que l'on installe du feutre isolant résistant à la chaleur entre les diffôrentes couches, au moins entre le tube intérieur et le garnissage céramique - qui joue en quelque sorte le rôle de "lubrifiant" - le tube intérieur peut se dilater indépendamment sans transmettre de forces de tension et de frottement notables qui conduiraient autrement à la destruction de la masse céramique. En donnant comme prévu au tube intérieur la forme d'un tube articulé formé d'anneaux tubulaires qui se chevauchent comme des écailles, on arrive à soulager davantage le four rotatif des influences de dilatation. Llinterchangeabilité de ces anneaux assure la possibilité de réparer partiellement le tambour de façon simple. Etant donné que le tube intérieur n'a pas besoin d'être conçu pour jouer des rôles mécaniques et statiques indépendant mais peut être considéré en association avec les autres "couches", il est possible de donner une paroi mince à ce tube, donc aux anneaux. En ce qui concerne le coût de ces tales résistant à la chaleur, cela signifie une diminution notable du poids et de la dépense. Pour assurer un préchauffage optimal de la matière à brûler avec une longueur d'étanchéité suffisante de la vis, un mode d'exécution est caractérisé par le fait que la profondeur de la chambre de postcombustion, dans la direction de passage de la vis transporteuse en direction du four rotatif, représente de 5 à 8 fois le diamètre de la vis. Grâce à cette structure de la chambre de post-combustion, on peut agrandir notablement la surface de contact entre les gaz chauds de la chambre de post-combustion et la surface d'enveloppe de~la vis. La matière est préchauffée si fortement quelle peut être allumée ou bien dès son entrée ou bien peu de temps après son entrée dans le four rotatif ; ainsi, le four est pratiquement actif, sur la majeure partie de sa longueur, pour la combustion ou l'incinération proprement dite de la matière. En outre, grâce au guidage long de la région enveloppée de la vis dans la chambre de post-combustion, une étanchéité sûre de l'intérieur du four est garantie vis-à-vis de la soute, de sorte que le risque de la sortie de gaz de combustion de la soute est éliminé et que le fonctionnement du four rotatif est notablement plus sur. On expliquera plus precisément l'invention à propos d'un exemple d'exécution dune installation pour la mise en oeuvre du procédé, représenté par les dessins annexés, dans squeIs la figure 1 montre en élévation la structure d'ensemble de l'installation la figure 2 est une coupe longitudinale partielle du four rotatif ; la figure 3 une coupe transversale du four rotatif la figure 4 un détail agrandi de la figure 2. Le four rotatif 1, ou son tambour, est monté sur un châssis de manière à pouvoir tourner par les anneaux de roulement 2 3 sur les galets 4 et incliné en direction de la sortie. La fixation du four rotatif en direction axiale est assurée de façon usuelle par les galets de pression supplémentaires Il s'appliquant de part et d'autre de l'anneau de roulement 3 adjoint au côté d'alimentation 8. L'entraînement du four rotatif 1 est assuré par un moteur 5 à vitesse de sortie variable, à forte démultiplication, avec des vitesses circonférentielles réglables. La cendre et les autres substances résiduelles incombustibles sont reçues et évacuées par une courroie à plaques 10 adjointe au côté de sortie 7 du four rotatif 1. Dans le four rotatif pénètre, par le côté de sortie 7, la lance de brûleur 12 qui a une longueur et une orientation telles que la flamme 13, par son centre, atteint le fond du four 1 à peu près dans la régionterminale du tiers postérieur de celui-ci, vers le côté d'alimentation 8. Dans cette zone, la matière s'allume. Par son extrémité adjointe au côté d'alimentation 8, le four rotatif pénètre dans le manchon d'étanchéité à glissement 14 raccordé à la chambre de post-combusiion 15. La vis transporteuse 17 passe par une part notable de sa longueur à travers la chambre de post-combustion 15, un transfert de chaleur direct étant prévu de la chambre de post-combustion au tube de vis 18. En outre, dans la chambre de post-combustion 15 est disposé le brûleur depostcombustion 16. Les gaz d'échappement quittent la chambre 15 par l'ouverture de liaison 22 menant à l'épuration des gaz. Le tube 18 de la vis transporteuse 17 s'élargit à l'extrémité libre en formant une soute 19. L'entrainement de l'élément de vis 20 est assuré par la transmission- à variation de vitesse et à sens de rotation réver- sible 21. Le four rotatif 1 est formé, dans sa section, de différentes couches. Le tube intérieur proprement dit 30 est sous forme de tube articulé, comprenant des éléments annulaires 31 superposés en écailles et ceux-ci sont reliés entre eux de façon usuelle de telle sorte que le tube intérieur 30 possède une possibilité de dilatation en direction du côté de sortie 7. Autour du tube intérieur 30 se place alors comme moyen de glissement un feutre isolant résistant â la chaleur 32, qui compense la dilatation différente entre le tube intérieur 30 et le garnissage céramique 33 appliqué sur ce feutre. Ce calorifugeage céramique peut être formé aussi bien de pisé que de matière coulée, ou encore être formé de blocs céramiques séparés. Ce garnissage céramique est entouré d'un manteau d'acier 34. La dernière partie du four rotatif 1, vers le coté de sortie, représentant entre un cinquième et un tiers, constitue un parcours de refroidissement. Pour cette raison, le garnissage céramique 34 et le feutre isolant 32 sont absents dans cette région Selon le mode de liaison prévu par la figure 2, entre les éléments 31 du tube intérieur 30, sur la région terminale élargie de chaque anneau ou élément conique 31 sont fixés des goujons 35 qui peuvent coulisser dans des trous allongés 36 de l'anneau de raccordement stengageant par sa région terminale étroite. Les goujons 35 sont détachables. -REVENDICATIONS 1. Procédé d'incinération de déchets, en particulier industriels, dans un four rotatif alimenté par une soute grace a une vis transporteuse et chauffé par un brûleur à lance à contre-courant du sens d'alimentation, l'incinération des déchets étant préparée par le fait que ceux-ci sont préchauffés, par l'intermédiaire de la vis débouchant par une partie de sa longueur dans le four rotatif, par apport de chaleur venant des gaz de chauffage qui baignent cette région de sortie de la vis, procédé caractérisé par le fait que dans la région enveloppée de la vis transporteuse, s'étendant sur la majeure partie de sa longueur, on comprime les déchets introduits dans soute, saisis par la vis et transportés en direction du four rotatif, dans une mesure telle que la vis devienne hermétique vis-àvis de la soute, que l'on préchauffe les déchets, pendant leur transport à travers la région enveloppée dont la longueur représente plusieurs fois le diamètre de la vis, dans une chambre de postcombustion pouvant etre chauffée séparément et présentant un volume au moins égal à celui du four rotatif et qu'une fois que les déchets préchauffés sont entrés dans le four rotatif, on amorce leur incinération de manière en elle-meme connue, au moyen d'une flamme dont le centre est dirigé sur la base du premier tiers de la partie du four rotatif qui est tournée vers le côté d'alimentation et/ou que - la flamme étant déplacée vers l'arrière - on amorce l'incinération en allumant la matière au même endroit au moyen des gaz de combustion formés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on élimine la formation possible de poussière dans la vis en inversant le sens de transport du courant de matière, cette inversion s'effectuant par établissement d'un sens de rotation inverse de la vis. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'en méme temps qu'est engendrée l'impulsion de commutation pour le transport inverse de la vis, un relais temporisé réglable est actionné, l'expiration de celui-ci assurant l'impulsion de rétablissement du transport en direction du four rotatif et/ou que la commutation pour le rétablissement du transport de la matière en direction du four rotatif se produit seulement, chaque fois, lorsque le moteur d'entrainement de la vis atteint une absorption minimale de puissance préréglable. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de passage de la matière à incinérer à travers le four rotatif est d'environ 30 minutes et que le four fonctionne dans des conditions où la charge de la chambre de combustion est de 580 à 840 NJ/m3 /h. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend de manière en elle-même connue un four rotatif chauffé à contre-courant, une vis transporteuse enveloppée, une chambre de post-combustion pouvant être chauffée et une soute, que le four rotatif est formé d'une enveloppe extérieure placier, d'un garnissage céramique et d'un tube intérieur d'acier, que des feutres isolants ou matières similaires sont prévus au moins partiellement pour compenser avec peu de contraintes les dilatations axiales et radiales différentes dues aux températures et aux matières, et que le tube intérieur, sous forme de tube articulé, est formé d'anneaux tubulaires et parties d'anneaux tubulaires interchangeables se chevauchant comme des écailles en direction de la sortie et mobiles relativement en direction axiale dans le sens de sortie de la matière. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la profondeur de la chambre de post-combustion, dans la direction de passage de la vis transporteuse en direction du four rotatif, représente de 5 à 8 fois le diamètre de la vis.