Brevet FR2398261A1 — publié le 19790216

La présente 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 fluidisé qui contient du sable maintenu à 11 état flul- dise par circulation d'air ou d'oxygène et d'un gaz combustible, consume entièrement la plus grande~partie des matières combustibles à une température dtenviron 9270C, 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 être étanches à la pression interne, qui nécessitent un débit constant de gaz et qui sont équipées de dispositifs mécaniques d'alimentation en détritus. De plus, ces incinérateurs ne peuvent normalement pas récupérer efficacement l'énergie calorifique engendrée et nécessitent des opérations coûteuses 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 d'un type à lit fluidisé, mais qui est beaucoup moins coûteux à construire et à utiliser qutun incinérateur classique à lit fluidisé. D'une 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 plussrécupère efficacement l'énergie de combustion sous forme (le vapeur d'eau. L'invention a encore pour objet un four qui ntutilise pas de matériaux réfractaires, ce qui réduit à la fois le prix initial de ltappareillage et les frais de maintenance. le four est un type qui peut titre facilement construit, sa taille pouvant etre facilement déterminée en fonction de 11 application à laquelle il est destiné.Il est tout aussi facile de réaliser un tel four pour brtler des souches d'arbres entières que pour réa liser un petit appareil destiné à etre monté à bord dtun bateau ou à être utilisé dans un pétit capital. Le four à lit fluidisé selon l'invention est capable d'éliminer sans pollution des matériaux tels que les déchets d'exploitation forestiere, les boues résiduaires de bateaux transportant du pétrole, les déchets de papiers contaminés d'hôpitaux 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 1 ; 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 11 invention soit décrite ci-après en se référant à une forme de réalisation préférée, il est bien entendu qu'elle n'y 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 It, 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 Il qui est sensiblement horizontal et en soulevant et eh 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'- c8té 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 n'est pas très différent de l'effet 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 lteffet 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 dlun brûleur à gaz 22, mais dès que la pyrolyse a commencé, les gaz dégagés par les déchets qui sont consumés sont brûlés juste au-dessus de la surface du lit 15, de sorte que le lit se chauffe de lui-même, le brûleur 22 servant en fait de veilleuse. Selon une autre caractéristique de ltinvention, le tambour se compose d'un 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 dtun collecteur de vapeur bateau 25. le tambour il 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 brûleur 22 traversent l'orifice d'entrée 28 qui, par ailleurs, est fermé par un couvercle 31 pour minimiser les pertes de chaleur, bien outil ne soit pas nécessaire de fermer hermétiquement les orifices 28, 29. L'écran d'eau 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 dlune chaudière classique,~bien.que l'écran du tambour 11 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 dtAmérique 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 n'est pas perforé. Dans le tambour représenté, trois seetions 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 raccord38 à la source d1eau 24 et au collecteur de vapeur d'eau 25. le 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 dJBmé- rique NO 3 822 651 précité. Pour faire tourner -le tambour il, une couronne dentée 41 fixée à la périphérie du tambour est entratnée par un pignon 42 mis en rotation par une chatne 43 à partir diune source gie 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 réutilisation, 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 etre 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 ltélimination 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 prao: venant 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. les 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'assurer la maintenance d'une chambre de combustion hermétique.Les déchets sont simplement versés et aucun -dispositif d'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 ltorifice 29. le four proprement dit est essentiell-ement du type constitué de tubes qui peuvent setre réalisés d'une façon économique et qui n'exigent pas de matériaux réfractaires qui sont particulièrement col3fteux à assembler et à entretenir. la chaleur de combustion est efficacement récupérée sous la forme de vapeur d'eau et, comme on lla indiqué plus haut, le four 10 est susceptible de nombreuses applications, par exemple, dans l'in- dustrie forestière, à bord d'un 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 brûler les débris d'une exploitation' forestière lors d'une opération à grande échelle. Le brûleur 22, la soufflante auxiliaire 51, les conduits 47 et le collecteur 48 assurent au four une très grande souplesse de fonctionnement. il va dé soi que le four décrit peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Four rotatif, caractérisé en ce qu'il comporte un tambour cylindrique monté pour tourner autour de son axe, le tambour étant constitué d'un écran d'eau comprenaes des tubes adjacents. communiquant avec une source d'eau et une sortie de vapeur d'eau, un dispositif définissant plusieurs passages d'air à l'intérieur du tambour et espacés autour de la périphérie de ce dernier, les passages d'air ayant des extrémités ouvertes à une extrémité du tambour, et un collecteur à ladite extrémité du tambour qui communiquent avec les passages d'air pour les alimenter en air près du- collecteur au fur et à mesure que le tambour tourne.