Brevet FR2436936A1 — publié le 19800418

La présente invention se rapporte à une installation dt incinération comprenant un incinérateur ou un foyer de combustion dans lequel on permet à des matières combustibles de passer pour subir des opérations successives de combustion et de dégazage et qui est suivi d'une chambre de combustion secondaire comportant des moyens d'alimentation d'air et qui est destinée 'a briller les produits qui ont traversé l'incinérateur sans être completement brûlés, et dans laquelle un mouvement de rotation est imprimé alEs gaz de combustion qui y entrent afin de faciliter la séparation des particules entratnées par ceux-ci et où les stories qui y sont entrées sont brillées. Dans les installations d'incinérations en particulier pour les ordures et les déchets, mais aussi pour le charbon, la tourbe et d'autres combustibles fossiles, la comb-ustion dans l'in- cinérateur ou dans le foyer lui-meme produit principalement. deux sortes de résidus, à savoir : ceux qui accompagnent les gaz: de combustion et ceux qui forment des cendres ou des scories parce qu'ils sont lourds ou difficilement fusibles. La composition des gaz de combustion peut être réglée dans une certaine mesure par un réglage judicieux de la quantité d'oxygène fournie pour la combustion. Les particules entratnées par les gaz peuvent être brûlées au--cours d'une seconde étape de combustion et les fines restantes peuvent en être séparées dans diverses sortes de filtres. Les autres produits résiduels tels que les cendres et les scories, qui se déposent en refroidissant, sont consideres comme des déchets difficiles à manipuler car ils peuvent contenir des quantités relativement importantes de matières combustibles non brûlées et aussi des substances nocives qui, dans certaines conditions, peuvent subir une lixiviation et risquent de polluer, par exemple le sol et les eaux souterraines. Dans d'autres domaines, il a été proposé de neutraliser les substances nocives et toxiques en les portant 'a des températures élevées, mais ces procédés se sont révélés trop coûteux, compte tenu du grand volume et du pourcentage relativement faible de ces substances dans les cendres et les scories. Le but de la présente invention est de fournir une ins tallation d'incinération dans laquelle la chaleur est utilisée au maximum et où, en même temps, les résidus de la combustion, c'està-dire les gaz de combustion ainsi que les particules entratnées par ceux-ci dans un traitement en continu, telles que les cendres et les scories, peuvent être traitées de manière à réduire à un minimum le volume des produits résiduels, tout en les neutralisant. A cette fin, l'invention apporte une installation d'incinération qui est caractérisée en ce que l'incinérateur, qui est pourvu d'une grille adaptée pour les matières combustibles utilisées et de moyens pour régler l'alimentation avec un air de combustion ayant une température appropriée, comporte à l'entrée des matieres combustibles, un sas destiné à éviter des variations de pression dans l'incinérateur, en ce qu'un passage est prévu pour les scories et les résidus non brûlés des natières combustibles partant de la chambre de combustion et débouchant à la partie in ferieure de la chambre de combustion secondaire, et en ce que cette chambre est pourvue de moyens pour agiter ou brasser ces matières et en ce que des moyens sont aussi prévus pour élever la température dans cette partie inférieure. Ce mode de construction permet non seulement d'utiliser efficacement la chaleur mais aussi les gaz de combustion qui, déjà, quand ils quittent la chambre de combustion secondaire, ne contiennent plus qu'une quantité extrêmement faible de substances polluantes sorties par les gaz ou bien se présentant sous la forme de gaz et, de ce fait, peuvent être soumis à d'autres traitements et, d'autre part, les produits résiduels solides qui, du fait de la tempetrature élevée du traitement, sont complètement exempts de composants combustibles ou de composants nocifs pouvant entre lixiviés et peuvent, de ce fait, être utilisés comme matières de remplissage ou autres0 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, nullement limitatif, en référence à la figure unique du dessin annexé qui est une vue schématique en coupe d'une installation d'incinération conforme à celle-ci. L'incinérateur ou le foyer de combustion, désigné en son entier par la référence 1, de l'installation d'incinération doit être adapté à la nature des matières combustibles appelées à y être traitées. Lorsque ces matières combustibles sont principalement constituées par des déchets ayant un volume relativement grand comparativement au poids des composants combustibles, on utilise généralement une grille 2 du type représenté, qui provoque une déflexion et une agitation des matières pendant la combustion. Par contre, lorsque les matières combustibles contiennent une grande quantité de composants combustibles par unité de volume, par exemple, comme c'est le cas du charbon, il est préférable d'utiliser une grille dont l'alimentation est assurée au moyen d'un vibreur. Il est bien évident que d'autres types de grilles et d'autres formes de lits de combustion que ceux mentionnés peuvent aussi être utilisés. Dans le mode de réalisation représenté, l'air est introduit par en dessous et le long des cotés de la grille 2, tandis que le débit de l'air et sa température sont réglés en continu en fonction de la combustion. En effet, pour obtenir une combustion uniforme et pour maintenir la température à l'intérieur de l'incinérateur au niveau voulu, il est important d'éviter que le débit d'alimentation de l'air et la pression qui se développe dans l'incinérateur ne soient pas perturbés. À cette fin, on a prévu à l'entrée 3, par laquelle les substances devant être brillées sont introduites, des moyens 4 qui, dans le mode de réalisation représenté, forment un sas comprenant deux trappes coulissantes délimitant un compartiment d'alimentation 5. En ouvrant la trappe supérieure, il est possible de faire entrer la quantité voulue de matière combustible dans le sas. Âpres avoir refermé la trappe supérieure, on peut ensuite ouvrir la trappe inférieure afin de permettre à cette matière de tomber dans le foyer 1. Il est bien évident que d'autres moyens de commande donnant le même résultat pourraient également être utilisés, par exemple des roues d'alimentation garnies de trappes en forme d'aubes. Le point essentiel est de maintenir l'espace intérieur de l'incinérateur isolé de 11environnement. Dans l'incinérateur, le dégazage et la combustion se déroulent dans des conditions qui font penser à la pyrolyse Deux passages 6 et 7 relient l'incinérateur ou la chambre de combustion primaire à une chambre de combustion secondaire désignée en son entier par 8. La chambre de combustion secondaire 8 a une forme générale cylindrique et est garnie dtun revêtement réfractaire0 Le passage 6 débouche tangentiellement à la partie supérieure de la chambre 8. Du sommet de la chambre un écran annulaire 9 s'abaisse assez loin pour que l'embouchure du passage 6 soit placée dans l'espace situé à l'extérieur de cet écrans Dans le mode de réalisation représentéS l'écran 9 est fixe mais, en variante, il pourrait être monté à rotation0 À l'intérieur de l'écran 9 sont montées un certain nombre de buses ou autres 10 dont la fonction sera décrite plus loin. La sortie de la chambre de combustion secondaire 8, dont la première partie est constituée par l'écran 9 présente, au-delk de ce dernier, un compartiment élargi li qui se prolonge par la sortie proprement dite 12 conduisant à une chaudière ou autre0 Le passage 7 de la partie inférieure de l'incinérateur 1 débouche à la partie inférieure de la chambre de combustion 8 an- dessus d'un fond conique 13 qui, dans le mode de réalisation repré senté, est rotatif, Le fond 13 est garni d'un certain nombre de buses 14 dont la fonction sera précisée plus loin. Au fond 13 sont également prévus des moyens pour fournir de la chaleur, par exemple au moins un brtleur à gaz 15 et/ou un dispositif de chauffage électrique 16 esquissé en tirets. Une ouverture d'évacuation pouvant ventre fermée porte la référence 17. Le fonctionnement de la chambre de combustion secondaire 8 est, d'une manière générale, le suivant : Les gaz de combustion issus de l'incinérateur 1 entrent, par le passage 6, tangentiellement dans la chambre 8, ce qui leur imprime un mouvement hélicoSdal orienté vers le bas. Pendant ce mouvement, se produit une séparation qui fait que les composants relativement lourds notamment la majeure partie des particules entraSnées par les gaz, approchent des parois de la chambre, tandis que les composants plus légers ralentissent progressivement et se rassemblent au centre de celle-ci et en sortent par l'ouverture centrale de l'écran 9. De leur côté, les composants plus lourds descendent progressivement le long de la paroi de la chambre et, s'ils contiennent encore des matières combustibles, celles-ci brûlent. Les composants incombustibles qui restent tombent successivement sur le fond de la chambre où se déroule le processus décrit ci-apros. Dans un autre mode de réalisation (non représenté) dans lequel l'écran tourne, le mouvement circulaire des gaz peut être renforcé et la séparation des composants peut être facilitée avec l'aide de l'écran0 La rotation de l'écran contribue aussi à éviter la formation de dépôts sur celui-ci. Les composants légers et, principalement les composants gazeux, mais aussi certaines particules solides légères, qui sortent par l'écran 9 et dont la température est très élevée, sont portées à une température encore plus élevée quand elles atteignent 11 espace intérieur de l'écran 9 par le fait que de l'air, de l'oxygène ou de la chaleur est fourni par les buses 10. Les gaz qui arrivent dans le compartiment élargi 11 ralentissent et la combustion finale, favorisée par l'apport de chaleur supplémentaire, peut avoir lieu avant que les gaz, complètement brûlés, puissent quitter la chambre par la sortie 12. Lorsque les matières combustibles sont d'une nature telle que les gaz de combustion contiennent certaines substances difficiles à manipuler, il est possible d'introduire des substances neutralisantes dans l'écran 9 par les buses. Lorsque les matières combustibles sont d'une nature plus traditionnelle, la température, qui peut atteindre 17000C - ce qui est une température très élevée comparativement à celle à laquelle opèrent les installations d'incinération antérieures - régnant dans la chambre de combustion 8 et à sa sortie est suffisante pour décomposer les substances qui, généralement, sont considérées comme difficiles à traiter par combustion, par exemple le bioxyde de soufre. Les résidus de combustion lourds, tels que les cendres, les scories, les métaux et autres, arrivant de l'incinérateur, entrent progressivement par le passage 7 et s'accumulent sur le fond rotatif 13 conjointement avec les particules qui tombent le long des parois de la chambre, Le fait que le fond 13 tourne permet de brasser en continu les matières qui s'accumulent sur celui-ci, évitant ainsi la fora;- tion d'une voûte0 Il convient, toutefois, de noter que d'autres moyens d'agitation pourraient être utilisés comme, par exenple, un corps conique central incluant des moyens d'évacuation et introduit dans une ouverture du fond de la chambre de combustion. Du fait que des dispositifs 15, 16 ont été prévus dans ou près du fond 13 pour élever encore davantage la température des produits déjà chauds, ces produits sont entièrement transformés en une masse en fusion0 L'air ou l'oxygène qui est introduit par les buses 15 a pour résultat une décarburation qui fait que le carbone présent dans la masse en fusion forme, avec l'oxygène ainsi introduit, 1'oxyde de carbone qui, en brûlant, peut élever encore davantage la température dans la chambre de combustion secondaire en produisant de la chaleur qui peut entre utilisée pour le processus et dans la chaudière qui suit.Dans une certaine mesure, l'oxygène ainsi introduit oxyde les métaux et autres contenus dans la masse en fusion0 Le reste de cette masse en fusion est évacué par l'ouverture 17 et tombe, de préférence, dans de l'eaux Quand la masse en fusion vient en contact avec liteau, il se produit une granulation et les granules refroidis, qui ne contiennent aucune substance toxique lixiviable, peuvent être utilisés sans restriction à des fins de remplissage et n'ont pas besoin d'être déversés sur des décharges spéciales. On conviendra que le mode de construction et de fonctionnement décrit ci-dessus ont pour résultat que l'énergie potentielle des matières combustibles est utilisée au maximum du fait que les gaz de combustion, ainsi que les scories et autres sont complètement brûlés. En conséquence, les restes tant gazeux que solides, sont réduits à un minimum. La très haute température qui règne notamment dans la chambre de combustion secondaire et à sa sortie contribue - dans une mesure qui n'a encore jamais été réalisée auparavant - à réduire le pourcentage des matières polluantes libérées dans l'atmosphère. La réduction de l'acidité des gaz de combustion a aussi l'avantage de prolonger considérablement la durée des chaudières, des cheminées et autres. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples de réalisation représentés et décrits, sans sortir pour autant du cadre de l'invention0 REVENDICATIONS 1. Installation d'incinération qui comprend un incinérateur ou un foyer de combustion dans lequel on permet à des matières combustibles de passer pour subir des opérations successives de combustion et de dégazage et qui est suvi d'une chambre de combustion secondaire comportant des moyens d'alimentation d'air et destinée à brûler les produits qui ont traversé l'incinérateur sans entre complètement brûlés et dans laquelle un mouvement de rotation est imprimé aux gaz de combustion qui y entrent afin de faciliter la séparation des particules entraSnées par ceux-ci et où les scories qui y sont entrées sont brillées, caractérisée en ce que l'incinérateur, qui est pourvu d'une grille adaptée pour les matières combustibles utilisées et de moyens pour régler l'alimentation avec un air de combustion ayant une température appropriée, comporte à ltentrée des matières combustibles, un sas destiné à éviter des variations de pression dans l'incinérateur, en ce qu'un passage est prévu pour les scories et les résidus non brûlés des matières combustibles partant de la chambre de combustion et débouchant à la partie inférieure de la chambre de combustion secondaire, en ce que cette chambre est pourvue de moyens pour agiter ou brasser ces matières et en ce que des moyens sont aussi prévus pour augmenter la température dans cette partie inférieure0 2.Installation d'incinération selon la revendication 1 caractérisée en ce que des moyens pour amener un gaz, de l'air ou autre, destinés à augmenter la température sont prévus à la sortie de la chambre de combustion secondaire et s1 avancent, de manière classique, dans cette chambre. 3. Installation d'incinération selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour agiter les matières qui sont entrées dans la partie inférieure de la chambre de combustion secondaire sont constitués par un fond rotatif. 4. Installation d'incinération selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour élever la température dans la partie inférieure de la chambre de combustion comprennent aumoins un brûleur à gaz, à huile ou autre. 5. Installation d'incinération selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens pour élever la température dans la partie inférieure de la chambre de combustion secondaire comprennent des moyens de chauffage électrique. 6o Installation dtincineration selon la revendication 1, caractérisée en ce que des buses sont installées dans la partie inférieure de la chambre de combustion secondaire afin de fournir de l'air ou de if oxygène aux matières présentes à celle-ciO 7.Installation d'incinération selon la revendication 2, caractérisée en ce que la sortie de la chambre de combustion selon daire comporte un compartiment dont l'aire est plus grande que celle de la partie restante de la sortie et est située au-delà de la par tie comportant les moyens pour introduire le gaz, l'air ou autre destinés à élever la température, ledit compartiment ralentissant la circulation des gaz et permettant la combustion finale et la décomposition de ces derniers, 8. Installation d'incinération selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie de la sortie de la chambre de combustion secondaire qui s'avance dans ladite chambre est rotative. 9. Installation d'incinération selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de combustion secondaire est pourvue de moyens d'alimentation fournissant des substances neu tralisan;tes,